ayuda relacionada con la frecuencia del oscilador schmitt

He visto el circuito generador de forma de onda CMOS Schmitt (es decir, la figura 2) del siguiente enlace http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/generators.html Traté de simular el circuito en MULTISIM usando 40106BD para obtener diferentes frecuencias por condensador variable. Se da que la fórmula para calcular la frecuencia es 1/(1.2*R*C) pero no obtengo las frecuencias correctas usando esta fórmula. Estoy usando el rango de R como 100K y el rango de condensadores de 1pf a 1nf. Quiero saber por qué obtengo una frecuencia diferente a la calculada. Además, ¿cómo funciona este circuito y cómo obtenemos la expresión de frecuencia?

No espere que la fórmula dé en el clavo con respecto a la frecuencia. En el artículo vinculado, están usando un 74LS14 que es bastante diferente del 40106. Le sugiero que pruebe con un condensador de 10 nF y una resistencia de 10 kohm, ¿obtiene la frecuencia que espera? Si eso funciona, cambie paso a paso los valores a lo que desea y vea dónde se desvía de la fórmula. ¡Cómo funciona el circuito se explica en el enlace que proporcionó!
Por favor, su artículo vinculado más de cerca. En la sección CMOS, establece específicamente: "La frecuencia de oscilación puede no ser la misma que: (1/1.2RC) ya que las características de entrada CMOS son diferentes a TTL".
@IC_designer_Rimpelbekkie Lo probé con 10nF y 10Kohm pero aún no obtengo la frecuencia según la fórmula. Y una cosa más para valores menores como 1p a 20pf obtengo frecuencias iguales para decir 11pf tp 14pf y 4pf a 5pf. Usé la misma resistencia de 100K. ¿Es por la precisión de la simulación? Si hago el circuito y luego tomo las lecturas, ¿podré hacer la fórmula correcta para la frecuencia de oscilación?
no digas 'No obtengo la frecuencia que espero'. Diga 'Espero esta frecuencia, pero estoy recibiendo esa frecuencia'. ¿Por qué? Nos dice lo que está sucediendo, en lugar de lo que no. Nos da una idea de si está un poco fuera o muy lejos, alto o bajo, lo que podría darnos una pista de lo que está mal.

Respuestas (1)

Breve explicación:
El C T se carga más o menos lentamente a través de R T hasta que alcance el nivel de APAGADO del Schmitt-Trigger-Inverter. Entonces la salida baja y C T se descarga a través de R T hasta que se alcanza el nivel inferior de ON y todo el proceso comienza de nuevo.

Este tipo de oscilador se llama Oscilador de relajación , consulte, por ejemplo, en Wikipedia (párrafo sobre el oscilador de relajación basado en un comparador).

La frecuencia puede diferir según los niveles reales de los umbrales de ENCENDIDO y APAGADO del 40106 Schmitt-Trigger-Inverter (consulte la hoja de datos. Por lo que sé, esos valores no están especificados con mucha precisión y pueden variar bastante. Probablemente su simulación utilizada diferentes niveles de umbral según la descripción del experimento que vinculó). Si construye este circuito en realidad, habrá otra desviación de la teoría/simulación si usa pequeños C T s (solo unos pocos pF): el cableado en sí representa una capacitancia (quizás 5..20pF) que aumenta la capacitancia total.

EDITAR:
Cálculo de la frecuencia:
vea el ejemplo del artículo de Wikipedia y adáptelo o vea, por ejemplo, aquí :

F = 1 / T y
T = t 1 + t 2 (dónde t 1 es hora de cargar y t 2 es hora de cargar hacia abajo)

t 1 = τ en ⁡ [ ( ( V tu − V 1 ) / ( V tu − V 2 ) ] (tiempo de carga) y
t 2 = τ en ⁡ [ ( V 2 − V d ) / ( V 1 − V d ) ] (tiempo para cargar abajo)

(dónde V tu es la tensión de alimentación superior, V d es un voltaje de suministro más bajo (en su caso = 0V) y V 1 y V 2 son umbrales inferior y superior, τ es la constante de tiempo R T C T )

EDITAR:
Determinar la dependencia de la frecuencia mediante el experimento:
a partir de la consideración teórica anterior, sabe que la frecuencia será una función de la capacitancia de la siguiente forma:

F ( C ) = k C s t r a y + C

Dónde k y C s t r a y son constantes (pero aún desconocidas). Si mide la frecuencia del circuito real para dos capacitancias conocidas diferentes C obtendrá dos ecuaciones que puede resolver para ambas constantes simultáneamente (o puede hacer más mediciones y hacer un ajuste de mínimos cuadrados).

Muchas gracias por la ayuda. Si conozco los umbrales de ENCENDIDO y APAGADO del inversor, ¿podré obtener la fórmula para las oscilaciones? En caso afirmativo, ¿cómo hacer eso? Tengo una duda más, como mencioné en el comentario anterior, obtengo los mismos valores para 11pf a 14pf así. Prácticamente obtendré una frecuencia diferente. Quiero medir la capacitancia entre el rango de 1pf a 100pf usando este circuito. Entonces, de acuerdo con lo que haya dicho, asumo que este no será un método preciso para hacerlo, incluso si conozco la fórmula. Por favor, corríjame si estoy equivocado.
El artículo de Wikipedia muestra el cálculo (última línea en el párrafo "Ejemplo: Análisis de ecuación diferencial del oscilador de relajación basado en comparador"). Tenga en cuenta que también debe tener en cuenta que siempre tendrá capacidades parásitas y que los umbrales pueden variar 40106 de un dispositivo a otro. Entonces, lo mejor es medir la frecuencia de su circuito con algunas capacitancias conocidas y derivar parámetros para su fórmula de frecuencia (que será válida solo para su circuito en particular).
Gracias de nuevo. Esta fue una gran ayuda. ¿Será mejor derivar la fórmula implementando el circuito prácticamente teniendo en cuenta los parámetros reales en lugar de depender de los resultados de la simulación?
Sí, porque para la simulación necesita valores precisos para los umbrales y la capacitancia parásita (y probablemente también la inductancia). Como no los conoce, es más fácil medir la frecuencia del circuito real con al menos dos capacitancias C conocidas diferentes y obtener un ajuste para la función modelo f(C) = k / (Cs + C) donde k y Cs se ajustan parámetros y C es la capacitancia variable.
Usando la ecuación dada en la respuesta, obtuve la fórmula manteniendo los valores de umbral inferior y superior como 1.5 y 3.5V de la hoja de datos. cuando hice la simulación en multisim, los valores de frecuencia fueron bastante similares a los valores de la fórmula solo para la capacitancia en el rango nf. No da valores correctos para capacitancias en el rango pf. ¿Por qué está ocurriendo este problema? ¿Cómo puedo obtener los valores correctos que obtuve de la fórmula?
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