作者 主题:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数? (Read 5881 times)

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离线 omeless_peep.

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如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« on: 2017年5月27日,10:18:36 AM»
你好,
我有一个电路(一个指数电流源,用于音乐合成器),它使用两个匹配的晶体管,并且整个东西对此非常敏感
1.两个晶体管之间的温差
2.晶体管的绝对温度。
3个最使用的解决方案是
1.使用温度依赖电阻相应地缩放输入并取消热误差,
2.盲目地通过不受控制的加热器电阻向晶体管抛出电力,希望温度始终升至两个晶体管的相同级别,并且无论环境温度如何,大致相同的水平
3.设计热环,无论如何,将晶体管保持在完全相同的温度下。一世've注意到廉价的商业合成(微生物和迷你尖端)使用这种技术,它很棒(一直在使用它)。
I'已经尝试了解决方案2,其中两个离散的果冻晶体管和电阻器在它们之间热耦合。大多数日子都可以正常工作,一切都在曲调,但有时它才赢了't(和Reying在屁股中真的是一个疼痛)。

我有两个MAT14 NPN晶体管阵列,我'd喜欢使用它们的另一个原型。它们具有4个匹配的NPN晶体管,具有对指数转换器有利的特性。经典的解决方案我'我看到各处的地方是这样的:
http://hackabrute.yusynth.net/MINIBRUTE/analog-board/schematics/MiniBrute-04-VCO.pdf
(左下方,"温度调节器" block)

我了解温度传感和参考工作以及用于从晶体管产生热量的拓扑方式。但是我'涉及到opamp配置时令人困惑的。它'S配置为比较器,实现了什么样的开关控制。然而,由于差异是Milivolts的顺序(硅的2.2mV / c°?),甚至更少,输出最终不会饱和(当差异达到微伏的顺序时)和,手指交叉,循环将定位在某处,稳定。
这是正确的吗?增益控制器会更好地表现更好吗?
到下一个问题,让'S假设我用上述拓扑滚动。我该如何继续决定我的晶体管和电源的电阻值?一世'在我的传感器上设置114UA电流,并计算大约50℃的电压参考。加热器晶体管怎么样?现在,我've将其设置为使得最大(正)opamp电压我获得最大功耗(〜0.5W),同时仍保持在绝对最大额定值内(<30mA和85C°)和对于最小(负)OPAMP电压,我得到最小耗散(〜0.1W)。
如何在这种情况下运行循环稳定性?
任何帮助或资源都会得到很大欣赏。
 

离线 大卫赫斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#1开: 5月27日,2017年,01:32:16 PM»
也许TL064的输出处的分频器降低了足够的增益以防止振荡。

我同意,虽然更高的DC增益集成商会更好。 查看线性技术应用笔记5的图4,其中通过通过超出301A运算放大器使用CA3096完成的。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#2开: 2017年5月28日,08:59:32»
最后一次看到晶体管阵列以这种方式热稳定在实用的电子产品中'Minisonic'1975年重新开始。是的,它也是合成器,它也用于稳定电流源!

Tim Stinchcombe有项目的扫描's site:  http://www.timstinchcombe.co.uk/index.php?pge=pemini

将温度稳定剂包含在该项目的第4部分(细分,而不是Minisonic 2)中的增强剂'扫描PDF的具体链接:  http://www.timstinchcombe.co.uk/synth/pe_mini/pe_mini_feb_75.pdf

我没有'T分析了电路,除非注意它看起来非常简单,包括设置说明。你的请求刚触发了一个 非常 遥远的记忆! :D
克里斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#3开: 2017年5月28日,上午10:38:10»
非常感谢那个陀螺仪,它现在更有意义。该物品使用简单的PI阶段,比开环拓扑更直接。
所以"loop gain"在这种布置(加热器+传感电路)上依赖于从加热器和opamp的电压增益耗散的功率和opamp的电力?
I'm考虑包括加热器的几个不同电阻器's emiter,调整"heater gain"粗略地,并且在opamp反馈上的修剪器,以防我爆发它,整个循环进入振荡器天堂,大声笑。
如何在传递函数/控制循环方面通过芯片工作的热传递?

我已经制作了一个用于模块化合成器系统的三角形核心VCO的原型(它也是我的ECE主人的最终项目)。通过我的设计呼吁PNP来源的事实,调整不稳定是增强的,但猜测了!市场上没有低成本的PNP Quad +阵列,以制作稳定的电流源,至少没有我能找到的。这已经限制了我的选择很多,所以我只是加热了该死的东西,并希望最好。它'并不是那么糟糕,但肯定不适用于一个多关系统。足够好毕业,哈哈。
和唐'甚至让我开始在波峰上。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#4开: 2017年5月28日,11:03:27»
你're welcome.  :)

在循环/热增益方面,我'd试图不过度思考(困难,我知道,什么时候'硕士项目)。然而,您有很少的继续 - 您在包装规范方面拥有的所有是热阻结壳和案例环境,(当然是特定的实施)。我认为您可以通过调整反馈循环的增益并允许对响应的一些阻尼来进行。在提交PCB之前,您将最好地面包板(焊接,而不是pluggin)本节。这将是快速的,并会给你一个更好的问题感。您可以通过监控VBE和将加载应用于其他晶体管来看看电路响应和轨道的响应和轨道如何进入振荡。当您拥有所有必要的数据时,控制循环理论很好。有些事情,你必须尽力而为  try it out.
克里斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#5: 5月28日,2017年5月28日,下午12:28:04»
我已经在面包板上的92封装上尝试了简单的热循环。我使用热耦合到LM335的加热电阻,并围绕相同的环参数迷住。这一切都非常"random"在价值观方面(刚刚用右边的觉得),但它很容易修剪它正常工作。用万用表和热电偶测量,我可以将其达到70℃,并保持相当容易。我还观察到温度误差(差分放大器的输出),当环路稳定时,它总是稳定到一些最终值。
我将遵循您发布的文章,调整MAT14(更多当前增益,较低的VBE值)。如果一切都失败了,我将禁用热控制并用热量轰击吸盘,直到它保持曲调,大声笑。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#6开启: 5月28日,2017年,下午12:43:55»
引用
如果一切都失败了,我将禁用热控制并用热量轰击吸盘,直到它保持曲调,大声笑。

耶,务实的方法。那里's hope for you yet!  ; D.

我怀疑您将使用更近的耦合整体晶体管阵列更好的成功。您应该能够为自己推导一些有用的参数。例如:

- 绝对管芯温度...在监测一个晶体管的VBE的同时在外部将包装加热到已知温度。
- 热损耗...对一个晶体管应用固定耗散,并监控显示器VBE的变化。
- 热时间常数...涂抹/拆下耗散,如上所述,并观察Monitor VBE变化的速率。
克里斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#7: 2017年5月28日,03:24:08»
所以"loop gain"在这种布置(加热器+传感电路)上依赖于从加热器和opamp的电压增益耗散的功率和opamp的电力?

I'm考虑包括加热器的几个不同电阻器's emiter,调整"heater gain"粗略地,并且在opamp反馈上的修剪器,以防我爆发它,整个循环进入振荡器天堂,大声笑。

究竟,发射极电阻也将使"heater gain"更线性和可预测的。

引用
如何在传递函数/控制循环方面通过芯片工作的热传递?

单片晶体管阵列的时间常数约为毫秒或更快。 (1)如果使用不同的晶体管监视阵列上不同点的温度,那么您可以*参见*横跨零件的热量传播。 Jim Williams在应用笔记中提及加热器,传感器和有源设备的晶体管选择。

引用
市场上没有低成本的PNP Quad +阵列,以制作稳定的电流源,至少没有我能找到的。这已经限制了我的选择很多,所以我只是加热了该死的东西,并希望最好。

缺乏廉价的单片晶体管阵列和品种是这些应用中的真正问题。  该公司 使一些适合包括PNP  parts. 如果收集足够的部件号,那么您可能能够找到一些NOS(新旧库存)或降低成本。 虽然不理想的是,将匹配的离散晶体管连接到温度控制的散热器可以工作,并且是如何在遥远的过去中完成的。

(1)在半导体管芯上的热量传播是运算放大器凝固时间中的主要限制之一。 从输出晶体管到输入晶体管的热反馈也限制了开环增益。  "Precision"运算放大器采取措施,通过使用对称布局来消除温度波的影响来最小化这些问题。 最小化外部缓冲器的输出负载可以提供帮助。

 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#8开: 2017年5月31日,02:31:41 PM»
谢谢你们两个建议。我联系了该公司的样品,但他们没有'T回复我的电子邮件。模拟设备Mat14确实到达,所以我正在设计。但是,惊喜惊喜,那些不仅要发给我样本(昨天得到的样品),而且它们很棒,可以从300系列的每个阵列中加入4(!)。 MAT14具有更好的对数特性,但该320具有PNP,无需电流镜。
所以我今天到了面包板,并尝试了一下。毕竟这很容易。
我使用晶体管1和3(左上角,右下),推理它'对于具有从世博晶体管的加热器和传感器等级,以及两者之间的立即热触点。
在开环模式下操作时(如Microbrute示意图)我发布的),实际上(如我们预测的)频率在约80Hz的频率下进行的AC电压。占空比将根据温度设定和加热器增益而变化,但频率相当一致(始终在70到80 Hz之间)。也许有一种方法可以从该频率值计算骰子的时间常数。一世'M不确定这是否导致低频热振荡,但肯定具有通过加热器脉冲约20mA的电流可能导致显着的干扰。
接下来,我尝试了跨越Opamp输出输出和负输入的120nf帽。输出现在完全平滑,循环在几秒钟内落户,似乎保持滞留。触摸或吹包装'T根本改变传感器电压,所以我假设该调节足以让我的目的是足够的。我也尝试了较低的值,在33nf循环行为相似,但我可以注意到输出中的一些纹波。
最后,我用1M电阻替换电容器。一世'm不确定我可以看到电容器版本的区别(没有'为了比较稳定时间,他们似乎与幅度相同)。改变温度设定时,传感器电压真的很快(如图所示'real time"). I'M不确定如何验证是否没有低频振荡。我想我几乎不能在(数字)示波器上做出一些东西,而是它's隐藏在噪音的地板上。有什么建议吗?
在电压参考上,EuroRack合成器标准呼叫+ - 12V电源轨,但我预计将在一个用户到下一个用户的小变化。我认为它'LL值得使用某种稳定,低热漂移参考电压。船上7809是否足够?我应该进入更复杂的东西吗?


我们不'T有设备进行广泛的热敏测试,并且对我的应用几乎没有任何用途。在使用前始终手动修剪和调谐每个单元,所以'这里的重要结果是温度总是相同的,而不是它'S绝对值将是。
为了校准温度设置,我在室温(〜630mV)上测量传感器VBE,并将我的修剪器设置为580mV。模具应在约50℃(高于环境温度〜25℃)。既然我不'我猜这一点真的很关心绝对测量精度和线性度's good enough.
由于范围噪声,通过时间观察到vbe。我尝试了平均,但我没有运气。下面有一个特定的较低边界,下面的功耗损失到环境的能量大于晶体管耗散的能量,因此环路不变't work. I couldn'验证这一点(我愿意'尚不希望我的晶体管毫无煎炸,但我假设循环的增益增加(通过更多的收集器电流或更多误差放大器增益)将整个系统更接近振荡条件,同时降低了稳定时间。如果我打开热循环并尝试制作它'仅通过在+的+ + +上的输入和传感器电压测量输出的输入,我将到达任何有用的东西吗?
« 上次编辑:2017年5月31日,02:48:05 PM由无家可归_Peep »
 

离线 Kleinstein

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#9: 2017年5月31日,03:43:34 PM»
只需在反馈中使用1 M个电阻以减小热循环的增益,仍然对OP保持相当高的增益。它可能不是具有引用+12 V和传感器相对于GND侧的加热器的最佳选择。虽然这主要是反馈中电容器的问题。如果电源电压不是绝对稳定,这可能会提供一些额外的纹波。 LM7809型稳压器将足够好。通过反馈中的电阻器,调节器主要是比例式(增益相当高)。使用电容器,它将是I型稳压器。更正常的补偿类型是串联电容器和电阻,因此是PI型调节器。

P型调节器的通常调整将增加增益,直到它只是振荡,而不是通过2至4倍的东西降低增益。可以使用PI甚至PID调节器来降低类似的调整。它被称为Ziegler-Nichols方法。所以我不'T思想真正需要额外的开环测量。

通常,这种调节器是稳定的,或者它具有大的幅度振荡 - 因此小振幅振荡,使得一个人不会看到没有什么可担心的。
 

离线 omeless_peep.

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#10: 2017年5月31日,04:18:40 PM»
Kleinstein,你能详细说明供应参考吗?
我尝试改变电源电压+ -0.5V,传感器电压保持不变。我将加热器引用到两个轨道,因此我可以为给定的收集器电流获得更多的功耗。除了Opamp(加热器,传感器和参考)之外,它会改善使用LM7809的LM7809的整体鲁棒性。
P和I控制器非常易于稳定,因为没有低振幅振荡,以免出发,如果它看起来很好。制作PI版本是否会有一些相当大的收益?这里最重要的是在使用中最终温度和长期稳定性的可重复性。我不'真的关心它稳定的速度有多快,在合成器世界中,最多20分钟的热身时间不是闻所未闻。
 

离线 Kleinstein

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#11开: 2017年5月31日,05:05:00 PM»
对于手绘电路,加热器电流由基极电流控制,并且该OPS输出电压相对于+ 12V。OPS输入侧更像在GND侧的引用。它取决于基电阻的大小,电源纹波在输出侧会产生多少。我不 '认为它会很麻烦。如果只需更快的纹波,可能是问题 - 所有较慢的部分都将由控制回路补偿。电源波纹将与OP的相当高的控制电压竞争,而不是传感器处的2 MV / k。

对于供应,主要是10 k和100 k的分频器,供应应该稳定。因此,可以使用像TL431这样的东西作为2,5 V参考。其他供应可以保持在粗略的12 V.

PI调节器的目的是更准确的控制,而不是更快的响应。它看起来是在比例模式下已经存在一个非常高的增益和准确的控制。因此,从I控制到PI控制时,可以从100 mk温度稳定到1 mk温度稳定性。在合成器中无需担心任何内容。
如果您真的为了获得最高精度,则可以使用传感晶体管作为第一放大器:因此为基座提供调节电压。这可以减少OPS偏移的影响,如100-500倍。

这样,晶体管甚至可能已经有足够的增益来逃脱而不使用OP。我附上了一个相应的电路。补偿部分C1 R5将是可选的,这里可能不需要。

 

离线 omeless_peep.

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#12: 2017年5月31日,05:44:13 PM»
如果您真的为了获得最高精度,则可以使用传感晶体管作为第一放大器:因此为基座提供调节电压。这可以减少OPS偏移的影响,如100-500倍。

我有点失去了你。
I'LL明天给电路试试。如果有的话,我喜欢它的优雅。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#13开启: 2017年5月31日,05:54:38 PM»
刚刚看到这种模拟合成器VCO失败的方法。 你必须在隔离室/烤箱中拥有整件事。不是与其他一切的PCB。
问题是匹配晶体管+加热器到PCB的热量损失,如果环境温度在那里,你无法冷却任何东西。很多热设计。

我会说不要重新发明轮子 - 你最好使用 Curtis Electromusic CEM3340 VCO,自1980年以来已返回生产's. It'S验证的模拟合成稳定的VCO。
« 上次编辑:2017年5月31日,06:03:17 PM由Floofdust »
 

离线 大卫赫斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#14: 2017年5月31日,05:57:18 PM»
我将用Q3的发射器串联串联电阻,以更好地控制其在工作电流下至少一个VBE的电压降。

然后用于调整环路响应,我将使用DSO测量运算放大器的输出,并通过从功能发生器输出的方波输出来扰乱环路。 温度控制回路的沉降时间不是太重要,而且如果太慢,转运函数的稳定时间可能会受到影响。
 

离线 omeless_peep.

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#15: 2017年5月31日,06:11:22 PM»
刚刚看到这种模拟合成器VCO失败的方法。 你必须在隔离室/烤箱中拥有整件事。不是与其他一切的PCB。
问题是匹配晶体管+加热器到PCB的热量损失,如果环境温度在那里,你无法冷却任何东西。很多热设计。

我会说不要重新发明轮子 - 你最好使用 柯蒂斯音乐CEM3340. VCO,自1980年以来已返回生产's. It'S验证的模拟合成稳定的VCO。
我可以'真的这样做,因为我的主题是"EuroRack合成器标准VCO的设计与实现"  :P 此外,这变成了一个真正的痴迷,使得一个可行的三角形核心设计'T使用过时的零件,具有超过5个岩石固体跟踪。仍然可以'考虑到大多数新的合成箱使用沿着这些线的技术而不是去CEM来说,这是一种解决方案的危险。
您提出了一个精细的点,与面包板相比,PCB上的热传导可能增加了金属迹线。但是,我'm使用DIP包,因为它'C成本,我肯定会使用IC基础。芯片不会与PCB接触,无论如何,欧元袋的内部有点温暖,所以我怀疑它会有一个问题到达它'S的目标温度。参考温度可以增加5-10度以允许升温设置。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#16开: 2017年5月31日,07:08:21 PM»
浸芯片的热量损失一个板可以非常高。热阻通常在70k / W范围内。因此,使用200 MW加热器功率,这只是14 k的温度升高。 这将限制可以补偿到该值的温度范围。 因此,真正需要热阻。对于更大的范围,也有一些额外的加热功率(例如,串联的外部齐纳串联加热器晶体管)可能有所帮助。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#17开: 2017年5月31日,09:39:12 PM»
我的计算说,我在大约20-30mA(允许的最大值)上运行,并将加热器与两个轨道偏置,高达0.5-0.6W。那'S 42度高于环境温度,使用70k / w图......
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#18开启: 2017年5月31日,晚上10:16:46»
我抬头看了几个晶体管阵列,并且在不同类型之间看到了高达160c / w的值以及大量方差。 在生产应用程序中,我将使用外部加热器获得更多的操作范围,但是对于将在受控环境中运行的原型或某些东西,这将是不需要的。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#19: 2017年5月31日,晚上10:23:02»
我抬起几个晶体管阵列,锯切值高达160℃/ w
isn.'在我们的案件中是一件好事吗?
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#20开: 2017年5月31日,晚上10:42:10»
我抬起几个晶体管阵列,锯切值高达160℃/ w

isn.'在我们的案件中是一件好事吗?

当然且越高,但随着Kleinstein的落户,即使具有高耐热性的耐热性也是不方便的。 依靠这一点的真实IC使用热绝缘管芯附件,将其热阻提高到300至400 C / W范围内。

我最初看到这一部分完成的是LM389音频放大器,其具有3个未提交的NPN晶体管。 它具有70℃/ W的热阻,但放大器的输出级可以处理高达0.75瓦,因此其低热电阻并不像问题那么多。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#21开: 2017年5月31日,晚上10:57:05»
将使用电气磁带在这方面做任何好处吗?
选择50-55℃的温度'对于高达45℃的环境温度是可以的吗?从面包板移动时,我应该如何不同的性能?刚刚在Protoboard上焊接这个电路的时间是值得的,只是为了看它的行为?

这么多的问题  :-//
 

离线 大卫赫斯

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#22: 2017年6月01日,01:56:59»
大多数热导通通过引线框架和销进入印刷电路板,因此绝缘有效性将具有有限的效果。 只要模具温度保持在高于IC周围最大环境温度的几度上方,热调节应该很好。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#23开: 2017年6月01日,05:03:07»
 :-\ I found it'■与恒定温度下的NPN阵列(OP-AMPS,电容器等)也必须在烤箱中。然后,您将发现系统电源电压(即LM7815)漂移相当一点未预期。很难设计。在哪里测量加热匹配对的匹配对温度经验;差异必须非常小,并尽可能低地热(泄漏)到PCB。

击败这一点的一种方法是自动的电源获得高低音符,并设置一个eEpot来调整事物。当合成器升温时,再次这样做。如果您参与了MCU,则它也可以在后台完成。

Elektor Rempant Music合成器 I don'认为它使用烤箱,但其他人增加了一个。
 

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RE:如何确定NPN阵列热烤箱中的参数?
« 回复#24开: 2017年6月1日,09:13:26»
LM78XX调节器具有非常好的长期稳定性和相当低的温度漂移。有了7812,它不会完全在盒子中排出12V,但非常接近。
这里有重要的是,这是你需要补偿和摆脱的一种类型的骚扰,并且预期的样子可以简单地通过用户在性能期间调整。
宽泛地说,V / OCT设置是一个真正的婊子,用于修剪(通过耳朵),是通过转换器温度的立即影响的真正婊子。我的振荡器芯中缓慢漂移产生均匀的频率漂移。音乐家可以轻轻地转动曲调旋钮并恢复调谐。也许在技术世界中'S禁忌,但任何乐器都预计会漂移,您需要重新调整,中期表现。
为了抵制,我在地方融合了9V稳压器的东西被引用到其中一个耗材。除了我们在此讨论的传感器电路外,还有一个基于LM13700的施密特触发器,需要稳定。把一切都放在烤箱里是"mystical"解决方案 - 而不是一个好的设计,你只是蛮力它(不是很优雅,通常非常昂贵)。我已经在VCO核心中享有额外的注意,用作较少的ICS,并且使用的人正在以相当独立于电源电压的方式运行。一世'我惊讶于你们没有人没有'T谈论电阻器和电容器漂移,这比在30的TL082代替25℃更重要。
 


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