Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bistabile Kippstufe -5V/5V


von Oliver (Gast)


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Hallo Zusammen,

ich suche eine Schaltung, die bei einem sehr kurzen positiven Impuls von 
ca. 5V am Eingang, den Ausgang auf 5V schaltet und hält. Erst wenn ein 
negativer Impuls von ca. -5V am Eingang ankommt, soll der Ausgang wieder 
auf 0V schalten.

Ich denke eine bistabile Kippstufe wäre geeignet, finde aber keine 
Schaltung, mit der ich das gewünschte Ergebnis erreiche.

Schonmal vielen Dank für eure Unterstützung.

Grüße, Oliver

von Harald W. (wilhelms)


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Oliver schrieb:

> Ich denke eine bistabile Kippstufe wäre geeignet,

Ja, Du kannst ein RS-Flipflop nehmen. Die beiden Eingänge werden
über je einen RC-Diskriminator für die positive und negative
Flanke angesteuert.

von Oliver (Gast)


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Danke für die Antwort. Leider sagt mir der Begriff RC-Diskriminator 
nichts. Könntest du das bitte noch etwas genauer beschreiben oder 
eventuell sogar eine kleine Skizze dazu zeichnen?

von Günter Lenz (Gast)


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Der RC-Diskriminator ist im Prinzip ein Hochpass,
also eine Reihenschaltung von einem Kondensator
und Widerstand nach Masse. Zwischen Kondensator und
Widerstand greifst du dann die Impulse ab.
Man sagt dazu auch Differenzierglied. Es werden damit
nur Impulse aber keine Statischen Spannungen durchgelassen.

von Oliver (Gast)


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Das verstehe ich immer noch nicht so richtig.

Ich habe ja bereits saubere, sehr steile Impulse von +5V und -5V auf 
derselben Signalleitung. Wozu dann noch einen Hochpass?

Eigentlich müsste ich doch die +5V Impulse von den -5V Impulsen trennen 
und dann die -5V Impulse invertieren bevor ich sie dem Reseteingang 
zuführe.
Oder kann ich bei einem RS-Flipflop am Reseteingang einen negativen 
Impuls anlegen, wenn ich am Set-Eingang einen positiven benutze?

Gibt es nicht eventuell auch eine Schaltung die das mit nur einem 
Eingang realisiert?
Also:
+5V am Eingang -> Schaltung kippt auf high
-5V am Eingang -> Schaltung kippt zurück auf 0

Für Ideen wäre ich sehr dankbar.

von Günter Lenz (Gast)


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Nimm eine Stufe vom CD4093 (da sind vier Schmittrigger drinn),
schalte die beiden Eingänge zusammen,lege da mit einem
Spannungsteiler die halbe Betriebsspannung drauf und schalte
noch einen Kondensator vor dem eingang. Fertig.
Sicherheitshalber kannst du die Eingänge noch mit
einer Diodenklemmschaltung schützen.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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wie wärs mit einem bi-stabilen relais? :)

von Günter Lenz (Gast)


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Noch ein Hinweis, die Logik der Stufen ist ja
einen Negation, wenn das nicht gewünscht ist,
einfach noch eine Stufe nachschalten, damit
wird die Nagation wieder aufgehoben. Es stehen ja
vier zur ferfügung. Und noch was, den CD4093
mit 12V betreiben wenn du mit +-5V ansteuern willst.

von Oliver (Gast)


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Das klingt gut. Gibt es da Typen, die sowohl negative als auch positive 
Spulenspannungen vertragen?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Eure Ideen zur Flankentriggerung sind nicht geeignet, um die 
Anforderungen des Threaderstellers umzusetzen, da hierbei nicht 
unterschieden wird, ob es sich um die steigende Flanke 0=>5 oder -5=>0 
bzw. 5=>0 oder 0=>-5 handelt.

Stattdessen kann man den negativen Impuls mit einem Bipolartransistor in 
Basisschaltung mit nachgeschaltetem Inverter/Schmitt-Trigger zu einem 
positven Löschimpuls eines RS-Flipflops umsetzen.

Um zu verhindern, dass der negative Impuls den Set-Eingang des Flipflops 
beschädigt, sollte der Eingang durch einen Vorwiderstand mit Klemmdiode 
geschützt werden.

Leider schweigt sich der Threadersteller darüber aus, was "sehr kurze" 
Impulse sind. Ich vermute, dass es hierbei eher um etliche Mikrosekunden 
oder gar Millisekunden geht und nicht um wenige Nano- oder Picosekunden.

von Günter Lenz (Gast)


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Mampf F. schrieb:
>wie wärs mit einem bi-stabilen relais? :)

Ist auch eine Lösung. Dann aber darauf achten,
daß es Polarisierte bistabile Relais sind.

von Oliver (Gast)


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Genau, bei den positiven Impulsen ist die steigende Flanke exakt 100 
Mikrosekunden lang, die fallende 200. Bei den negativen Impulsen 
entsprechend umgekehrt.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Oliver schrieb:
> Genau, bei den positiven Impulsen ist die steigende Flanke exakt 100
> Mikrosekunden lang, die fallende 200. Bei den negativen Impulsen
> entsprechend umgekehrt.

Bei solch einer geringen Anstiegsgeschwindigkeit der Flanke sollten 
vorzugsweise Schmitt-Trigger vor das Flipflop geschaltet werden.

Wie lang sind denn die eigentlichen Impulse?

von derguteweka (Gast)


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Moin,

Wenn's eh' schon 'nen Schmitt-Trigger braucht, wie waer's dann mit 
einem, der eine sehr grosse Hysterese (z.B. fast 10V) hat. Dann brauchts 
danach kein Flipflop mehr.
Muesste doch mit einem OpAmp und einer Handvoll Widerstaenden gehen. Was 
gibts denn fuer Versorgungsspannung(en)?

Gruss
WK

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Gute Idee mit der großen Hysterese!

Frage an Oliver: Muss der Schaltzustand beim Einschalten wohldefiniert 
sein?

von Harald W. (wilhelms)


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derguteweka schrieb:
> Moin,
>
> Wenn's eh' schon 'nen Schmitt-Trigger braucht, wie waer's dann mit
> einem, der eine sehr grosse Hysterese (z.B. fast 10V) hat. Dann brauchts
> danach kein Flipflop mehr.

Ja, dafür müsste man doch gut einen 555 nehmen können. Der hat eine
Hysterese von 1/3 der Betriebsspannung.

von Oliver (Gast)


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Guten Morgen,

Danke dass sich doch einige meinem Problem angenommen haben und viele 
gute Hinweise gegeben haben.

Zu euren Rückfragen:

Andreas S. schrieb:
> Wie lang sind denn die eigentlichen Impulse?

100 Mikrosekunden steigende Flanke
200 Mikrosekunden fallende Flanke
das war's.

derguteweka schrieb:
> Muesste doch mit einem OpAmp und einer Handvoll Widerstaenden gehen. Was
> gibts denn fuer Versorgungsspannung(en)?

Versorgungsspannungen sind verschiedene vorhanden. Bis jetzt auf jeden 
Fall 12VDC und 5VDC. Wenn dir eine Schaltung einfällt, mit einem OpAmp 
und ein paar Widerständen, bitte gern posten.

Andreas S. schrieb:
> Muss der Schaltzustand beim Einschalten wohldefiniert
> sein?

Ja bitte, beim Einschalten soll 0 am Ausgang liegen.

Harald W. schrieb:
> Ja, dafür müsste man doch gut einen 555 nehmen können. Der hat eine
> Hysterese von 1/3 der Betriebsspannung.

Gute Idee, der 555er ist einer der wenigen ICs die ich sogar vorrätig 
hab. Hast du eventuell eine passende Beschaltung im Kopf?

Bin auch für weitere Ideen und Hinweise offen.
Vielen Dank und Grüße

von Dergute W. (derguteweka)


Angehängte Dateien:

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Moin,

Dann schmeiss' ich mal diese Schaltung in den Ring...
Mit dem Kondensator parallel zu dem einen Widerstand koennte man evtl. 
sichererstellen, dass nach dem Einschalten am Ausgang 0V anliegen.

Gruss
WK

von Oliver (Gast)


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Dergute W. schrieb:
> Dann schmeiss' ich mal diese Schaltung in den Ring...

Welchen OpAmp würdest du dafür benutzen?

von Stefan F. (Gast)


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Ist die gesuchte Schaltung nicht ganz einfach ein Schmitt Trigger in 
seiner Grundform?

Ich stelle mir einem CD40106 (oder CD4584) vor.

VDD an +5V
VSS an -5V

Ich schalte zwei gatter hintereinander, um die Negation des ersten 
Gatter aufzuheben.
1
          _______        _____
2
         |    _  |      |     |
3
In o-----| _//   |o-----|  1  |o----o Out
4
         |_______|      |_____|

Bei etwa +3 bis +5V schaltet der Ausgang auf High.
Bei etwa -3 bis -5V schaltet der Ausgang auf Low.
In dem Bereich dazwischen bleibt der Ausgang unverändert.

von Nils (Gast)


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Tag.

Ich würde keinen OpAmp für solch eine Schaltung nehmen, weil es ein Job 
für ein Comparator ist. Die Schaltung ist im Prinzip gut und lässt sich 
für einen billigen Comparator wie den LM311 adaptieren.

Grund keinen OpAmp zu nehmen ist, das die Eingänge eines OpAmps 
typischerweise keine Spannungsdifferenz über 2V vertragen. Da die 
Schaltung aber mit positivem Feedback/Hysterese arbeitet ist dies aber 
leider der Normalzustand.

Was passiert wenn man über die typischen 2V geht hängt vom OpAmp ab. 
Einige saturieren einfach und werden langsam, andere nehmen auf Dauer 
schaden.

Comparatoren haben eben genau dieses Problem nicht.

von Stefan F. (Gast)


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Sorry, ich muss was korrigieren:

> Bei etwa +3 bis +5V schaltet der Ausgang auf High.
> Bei etwa -3 bis -5V schaltet der Ausgang auf Low.

Richtig wäre eher

> Bei etwa +2 bis +5V schaltet der Ausgang auf High.
> Bei etwa -2 bis -5V schaltet der Ausgang auf Low.

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan U. schrieb:
> VDD an +5V
> VSS an -5V
> Bei etwa +3 bis +5V schaltet der Ausgang auf High.
> Bei etwa -3 bis -5V schaltet der Ausgang auf Low.

Allerdings kommen dann nicht High und Low raus,
sondern +5V und -5V.

Harald W. schrieb:
> Ja, dafür müsste man doch gut einen 555 nehmen können. Der hat eine
> Hysterese von 1/3 der Betriebsspannung.

Klingt passend, aber auch der liefert +5V und -5V,
nicht die geforderten

Oliver schrieb:
> Erst wenn ein
> negativer Impuls von ca. -5V am Eingang ankommt, soll der Ausgang wieder
> auf 0V schalten.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Serviervorschlag fuer einen OpAmp oder Komperator hab' ich grad' keinen 
im Aermel stecken, den ich einfach so rausschuetteln koennt'. Die 
OpAmps, die ich kenne, kommen mit 5V nicht zurecht. Muesst' ich auch 
erst nachgucken.
Zu den Vorschlaegen mit 555 oder CMOS-Schmittriggern: Die +/-5 Volt aus 
der Eingangsbedingung lassen sich da evtl. genauso wie bei meinem 
Vorschlag per Spannungsteiler auf +5V/0V verbiegen. Damit koennte das 
genauso gehen. Man muss halt mit der vorgegebenen Hysterese leben und 
die ist je nach CMOS-Familie auch noch unterschiedlich. Muss man halt 
genau im Datenblatt gucken und dann auch genau diesen Chip einsetzen.

Gruss
WK

von Stefan F. (Gast)


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> Allerdings kommen dann nicht High und Low raus,sondern +5V und -5V.

Kein Problem:
1
         1N4148       10k Ohm
2
+/- 5V o----|>|---+----[===]---| GND
3
                  |
4
                  o
5
               Ausgang High/Low 5V

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