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Taktgeber

Schwingungserzeugung mit NAND-Gattern

Normalerweise wird darauf geachtet, daß eine Digitalschaltung nicht ins Schwingen gerät. Braucht man jedoch einen Takt, beispielsweise für einen Zähler, ist es genau umgekehrt. Astabile Schaltungen werden gezielt eingesetzt, um Schwingungen zu erzeugen.
Das kann man recht einfach erreichen, wenn man den Ausgang eines Inverters mit seinem Eingang verbindet. Die Schwingungsfrequenz hängt dann allein von der Laufzeit des Gatters ab.

Eine etwas komfortablere Schaltung ist diese:

Taktgeber

Das Ausgangssignal ist allerdings unsymmetrisch. Bei taktflankengesteuerten Schaltungen stört das aber nicht.

Mit R = 3,3 k und C = 150 nF ergibt sich eine Frequenz von ca. 900 Hz (gemessen).

Mit R = 3,3 k und C = 100 uF ergibt sich eine Frequenz von ca. 1 Hz (geschätzt).

Es gilt näherungsweise: T = 2 * R * C - wobei die Frequenz f = 1 / T ist.

Beispiel: T = 2 * 3300 V/A * 0,000 000 15 As/V = 0,000 66 s -> f = 1515 Hz (gemessen 900 Hz)

Taktgeber

Schaltungsvorschlag für das Steckbrett:

Taktgeber

Die LED mit Vorwiderstand ermöglicht die optische Kontrolle des Taktes. Das funktioniert bis ca. 10 Hz. Bei schnelleren Schwingungen funktioniert das nicht mehr, da unser Auge zu träge ist.

Die Kondensatoren im Zweig der Spannungsversorgung sind wichtig: Der 100-uF-Kondensator reduziert den Innenwiderstand der Spannungsquelle und fängt Stromspitzen ab. Der 100-nF-Kondensator unterdrückt hochfrequente Störungen, die durch steile Schaltflanken der Gatter entstehen können.

Siehe auch Externer Link Stützkondensator bei Wikipedia

Schaltungs-Quellen: Externer Link http://www.netzmafia.de/skripten/digitaltechnik/astabil.html

Kippschwinger mit Schmitt-Trigger

Einfacher und besser geht es mit dem CMOS-Schalkreis V40106. Dieser vereint auf einem Chip sechs Schmitt-Trigger. Siehe auch Externer Link Schmitt-Trigger bei Wikipedia

Der Schmitt-Triger besitzt eine Kennlinie mit Hysterese. Das bedeutet, dass es zwei unterschiedliche Schaltschwellen gibt - eine bei steigender Eingangsspannung und eine bei sinkender Eingangsspannung.

Kennlinie Schmitt-Trigger

Eingangs-Ausgangs-Kennlinie des Schmitt-Triggers
Bildquelle: Externer Link www.elektronik-kompendium.de

Bauteile bzw. Schaltungen mit Hysterese können grundsätzlich für eine Schwingungserzeugung eingesetzt werden.

CMOS-Schaltkreis 40106 als Taktgeber für ca. 1 bis 30 Hz

Taktgeber mit Schmitt-Trigger

Die Eingänge aller nicht benutzten Schmitt-Trigger müssen auf Masse (also den Minuspol) der Batterie gelegt werden. Ansonsten könnten die unbenutzten Schmitt-Trigger wild zu schwingen beginnen.

Bei CMOS-Schalkreisen ist Vorsicht geboten. Sie sind sehr empfindlich gegen statische Aufladungen. Wer z.B. einen entsprechenden Pullover trägt kann schnell erleben, wie die Schaltkreise sterben...

 

Siehe auch Kippschwinger bzw. Negistor:

Externer Link http://www.vk2zay.net/article/157

Externer Link http://www.keelynet.com/zpe/negistor.htm

Externer Link http://moosapotamus.net/trinegistor.html

Externer Link http://jlnlabs.online.fr/cnr/negosc.htm

Externer Link https://de.wikipedia.org/wiki/Kippschwinger

 

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Letzte Änderung:
October 24. 2018 15:31:58
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