Interessante Messungen/ Rechteckgeneratoren

Lernziele

Kennen und Ausprobieren von verschiedenen Alternativen.

Letzten Endes soll der Leser entscheiden können, welcher Rechteckgenerator für seine Schaltung der geeignetste ist.

Kriterien für die Auswahl

• Bauteil Aufwand
• Kosten
• Stabilität
  • Temperaturstabilität
  • Spannungsstabilität
• Genauigkeit
• Frequenzbereich
• Stromverbrauch

Bilder

Astabile Kippstufe

Messungen an einer Astabilen Kippstufe

Die Astabile Kippstufe aufgebaut aus zwei Transistoren, zwei Kondensatoren und einigen passiven Bauteilen ist wohl der klassiker, der in keinem Elektronikbausatz fehlt.

RC - Oszillatoren

RC - Oszillator mit Schmitt-Trigger

Ablauf (grob)

• Ausgang = 1
• C lädt
• C erreicht die obere Schaltspannung des Schmitt-Triggers
• Ausgang = 0
• C entlädt
• C erreicht die untere Schaltspannung des Schmitt-Triggers
• Ausgang = 1
• ...

Es empfiehlt sich, nach Möglichkeit einen weiteren Schmitt-Trigger als Buffer zu verwenden um Rückwirkungen durch die Last und die Kabel zu verkleinern. Steht jedoch kein weiterer Schmitt-Trigger-Inverter als Buffer zur Verfügung, genügt auch ein Inverter ohne Schmitt-Trigger-Eigenschaften, weil die Schaltflanken des Rechteckgenerators steil genug sind.

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RC - Oszillator mit zwei NOR-Gattern

Diese Schaltung ist nicht zuverlässig, weil die Bauteile zwangsläufig im sogenannten verbotenen Bereich betrieben werden.

Formel:

$f\approx {\frac {1}{2*R*C}}$

Je nach verwendeten ICs kann es ganz andere Resultate geben!

NE 555

NE555 Schaltplan für eine Astabile Kippstufe

NE555 in DIL8 Gehäuse

Unterer bis mittlerer Frequenzbereich

Das Universal Bauteil wenn es um Zeitabhängige Schaltungen geht.

Der 555 (jenach Hersteller auch als LM555, NE555 ... bekannt) ist auf Grund seines Preises, seiner Zuverlässigkeit und seiner Bekanntheit der Standard IC sowohl für Bastler als auch für Industrieanwendungen.

$f={\frac {1.44}{C_{1}*(R_{1}+R_{2}*2)}}$

Zubeachten: Es gibt Bipolare und CMOS Varianten

Eigenschaft	Bipolar (LM555)	CMOS (LMC555)
Versorgungsspannung	4.5V bis 16V	1.5V bis 15V
Ausgangsspannung (High)
Ausgangsspannung (Low)
Ausgangsstrom (max)	200mA	100mA
Ruhestrom (an 5V)	3 ... 6 mA	100 ... 250 uA
Maximal Frequenz		3 MHz

Eine Änderung der Versorgungsspannung hat nur einen geringen Einfluss auf die Frequenz.

Je nach Schaltung sollte dem Einschwingverhalten Beachtung geschenkt werden.

50% Duty Cycle (CMOS-Version: Es braucht dazu nur ein Widerstand und ein Kondensator!)

Abstützkondensator

Quarzoszillator

Mittlerer bis oberer Frequenzbereich.

Hohe Genauigkeit und Stabilität.

Links

•  Multivibrator
•  NE555
•  Quarzoszillator
•  Schmitt-Trigger
• LMC555 (CMOS) im Vergleich mit NE555 (bipolar) Dieser Elektronik-Minikurs erklärt die Unterschiede zwischen der alten bipolaren und modernen CMOS-Version des 555-Timer-IC. Passend zu dieser Seite wird erklärt warum sich die CMOS-Version LMC555 oder TLC555 im Falle eines zeitsymmetrischen Rechteckgenerator (d/T=0.5) besser eignet als die bipolare Version des NE555.