Ist es möglich einen Taktgeber nur aus Transistoren, Widerständen und Kondensatoren zu erstellen? Oder benötigt man wirklich immer einen Schwingquarz dazu? Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten? Ich habe leider kaum Ahnung von Elektronik. Ich weiß zwar was die einzelnen Bauteile sind und ihre Funktionen, jedoch finde ich nichts zu oben genanntem.
Fabi schrieb: > Ist es möglich einen Taktgeber nur aus Transistoren, Widerständen und > Kondensatoren zu erstellen? Ja, das sollte möglich sein. Üblicherweise nimmt man da aber noch eine Spule hinzu. Allerdings hängt die Frequenz von einigen Bauteileigenschaften ab (z.B. Temperatur), die sich im Betrieb verändern können. Ein solcher "Schwingkreis" hat also keine sehr genaue Frequenz. > Oder benötigt man wirklich immer einen Schwingquarz dazu? Ein Schwingquarz dient dazu, die Frequenz stabil(er) zu halten.
Fabi schrieb: > Ist es möglich einen Taktgeber nur aus Transistoren, Widerständen und > Kondensatoren zu erstellen? Natürlich. Das nennt sich z. B. astabiler Multivibrator. > Oder benötigt man wirklich immer einen Schwingquarz dazu? Nein. Der bestimmt nur die Genauigkeit. > Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene > Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten? Beinahe, manchmal ja, manchmal nein. Aber 3 Inverter im Ring - also auch deine Idee - nennen sich Ringoszillator. > Ich habe leider kaum Ahnung von Elektronik. Ich weiß zwar was die > einzelnen Bauteile sind und ihre Funktionen, jedoch finde ich nichts zu > oben genanntem. Dafür hast du aber gut getippt.
Vielen Dank euch beiden, jetzt habe ich wieder Anhaltspunkte über was ich mich als nächstes informieren werde.
Zwei Inverter und ein Kondensator und Du Tickst ganz richtig. Die nächste Stufe währe wohl ein Resonator. Willst Du es aber genau wissen - über eine gewisse Zeit und über einen bestimmten Temperaturbereich - so ist ein Quarz angesagt. Ist in etwa auch der Preisbereich.
Uwe schrieb: >> Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene >> Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten? > Beinahe, manchmal ja, manchmal nein. Aber 3 Inverter im Ring - also auch > deine Idee - nennen sich Ringoszillator. Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. Amateur schrieb: > Ist in etwa auch der Preisbereich. Ein Quarz kostet so 20 Cent, einzeln.
Marian B. schrieb: > Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst > stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. Nein, das kann weder theoretisch noch praktisch passieren.
Uwe schrieb: > Marian B. schrieb: >> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst >> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. > > Nein, das kann weder theoretisch noch praktisch passieren. CMOS Inverter und ein paar andere Gatter können das durchaus.
Fabi schrieb: > Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene > Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten? Ja, das würde es. Da das Gatter aber auch eine Laufzeit hat und Lastakpazitäten sowie Ausgangswiderstände ist das ein weiter Bereich in dem das stattfindet. Wenn sich nicht - wie oben angesprochen - ein linearer Arbeitspunkt einstellt. Hängt vom verwendeten Baustein ab. Man braucht aber nicht zwei Gatter sondern nur eines um einen einigermaßen stabilen Oszillator aufzubauen. Nimmst Du einfach ein R-C-Glied an den Ausgang und geht dann auf den Eingang zurück. Dimensionierung ist aber ein bischen kitzlig und aufgrund der stark schwankenden Uth am Eingang kann die Frequenz von Schaltung zu Schaltung stark variieren. Aber für einfache Versuche reicht's. rgds
Marian B. schrieb: > Uwe schrieb: >> Marian B. schrieb: >>> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst >>> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. >> >> Nein, das kann weder theoretisch noch praktisch passieren. > > CMOS Inverter und ein paar andere Gatter können das durchaus. Ich muss gestehen, dass es mich etwas nervt, wenn jemand mit Behauptungen argumentiert, und mich dadurch so darstellt, als ob ich keine Ahnung hätte. Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von 60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit übererfüllt. Ich hoffe, dass dir die Schwingbedingungen bekannt sind.
6A66 schrieb: > Man braucht aber nicht zwei Gatter sondern nur eines um einen > einigermaßen stabilen Oszillator aufzubauen. Nimmst Du einfach ein > R-C-Glied an den Ausgang und geht dann auf den Eingang zurück. > Dimensionierung ist aber ein bischen kitzlig und aufgrund der stark > schwankenden Uth am Eingang kann die Frequenz von Schaltung zu Schaltung > stark variieren. Wobei das Gatter ein Schmittriggereingang haben muss wie: 74xx14 , 74xx13 , 74xx132 und CD4093.
Uwe schrieb: > Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben > eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins > eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von > 60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit > übererfüllt. Ja, aber trotzdem kann man damit einen analogen, linearen Verstärker bauen, der nicht schwingt.
HildeK schrieb: > Uwe schrieb: >> Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben >> eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins >> eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von >> 60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit >> übererfüllt. > > Ja, aber trotzdem kann man damit einen analogen, linearen Verstärker > bauen, der nicht schwingt. Ja, natürlich! Aber keinen nicht-schwingenden Ringoszillator!
Einstufigkeit ist keine hinreichende Bedingung für "linearer Arbeitspunkt unmöglich". Schmitt-Trigger-Eingänge schon. Der eigentliche Punkt ist, ein Ringoszillator braucht eher so 3-4 Gatter, damit es eine definierte Schwingung gibt. Mit einem geht es eher nicht.
Andre G. schrieb: > @Fabi(Gast) > > Bist du das Fabian P. ? Nein, mein Nachname beginnt mit einem "S". Marian B. schrieb: > Einstufigkeit ist keine hinreichende Bedingung für "linearer > Arbeitspunkt unmöglich". Schmitt-Trigger-Eingänge schon. > > Der eigentliche Punkt ist, ein Ringoszillator braucht eher so 3-4 > Gatter, damit es eine definierte Schwingung gibt. Mit einem geht es eher > nicht. Verstehe ich es bisher so richtig: Ein Ringoszillator wie z.B. hier beschrieben: http://www.elektronik-labor.de/Notizen/1011Lowpower2.jpg würde als Taktgeber funktionieren. Aber das gleiche mit nur einem anstatt 3,5,7,9... Transistor wäre nicht vorhersagbar? Uwe schrieb: > Fabi schrieb: >> Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene >> Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten? > Beinahe, manchmal ja, manchmal nein. Aber 3 Inverter im Ring - also auch > deine Idee - nennen sich Ringoszillator. Marian B. schrieb: > Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst > stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. Das hätte ich in diese Richtung auch geraten. Leider kann ich die Frage noch nicht besser stellen, da mir noch Grundkenntnisse fehlen und ich die Aussage nicht ganz verstanden habe. Ich muss mich erst noch über Phasenverschiebung und "Arbeitspunkte " informieren. Vielen Dank für die zahlreichen Antworten, habe dadurch einige spannende Themen für die nächste Zeit als Beschäftigung gefunden ;-)
Marian B. schrieb: > Einstufigkeit ist keine hinreichende Bedingung für "linearer > Arbeitspunkt unmöglich". Schmitt-Trigger-Eingänge schon. Richtig. Aber was hat das in diesem Zusammenhang für eine Bedeutung? Marian B. schrieb: > Der eigentliche Punkt ist, ein Ringoszillator braucht eher so 3-4 > Gatter, damit es eine definierte Schwingung gibt. Mit einem geht es eher > nicht. Fast korrekt: Er braucht genau drei Inverter, nicht 1, 2, 4 oder mehr. Es muss kein Gatter sein. Wobei ein "NInverter", also z. B ein UND-Gatter, prinzipiell schon einmal mindestens zwei Inverter enthält. Hattest du weiter oben übersehen, dass ich von Ringoszillator = 3 Inverter im Ring schrieb? Also nicht nur ein Inverter? Ist das ein Grund für ein Missverständnis zwischen uns?
Fabi schrieb: > Aber das gleiche mit nur einem anstatt 3,5,7,9... Transistor wäre nicht > vorhersagbar? Genau das habe ich vor einer Weile selber mal erforscht, aber mit 11 Transistoren, die ich, um es sichtbar zu machen, mit LEDs im Kollektor und zusätzlichen Elkos zur Verlangsamung ausgestattet hatte. Das Ergebnis war, dass sich zum Start ein zufälliger Zustand einstellt (oder man kann auch einen definierten Zustand einstellen), der "kreist" dann auch eine Weile, aber im Laufe der Zeit stellt sich ein, dass immer jede zweite LED gleichzeitig an bzw. aus ist. So, nun habe ich das Problem, dass das eigentlich gar nicht gehen kann, denn es ist ja eine ungerade Anzahl LEDs... Das ist mir damals nicht aufgefallen, und jetzt kann ich auch nicht mehr nachvollziehen, was exakt passiert war. Hatte ich wohl möglich verzählt?
Uwe schrieb: > So, nun habe ich das Problem, > dass das eigentlich gar nicht gehen kann, denn es ist ja eine ungerade > Anzahl LEDs... Das konnte ich nicht auf mir sitzen lassen. Ich habe es nochmal aufgebaut. 11 Transistoren, 2k2 + LED von Kollektor nach Plus, 22k vom Kollektor zur nächsten Basis, 1µ zwischen Basis und Kollektor. Das ist etwas anders als damals (Elkos nach Masse), aber vermutlich realistischer. Die Schaltung geht sofort mit einem Zustand an, bei dem "ungefähr" jede zweite LED an ist. Der Zustand kreist, und zwar so, dass - abgesehen davon, dass jede zweite Stufe invertiert ist - von Stufe zu Stufe eine Phasenverschiebung von 180°/11 entsteht. Und das bleibt bei mir stabil. Ich schließe daraus, das stabile Ringoszillatoren auch mit mehr als 3 Stufen aufgebaut werden können. Hauptsache es ist eine ungerade Anzahl. So, nun kann ich besser schlafen. Marian B. schrieb: >> Ist das ein >> Grund für ein Missverständnis zwischen uns? > > Offensichtlich :) Deshalb auch :-)
Marian B. schrieb: > Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst > stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt. Jetzt habe ich doch noch eine Frage :-) Was ist ein linearer Arbeitspunkt? (Finde leider nur Informationen zur Berechnung des Arbeitspunktes, aber keine Hinweise, wozu dieser benötigt wird) Beziehungsweise: Wenn sich der lineare Arbeitspunkt einstellt und nichts schwingt, was für ein Zustand nimmt es dann ein?
Den Begriff "linearer Arbeitspunkt" gibt es nicht, aber jeder hier versteht, was gemeint ist. Ein lineares System ist z. B. ein Verstärker, bei dem eine Eingangsspannung in vielfacher Höhe am Ausgang erscheint. Kein reales System ist vollständig linear, insbesondere gibt es Grenzen, die "Anschläge". Auch ein einfacher CMOS-Inverter ist ein weitgehend lineares System. Bei niedrigen oder hohen Eingangsspannungen ist der Ausgang am Anschlag, aber in der Mitte durchläuft es den gesamten Betriebsspannungsbereich mit ziemlich hoher Verstärkung, der "Steilheit". Es gibt keine Sprünge. Das gilt besonders für ungepufferte CMOS-Schaltungen (Serie 4000UB). Für gepufferte gilt es auch, aber da dort zwei oder 3 solcher Stufen hintereinander sind, ist die Steilheit extrem hoch. Also stellt ein einfacher CMOS-Inverter einen invertieren Spannungsverstärker dar. Das kann man nutzen, um analoge Signale zu verstärken. Dazu muss der Inverter erst einmal in den linearen Bereich gebracht werden, d. h., es muss der richtige Arbeitspunkt eingestellt werden. Mit einem einfachen Widerstand als Gegenkopplung geht das schon. Die Ausgangsspannung ist dann stabil bei ca. der halben Betriebsspannung. Wenn also jemand "linearer Arbeitspunkt" geschrieben hat, heißt das, dass die Eingangsspannung des Inverters so gewählt (oder automatisch eingestellt) ist, dass sich analoge, annähernd lineare Verstärkung einstellt. Gepufferte CMOS-Schaltungen lassen sich nicht so einfach mit einer Gegenkopplung betreiben, weil die extrem hohe Verstärkung und die Phasendrehung durch dir 3 Stufen so ein System zum Schwingen bringt (Ausnahme wahrscheinlich: Extrem hohe Verstärkung des Systems).
>Uwe schrieb den Beitrag #4043199
Vielen Dank für die Erklärung!
Bin wirklich froh, dass es euch hier gibt :-)
Genau. "Linearer Arbeitspunkt" als Abgrenzung zu den normalen
("digitalen") Arbeitspunkten eines Logikgatters. Schöne Erklärung. :)
Die Steilheit eines 74HC04-Inverters ist übrigens so groß, dass man ihn
problemlos nutzen kann um einen Sinus ab ca. 20 mVpp auf vollen
Logikpegel (und Rechteckform) zu verstärken.
:
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