Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleines Problemchen mit der Opamp Schmitt-Triger Schaltung


von Thomas D. (thomasderbastler)


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Ich habe mal auf dem Steckbrett diese einfache Schaltung aufgebaut

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0209241.htm

Für die beiden Widerstände habe ich 2 Stück 10K trimm potis verwendet, 
damit ich besser "spielen" kann. Der Opamp ist ein standard LM324, mit 5 
Volt versorgt. Am Eingang habe ich saubere 1 Khz Sinus Signal. Am 
Ausgang kommt zwar was "rechteckiges" heraus, aber mehr auch nicht ..wie 
kriege ich ein besseres, sauberes Rechtecksignal raus ?

von karadur (Gast)


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Hallo

versorg den OP mal mit +/- 12V.

von Harald W. (wilhelms)


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karadur schrieb:
> Hallo
>
> versorg den OP mal mit +/- 12V.

Und/Oder besser gleich ein Komparator-IC.
Gruss
Harald

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Habe auch schon gedacht , aber ich brauche "etwas" was mit singel Supply 
klar kommt ( ist ein Teilprojekt, habe in dem keine Dual Versorgung )

von Bruddler (Gast)


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Nein, das kann nicht die Lösung sein, wenn man dem Datenblatt
Zitat :
" WIDE POWER SUPPLY RANGE :
SINGLE SUPPLY : +3V TO +30V
DUAL SUPPLIES : ±1.5V TO ±15V"
glauben darf.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Komparator-IC.

oh..mal gucken ob ich LM339 oder sowas herumfahren habe...

von Bruddler (Gast)


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Die Schaltung im Elko bezieht sich auf eine Duale (symetrische) 
Spannungsversorgung. Leg doch einfach mal den invertierenden (-) Eingang 
des LM324 mit 2 Widerständen 10k auf 1/2 Betriebsspannung. Der LM324 hat 
beim Input und Output keine Rail to Rail Eigenschaften.

von HildeK (Gast)


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Bruddler schrieb:
> Der LM324 hat
> beim Input und Output keine Rail to Rail Eigenschaften.

Nicht ganz: er kommt beim Ausgang an die untere Rail und darf am Eingang 
auch bis dahin betrieben werden. Man darf ihn aber trotzdem nicht mit 
Eingangssignalen außerhalb der Versorgung beaufschlagen - diese Regel 
gilt für fast alle anderen aber auch.

Also: entweder mit Dual-Supply arbeiten oder mit einer künstlichen 
Masse.
Beim LM324 wird das Ausgangssignal trotzdem kaum besser, denn für die 
Anwendung ist er nicht optimal geeignet. Das ist Aufgabe eines 
Komparators.
Aber auch der genannte LM339 verträgt keine Eingangssignal unterhalb der 
unteren Rail.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Also den invertierenden Eingang auf halbe + legen bringt nichts, was die 
Saubereit des Ausgangssignal anbelangt. nur der Pegel wird kleiner.

Ich muss mal einige LM339 bestellen, oder gibt es was "besseres" beim 
reichelt für diesen Zweck ?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Thomas der Bastler schrieb:
> Am Eingang habe ich saubere 1 Khz Sinus Signal.

Wie groß sind die Amplitude und der Gleichanteil?

Bei welchen Schwellwerten soll der Schmitt-Trigger umschalten?

> Am Ausgang kommt zwar was "rechteckiges" heraus, aber mehr auch nicht
> ..wie kriege ich ein besseres, sauberes Rechtecksignal raus ?

Wie unterscheidet sich ein "besseres, sauberes Rechtecksignal" von
"was rechteckigem"?

Was gefällt dir an dem jetzigen Ausgangssignal nicht?

Thomas der Bastler schrieb:
> Ich muss mal einige LM339 bestellen, oder gibt es was "besseres" beim
> reichelt für diesen Zweck ?

Nicht gleich die Flinte ins Korn werfen. Du musst erst einmal verstehen,
warum deine jetzige Schaltung nicht funktioniert. Tust du das nicht,
wird die Schaltung mit dem LM339 vermutlich genauso wenig funktionieren.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Also hier steht :

"Der Schmitt-Trigger kann mit einem OP aufgebaut werden. Dabei wird der 
OP mit einem Widerstand R2 mitgekoppelt. Die Schaltung arbeitet dann als 
Sinus-Rechteck-Wandler."

Naja OP--welche ....Wenn man einen Plattgerdrückten Sinus als Rechteck 
bezeichnet ?

"Für die Spannungsschwellen sind die Widerstände R1 und R2 
verantwortlich. Daher können die Schwellwerte exakt bestimmt und 
Störpegel ausgeblendet werden."

R1 und R2 vom einige hundert ohm bis 10K...geändert..sah ich noch keinen 
Rechteck...

"Durch geeignete Wahl der Widerstände kann man das Hysterese-Fenster 
beeinflussen."

hmm...

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Ich werde mal morgen Ein Bild posten wie es auf dem Oszi aussieht...

von karadur (Gast)


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Hallo

der OPamp ist bei 5V nicht gut, 7414 könnte gehen.

evtl. statt der Rs ein Poti.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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habe kurz auch mit einem 4093 probiert...Sinus an Pin1, Pin2 auf + am 
Pin3 Ausgang ist so gut wie nichts...

7414 habe ich leider nicht da.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Hoffe kann man was erkennen...
R1 und R2 1K
Vcc +5 V
LM324N

von karadur (Gast)


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Hallo

was heißt so gut wie nix? Entweder er schaltet oder nicht. Dein Signal 
am Eingang muß aber über die Schaltschwellen reichen.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Also nichts meinte ich LOW...verstehe ich nicht...

Wenn ich einen Eingang auf LOW lege und den anderen auf  High, dann ist 
der Ausgang High. Lege ich beide Eingänge auf High , dann ist der 
Ausgang Low..also passt.

Wenn aber mit Sinus an den Eingang gebe, dann ist der Augang immer Low

von karadur (Gast)


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Welche Amplitude hat dein Sinus?

von Thomas D. (thomasderbastler)


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uhh..wenn ich mich nicht täusche 2V spitze spitze

von karadur (Gast)


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Ok.

sollte gehen. 4093 einen Eingang auf 5V. 10k Poti zwischen  GND und 5V. 
Schleifer an 2ten Eingang. Sinus mit C einkoppeln.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Werde ich morgen ausprobieren..Danke..

von MeinerEiner (Gast)


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Thomas der Bastler schrieb:
> Am Eingang habe ich saubere 1 Khz Sinus Signal.

Sauber ist was anderes.

karadur schrieb:
> Welche Amplitude hat dein Sinus?

>>uhh..wenn ich mich nicht täusche 2V spitze spitze

Guck nochmal genauer hin.
Vss ist nicht gleich Vs

von MeinerEiner (Gast)


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Vss ist gerade mal 0,8V

von Peter ⛄ W. (Firma: Huddel und Brassel Ltd.) (jaffel) Benutzerseite


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MeinerEiner schrieb:
> Thomas der Bastler schrieb:
>> Am Eingang habe ich saubere 1 Khz Sinus Signal.
>
> Sauber ist was anderes.

Die 1kHz stimmen auch nicht. Ich komme gerade mal auf 200Hz.

MeinerEiner schrieb:
> Vss ist gerade mal 0,8V

Er schreibt ja nicht dazu welchen Teiler er nimmt.

Wie schon oefters geschrieben wurde, ihm fehlen die einfachsten 
Grundlagen.

Siehe hier

Beitrag "Erfahrung mit Elektor Stromsenke"

und hier

Beitrag "Projekt : Mein Wohnzimmerverstärker"

und hier

Beitrag "Kleines Problemchen mit der Opamp Schmitt-Triger Schaltung"

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Naja weil ich wahrscheinlich auch nicht fotographieren kann...

Eingestellt war 2 ms.
also ein Kästchen wäre 0,2 ms. Eine Periode dauert ca. 3 Kästchen also 
0,6 ms so wäre es ca. 1,6 Khz...

Das obere Signal ist "halt" das was ein xr2206 erzeugt. bei 1 V/Div 
einstellung wäre es 2V Spitze Spitze..mehr habe ich auch nicht gesagt.

Ihr könntet ja gleich sagen, das dieses Forum für mich im Vergleich zu 
Euch zu hoch ist..und das all die Sachen die ich gebaut habe ,daß sie 
funzen ist ein wunder.

von Peter ⛄ W. (Firma: Huddel und Brassel Ltd.) (jaffel) Benutzerseite


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Thomas der Bastler schrieb:
> Eingestellt war 2 ms.
> also ein Kästchen wäre 0,2 ms. Eine Periode dauert ca. 3 Kästchen also
> 0,6 ms so wäre es ca. 1,6 Khz...

Eingestellt IST 2ms
also ein Kaestchen waere 2ms. Eine Periode dauert ca. *2,5* Kaestchen 
also
5ms so waere es ca. 200Hz

Wieso sind es denn jetzt ploetzlich 1,6kHz, ? Oben waren es doch noch 
genau 1kHz ? Weisst du eigentlich noch was du schreibst ?

Was ist 1,6 Khz eigentlich fuer eine Einheit ? Kelvin Stunden Zeit 
oder was ?

Thomas der Bastler schrieb:
> Das obere Signal ist "halt" das was ein xr2206 erzeugt. bei 1 V/Div
> einstellung wäre es 2V Spitze Spitze..mehr habe ich auch nicht gesagt.

Steht aber nicht auf 1V/DIV sondern auf .5V Und zwei Kaestchen sind es 
auch nicht sondern nur ~1,8. Also mal eben um 1,1V am Ziel vorbei 
geraten.

Wenn man die Schaltung mit einem XR2006 richtig aufbauen wuerde, siehe 
Datenblatt, waere dein Sinus auch ein Sinus.

Diese Striche auf dem Bildschirm sind uebrigens auch nicht zur Zierde 
da. Wenn man den Strahl als Messstrahl einstellt und nicht als 
Wohnzimmerbeleuchtung, kann man eben diesen auch genau auf einen der 
Stiche drehen, um gescheit ablesen zu koennen.
Die Ablenkungen kann man uebrigens auch verstellen um Signale anstaendig 
darzustellen bzw. ablesen zu koennen.

So viel zu Grundlagen und Datenblaetter bzw. Manuals lesen.

Nebenher. Wenn du halbwegs Kerl waerst, poste deine "Bemerkungen" an 
mich doch bitte hier im Forum und nicht feige per PN.

von Michael H. (michael_h45)


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Thomas der Bastler schrieb:
> Also den invertierenden Eingang auf halbe + legen bringt nichts, was die
> Saubereit des Ausgangssignal anbelangt. nur der Pegel wird kleiner.
                                          ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
DA würde ich doch als vernünftig denkender Mensch mal stutzig werden.
Warum sollte sich der Pegel ändern?

-> Dein Aufbau stimmt nicht.

von Thomas D. (thomasderbastler)


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Hier :

http://www.elexs.de/oszi1.htm

m Beispiel wurde eine Ablenkgeschwindigkeit von 0,1 ms pro Skalenteil 
gewählt. In X-Richtung hat der Schirm 10 Skalenteile, zeigt also nun 
einen Bereich von genau einer Millisekunde. Die Triggerung steht in 
Stellung AC.

Die Eingangsempfindlichkeit steht noch auf 1 V/Skt.
Wenn einfach nur die Spannung des Signals gefragt ist, lautet das 
Ergebnis also 1 Volt.

wenn man die Periode einer Schwingung misst. Sie beträgt hier t = 0,27 
ms. Mit f = 1/t erhält man f = 3,7 kHz.

von Michael H. (michael_h45)


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Und jetzt wende das mal auf dein Photo an... 200Hz.

von Peter ⛄ W. (Firma: Huddel und Brassel Ltd.) (jaffel) Benutzerseite


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Thomas der Bastler schrieb:
> Die Eingangsempfindlichkeit steht noch auf 1 V/Skt.
> Wenn einfach nur die Spannung des Signals gefragt ist, lautet das
> Ergebnis also 1 Volt.

Nope, Du wuerfelst viel zu viel durcheinander. Us, Uss, Ueff ist nicht 
das selbe !

von Michael H. (michael_h45)


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Peter W. schrieb:
> Nope, Du wuerfelst viel zu viel durcheinander.
Er zitiert dabei (völlig unkenntlich und sinnentstellend) die verlinkte 
Seite. Wenn man es da liest, ist es schon richtig.

von Peter ⛄ W. (Firma: Huddel und Brassel Ltd.) (jaffel) Benutzerseite


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Richtig, er ueberfliegt alles mal eben und meint dann alles verstanden 
zu haben.

Ich zitiere mal was er nicht verstanden hat.

/
Mit etwas Übung kann man das Messergebnis leicht interpretieren. Die 
Eingangsempfindlichkeit steht noch auf 1 V/Skt. Mit dem Nullpunktregler 
wurde die Kurve genau in die Mitte des Schirms geschoben. Das Bild zeigt 
also eine Spitzenspannung (= Amplitude) von Us = 1,4 V. Zwischen den 
beiden Spitzen misst man die Spannung Uss = 2,8 V. Da es sich um ein 
Sinussignal handelt, kann man die Effektivspannung mit Ueff = 1 V 
angeben. Die Spitzenspannung ist für ein Sinussignal immer um den Faktor 
2^-1/2 (Wurzel aus 2 = 1,414) größer als die Effektivspannung. Wenn 
einfach nur die Spannung des Signals gefragt ist, lautet das Ergebnis 
also 1 Volt.
/

Er hat nur den letzten Satz "herausinterpretiert" und nichts verstanden. 
Eigentlich wie inn all diesen Treads von ihm. Er weiss ueberhaupt nicht 
was er tut.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


Angehängte Dateien:

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Yalu X. schrieb:
> Wie groß sind die Amplitude und der Gleichanteil?

Nachdem die zweite Hälfte dieser Frage nach wie vor unbeantwortet ist
und es auch bleiben wird, solange der Coupling-Schalter des Oszis für
beide Kanäle auf AC steht ;-), habe ich mich selbst auf die Suche nach
der Antwort gemacht :)

Eine Sache vorweg, die wohl bei einigen Helfern wohl etwas Verwirrung
gestiftet hat:

Das Eingangssignal (verzerrter Sinus) liegt an Kanal 2 (oben, 1V/div)
an, so das Vpp=1,8V hinkommt. Das Ausgangssignal auf Kanal 1 (unten)
wird mit 0,5V/div dargestellt, ist also im Vergleich zum Eingangssignal
um den Faktor 2 in Y-Richtung gestreckt.

Dass das obere Signal Kanal 2 und das untere Kanal 1 ist, kann man u.a.
an der Stellung der beiden Y-Pos-Knöpfe erkennen.

Zum Schaltungsaufbau:

Der XR2206 scheint an 10-12V betrieben zu werden. Einen THD-Abgleich
gibt es nicht, weswegen das Sinussignal verzerrt ist.

Das Sinussignal schwingt zwischen etwa 4,4V und 6,2V. Diese beiden Werte
ergeben sich aus den Signalverläufen auf dem Oszi und den nachfolgenden
Überlegungen. Natürlich sind sie für den an 5V betriebenen LM324 zu
hoch, weswegen die Schaltung nicht vernünftig funktionieren kann.

Erklärung der beobachteten Effekte:

Die Spannung am nichtinvertierenden Eingang ist immer positiv, also
größer als die Spannung am invertierenden Eingang. Deswegen ist der
Ausgang des als Komparator verwendeten Opamps immer high. High bedeutet
beim LM324 mit unbelastetem Ausgang etwa 3,7V. Da die Eingangsspannung
aber größer ist und der Ausgang im High-Zustand nur Strom abgeben, aber
keinen aufnehmen kann, ist der Opamp ohne Funktion, und am Ausgang
erscheint wegen der Verbindung durch die beiden Widerstände direkt die
Eingangsspannung.

Steigt die Spannung am Ausgang allerdings auf mehr als 5,6V, beginnt im
Inneren des LM324 eine Diode oder CB-Strecke nach VCC zu leiten, so dass
die Spannung auf 5,6V begrenzt wird.

Im angehängten Bild sind die relevanten Spannungen eingezeichnet. Ohne
die Spannungsbegrenzung am Opamp-Ausgang würde die Ausgangsspannung der
Schaltung so verlaufen wie durch die gelbe Linie angedeutet, also genau
der Eingangsspannung entsprechen. Durch die Begrenzung werden die Maxima
des Sinussignals abgeschnitten.

Bei dem gewählten Eingangsspannungsbereich hat der Opamp also lediglich
die Funktion einer Si-Diode, die das Ausgangssignal mit VCC verbindet.

Würde man die Eingangsspannung auf einen Wert zwischen 0 und 3,7V absen-
ken, würden am Ausgang immer etwa 3,7V erscheinen, da der Opamp nun als
Komparator arbeiten kann.

Um den Komparator nach low umzuschalten, müsste die Eingangsspannung
wegen der zwei gleichen Widerstände auf unter -3,7V fallen, was aber der
XR2206 bei Single-Supply nicht hergibt.

Man könnte den XR2206 mit Split-Supply versorgen, so dass er auch nega-
tive Spannungen liefern kann. Der Ausgang würde bei -3,7V aber nur theo-
retisch nach low umschalten. Tatsächlich tritt dann aber das nächste
Problem auf, nämlich das Phase-Reversal des LM324, was den Ausgangspegel
invertiert, so dass er nie low werden kann.

Eine Schotty-Diode von GND zum nichtinvertierenden Eingang würde das
Phase-Reversal verhindern. Damit hätte man als Ergebnis tatsächlich
einen Schmitt-Trigger, allerdings eben mit den Eingangsspannungsschwell-
werten von 0V (high) und etwa -3,7V (low).

@Thomas:

Wie ich schon oben schrieb: Überlege dir, zwischen welchen Werten das
Eingangssignal schwingen soll und welches die Schwellwerte sind, an
denen der Schmitt-Trigger umschalten soll. Dann kann man sich eine
geeignete Dimensionierung herleiten, die genau das Gewünschte tut. Aber
mal irgendeine Schaltung mit irgendwelchen Bauteildimensionierungen
nachbauen und mit irgendeinem Eingangssignal füttern, das funktioniert
nur mit viel Glück, das dir offensichtlich bis jetzt versagt blieb :)

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