Raddoppiare La Frequenza Di Un Segnale

[ludo69]

ma lo schema del filtro è del tipo a "variabili di stato" (quello che genera tutti i tipi di filtraggio in base a dove prendi l'uscita, per intenderci..)?

tipo questo:

http://www.electro-music.com/forum/post-334773.html

posta il tuo schema!

[MusicIsLife]

Non ho ancora le idee chiare. Le opzioni possibili sono quelle di utilizzare i filtri gm-C oppure quelli a variabili di stato prendendo nel mio caso esclusivamente l'uscita NOTCH.

Non avevo visto lo schema proposto da ludo69 e devo ammettere che sembra assai interessante!

Osservando lo schema postato da ludo69, nel blocco superiore dovrei andare a realizzare un controllo esponenziale della corrente che entra negli OTA la quale, a sua volta, modifica la gm di ognuno di essi, andando a modificarmi la frequenza di centro banda.

Tutto il blocco centrale realizza il filtro vero e proprio e a me ovviamente interessa solo l'uscita notch. Però non capisco il blocco nella parte inferiore a che cosa serva.

Ho inoltre un altro problema. Come posso, con quello schema, variare la frequenza di centro banda ed il Q in modo indipendente?

[ludo69]

variare il centro banda con un segnale mi sembra sia possibile, variare anche il Q in maniera INDIPENDENTE non dico che sia impossibile, ma credo di iniziare a sudare freddo!

comunque mi sembra che lo schema linkato abbia sia un'entrata per determinare la frequenza che un'altra per determinare il Q, sbaglio?

Modificato: 3 dicembre 2011 da ludo69

[MusicIsLife]

Ah si, è vero! Non l'avevo notato prima!

Ma i trimmer TEMPCO che cosa sarebbero?

Poi mi chiedo: come mai per la frequenza ci sono 2 morseti (e lo stesso vale per il Q)?

Uno è denominato (parlando del blocco che regola la frequenza di centro banda) "freq pot 100k" e l'altro "Freq-CV-IN". La differenza quale sarebbe? Teoricamente su uno dei due morsetti dovrei collegare il segnale in tensione che proviene dal convertitore F/V a monte e, dunque, pilotare la frequenza di centro banda con esso.

[ludo69]

dovrebbe essere un termistore (positivo? negativo?) nel testo del post originale indicato in 1K /3500ppm

i morsetti del controllo finiscono sul nodo sommatore dell'ingresso invertente del relativo operazionale, probabilmente i trimmer servono a centrare il range di variazione possibile e poi vengono fornite le entrate o per pilotare il parametro o con un potenziometro o con una tensione di entrata.

[ludo69]

attento: basta una prima analisi per rendersi conto che lo schema postato è solo di principio, o teorico (e neanche ben studiato).......

[MusicIsLife]

Mi potresti dare qualche idea per ottimizzare quello schema? Dove sono i punti critici?

Ora sto provando a simularlo con multisim per vedere che comportamento ha.

Sino ad ora ho inserito tutti i vari condensatori da 100nF sui pin delle alimentazioni in prossimità degli integrati analogici. Ho inoltre eliminato il condensatore in ingresso da 4.7uF poichè mi realizzava un filtro passa-alto andando a tagliarmi parte delle frequenze che invece devono passare immutate nel sistema.

[MusicIsLife]

Non capisco a che cosa servano i potenziometri/trimmer:

-"freq. pot 100k" (in alto a destra);

-"R7 220k" (vicino al precedente)

[MusicIsLife]

Eccomi ragazzi! Volevo aggiornarvi sulla situazione.

Dopo aver studiato e provato 4 schemi diversi sono riuscito a scegliere quello che per me andava meglio: un filtro a variabili di stato.

Il filtro funziona correttamente, ma l'unico problema è il controllo della corrente Ic. Ho realizzato tutta la parte di controllo e funziona perfettamente, in maniera molto lineare. Il problema insorge quando collego ciò al piedino di controllo dell'OTA: variando la tensione in maniera lineare ottengo una variazione non lineare della corrente che entra nell'OTA (quella che mi sposta il centro banda del filtro).

Vi allego uno schema, in modo da capirci qualcosa di più.

Fate finta che al posto del generatore di tensione sia presente tutto un circuito che mi permette di ottenere una proporzionalità diretta ed una risposta lineare tra la frequenza del segnale di ingresso e la tensione erogata. Così se immetto una sinusoide a 10kHz ottengo 10V, se la immetto a 1kHz ottengo 1V, se la immetto a 100Hz ottengo 100mV. Il problema è che variando la tensione su un capo di R1 non ottengo una corrente lineare che passa sul drain del mosfet. Teoricamente essendoci una massa virtuale sull'altro capo di R1 grazie alla retroazione negativa dell'op dovrei ottenere, ad esempio, per V=10V una corrente di 1mA, per V=1V una corrente di 100uA e via dicendo... In realtà la corrente è giusta magari per il primo valore di tensione, ma con gli altri non è più lineare la cosa.

Ho provato anche a collegare un generatore di tensione costante impostato a -13.5V (tensione fissa sul morsetto di controllo del'OTA) e la cosa funziona! Ma se collego l'OTA la risposta non è più lineare.

Sapreste aiutarmi?

[tesla88]

Ciao, prima di tutto il tuo carico sarebbe l'OTA giusto , quindi lo vedi come un carico verso la tensione negativa di -13.5 ?

Ad ogni modo io non avrei usato un Mos ma piuttosto un transistor o se la corrente è poca avrei usato solo l'op-amp . . . però scusa prova a guardare un circuito convertitore tensione-corrente, mi pare che sia diverso dalla tua configurazione, in pratica non hai alcun feedback della corrente nel tuo caso e per questo non è lineare.

Il range di corrente da fornire all'OTA lo conosci??

[MusicIsLife]

La corrente deve variare su 3 decadi, ed io la faccio variare da 1uA a 1mA. L'OTA accetta al massimo 2mA come corrente di controllo. Il drain del mosfet è praticamente a potenzionale costante di -13.5V circa.

All'inizio avevo utilizzato un bjt PNP con l'emettitore collegato in retroazione ed il collettore collegato al -13.5V. Il problema è che con correnti nell'ordine del 1uA si spegneva la giunzione B-E del transistor, rendendomelo di fatto un circuito aperto. Per quel motivo ho optato per utilizzare un mosfet.

Cosa potrei fare?

Modificato: 21 gennaio 2012 da MusicIsLife

[Livio Orsini]

Vediamo se ho capito correttamente i termini del problema.

Converti un afrequenza in un segnale analogico. Da 100 Hz a 10 kHz c'è una variazione lineare da 100 mV a 10 V.

Dopo di che devi convertire questa tensione, che varia di tre ordini, in una corrispondente variazione di corrente, quindi da 1 uA a 1 mA.

La soluzione più corretta, se il problema l'ho capito nel modo giusto, è realizzare un generatore di corrente costante usando un OP come suggerisce Andrea.

[ludo69]

di principio lo schema funziona, ma usi correnti troppo piccole, gli stessi ingressi dell'operazionale non sono più carichi trascurabili.

prova ad usare correnti da 10uA a 10mA e/o usa amplificatori operazionali con ingresso FET (tipo TL081).

Considera che una corrente di dispersione non zero tra G ed S potrebbe averla anche il mosfet.....

oppure potresti avere problemi di instabilità dell'anello di retroazione: guarda con un oscilloscopio cosa succede sul Gate

Fai delle prove e poi dicci!

[MusicIsLife]

Non posso usare 10mA perchè l'OTA accetta al massimo 2mA. Volevo arrivare al massimo ad 1mA per avere un range di sicurezza!

Comunque io converto una sinusoide con frequenza da 10Hz a 10kHz in un segnale di tensione che varia da 10mV a 10V e, di conseguenza, con una resistenza di 10kOhm ottengo una corrente che varia da 1uA ad 1mA.

Ho preso da S.Franco lo schema del generatore di corrente e l'ho realizzato identico. L'unica cosa è che nello schema del S.Franco si fissa una tensione diversa sul morsetto + dell'opamp, mentre io fisso una tensione pari alla massa.

Ciò che non capisco è perchè se collego un generatore di tensione costante a -13.5V al drain del mosfet il controllo di corrente è perfettamente lineare. Se invece collego l'ota (che ha comunque tensione costante a -13.5V) perdo la linearità.

Come opamp uso l'LT1012 che ha correnti di bias ed offset bassissimi.

[ludo69]

come fai a misurare la corrente che transita quando metti l'OTA? metti il tester in serie a collegare il Drain del mosfet con l'entrata dell'OTA?

Modificato: 21 gennaio 2012 da ludo69

[MusicIsLife]

Esattamente così ludo!

[ludo69]

ma.... quale schema hai fatto poi esattamente? postalo con l'indicazione di dove inietti la corrente che esce dal tuo convertitore tensione/corrente

[MusicIsLife]

Questo è lo schema che ho realizzato!

La corrente viene iniettata nei morsetti 1 e 16.

[ludo69]

attento: lo schema che hai proposto mi sembra che abbia i seguenti problemi:

1) la corrente che esce dal mosfet si DIVIDE verso i due OTA, ogniuno avrà metà corrente (nel migliore dei casi...)

2) non hai garanzie che gli ingressi di corrente degli OTA siano IDENTICI e che quindi le correnti si dividano in parti uguali, meglio o duplicare il convertitore tensione/corrente (operazionale+mosfet) oppure, specialmente se i due OTA sono nello stesso chip, basta mettere in serie ad ogni ingresso di corrente degli OTA un resistore tale da creare una differenza di potenziale di circa 9V (se esageri si và fuori della dinamica di uscita del convertitore tensione/corrente).

[MusicIsLife]

Mi stai dicendo di mettere 2 resistenze di valore uguale tra l'ingresso di controllo dell'OTA e il drain del mosfet? Ma come faccio a far fare una caduta di 9V se la corrente varia su 3 decadi? La caduta di tensione varierà automaticamente al variare della corrente che inietto.

[tesla88]

Era quello che anchio avevo notato, i diodi per ripartire la corrente in modo equo fra i 2 Ota non sono il massimo, io duplicherei l'intero convertitore V-I , alla fine son pochi componenti ma ti togli il dubbio .

Per la caduta di 9V sulla resistenza Ludo credo intenda alla corrente massima . . .

Credo che comunque una resistenza in serie all'ingresso tipo da 5K andrebbe comunque messa.

[ludo69]

scusate se sono stato criptico...

non riuscendo ad ingrandire il disegno: ritengo che i "diodi" a cui fà riferimento Tesla88 siano i simboli di lettura della corrente e quindi realmente lì ci sono solo fili e non diodi.

Per i resistori intendevo resistori che sottoposti alla MASSIMA corrente diano una differenza di potenziale al MASSIMO di 9V.

Non li ho calcolati perchè non ho capito se il valore massimo di 1mA è per un singolo OTA o va diviso al 50% tra i due OTA.

Nel primo caso si parla di circa 8,2K...10K, per metà correnti si parla dunque del doppio della resistenza, ovvero puoi usare intorno ai 18K.

La precisione delle resistenze si riflette sulla simmetria delle correnti, quindi consiglio resistori all' 1%

Per i valori standard dei resistori normali (5%) vedi la serie "E12", altrimenti guarda le serie all'1% quì:

http://it.wikipedia.org/wiki/Valori_standard_resistori

Modificato: 25 gennaio 2012 da ludo69

[tesla88]

Oh cavolo, sto' ciecato! va beh perdonatemi, ultimamente lavoro troppo !

[MusicIsLife]

La corrente massima è di 1mA per ogni singolo OTA.

Comunque ho collegato le resistenze da 6k8 e la cosa sembra che funzioni ora. Probabilmente nonostante fossero disposti nello stesso package gli OTA, la corrente assorbita non era proprio la stessa!

[ludo69]

Quando dispositivi uguali (o porzione di essi, anche singoli transistor o giunzioni di pari superficie) sono integrati sullo stesso chip si ha garanzie di identico silicio ed identica temperatura (a parte i relativi gradienti) e quindi le caratteristiche I/V sono anch'esse identiche e si possono fare paralleli di giunzioni senza colpo ferire, cosa non possibile con dispositivi uguali ma in chip diversi, perchè esiste differenza (anche infinitesimale) nel silicio/drogaggio (tolleranze di costruzione) e la differenza di temperatura (specie nella variazione per deriva termica).

Ma l'LM13700 ha i due OTA nello stesso chip, allora perchè non andava?

Una ipotesi potrebbe essere questa: perchè gli 1,4V di caduta NON sono dati semplicemente dalla serie di due giunzioni (Q2 D1), ma è l'uscita di un amplificatore (Vce di Q1).

Q1 Q2 D1 sono usati in realtà come specchio di corrente di precisione (la corrente sul collettore di Q2 è uguale a quella di entrata) ma il sistema non è quello classico che usa una giunzione come conversione I/V per alimentare una giunzione identica in base ad un transistor che specchia in uscita la conversione inversa V/I facendo quindi un circuito I -> V -> I ovvero uno specchio di corrente.

Il sistema del LM13700 è un sistema RETROAZIONATO con Q1, e questo cambia tutto, ogni insignificante variazione viene MOLTIPLICATA per il guadagno del transistor rendendo significative le differenze normalmente trascurabili nello stesso chip, inoltre Q1 rappresenta l'uscita di un amplificatore che si chiude sull'entrata dell'OTA, immagina cosa può succedere, specie sul fronte della stabilità dei sistemi, se metti sul nodo di errore di un sistema retroazionato l'uscita di DUE amplificatori (i due Q1) che sono a loro volta alimentati con segnali da DUE punti diversi che sono a loro volta frutta di DUE catene dirette di amplificazione (ovvero i due Q2).....

La non simmetria delle correnti sarebbe forse il minimo, non si dovrebbero escludere le autoscillazioni o l'instabilità del sistema addirittura in relazione con le correnti di entrata nell'OTA!

Modificato: 25 gennaio 2012 da ludo69