Als Lehrmodell möchten wir hier an der Schule einen nachbau eines NE555 mit diskreten bauteilen machen. Das ganze soll den Schülern als Vorführobjekt dienen. Sie sollen also erst die Schaltung analysieren und dimensionieren und dabei dann die Funktionsweise von Halbleiterbauteilen lernen. Anschließend soll das ganze am Vorführobjekt nachgemessen werden. Also mittlerweile habe ich einen Schaltplan für den Aufbau des NE555 gefunden (siehe Anhang Seite 3). Was meint ihr, ist das möglich umzusetzen auf einer sauber geätzten Platine? Welche Transistoren würdet ihr nehmen, Standard BC547 und und BC557)? Habt ihr vielleicht noch weitere Informationen und Ideen, die bei der Umsetzung diieser Idee helfen könnten? Gruß michael
Mal abgesehen von Q19 (würde mich interessieren welchen Transistor du da vorgesehen hast)wird das sicher schwierig da du nicht weist welche Werte die Transistoren haben. Im einfachsten Fall sind alle Transistoren gleich und das ist sicher schon schwierig genug.
Hmm...naja ich hatte schonmal die Schaltung ein bischen analisiert, und habe mir gedacht, dass man da ein ganz normalen PNP Transistor verwenden könnte. Bitte korrigiert mich, wenn ich falsch liege. Ansonsten suche ich auch noch andere Quellen, um an mehr Informationen zu kommen (z.B. etwas andere Aufbauten oder auch einfach nur eine Bestätigung für diese hier). Ansonsten denke ich, werden an die Transistoren keinen alzu großen Ansprüche gestellt. Schließlich handelt es sich hier auch um ein Layout von 1972. Und wenn man sich den Schaltplan so anschaut, erkennt man sofort etliche Darlington Stufen, die ein oder andere einfache treiberstufe und natürlich Differenzverstärker. es sind ja auch "nur" 21 Transistoren verbaut. Die Performance usw. wird natürlich eine Andere sein, als bei dem fertigen IC. Aber die grundlegende Funktionsweise sollte schon die selbe sein bei meinem Nachbau ;-)
Hallo die Transistoren im Chip haben sehr ähnliche Eigenschaften. Diskret wird das eher nix.
nimm das Blockschaltbild auf Seite 2. Das müsste sich nachbauen lassen. OPs und ein RS-FF. Das FF kannst du auch noch mit Einzeltransistoren realisieren. Die Gesamtinnenschaltung: eher unmöglich.
Hachtrag wenn du das wirklich machen willst kann das mit OPs klappen. Ich würde das Blockschaltbild als Vorbild nehmen und das nachbauen. Die Stromspiegel usw. diskret klappen nur mit selektierten Transistoren die thermisch gekoppelt sind.
Naja dann wäre der Sinn und irgendwie auch der Reiz dieses Projektes vorbei :-( Das es natürlich nur ausgwählte Transistoren sein dürfen, macht irgendwie Sinn. Aber ich glaube nicht, dass die Dimensionierung nun extrem anspruchsvoll ist. Wie hat man denn Differenzverstärker aufgebaut, bevor es ICs gab, schließlich ist das ja eine der Standardschaltungen? Leider war ich da noch nicht geboren ;-) Und schließlich hatte man da doch noch die Halbleiterherstellung noch nciht so im Griff wie man es heute kann, also sprich die Fertigungstoleranzen waren einfach größer. Ansonsten habe nochwas gefunden, möchte es jetzt nicht komplett hier reinstellen, aber es gibt von dem Entwickler des NE555 ein Ebook. http://www.arraydesign.com/_count/designinganalogchips.pdf Interessant wird es ab Seite 143. Nebenbei bemerkt sieht es auch so ganz interessant aus. Ansonsten wie gesagt, das die gleiche Performance wie beim Original herauskommt, würde ich auch eher bezweifeln, aber wichtig wäre mir die Grundfunktionalität. Gruß Michael
PS: In dem Buch sind auch Schaltpläne modernerer Varianten des Ne555 abgebildet, u.a. eine CMOS Variante.
das hab ich schonmal für den 7805 gemacht^^. Schaut sehr kaotisch aus aber funktioniert annähernd so stbil wie der original 7805
Cool Ludwig, das freut mich sehr von mir zu hören. Also ist meine Idee nicht völlig unrealistisch und verrückt :-) Hast du vielleicht nähere Informationen, also was mich interessieren würde, hast du einen Schaltplan vom 7805, wie hast du ihn im Detail umgesetzt (hast du noch irgendwas verändert?) und wie sieht das ganze fertig aus? Ich weiß, ganz schön viele Fragen auf einmal, aber am Besten erzähl einfach mal ein bischen, es interessiert mich sehr :-) Eine andere Idee ist noch, kann man vielleicht auch 2 Transistoren in einem Gehäuse nehmen, damit sie thermisch gekoppelt sind? Gruß michael
Evtl. auch interessant: Die Innenschaltung des NE558, eines Verwandten des NE555. http://www.ortodoxism.ro/datasheets/philips/NE558_3.pdf.
also die generelle beschaltung is im anhang, ich habe damals ne genaue beschreibung zu den transistoren und widerständen gehabt. Als transistoren hab ich alle die standart BC547 und BC557 genommen, da der aufwand für diese vielen zu groß gewesen währe. Das wird auch der grund dafür sein warum das ding lang nicht 1A hergibt. Sonst habe ich nichts verändert. wenn ich die beschreibung noch habe stell ich sie rein, find sie nur grad ned. Foto kann ich leider im moment nicht machen, da meine cam kaputt is, aber ich krig bald ne neue. Wie gesagt is ziemlich kaotisch weil das ganze auf streifenraster aufgebaut ist. is halt ca. 10x10cm mit etlichen trasistoren und widerständen und besonders: KABELN!!! den 555 nachzubaun is keine schlechte idee, da die widerstände sogar im datenblatt schon vorgegeben sind. ich würde es einfach mit standart bauteilen aufbauen und schaun ob und wie genau das funktioniert. du wirst sicher nicht an das original ran kommen aber sonst sollte es grundsätlich eine schwingung geben.
Also ich habe mich jetzt dazu entschieden, das ich es einfach mal versuchen werde. Wenn jemand noch Tipps, Informationen usw. hat, darf sie hier gerne noch posten. Vielen Dank schonmal
Also ich finde das erschreckend, was du mit den Schülern vorhast (ich nehme mal an du bist der Lehrer?). Wenn der Lehrer sich schon nicht im Schaltungsdesign auskennt - was sollen dann die Schüler lernen? Das Aufbauen einer integrierten Schaltung mit diskreten Bauteilen ist Unsinn. Oder ist das das Lernziel das zu erkennen? Du solltest als erstes erkennen, dass einige Bauteile der Prinzipschaltung auf Seite 3 matchen müssen... Ich würde alternativ so vorgehen: (Vorraussetzung die Schüler wissen wie ein Transistor funktioniert, wie man den Arbeitspunkt einstellt, wie sich die AC Verstärkung bestimmt etc.) Vernünftiger Weise fangt ihr erstmal mit z.B. einen Stromspiegel an. Dazu kann man entsprechende gematchte Transistoren in Arrays oder dual/quad package kaufen. -> sehr grosser Lerneffekt, insbesondere warum die Transistoren im Stromspiegel matchen müssen! Danach könntet ihr euch eine Differenz-Stufe vornehmen. Dabei werdet ihr lernen, dass die Differenz-Stufe nur mit gematchten Transistoren vernünftig funktioniert.... Wenn das klappt, lässt sich die Differenz-Stufe zu einen kleinen OP-AMP bzw. Komparator erweitern. Und dann - tari-tara - könntet ihr aus den Komponenten (wenn sie denn funktionieren) einen NE555 zusammenzimmern. (Wenn nicht das Schuljahr schon um ist) Und dir als Lehrer empfehle ich, als erste Übung mal die entsprechenden Schaltungen im NE555 zu identifizieren, mit entsprechenden Tools zu simulieren und dann die entsprechenden Bauteile zu beschaffen...
Okay, vielleciht sollte ich dazu ein bischen mehr sagen, dann wirds klarer :-) Als erstes ich bin nicht Lehrer, sondern Student. Unsere Uni hat eine Kooperation mit einem Fachgymnasium Elektrotechnik. Und im Rahmen dieser Kooperation wird regelmäßig eine Schüleruni veranstaltet, d.h. die schüler kommen hierher und hören sich eine (extra für sie gemachte) Vorlesung oder auch Übung an. Also Transistorgrundschaltungen (sollten) sie können. Meine Aufgabe ist es jetzt, eine Übung auszuarbeiten, in der den Schüler der Transistor im praktischen Einsatz gezeigt wird. Dabei werde ich natürlich mir die einfacheren Schaltungsteile rauspicken zum Analysieren und nicht bis ins letzte Detail gehen. Ansonsten sollen die Studenten im 6.Semester die ganze Schaltung nochmal genauer analysieren, mit Transistorersatzschaltbild und Netzwerkanalyse usw.. So zumindest im Moment meine Idee, aber das kann man dann nochmal gucken. Also wie man sowas berechnet weiß ich, also zumindest werd ichs wohl hinkriegen, das einmal durchzurechnen. Ich war mir halt nur nicht so sicher, ob man das wirklich diskret aufbauen kann, so das es auch funktioniert. Zudem hab ich natürlich auf ein bischen Erfahrung von euch gehofft (und mit Ludwig auch gekriegt). Also ich werds einfach mal ausprobieren und diese Schaltug diskret aufbauen.
Ich bin auch Student und nicht so weit weg von der Schule, glaube mir, damit sind die Schüler überfordert. Mach lieber was SuperUser vorgeschlagen hat. Stell Dir mal vor wie 21 Transistoren auf einer Platine aussehen, einige noch zusammengeklebt wegen der thermischen Kopplung, uiuiui. Das endet nicht gut. Manchmal ist weniger mehr! 3N Interessant übrigens dass man Dich mit Lehraufgaben betraut hast wo Du ja selbst nicht gar zu viel zu wissen scheinst... Mach bloß keinen von den Proll-Hiwis die nur weil sie ein Semester höher sind denken, dass sie knapp vor der Vergöttlichung stehen.
Was für ein besch... Pessimismus. Was spricht denn dagegen, die einzelnen Bausteine mal aufzubauen und sie dann zu einem kompletten Baustein zusammen zu stellen. Dass Beispiel eines NE555 ist vielleicht nicht wirklich gut gewählt, weil er schon recht komplex ist, aber wenn man einen OP (Beispiel aus der Berufsschule) aufbaut, dann kann man da schon schöne Sachen dran messen. Ich weiß ja nicht, wie hoch das Niveau im 6. Semester an der Uni ist, aber an meiner FH haben wir keine Schaltungen mehr diskret aufgebaut, sondern OPs etc benutzt. Transistorschaltungen haben wir im Grundstudium im Laborversuch behandelt. Vielleicht sollte man eher eine Schaltung realisieren, die nicht so ein Transistorgrab darstellt, wie der NE555. Man könnte auch einen Schmitt-Trigger oder einen Dämerungsschalter aufbauen. Da sind nicht soo viele Teile drin. Es ist ja auch immer ein Problem, dass die Schaltung funktionieren muß, und wenn man dann zig Transen da drin hat, dann wird die Fehlersuche sehr anstrengend (wenn nicht sogar frustrierend). Man könnte den NE555 problemlos mit OPs wie im Blockschaltbild aufbauen, dann hätte man aber nur noch die Endstufentransistoren... Ich würde einen OP als Anschauungsobjekt bauen...
Hallo Michael, als E-Technik Student wirst du lernen, dass man für integrierte Schaltungen und diskrete Schaltungen andere Schaltungstechniken verwendet. Ein diskretes Nachbauen integrierter Schaltung ist Unfug, und das Schülern beizubringen auch. Sonst kommen da solche Dinge raus wie von Ludwig, dass ganze 7805 diskret nachgebaut werden. Wichtiger wäre zu erklären, dass man einen 7805 auch mit einer Z-Diode, ein paar Widerständen und drei Transistoren diskret mit vernünftiger Performance bauen kann... Ich würde für eine solche Veranstaltung etwas überschaubares und anschauliches auswählen. Wenn es diskret sein muss z.B. einen Audioverstärker. Mikrofon rein, Lautsprecher raus. Da könntest du dann class A Verstärker, Class A/B Verstärker, AC- und DC-Kopplung, Arbeitspunkteinstellung, Verlustleistung und Kühlung, Power Supply Rejection etc. praktisch vorführen mit Erfolgsgarantie. Grüße SU
Korrekt, da werden schon mal 10 Transistoren verbaut, um einen Widerstand zu ersetzen. Im Nachbau völlig irrwitzig, bei der Integration sinnvoll.
Also nen Transistorverstärker hab ich mal gebaut mit BC457 und BC548... ok hat nicht so super geklungen aber hey, es gibt nix lustigers: http://www.elektronik.laeubi-soft.de/img/scanner_innen1.jpg etwas schlecht zu erkennen, sit auch alles sehr unoptimal mit rumleigenden Bauteilen gemacht, aber spassig auf jeden Fall, und wenn am ende nämlich was rauskommt womit man was anfangen kann (nämlich Musik hören) ist das erfolgerlebniss höher als wenn man nen NE555 mit mühe nachbaut und danach einen.... NE555 hat den man sich an die Wand hängen kann :D
Also ich habe immer unsere Praktikanten einen astabilen Multivibrator diskret mit Transistoren aufbauen lassen. Der Erfolg war garantiert und zum Schluß blinkten sogar 2 LED´s. Als "Lerneffekt" kann man dann auch mal heimlich Widerstände austauschen und die Leute suchen lassen. Somit lernen sie gleich auch den Umgang mit nem Oszi. Die Begeisterung war meistens grenzenlos. Einige haben sogar heute noch ihre Testschaltung zu Hause und sind ganz stolz drauf...
@SuperUser: "Sonst kommen da solche Dinge raus wie von Ludwig, dass ganze 7805 diskret nachgebaut werden" Auch wenn du das für verrückt hälst, ich wollte damit nichts beweisen sondern einfach mal die innereien von einem Baustein groß aufbaun. Das ganze ist sicherlich nicht sinnvoll oder so aber doch interressant wenn man an einer beliebeigen stelle des "7805" verschiedene dinge messen zu können. zudem hatte ich gerdae langeweile, 2x100 stück transistoren übrig und ne bastelkiste mit anderen standartbauteilen neben mir stehen. Was spricht dann gegen so etwas was mich eh schon länger mal gereizt hat??? Mich haben die verschiedenen messungen (z.B. erwärmen von einzelnen transistoren) ect. lange zeit gepackt.
Hallo Ludwig, tschuldigung, halte dich nicht für verrückt ;-). Du wolltest das ja auch nicht als Regler einsetzen. Wenn dich so etwas interessiert, empfehle ich dir, mal so eine Schaltung zu simulieren. Dann kannst du die wirklichen Gegebenheiten in einer integrierten Schaltung nachstellen und noch viel mehr lernen. Bei dem diskreten Aufbau kämpfst du nur mit Effekten, die es bei der integrierten Schaltung gar nicht gibt. Grüße SU
ja, simuliert habe ich schon viel, aber der reale aufbau unterscheidet sich eben doch von der simulation. es ist eben wie gesagt doch sehr interessant zu beobachten wie vie ausgangsspannung mit der temperatur einzelner transistoren zusammenhängt. Mich hat das multimeter+fön einige stunden gepackt
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