¿Cómo afectaría el hFE de un transistor a un oscilador de cambio de fase?

Tengo un circuito oscilador de cambio de fase de una caja de ritmos que me gustaría reproducir lo más fielmente posible al original. Mi problema es que el diseño de 40 años usa un transistor (2N3394) que ya no está disponible. Pero... los otros de la misma hoja de datos (2N3391, 92 y 93) todavía lo son. La única diferencia entre ellos es que el hFE es más alto que el original.

Aquí está el circuito (como se presenta en el esquema original):

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Nota: agregué S1 y la resistencia desplegable (R11) para reemplazar el gatillo original. La salida se alimentaba originalmente a un bus sumador y luego se amplificaba.

La intención: en este punto, el plan es reproducir fielmente el circuito en una placa de prueba (o PCB) y experimentar con opciones y valores de modificación sin dañar el dispositivo original. Estoy considerando a) solo modificar la caja de ritmos original; b) recrear la caja de ritmos con las modificaciones; o c) recrear algunos de los sonidos individuales como unidades individuales y proporcionar amplificación para cada uno, en lugar de sumar a una salida mono.

Entonces, la pregunta principal es: ¿ Reemplazar Q1 con un transistor hFE más alto tendría alguna relación con el tiempo de caída, la amplitud o la frecuencia de la salida?

Secundario a eso es: al buscar un reemplazo, ¿qué especificaciones, si las hay, tienen relación con esos mismos parámetros?

Nota adicional: al redactar esta pregunta, reproduje este circuito usando el Simulador de Falstad y descubrí que incluso cambiar el hFE dentro del rango de la pieza original (hFE = 55-110) presentaba diferencias importantes en la salida. Pero... por lo que entiendo, el hFE puede variar mucho dentro del rango dado y no es confiable. Esto me hace cuestionar los resultados que estoy viendo. Si este no fuera el caso, habría tomado el resultado de la simulación como mi respuesta.

Aquí hay una instantánea de la salida en el cruce C6/R9:

Salida del oscilador de cambio de fase hFE = 55-110

Izquierda: salida en hFE=55. Derecha: salida en hFE=110

El resultado de la forma de onda en hFE = 55 parece representar mejor lo que escucho en cuanto al "impacto agudo" que se desvanece, y también se parece a la imagen de forma de onda presentada en el esquema original, hasta la fase y el número de picos.

Fuente esquemática: aquí hay un enlace al manual de servicio del que hice referencia a este diseño. Es difícil de leer debido a la baja calidad del escaneo, pero los valores en mi propio esquema fueron tomados de una copia impresa.

Usted dice que "originalmente se alimentó a un bus de suma". ¿Todavía estás pensando en hacer eso? O está planeando algo diferente para la salida, ahora. ¿Sigues pensando en el mismo carril de 14 V? ¿O eso hay que cambiarlo? Etc. ¿Puede discutir sus planes con más detalle (y no solo el circuito anterior y sus detalles de simulación?) Tengo curiosidad.
Por cierto, esta página puede ayudarlo mucho a comprender (y responder a su propia pregunta) el problema sobre la frecuencia de oscilación para su configuración: electronics-tutorials.ws/oscillator/rc_oscillator.html (Tenga en cuenta que aquí es donde β puede afectar las cosas, ya que afecta la carga base en la última etapa). Puede hacer el cálculo en ese sitio web suponiendo que la carga se resuelve en un valor de resistencia final que también es el mismo y obtendrá una tasa de oscilación cercana a tu gráfica
beta es bastante importante para este circuito Q1 se sesga a través de C2 y R6, por lo que el tiempo de descarga de c2 variará con beta
Puede ajustar fácilmente la duración de la oscilación cambiando el valor de C 2 . Los valores más grandes alargarán la duración manteniendo la base de q 1 arriba más tiempo. C 2 es levantado por el interruptor y eleva la base de q 1 de "apenas apagado " a "apenas encendido " para que pueda proporcionar una mayor ganancia de corriente (baja ganancia a bajas corrientes de colector) para la oscilación. Elemento de diseño sutil. Cada vez me gusta más. (Me acabo de dar cuenta. Pero soy un aficionado de mente lenta y ese diseño esquemático podría mejorarse para que este hecho sea más obvio).
Asimismo, la conexión de R 4 y R 5 a una copia de baja impedancia, casi en fase de la señal base, ayuda significativamente a la oscilación cuando se inicia y lo hace sin agregar componentes. Lindo.
@jonk Vea la actualización para aclarar su primer comentario. He leído páginas similares, así como su enlace (2x), y simplemente no puedo extrapolar el efecto que ß tiene en el sobre, o cómo se controla para permanecer en el extremo inferior del rango. Probablemente porque estoy más familiarizado con Vgain y evito Igain debido a su naturaleza "esquizofrénica" en los transistores. No he visto tutoriales que usen el mismo arreglo, lo que probablemente aclararía el punto que me falta. ¿ Supongo que el hecho poco común de que R4 y R5 se retroalimenten al emisor tiene algo que ver con eso? Más...
@jonk continuó He localizado algunas de las modificaciones que se pueden hacer gracias a la teoría de funcionamiento bastante clara proporcionada por el manual técnico del que se tomó, y también jugué con los valores de C2 para extender la duración. Es curioso que lo menciones, ya que era una de mis intenciones. El circuito me fascina, y el sonido de todas las voces es lo que me atrajo a aprender más y reproducirlo y modificarlo. Sin embargo, estoy atascado en cómo el rango de ß dentro del transistor usado "reinó" para producir la forma correcta. Tengo que aprender más sobre eso, supongo.
@Jay Gracias. Me encantaría ver el manual técnico, si es posible. A medida que los detalles más específicos se vuelven más claros, me doy cuenta de que disfruto aún más del circuito. Es bonito y me alegro de que lo hayas presentado. Tiene elementos básicos que reconocí de inmediato, como el cambiador de fase RC de 3 etapas. Pero tiene algunos elementos más sutiles que me tomó un momento obtener... C 2 y el R 4 / R 5 conexión con el emisor. Sin embargo, ambos son detalles importantes. β cambia la carga en la etapa 3 y ajusta ligeramente la frecuencia, agrega energía para que la ráfaga sea más larga y también agrega amplitud.
@jonk Claro. Agregaré un enlace a la pregunta original en un momento. No es la copia más limpia. Hay 8 de estos osciladores a bordo, con variaciones para el instrumento que pretenden representar. Elegí el Bongo como la iteración más simple para esta discusión (con los componentes numerados como se proporcionó en el laboratorio de circuitos). Como dice el manual, C2 funciona con R6 y 7 (según mi numeración) para generar la constante de tiempo para la envolvente; otra razón por la que cuestioné si ß era un factor y cómo.
Una técnica de diseño que era más común en el pasado era la selección manual de componentes. Es decir, diseñaría un circuito con un criterio específico en mente y luego clasificaría los componentes que cumplieran con ese criterio. No me sorprendería si este circuito es un ejemplo de eso.

Respuestas (1)

El clásico oscilador de cambio de fase de 3 secciones requiere una ganancia de voltaje de 29 para oscilar continuamente. Por supuesto, no desea oscilaciones continuas ya que necesita una onda sinusoidal amortiguada.

La Hfe del transistor no afecta directamente la ganancia de voltaje, pero afectará la impedancia de entrada, lo que afectará la pérdida en la red de cambio de fase y, por lo tanto, la Q del circuito resultante.

Su circuito es un poco inusual en el sentido de que la resistencia del emisor no se pasa por alto, lo que debería introducir una retroalimentación negativa (degeneración del emisor) y estabilizar el circuito con respecto a las variaciones de Hfe.

Me sorprende que R4 y R5 regresen al emisor y no a tierra; no es inmediatamente obvio para mí qué efecto tiene eso.

Estoy de acuerdo con la naturaleza inusual del circuito, pero solo porque todavía no puedo encontrar arreglos similares. Dado que ß parece ser el problema en este momento, ¿hay otros parámetros que deba esforzarme más para igualar al elegir un reemplazo?
¿Estás seguro de que R7 = 68 k... y no 680 k?
¿Cómo afectaría el hFE de un transistor a un oscilador de cambio de fase?
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