Der kritischste Teil des VCOs ist der Spannungs-Strom-Exponential-Konverter (siehe auch HIER).

Der Exp.-Konverter wird mit zwei Transistoren realisiert. Dieser Schaltungsteil ist für die Freq.-stabilität und das Freq.-Tracking verantwortlich und leider sehr temperaturanfällig.

Mit verschiedenen Maßnahmen, wie z.B. TEMPCO, wird diesem Effekt entgegen gewirkt.

Eine weitere Möglichkeit ist es, die beiden Transistoren auf einer konstanten Temperatur zu halten.

Dies mache ich mit dieser kleinen Schaltung.

Der BD135 dient dabei als Heizelement (ca. 1W), über einen PTC wird die Temperatur gemessen und mit einem Komparator wird die Heizung geregelt.

• JUMPER ziehen
• Platine muss auf Raumtemperatur sein (20-22°C)
• Spannungsversorgung anlegen
• Spannung U1 an MP1 messen (ca. 1,000V)
• Spannung U2 an MP2 messen und mit PT1 auf U1+0,16V (ca. 1,160V) einstellen

• JUMPER stecken

Nach ca. einer Minute fängt die LED an zu blinken (Soll-Temp. erreicht).

Der Komparator vergleicht zwei Spannungen. Die beiden Spannungen werden durch Spannungsteiler gebildet und können an den MP1 und MP2 gemessen werden.

R2 & R3+PT1 gibt die gewünschte Zieltemperatur vor (typ. 60°C).

R1 & PTC liefert die aktuelle Temperatur.

Laut Datenblatt hat der PTC folgende Werte.

25°C -> 1,000kΩ

50°C -> 1.209kΩ

60°C -> 1.299kΩ

70°C -> 1.392kΩ

Bei 25°C hat der Spannugsteiler R1&PTC einen Gesamtwiderstand von 2,5kΩ (1,5kΩ+1k), somit fließt ein Strom I von 1mA. Bei 60°C würde sich der Gesamtwiderstand auf 1,5kΩ+1,3kΩ = 2,8kΩ erhöhen und ein Strom von 0,89mA fließen.

D.h. die Spannung an MP1 wäre bei 25°C 1mA*1,0kΩ = 1,000V und bei 60°C 0,89mA*1,3kΩ = 1,157V.

Also rund 0,16V Erhöhung für 35°C Temp.-Differenz. Daher kommt auch der o.g. Abgleichwert für MP2. Aber warum messen und rechnen wir erst und gleichen nicht gleich auf 1,16V ab? Das liegt daran, dass die PTCs eine große Fertigungstoleranz haben.

Aus der Messung geht hervor, dass die Wunschtemperatur von ca. 60°C nach ca. 50s erreicht ist.
Danach greift die Regelung und hält die Temperatur konstant. Auf dem OSZI sieht man die Heiz- und StandBy-Phasen. Die Spannung schwankt dabei um ca. 5mV.

Rechnen wir nun rückwärts:

Wir sind bei ca. 60°C, der PTC hat also ca. 1,3kΩ und es fließt ein Strom von 0,89mA.

Mit R = U/I können wir nun die Widerstandsschwankung berechnen: R = 5mV/0,89mA = 5,6Ω

Aus dem Datenblatt des PTCs sehen wird, dass sich bei 60°C der PTC-Widerstand pro Grad um ca. 9Ω ändert. Wir haben also eine Temperaturschwankung von ca. 0,6°C.

Diese Genauigkeit genügt für unsere Zwecke.

✓