Schaerers Elektronik-Minikurse
praxisnah erleben !
I n h a l t s v e r z e i c h n i s
Das Inhaltsverzeichnis meiner
Elektronik-Minikurse
Die Philosophie meiner
Elektronik-Minikurse
(WICHTIG: Unbedingt zur Kenntnis nehmen!)
Hilfe bei Leserfragen.
(WICHTIG: Unbedingt zur Kenntnis nehmen!)
Simulieren und Experimentieren, ein Vorwort
von Jochen Zilg
Autor:
Thomas Schaerer
Buch 1
Buch 2
Das ELKO (ELektronik-KOmpendium) von Patrick Schnabel gibt es seit
1997 und seit dem Jahre 2000 bin ich als Autor meiner
Elektronik-Minikurse mit dabei.
Der erste Kurs dieser Art - der Art von Praxis-Workshops -
gibt es seit dem März 2000 mit dem Titel
Gegentakt-Endstufe ohne Ruhestrom in zwei Teilen. Der
erste Teil enthält die
theoretischen Grundlagen und der
zweite Teil
eine praktische und verzerrungsarme Anwendung. Zum Einsatz kam diese
Schaltung bereits viele Jahre zuvor in meinen selbstgebauten aktiven
Küchenlautsprecherboxen. Den selben Workshop-Stil setzte ich in den
folgenden Elektronik-Minikursen fort. Alle dimensionierten Schaltungen
stammen aus dem Repertoire der von mir entwickelten Schaltungen für
Beruf und Freizeit. Elektronik ist meine Passion, und deshalb haben
Beruf und Freizeit einen fliessenden Übergang.
Meine Erfahrung umfasst die analoge Schaltungstechnik im
Gleichspannungs- und Niederfrequenzbereich, gewisse Bereiche der
Steuerungs- und Leistungselektronik und die digitale Schaltungstechnik,
jedoch nicht im Bereich programmierbarer Bausteine, wie Mikroprozessoren
oder PICs. Die Anwendung von Switched-Capacitor-Filtern (SC-Filtern) ist
u.a. ein Lieblingsthema von mir.
Diese Elektronik-Minikurse setzen - wie es bei Workshops üblich ist -
ein gewisses Mass an Grundlagenwissen und z.T. auch eine gewisse
Erfahrung in der elektronischen Schaltungstechnik voraus. Mehr Details
darüber, mit einem Beispiel, liest man in
Die Philosophie meiner
Elektronik-Minikurse im Kapitel "Was beabsichtige ich?".
Das Grundlagenwissen kann zu einem Teil auch in den Grundlagen des ELKO
von Patrick Schnabel erworben werden. An dieser Stelle möchte ich
Patrick Schnabel dafür danken, dass es sein ELektronik-KOmpendium gibt
und für seinen unermüdlichen Einsatz für die Gestaltung und für den
umfangreichen Inhalt, der weit über die elektronische Schaltungstechnik
hinausgeht. Dieses ELektronik-KOmpendium machte meine
Elektronik-Minikurse erst möglich!
Wie macht sich ein neuer oder ein geupdateter Elektronik-Minikurs
bemerkbar? Im ELKO-Newsletter, der alle zwei Wochen
erscheint. Anmelden für den regelmässigen Empfang dieses Newsletter
kann man sich auf der Haupsseite von
Das ELKO. Ein neuer
oder nennenswert erweiterter Elektronik-Minikurs wird zusätzlich mit
einer grün blinkenden LED, links beim Eintrag angekündet:
[Link zu einem Elektronik-Minikurs]
Das erste Buch von mir zu meinen Elektronik-Minikursen
Schon wieder ein Buch über Operationsverstärker, denkt vielleicht der
eine oder andere und zugegeben stimmt das auch. Also stellt sich die
Frage: Was unterscheidet der Inhalt dieses Buches von vielen andern? Der
sogenannte Realist denkt: Es ist doch längst alles über
Operationsverstärker gesagt und es gibt nichts mehr Neues! Theoretisch
stimmt das vielleicht auch. Weniger eindeutig sieht es aus, wenn es um
die Vermittlung anwendungsorierter Praxis geht. Es gibt manche Literatur
und Webseiten, die Standardschaltungen mit Operationsverstärkern
enthalten, die kurz beschrieben sind und mit Formeln abrunden. Es stellt
sich also auch die Frage: Was ist denn an diesem Buch so anders, dass
ich es Dir gerne vorstellen möchte?
Für Dich ist der Operationsverstärker mehr als nur ein Begriff. Du
weisst eigentlich, worum es geht und Du hast dieses Bauteil auch schon
praktisch eingesetzt. Trotzdem ist Dir so manches doch nicht klar und Du
bist daran interessiert etwas mehr über dieses sehr vielseitige und
interessante Bauteil zu erfahren. Es soll aber möglichst nur wenig
theoretischen Ballast enthalten. Du erwartest verständlich erklärte
Schaltungsprinzipien und Schaltungen, die so universell vorgestellt
sind, dass man sie, entsprechend der augenblicklichen Problemstellung,
selbst ändern oder auch weiterentwickeln kann. Die Anregung zum
selber Experimentieren steht im Vordergrund! Darum möchte ich Dir gerne
mein Buch vorstellen. Es ist so geschrieben, wie man ein gutes Seminar
oder einen guten Workshop erlebt. Es werden verständliche Bilder gezeigt
und ich erkläre Dir diese mit ebenso verständlichen Worten. Mathematik
nur soviel wie gerade nötig. Die gezeigten Schaltungen kann man leicht
in Versuchsaufbauten nachvollziehen. Dies hilft auf jedenfall dem
besseren und sicheren Verständnis, weil Elektronik erfahren und erlebt
werden muss.
Wie modern ist der Inhalt dieses Buches? Ich erlaube mir zu
behaupten, dass der Inhalt (fast) zeitlos ist. Warum, denn heute ist in
aller Munde das Zauberwort IC-Design? Jede Menge an analogen und
digitalen Funktionen werden heute mittels modernstem Softwarewerkzeug in
eine einzige integrierte Schaltung, in einen IC, implementiert. Das
stimmt, aber die Grundlagen der Operationsverstärker bleiben die selben
und das praktische Wissen im Umgang mit ihnen zu einem sehr grossen Teil
ebenso. Dazu kommt, die Realität ist nicht ganz so einseitig, wie manche
denken! Noch heute ist der einzelne Operationsverstärker, ob als
Single-, Dual- oder Quad-Ausführung oder ob als Standard-, Medium- oder
Lowpower, selbstverständlich und modern. Ich erwähne hier die
vielseitigen LinCMOS-Familien von Texas-Instrument, die ich selbst oft
und gerne einsetze. Das gilt ebenso für viele
Instrumentationsverstärker, wie der berühmte INA111, den es
selbstverständlich auch im SMD-Gehäuse gibt. Weitere Beispiele gibt es
noch sehr viele. Ein Blick in einen aktuellen Bauteilekatalog, z.B. in den
von Farnell, beweist das. All diese "Dauerbrenner-ICs" und auch neue
Produkte sind heute selbstverständlich RoHS-konform und viele gibt es im
altbewährten DIL- und selbstverständlich im modernen SMD-Gehäuse.
Welche Vorteile bietet dieses Buch ausserdem? Du bist nicht
ständig auf Internet und Computer angewiesen. Dieses flexible flache
Ringbuch eignet sich sehr gut für das Studium unterwegs, z.B. in der
Bahn oder in der Mensa. Gedacht ist die Form des Ringbuches jedoch in
erster Linie für den Einsatz auf dem Labortisch, wo man das Ringbuch,
auf die interessierte Seite gefaltet, neben die praktische
Versuchsschaltung legt, an der man gerade arbeitet.
Meine Empfehlung! Nutze und profitiere auf einfache und effektive
Weise von meinen langjährigen Erfahrungen in der Schaltungsentwicklung
mit Operationsverstärkern. Lasse Dich zu neuen Ideen und
Lösungsmöglichkeiten anregen. Setze dadurch Meilensteine beim Entwickeln
von elektronischen Schaltungen oder in Deiner beruflichen Laufbahn als
Schaltungsentwickler. Für detaillierte Informationen zu den einzelnen
Inhalten und für Deine Bestellung, klicke bitte auf den folgenden Link:
Ein wichtiges Anliegen!
Die Neueinsteiger meiner Elektronik-Minikurse bitte ich unbedingt die
folgenden Links zu lesen:
=====================================
>>>>>> Die Elektronik-Minikurse <<<<<
=====================================
Themenübersicht
Verstärkerschaltungen, Operationsverstärker,
Instrumentationsverstärker...
Testschaltungen, Messtechnik, Signalwandlung, ...
Netzteile, U-,I-Regelung, U-,I-Messung, Begrenzungs-
und Referenzmethoden, Testschaltungen
Batterie-Schaltungen (Netzteile, Spannungsüberwachungen)
Schalten und Steuern (Mit Dioden, Transistoren und integr.
Analogschaltern)
Generatoren, Timer und Triggerschaltungen
Passive und aktive Filterschaltungen,
SC-Filter-Schaltungen
PLL-Frequenzsynthesizer, VCO aus CD4046/MC14046
Digitale Schaltungen: Grundlagen, kleine Anwendungen
230-VAC-Anwendungen (u.v.a. "TV Standby Off" Mit dem Fernseher
Strom sparen!)
Elektronik-Geschichte (Stromkrieg Tesla/Edison,
Funkeninduktor, Kaltkathoden-Röhre)
Diverse Schaltungen (Weihnachts-LED-Stern)
Diverse Themen, Beiträge, Informationen etc. ...
(Elektromyographie EMG, Print-Ätzen)
ATARI-ST: Elektronik-Rechenprogramme,
Schaltschema-Zeichnungsprogramm
Extra-Beilagen (Mobilfunk, Umwelt, Gesundheit,
Physik, ...)
Diverse technische Infos
Verstärkerschaltungen, Operationsverstärker,
Instrumentationsverstärker...
Gegentakt-Endstufe ohne Ruhestrom:
Theorie und Grundlage...
Gegentakt-Endstufe ohne Ruhestrom:
Die praktische und verzerrungsarme Anwendung
Überspannungsschutz von empfindlichen
Verstärkereingängen:
Methode mittels Dioden und preiswerter Transistoren anstelle von teuren
Picoampere-Dioden. Unerwünschte Nebeneffekte. Überspannungsschutz mit
Strombegrenzung. Der Latchup-Effekt bei CMOS-Ein- und CMOS-Ausgängen.
Polarisierter Elektrolytkondensator für
Wechselspannung und inverse Gleichspannung:
Ein Elektrolytkondensator eignet sich nur für DC-Spannung und nicht
für AC-Spannung, ausser es ist ein spezieller bipolarer Elko. Leider
sehr unbekannt, ist ein spezieller
Aluminium-Festkörperelektrolyt-Kondensator (Alu-Elko), der eine
inverse DC-Spannung von 30 % der DC-Nennspannung zulässt und sogar
maximal eine AC-Spannung bis zu 80 % von der DC-Nennspannung aushalten
kann. Sehr geeignet fuer Koppelschaltungen in analogen Verstärkern
etc. ...
Operationsverstärker I:
Praxisnahe Einführung in die Technik des Operationsverstärkers.
Themen: Virtueller GND; virtuelle Spannung; Differenzspannung immer
Null Volt; GND; Referenzspannung und Eingangswiderstände bei
invertierender und nichtinvertierender Verstärkung; Aussteuerung des
Opamp; DC-Offsetkompensation; Unity-Gain-Bandbreite und Slewrate;
parasitäre Induktivität wegen Opamp; unerwünschter Piezoeffekt;...
Operationsverstärker II:
Die Gain- und die Offsetabstimmung, und die Problembeseitigung von
kapazitiver Belastung am Ausgang des Operationsverstärkers, die
sogenannte Lead-Kompensation.
Operationsverstärker III:
Vertiefung zum Thema virtuelle Spannung/GND. Ein etwas anderer
Erklärungsansatz, ein Versuch zum leichteren Verständnis...
Vom Operationsverstärker bis zum Schmitt-Trigger,
kontinuierlich einstellbar. Eine Demoschaltung!
Vor allem geeignet für Lehrer welche Elektronik-Azubis ausbilden! Die
Demo beeindruckt den interessierten Schüler!
Vom Fensterkomparator zum
Präzisions-Schmitt-Trigger:
Die Hysterese dieser Schmitt-Trigger-Schaltung ist nicht von der
Ausgangsspannung abhängig, weil die Triggerspannungen mit einer
hochstabilen Bandgap-Referenzspannung erzeugt werden können. Geringer
Aufwand: Ein Quad-Opamp oder Quad-Komparator genügt!
Echter Differenzverstärker I:
Die Überlegenheit des Instrumentationsverstärkers gegenüber
dem Operationsverstärker. Elektromedizinische Hinweise wie EMG und EKG.
Echter Differenzverstärker II:
Referenzierung betreffs Spannungsmessung und DC-Offsetspannung.
Echter Differenzverstärker III:
Anaysieren und Verstehen des Instrumentationsverstärkers.
Echter Differenzverstärker IV:
Einführung in die Verstärkung von EMG-Signalen mit
Instrumentationsverstärker Marke Eigenbau. Hauptthema: EMG-Vorverstärker
Deluxe mit INA111. Beim Einsatz von intramuskulärer EMG-Messung (iEMG),
sind aktive Abschirmungen der Elektrodenleitungen im Einsatz. Diese
neutralisieren die Kapazität zwischen Abschirmung und Leiter zur Erhalt
der Bandbreite der Frequenz.
"Was ist ein OTA?" und "Ein Dynamiklimiter
mit dem OTA LM13700":
Der "Operational Transconductance Amplifier" (OTA) und eine
praktische Anwendung als Dynamiklimiter.
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Testschaltungen, Messtechnik, Signalwandlung, ...
Der Synchron-Gleichrichter:
Präzisions-Gleichrichter ohne Dioden. Er arbeitet mittels Komparator und
JFET-Schalter (BF245A).
Einfach realisierbare
Vierkanal-Übersteuerungsanzeige
mit LEDs. Erweiterbar! Interessanter Trick von Kombination digitaler und
anloger ICs.
AMPLIFIER-ATTENUATOR mit symmetrischem Ausgang
verstärkt eine asymmetrisch niederfrequente AC-Spannung und wandelt sie
mit wählbarer Spannungsteilung in eine rauscharme symmetrische
AC-Spannung zum Testen von symmetrischen Verstärkerschaltungen (EMG,
EKG, Audio, etc.).
EMG-Testgenerator: Eine kleine Schaltung, die
ein symmetrisches Dreiecksignal erzeugt, um zu testen ob eine
EMG-Messanlage oder ein EMG-Biofeedback-Gerät funktioniert oder nicht.
Die Ausgangspannungen sind mittels Drehschalter zwischen 0.1 und 10 mV
wählbar.
Von der Blinkschaltung zum Print- und
Verdrahtungstester:
Dieser Tester prüft Kontakte, Leitungen und Kurzschlüsse. Er
unterscheidet niederohmige Widerstände von weniger als 1 Ohm von einer
elektrischen Verbindung wie Draht, Leiterbahn, Relaiskontakt,
Schalterkontakt, etc.
Defekte Abschirmung? Ein spezieller Kabeltester!:
Abschirmung in einem abgeschirmten Kabel mit vergossenem Stecker vom
Anschluss unterbrochen. Kein Zugang zur Abschirmung möglich. Kapazitive
Messmethode zur Feststellung ob Verbindung im Stecker okay oder nicht.
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Netzteile, U-,I-Regelung, U-,I-Messung,
Begrenzungs- und Referenzmethoden,
Testschaltungen
Die komplementäre Darlington-Schaltung (Theorie und
praktische Übung): Vorteil dieses Darlington-Prinzips ist die etwa
halb so grosse minimale Dropoutspannung (Spannung zwischen Kollektor
und Emitter) und ebenso reduzierte minimale Verlustleistung!
Einfaches Labornetzteil mit
NPN-Komplementärdarlingtonstufe und Überlastanzeige: Praktische
Realisierung in einem Netzteil. Umfangreich mit sehr präziser
Beschreibung was in den Schaltungsteilen vor sich geht.
Renovation eines "Steinzeit"-Netzgerätes
0.1 - 10 VDC / 3A:
Auch alte Geräte aus den 1960er-Jahren lassen sich mit vernünftigem
Aufwand oft renovieren. Die Resultate lassen sich sehen!
Lowdropout-Netzgerät mit dem legendären "723"
und Impuls-Foldback-Strombegrenzung:
Wirksame Reduktion des Spannungsabfalles bei Grenzlast und extreme
Lastreduktion bei Überlast und Kurzschluss.
Netzteil-Testgerät I:
Wie realisert man ein Testgerät für Netzteile und Netzgeräte um ihre
statischen und dynamischen Regeleigenschaften zu testen? Ein Kurs und
eine nachbaubare Schaltung.
Die Transistor-LED-Konstantstromquelle
hat weniger Temperaturdrift als die Stromquelle mit Transistor und zwei
Dioden. Diese Stromquelle kann sehr präzise und stabil dimensioniert
werden. Sie eignet sich für eine Last die auf +Ub, GND oder -Ub bezogen
werden muss und sie eignet sich für positive und negative Ströme.
Der Transistor-LED- und der
FET-Konstantstromzweipol:
Zwei Transistor-LED-Konstantstromquellen die sich gegenseitig
stabilisieren und die Funktionsweise von FETs in
Stromquellenschaltungen.
Konstantstromquelle mit Opamp und
Bandgap-Spannungsreferenz, und eine LED-Testschaltung:
Man erlernt das Prinzip dieser Konstantstromquelle und am Schluss kann
jeder seine eigene LED-Testschaltung bauen.
Integrierte fixe und einstellbare
3-pin-Spannungsregler und eine einfache Akku-Ladeschaltung
mit LM317LZ:
Die Familie der dreibeinigen Spannungsregler 78xx und 79xx für fixe und
die der LM317 und LM337 für einstellbare Spannungen mit Widerständen.
Symmetrisches Netzteil mit LM317 und LM337. LM317 als
Konstantstromquelle mit Einschränkungen. Wichtiges zu Tantal-Elkos!
LM317L der kleine Bruder des LM317. LM317L(Z) als Konstantstromquelle für
kleine Ströme im mA-Bereich. Gefährlicher Rückstrom wenn keine
Schutz-Diode im Einsatz ist (am Innenleben eines 7805 genau erklärt).
Zusatzspannung mit kleinem Spannungsregler - Sinn oder Unsinn.
Spannungsregler Spezial:
Das 78xx-, LM317- und Lowdropout-Schaltungsprinzip! Regelungsvorgänge
und wichtige Inhalte, auf die es besonders ankommt, werden erklärt.
48 VDC Phantom-Speisung für
Kondensatormikrofone:
Leicht nachbaubarer DC/DC-Wandler, gespiesen aus einer 9V-Blockbatterie
oder von einem 12V-Akku.
Spannungsregelschaltung mit elektronischer
Brummsiebung:
Elektronische Brummsiebung zur vollständigen Säuberung geregelter
Ausgangsspannungen von restlicher Brummspannung (100-Hz-Rippelspannungen).
Kondensator statt Trafo: Kostengünstiges
Netzteil:
Verbraucht eine Schaltung nur wenig Leistung und sie muss von der
230-VAC-Netzspannung galvanisch nicht getrennt sein, benötigt man keinen
Trafo. Es geht auch mit einem kapazitiven Vorwiderstand, mit einem
Kondensator!
Z-Diode-Erweiterungskurs und die
Bandgap-Referenz:
Erweiterung der Z-Dioden-Grundlagen von Patrick Schnabel. Themen:
Differenzieller Innenwiderstand, Temparaturdrifft, Begrenzerschaltung
für Wechselspannung, Vor- und Nachteile der Z-Dioden-Serienschaltung,
Präzisions-Z-Dioden und Bandgap-Spannungsreferenzen.
Z-Dioden-Stabilisierung für die Fahrradbeleuchtung.
Die Power-Zenerdiode aus Z-Diode und Transistor
Die präzise geregelte Power-Zenerdiode
Eine Leistungs-Zenerdiode als Shuntregler dient als Überspannungsschutz
zum Testen von Schaltungen. Die einfachste Lösung besteht aus einer
kleinen Zenerdiode und einer diskret realisierten komplementären
Darlingtonstufe, die man auch als Sziklai-Connections bezeichnet. Die
bessere Lösung ist regelbar und man kann mittels Potmeter die
Spannungsbegrenzung einstellen. Diese Schaltung besteht zur Hauptsache
aus einer hochstabilen Referenzspannungsquelle, einem
Operationsverstärker und einer Leistungs-Transistorstufe, die auch ein
Power-MOSFET sein darf.
Mit der Brechstange gegen zuviel Spannung:
Der Thyristor-Crowbar, eine besonders wirksame Methode, wie man eine
teure Schaltung mit minimalem Aufwand vor Überspannungen schützen kann.
Die einfache Methode besteht aus Zenerdiode und Thyristor, die
komfortable und kalibrierbare mit hochstabiler Bandgap-Referenzdiode,
Komparator und Thyristor.
Vom Overload-Stromsensor zur elektronischen
Sicherung (Theorie Teil I)
Vom Overload-Stromsensor zur elektronischen
Sicherung (Praxis Teil II)
Messung von zu hohem Strom auf der positiven DC-Speiseleitung und die
Realisation einer elektronischen Sicherung. Die Messung erfolgt mit
herkömmlichen Opamps und es wird erklärt, warum dies möglich ist.
Positive Zusatzspannung mit dem LMC555:
Man benötigt zur positiven Betriebsspannung eine weitere mit höherer
Spannung, jedoch nur wenig Strom von einigen Milli-Ampere.
Eine CMOS-555-Timer-Anwendung...
Positive und negative Zusatzspannung aus
Gleichspannung: Hier wird gezeigt wie man mittels preiswerten
CMOS-ICs Spannungsverdoppler und Spannungsspiegel und mit ihnen
stabilisierte positive und negative Hilfsspannungen realisieren kann.
Ein sehr wichtiges Nebenthema ist das sogenannte Abblocken der
Speisung mittels Multilayer-Keramik-Kondensatoren
(Abblock-Kondensatoren) in unmittelbarer IC-Nähe!
Sicherer ICs testen, ein
Hochsicherheits-Netzteil:
Spezielles Netzteil für den Test selbstentwickelter integrierten
Schaltungen (IC-Design).
Ein DC-Spannungsregler ist auch
eine Induktivität!:
Dieser Elektronik-Minikurs zeigt, warum dies so ist und dass dies die
Ursache dafür sein kann, dass schlecht angepasste Kapazitäten der
Kondensatoren am Ausgang von Netzteilschaltungen das Gegenteil von dem
bewirken, was man will - nämlich Störspannungen dämpfen.
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Batterie-Schaltungen
Lowpower-MOSFET-Minikurs und
Batterie-Betriebsspannung-Abschaltverzögerung:
Die Arbeitsweise des Low-Power-MOSFET am praktischen Beispiel einer
einfachen Batterie-Betriebsspannung-Abschaltverzögerung. Diese
ökologische Schaltung hilft den Batterieverbrauch sparen!
Akku-Betriebsspannung-Ausschaltverzögerung
mit CMOS-Invertern, MOSFET und DIL-Leistungsrelais:
Zwei Methoden einer Langzeitausschaltverzögerung mit einem Schaltstrom
bis 16 A (230 VAC) und einer Steuerleistung von nur 0.2W.
Sparsame Batteriespannungsanzeige mit
Lowbatt-Funktion mit 555-CMOS-Timer-IC:
LED blinkt im Sekundentakt. Zum Blinken dient die rasche Entladung eines
Kondensators über die LED. Die Akkuspannung wird dadurch nicht durch
Stromimpulse belastet. Geeignet für hochsensible Analogschaltungen!
RAINBOW, die Batterieladezustandsanzeige:
Ladezustandsanzeige einer Batterie oder eines Akku mit einer
Zweifarben-LED. Kontinuierliche Farbänderung (Regenbogen) zwischen grün
(geladen) und rot (entladen). Wirksamer Effekt bei Tastendruck!
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Schalten und Steuern
Vom Dioden-Schalter zum elektronischen
UKW-Antennenumschalter:
Geschichte, Theorie und Ersatzschema der Diode in Kürze. Das Schalten
analoger Signale mit Dioden. Praktische und nachbaubare Schaltung.
Der analoge Schalter I (der JFET):
Der JFET als einfacher und universeller Schalter. Ein kleines Studium
des BF245A. Zum Einsatz kommt eine kaum bekannte exotische Ansteuerung.
Man lasse sich überraschen...
Der analoge Schalter II:
Das MOSFET-Transmissions-Gate grundsätzlich und am Beispiel des
Quad-Analog-Switchs MC14066/CD4066. Wichtige technische Infos zur
MC14xxx/CD4xxx-CMOS-Familie. Moderner CMOS-Analogschalter mit
Logikpegelshifter und ein praktischer Einsatz.
Schalten und Steuern mit Transistoren I:
Das elektronische Schalten von kleinen Leistungen (Relais) mit bipolaren
Transistoren und MOSFETs, u.a. von Schalt(Uhren)-Modulen. Mit praktischen
Beispielen!
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Generatoren, Timer und Triggerschaltungen
Schaltungen mit 555-CMOS-Timer-IC
LMC555 (CMOS) im Vergleich mit NE555
(bipolar): Dieser Vergleich vermittelt die Unterschiede und zeigt
die Überlegenheit der CMOS-Version LMC555 und TLC555. Dieser
Elektronik-Minikurs ist ein Muss für jeden 555er-Elektronik-Fan! Ein
sehr wichtiges Nebenthema ist das sogenannte Abblocken der Speisung
mittels Multilayer-Keramik-Kondensatoren (Abblock-Kondensatoren) in
unmittelbarer IC-Nähe!
Der 555-CMOS-Timer, auch für lange Zeiten:
Eine Einführung bis zum Langzeittimer (Treppenhausbeleuchtung) mit
Vor- und Nachteilen (grosse R und grosse C). Autoresetfunktion beim
Einschalten.
Update vom 08.06.2009: Was ist die Ursache des
Faktor 1.1 in der Berechnungsformel t=1.1*R*C? Berechnungsgrundlagen
und präziser Abgleich der Impulsdauer (Zeitdauer) am Steuereingang.
555-CMOS: 50%-Duty-Cycle-Generator: Mit der
CMOS-Version LMC555 oder TLC555 kann man einen zeitsymmetrischen
Rechteckgenerator (t/T = 0.5) mit nur einem R und einem C
realisieren.
Spezielle Anwendung:
Kapazitive Sensorschaltung
555-CMOS-Monoflop: Re-Triggerbar!:
Der 555-Timer-IC ist nicht retriggerbar. Mit der CMOS-Version ist es
aber mit ein wenig Zusatzschaltung problemlos möglich.
Das MonoFlipflop und eine praktische Anwendung:
Das Monoflop kann, einmal gestartet, mit einem zweiten Impuls am selben
Eingang, vorzeitig zurückgesetzt werden.
Langzeit-Timer-Schaltungen mit den
Frequenzteilern CD4020B und CD4040B:
Hochstabiler Langzeittimer mit mittelfrequentem Taktoszillator und
Frequenzteiler mit hohem Teilungsfaktor und netzfrequenzsynchroner, in
Stufen einstellbarer Langzeittimer.
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Passive und aktive Filterschaltungen,
SC-Filter-Schaltungen
Vom passiven RC- zum passiven
RCD-Hochpassfilter/Differenzierer:
Ein RCD-Differenzierer besteht aus Kondensator, Widerstand und Diode.
Sinn der Diode, die parallel zum Widerstand geschaltet wird, ist eine
rasche Entladung. Dazu gibt es mindestens eine interessante Anwendung...
Rauschdämpfung mit Tiefpassfilter
mit guter Frequenzlinearität und ein stark vereinfachtes Prinzip mittels
Verstärker und Filter in einem. Inhalte: Störsignale und kleine Signale,
die LinCMOS-Opamp-Familie, Rauschspannungsdichte und Rauschspannung,
hohe Verstärkung auf zwei Opamps verteilt.
Das SC-Filter, eine kurze Einführung:
Der Aliaseffekt. Das Switched-Capacitor-Filter (SC-Filter) verwendet
anstelle von Widerständen geschaltete Kondensatoren. Diese simulierten
Widerstände sind abhängig von der Schaltfrequenz: Die Grenzfrequenz
eines SC-Tiefpassfilters ist steuerbar mit einer Taktfrequenz.
SC-Tiefpassfilter-Einheit mit
umschaltbaren Grenzfrequenzen:
Diese Einheit besteht aus einem SC-Tiefpassfilter mit hoher Steilheit im
Bereich der Grenzfrequenz. Inhalt: Antialiasingeffekte, Glättung,
Umschaltbare Grenzfrequenzen.
Steuerbares und steiles Tiefpassfilter in SC- und
Analog-Technik mit grossem Frequenzbereich:
Universale Tiefpassfilterschaltung welche in einem grossen Bereich der
Grenzfrequenz mittels Taktsignal kontinuierlich steuerbar ist.
50-Hz-Notchfilterbank in SC-Filter-Technik
(Teil 1):
Einsatz gegen Störeinfüsse der Netzspannung, welche drahtlos kapazitiv
eingekoppelt werden.
50-Hz-Notchfilterbank in SC-Filter-Technik
(Teil 2):
Es geht um einen PLL-Frequenzmultiplier, der die Taktfrequenz der
SC-Filter mit der 50-Hz-Netzfrequenz synchronisiert. Auch interessant
für Leute die nur etwas zur PLL-Technik erfahren wollen!
Sinusgeneratoren und der SC-Sinusgenerator:
Der Weg führt über den Wien-Robinson-Oszillator, über unterschiedliche
Methoden der taktfrequenzgenerierten Sinusspannungen bis zur Methode
mittels SC-Tiefpassfilter, die ebenfalls taktfrequenzgesteuert ist und
leicht realisierbar ist.
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PLL-Frequenzsynthesizer, VCO aus CD4046/MC14046
PLL-Frequenzsynthesizer mit
digitalem Potentiometer:
Frequenzbereich zwischen 0.5 Hz und 5 MHz. Digitales Potmeter mit
Beschleunigung: Schnelles Drehen bewirkt überproportional schnelle
Frequenzänderung. Langsames Drehen ermöglicht Feinabstimmung.
Blockierung der Abstimmung mittels Schalter.
PLL-Frequenzsynthese und ein spezielles
Problem:
Die Self-Biasing-Verstärkerschaltungen des CD4046B (MC14046B) und des
74HC4046 haben ein heikles Problem.
Sehr wichtig für alle Anwender
dieser ICs!!!
Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) mit dem
CD4046B/MC14046B:
Alleine nur schon für den Gebrauch des VCO lohnt sich der Einsatz dieses
PLL-IC! Es wird aber auch gezeigt, wie man selbst, mit einem NAND-Gatter
mit Schmitt-Trigger-Eigenschaft, einen VCO realisieren kann. Ist gar
nicht schwierig...
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Digitale Schaltungen: Grundlagen, kleine Anwendungen
Tristate-Logik, Grundlage und Praxis:
Dieser Kurs erweitert die Logik-Grundlagen des ELKO, beschrieben in
Digitaltechnik.
Pullup-, Pulldown-Widerstand und
Entstörungsmassnahmen:
Das richtige Dimensionieren dieser Widerstände und die Entstörung durch
Erweiterung zu einfachen passiven Tiefpassfiltern.
Elektronischer Unterspannungswächter mit
Auto-Reset-Funktion:
Einfache diskrete Schaltung welche auf die minimale DC-Spannung vor dem
Spannungsregler reagiert. Schaltung mit CMOS-Schmitt-Trigger und
Schaltung Voltage-Supervisor TL7702B und TL7705B.
Zukunft und Design moderner
digitaler Schaltkreise:
Report eines Seminars der Firma Texas Instruments von 1992. Wertvoll für
alle die mit CMOS- und bipolaren Logikbausteinen zu tun haben. Auch
heute noch sinnvoll trotz Microcontrollereinsätze...
Dreistufiger Logik-Umschalter mit einfachem
Kippschalter:
Man nehme einen Kippschalter mit Mitte-Nullstellung und etwas Logik und
man hat einen 3-stufigen Umschalter für Logiksignale.
Vom Logikpegelwandler zum Impulsgenerator
(Endstufe): Ein Logikpegelwandler wandelt die Spannung eines
Logikpegels in einen Logikpegel mit einer anderen Spannung. Dies kann
mittels Transistoren, Komparatoren oder sogar auch mit Analog-Switches
(CMOS-Transmissions-Gate) realisiert werden. Und damit es auch möglich
eine Endstufe für einen Impulsgenerator zu bauen.
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230-VAC-Anwendungen
230-VAC-Netzfrequenzsynchronisation mit dem
CMOS-555-Timer-IC als Schmitt-Trigger:
Speziell geeignet wenn eine Synchronisation mit dem Sinus-Nulldurchgang
nicht notwenig ist und eine relativ grosse Hystere erwünscht ist, um die
Auswirkungen von Störsignalen (z.B. Rundsteuersignale) zu vermeiden.
Synchronisation mit dem
230-VAC-Sinus-Nulldurchgang:
Dieser Inhalt bringt Licht hinter die Problematik wenn eine
Laufzeitverzögerung zwischen Sinus-Nulldurchgang und Triggerimpuls nicht
akzeptiert werden kann.
Relaisbetrieb an 230 VAC:
DC-Relais 48 VDC (200 mW) an 230 VAC und AC-Relais 230 VAC (750 mW)
an 230 VAC und 115 VAC. Die AC-Spannungen werden dabei mit einer
Diode gleichgerichtet. Diese Halbwellengleichrichtung genügt um diese
Relais mit minimalen Verlusten zu schalten. Es kommen Relais von FINDER
und SCHRACK zum Einsatz. Zum elektronischen Schalten kommen moderne
MOSFETs und bipolare Transistoren zum Einsatz. Da es keine kleinen
bipolaren Transistoren mit Kollektor-Emitterspannungen mit mehr als
300 VDC gibt, werden zwei solche Transistoren kaskadiert. Worauf es
für den sicheren Betrieb ankommt, ist genau beschrieben.
Automatische Netzspannungsumschaltung für
Trafos:
Das Netzteil erkennt automatisch ob es am 115-VAC- oder am 230-VAC-Netz
betrieben wird. Dazu benötigt der Netztrafo zwei 115-VAC-Primärwicklungen,
oder es kommen zwei identische Trafos mit je einer
115-VAC-Primärwicklung zum Einsatz. Zusätzlich wird die Wirkungsweise
von Schirmwicklung und Schirmfolie erklärt. Grundlage:
Relaisbetrieb an 230 VAC:
Der Master-Slaves-Netzschalter:
Man schaltet das Hauptgerät, den Master, ein oder aus und alle andern
Geräte (Slaves) schalten sich ebenso ein oder aus. Eine kleine Schaltung
macht's möglich und dies ohne Eingriff in das Master-Gerät. Grundlage:
Relaisbetrieb an 230 VAC:
TV-Standby-Off, mit dem Fernseher Strom sparen:
Gerät zwischen 230-VAC-Netzanschluss und TV-Gerät schalten. Einschalten
in den TV-Standby-Zustand mit Drucktaste, dann innerhalb etwa einer
Minute das TV-Gerät mit Fernbedienung ganz einschalten. Nach TV-Sehen
mit Fernsteuerung TV-Gerät in Standby-Zustand zurückschalten. Nach etwa
einer Minute wird das TV-Gerät automatisch vollständig ausgeschaltet.
TV-Netzschalter bleibt stets eingeschaltet, daher keine mechanische
Abnutzung und keinen Defekt. Grundlage:
Relaisbetrieb an 230 VAC:
Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit
Ringkerntrafos:
Ein Heissleiter begrenzt den Einschaltstromimpuls und zeitlich verzögert
überbrückt ein Relaiskontakt den Heissleiter damit dieser wieder abkühlt
und für die nächste Aktion kalt bereitsteht. Eine hochwertige
Antiploppschaltung für Audioanlagen ist ebenfalls integriert.
Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit
Ringkerntrafos, ohne Trafo-Sekundärspannung:
Die Elektronik wird durch die 230-VAC-Netzspannung betrieben. Das Relais
muss keine zusätzliche galvanische Trennung sicherstellen. Besonders geeignet
für medizinische Anwendungen!
Phasenanschnittsteuerung mit
Rundsteuersignalunterdrückung:
Rundsteuersignale stören Phasenanschnittsteuerungen. Eine praxisgerechte
Schaltung mit dem TCA785 und einem aktiven Tiefpassfilter illustriert
die Beseitigung solcher Störungen! Die Problematik der Hystere bei zu
einfachen Triac-Dimmerschaltungen und die Radioentstörung ist ebenfalls
ein wichtiges Thema!
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Elektronik-Geschichte
RETRO-TECHNICA
(Börse alter technischer Geräte!)
RETRO-TECHNICA (Bild mit alten Eletrotechnik-Geräten!)
Kaltkathoden-Röhren 1:
Rückblick in die Geschichte der Elektronik, zu den Glimmlampen,
Stabilisator-Kaltkathodenröhren und Kaltkathoden-Relaisröhren.
Nostalgische Schaltungen aus längst vergangener Zeit...
Funkeninduktor und Fritter (Kohärer):
Hier wird mit praktischen Beispielen erzählt, wie die Funktechnik im
vorletzten Jahrhundert ihren Anfang nahm und wie man selbst Versuche
durchführen kann.
Der Stromkrieg zwischen Edison und Tesla:
Edison war zur Verteidigung seines Gleichstromes gegen den Wechselstrom
von Tesla jedes Mittel recht. Welch mörderische Grausamkeiten Edison
anwandte kommt hier zum Ausdruck. Da bis heute sehr vernachlässigt, wird
Tesla speziell gewürdigt!
Tesla ist der Erfinder
des Wechsel- und des Drehstromes! Ohne diese Erfindungen wäre die ganze
moderne Elektrotechnik unmöglich!
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Diverse Schaltungen
Der Weihnachts LED-Stern mit 36 LEDs und einer
Dämmerungssteuerung zum Nachbauen.
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Diverse Themen, Beiträge, Informationen etc. ...
Elektro-Myographie (EMG), eine kleine Einführung:
Motorische Einheiten, Nervensignale, Neuronen, Axone, Dendriten,
Synapsen, EMG-Biofeedback, EMG-Messung, Elektronik...
Schlammfreies Eisen-III-Chlorid und
Schaumätzer mögen Bier:
Es geht um Eisen-Chlorid das keine Schlammablagerung erzeugt und um das
Wissen wie ein Schaumätzer mit Bier besser schäumt.
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ATARI-ST: Elektronik-Rechenprogramme,
Schaltschema-Zeichnungsprogramm
ELEC2000, Praxisnahe Rechenprogramme
für die Elektronik:
ELEC2000 ist eine Sammlung praxisnaher Elektronikrechenprogramme für den
ATARI-ST unter TOS-1.04 (TOS-2.06) und ATARI-ST-Emulatoren welche mit einem
TOS-1.04-Imagefile (TOS-2.06-Imagefile) arbeiten.
Schaltschemazeichnungsprogramm TRANSISTOR:
Geeignet für kleine Schemata. Ein alt bewährtes ATARI-ST-Programm, das
ebenso mit einem ATARI-ST-Emulator mit einem TOS-1.04-Imagefile
(TOS-2.06-Imagefile) arbeitet.
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Extra-Beilagen
Diese Beilagen
erschienen zum Teil ursprünglich in den frühen Newsletter-Ausgaben des
ELektronik-KOmpendium ("das ELKO"), als dieses noch E-ONLINE hiess. Es
gibt aber ebenso neue Beilagen:
Mobilfunk und Gesundheit
Über eine Tonne Rohstoff pro PC!
Computernetzteile zerstören Computer!
10 Jahre DE.SCI.ELECTRONICS
Deutschsprachige Elektronik-Newsgruppe des UseNet
und seit Februar 1994 aktiv!
Hauptsätze der Thermodynamik
Zittern des Monitorbildes durch magnetisches
Wechselfeld
Falsche Konzepte über statische Elektrizität
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Diverse technische Infos
Spannungsagaben: Der aufmerksame Leser stellt u.a. in den
Elektronik-Minikursen über Operationsverstärker und
Instrumentationsverstärker fest, dass die Spannungsangaben manchmal nur
in V, oft aber auch in VDC oder VAC erfolgen. VDC bedeutet
Gleichspannung. Wenn es eindeutig um Gleichspannungen geht, verwende ich
die Bezeichnung VDC. Das selbe gilt für VAC bei Wechselspannungen. Wenn
Signalspannungen sowohl DC- als auch AC-Spannungen sein können, neige
ich dazu die Spannung in V anzugeben. Es ist wegen manchmal etwas
inkonsequenter Schreibweise nicht vollständig ausschliessbar, dass
manchmal V anstatt VDC oder VAC steht, wo eindeutig Gleich- oder
Wechselspannung gemeint ist. Der Text zeigt aber leicht wie es zu
verstehen ist.
Schemata und Diagramme, womit gezeichnet: Ich wurde schon oft
gefragt, mit welchem Programm ich die Schemata und die Diagramme
meiner Elektronik-Minikurse zeichne. TRANSISTOR ist ein
einfaches kleines Schaltschema-Zeichnungsprogramm, programmiert für
ATARI-ST-Computer unter TOS-1.04 (TOS-2.06). Ich habe den Quelltext in
den 1990er-Jahren vom unrsprünglichen Programmierer übernommen, und
bei persönlichem Bedarf regelmässig gepflegt. Programm und Quelltexte
(GFA-3.5-Basic und Assembler-INLINE-Codes) stehen jedermann gratis per
Download hier im ELKO zur Verfügung.
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Unterstützung und Kontakt via E-Mail
Vielen Dank für Ihr Interesse an meinen Elektronik-Minikursen.
Was der Sinn und der Stil dieser Kurse ist, liest man ausführlich in
Die Philosophie meiner
Elektronik-Minikurse.
Diese Kurse haben den Stil von Workshops und dies bedeutet, dass nur
wenige fundamentale Grundlagen vermittelt werden. Damit die
E-Mail-Kommunikation effizient und vorteilhaft ist, bitte ich Sie die
Einleitung und die Regeln im folgenden Link zu beachten:
Last Update: 10.03.2010
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