2.3 Relaxatie-oscillator

R
“C”
INV1 INV2
Figuur 2.22. Relaxatie-oscillator
Het schema van een relaxatie-oscillator vinden we in figuur 2.22. De voedingsspanning U DD van de
NAND-poort, een CD4011, bedraagt 6.0 V. We hebben gemeten dat het omschakelpunt U s bij 59% van
de voedingsspanning U DD ligt.
Via weerstand R wordt de condensator steeds opgeladen en ontladen. Van toestand wisselt hij als de
spanning op de ingang van de NAND-poort gelijk wordt aan U s . De spanning die direct na het wisselen
op de condensator staat, is dan:
• Tijdens het laden: U s -U DD
• Tijdens het ontladen: U s +U DD
Hieruit kunnen we de vergelijkingen voor de duur van het laden en ontladen afleiden:
T ln
2 UDD US
1 $
$
=
UDD- US
-
x c m T ln
US UDD
2=
x $ c + m T=T +T (2.25)
U
1 2
S
Als we de volgende waarden nemen:
R=68kΩ C=5.4nF τ=RC
U DD =6.0V U S =0.59U DD
Is de periode gelijk aan:
T=8.2·10 4 s (of f=1.2·10 3 Hz)
In het schema waar deze oscillator deel van uitmaakt (figuur 3.7), vervangen we overigens de weerstand
R door een vaste en een regelbare weerstand in serie, zodat de frequentie niet te hoog kan worden
voor de microcontroller.
2.3.1 Capaciteitsverandering ten gevolge van druk
We meten het signaal, weergegeven in figuur 2.23, dat op de ingang van de NAND-poort staat, als we
de sensor in de schakeling van figuur 2.22 gebruiken. Behalve dat de sensor grote invloed heeft op de
oscillatiefrequentie, ondervindt de sensor ook invloed van het oscillatiesignaal zelf. Het signaal tussen
de aansluitpunten van de sensor zorgt ervoor dat de sensor steeds afwisselend op en neer beweegt.
Als we de sensor niet afdempen, maar vrij laten bewegen, zien we bovenop het signaal nog een soort
tweede-orde effect gesuperponeerd. De frequentie hiervan komt ongeveer overeen met de resonantiefrequentie
van de sensor.
26