Erst das Modem, dann der Router… ROUTER-DELAY

NEUER  ELEKTRONIK-MINIKURS

Die Zusammenarbeit zwischen Router und Modem ist wie folgt: Das Modem stellt eine physikalische und logische Verbindung zum Netzwerk des Providers her. Der Router stellt eine physikalische Verbindung zum Modem und eine logische Verbindung zum Internet her. Der Router benutzt also die Verbindung zwischen Modem und Provider, um ins Internet zu kommen. Der Provider stellt innerhalb seines Netzwerks einen Zugangspunkt zum Internet bereit. Nehmen wir einmal an man schaltet den Router zuerst ein, und dann das Modem. Der Router fährt hoch, wie ein Computer, und versucht sich am Internet anzumelden. In der Zeit fährt das Modem hoch. Leider dauert der Verbindungsaufbau (Synchronisation) zwischen Modem und Provider etwas länger. Das Modem ist also noch nicht soweit. Der Router will aber schon loslegen. Er kann aber noch nicht. Das Modem hat ja noch keine Verbindung herstellen können. Der korrekte Ablauf wäre der, dass man erst das Modem einschaltet und so lange wartet, bis die Synchronisation abgeschlossen ist. Über die Status-LED wird das in der Regel angezeigt. Erst dann sollte man den Router einschalten. Dann gibt es in der Regel keine Probleme.

Dieser Elektronik-Minikurs zeigt zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur verzögerten Einschaltung des Routers. Für die Niedervolt-Anwendungen sind zwei Schaltungen, eine für DC- und eine für AC-Spannungen, beschrieben. Die Verzögerungsschaltung für DC-Anwendung habe ich bei meinem kleinen Computernetzwerk seit mehr als einem Jahr erfolgreich im Einsatz. Davon gibt es ein Printlayout, hergestellt mit SPRINT-LAYOUT-5.0. Diese Layout-Datei und von SPRINT-LAYOUT-5.0 ein Gratis-Programm zum Betrachten und Ausdrucken des Layouts auf einer Klarsichtfolie, steht dem Leser meiner Minikurse zum Download bereit.

Der nächste Schritt ist also das Einloggen zu diesem Minikurs. Viel Spass!


Konstantstromquelle mit Operationsverstärker und Bandgap-Spannungsreferenz, und eine LED-Testschaltung

LED-Testschaltung

DIE LED-TESTSCHALTUNG

Die logische Schlussfolgerung aus dem Inhalt dieses Elektronik-Minikurses ist die LED-Testschaltung mit einer Bandgap-Referenz als extrem hochstabile Referenzspannungsquelle. Ein Leser des ELKO-Forums kritisierte in einem Posting, dass dies übertrieben sei und man ebenso eine LED als Referenzspannungsquelle nutzen kann. Damit hat er natürlich recht und ich habe in diesem Update die Schaltung in Bild 6 entsprechend ergänzt. Man beachte nach Bild 6 die Beschreibung mit dem Untertitel:

EINE LED ALS REFERENZ-SPANNUNGSQUELLE GENÜGT
Mit diesem Update wurde auch der ganze Inhalt leicht überarbeitet.


Update: Echter Differenzverstärker IV (EMG-Vorverstärker Deluxe mit INA111)

Instrumentationsverstärker INA111 und Grundlegendes...

Das Update besteht aus einem neuen Kapitel mit dem Titel ERSTE STUFE STÄRKER ALS DIE ZWEITE. Beim Betrachten von Datenblättern stellt man in der Regel fest, dass bei einem Instrumentationsverstärker mit hoher Verstärkung stets die erste Stufe die gesamte Verstärkung übernimmt. Die zweite Stufe, welche die verstärkte symmetrische Eingangsspannung zur asymmetrischen Spannung umsetzt, verstärkt nur mit einem Faktor von 1. Diese Art der Aufteilung der Verstärkung hat sehr praktische Gründe, welche in diesem Kapitel thematisiert werden. Solches habe ich bisher noch in keinem Buch gelesen, jedoch ist diese Tatsache, aus der Praxis hergeleitet, einleuchtend und leicht nachvollziehbar. Auch der hier thematisierte INA111 macht keine Ausnahme.

Während bei Gegentakt-Eingangsspannungen die  erste Stufe mit einer oft hohen Verstärkung arbeitet, verstärkt sie eine Gleichtakt-Eingangsspannung nur mit einer Verstärkung von 1. Dadurch unterstützt die erste Stufe die zweite Stufe wesentlich bei ihrer eigentlichen Aufgabe Gleichtakt-Spannungen wirksam zu unterdrücken. Die Gleichtakt-Dynamik ist dadurch wesentlich besser. In der umgekehrten Situation, wenn die zweite Stufe die hohe Verstärkung bewältigen muss, trägt die erste wenig bis gar nichts (Verstärkung = 1) zur Verbesserung der Dynamik der Gleichtaktspannung bei. Eine hohe Dynamik bedeutet, dass die Gleichtaktunterdrückung, selbst wenn die Gleichtaktspannung um viele Größenordnungen höher ist als die nutzbare Gegentaktspannung, noch immer einwandfrei arbeitet.

Warum die erste Stufe, besonders bei hoher Verstärkung, wirksam die Gleichtaktunterdrückung unterstützt, hat damit zu tun, dass die Gegenkopplungen der beiden Operationsverstärker nicht je im Alleingang, sondern gemeinsam arbeiten. Dies wird in diesem Elektronik-Minikurs detailliert erklärt.

Es gibt allerdings einen praktischen Grund die Gesamtverstärkung eines Instrumentationsverstärkers in die erste und zweite Stufe aufzuteilen, wobei es aus dem soeben beschriebenen Grund sinnvoll ist, den größeren Verstärkungsanteil auf die erste Stufe zu setzen.  Die unterstützende Wirkung der ersten Stufe betreffs Gleichtaktunterdrückung ist durch eine Aufteilung der Gesamtverstärkung schwächer. Sinn macht eine solche Aufteilung  dann, wenn die erste Stufe  betreffs Frequenzbandbreite, wegen unzureichender Frequenzbandbreite bei Einheitsverstärkung (Unitygain-Bandwidth), nicht genügt.


Update: Vom Operationsverstärker bis zum Schmitt-Trigger, kontinuierlich einstellbar. Eine Demoschaltung!

Die leicht nachbaubare Demoschaltung ermöglicht es mit nur einem Potmeter die Wirkung der Verstärkung und des Komparators, ohne und mit Hysterese (Schmitt-Trigger), mit kontinuierlicher Änderung einzustellen. Es beginnt mit der Verstärkung 1. Durch Drehung am Potmeter erhöht sich die Verstärkung bis zum positiven und negativen Spannungslimit, gegeben durch die Betriebsspannung und durch die Endstufe der Verstärkerschaltung. Ist die Mitkopplung gleich stark wie die Gegenkopplung, zeigt die Schaltung, wie der Komparator arbeitet. Die Umschaltung des Ausgangspegels erfolgt mit jedem Nulldurchgang des Eingangspegels. Dreht man am Potmeter weiter in Richtung mehr Mit- und weniger Gegenkopplung, zeigt sich die typische Schmitt-Trigger-Eigenschaft.

Das Update besteht in einer vollständigen Überarbeitung von Text und Bild und in der Erweiterung einer verbesserten Darstellung der Signale auf dem Bildschirm des Oszilloskops. Auf Grund der nicht symmetrischen Aussteuerung eines Opamps in seiner Komparatorfunktion, wird für diese Verbesserung eine kleine zusätzliche Netzteilschaltung mit beinah symmetrischer Ausgangsspannung benötigt. Diese schwache Asymmetrie wird mittels Trimmpotmeter präzis abgeglichen. Damit wird die optimale Signalwiedergabe gewährleistet.

Während dieses Updates stellte ich fest, dass der verwendete nicht-kompensierte Opamp TL080 nicht mehr hergestellt wird. Während etwa eines Monats zeigte sich aber der selbe konstante Restlagerbestand von knapp mehr als 400 Stück (Okt./Nov. 2010) bei FARNELL. Dies bedeutet, dass dieser Opamp kaum noch gekauft wird. Die Gründe dafür sind einleuchtend. Dazu kommt, dass es je länger desto schwieriger ist generell passende nicht-kompensierte Opamps zu erhalten. Also entwickelte ich mit Tricks eine Schaltung die mit zwei „normal“ kompensierten Opamps funktioniert, wenn auch nicht ganz so ideal in der optischen Darstellung wie bei der ursprünglichen Schaltung. Trotzdem kann man die genannten Funktionen und die Grenzen der Stabilität darstellen.

Dieser Elektronik-Minikurs eignet sich vor allem für Lehrer und Dozenten, die mit einer diesen beiden Demoschaltungen den Studenten vorführen möchten, wie Verstärker, Komparator und Schmitt-Trigger arbeiten und auf was es betreffs stabiler Arbeitsweise ankommt. Man kann zusätzlich anschaulich zeigen, was passiert, wenn im Gegenkopplungsbereich eine gewisse Phasenreserve nicht eingehalten wird. Es geht um die Frequenzgangkompensation. Es hat in dieser Demoschaltung daher auch ein Trimmkondensator mit dem man den Grad der Frequenzgangkompensation der gesamten Schaltung einstellen kann.

Wie die zusätzliche Netzteilschaltung arbeitet, liest man neu im Kapitel LM317/LM337: ASYMMETRISCHE AUSGANGSSPANNUNG FÜR SPEZIALEINSÄTZE in:


UPDATE: Integrierte fixe und einstellbare 3-pin-Spannungsregler und eine einfache Akku-Ladeschaltung mit LM317LZ

JEDER DREIBEINIGE SPANNUNGSREGLER BENÖTIGT ZUR ALLFÄLLIGEN LEBENSRETTUNG DIE RÜCKFLUSSDIODE!

Das Update betrifft nur das Kapitel „WARUM IST DER RÜCKSTROM SO SCHÄDLICH?“ Bisher habe ich alleine durch die Schaltung im Datenblatt des LM78xx zu erklären versucht, warum es überhaupt zu einem Rückstrom durch den integrierten Spannungsregler kommt, wenn die Spannung am Ausgang um einen gewissen Spannungswert höher ist als am Eingang.

Auf Grund der Schaltung des LM78xx ist es so, dass gemäß meiner ursprünglichen Erklärung ein LM7805 keine Rückflussdiode benötigt, weil eine minimale Überspannung von 6 V zwischen Aus- und Eingang vorliegen muss. Das ist aber nicht möglich, weil ein LM7805 nur eine Spannung von 5 VDC erzeugen kann.

Ein kleiner Text in einem ausnahmsweise ausführlichen Datenblatt zum LM78xx widmet sich mit einer kleinen Skizze speziell dem Rückflussproblem und der Notwendigkeit einer Schutzdiode und schreibt von einer parasitären Diode und von parasitären Transistoren. Solche Transistoren, wenn NPN/PNP-kreuzverkoppelt, führen bekanntlich zum schädlichen Latchup-Effekt (Thyristor-Eigenschaft).

Ich habe dies für den LM7805 und LM7812 experimentell untersucht und ist in diesem Update exakt mit einer zusätzlichen Skizze mit Bild 3b beschrieben. Fazit von dieser Untersuchung ist, dass man aus Worstcase-Überlegungen bei jedem integrierten Spannungsregler eine Rückflussdiode zum Schutz vorsehen sollte! Der Aufwand ist im Verhältnis zu einem möglichen Schaden einer ganzen Schaltung oder einem ganzen Gerät derart minimal, dass sich nicht der geringste Gedanke eines Zweifels lohnt.


Natur und Technik (Faszination Kugel)

Im Kapitel Extra-Beilagen in der Indexseite meiner Elektronik-Minikurse gibt es Artikel mit unterschiedlichen Themen, wobei die elektronische Schaltungstechnik, wenn überhaupt, nur am Rande in Erscheinung tritt. Hauptthema dieser Extra-Beilage ist Natur und Technik. Respekt vor der Natur und das Wissen darüber, dass in fast allen Bereichen der Technik die Natur Vorbild war, ist und bleiben wird. Es sollen kleine Beiträge sein mit Links dorthin wo Interessantes und Lesenwertes zu diesem Thema geleistet wird und vielleicht noch wenig bekannt ist. Ich bin auch stets an Hinweisen und Tipps aus den Leserkreisen interessiert, die Anregungen sind, diese Rubrik zu erweitern oder bestehende Inhalte zu ergänzen. Ich starte mit dieser Extra-Beilage die Rubrik Natur und Technik wo alle drei, also Natur, Kunst und Technik zusammenwirken und dies am Beispiel der Kugel. Wie sehr die Kugel fasziniert, entfaltet sich erst, wenn man sich die Mühe macht die Links zu öffnen und zu lesen. Die Anerkennung gebührt dem Autor der vorgestellt wird. Wer jetzt mehr wissen will, startet mit dem folgenden Link:


Titelbild für "15 Jahre de.sci.electronics"

UPDATE: Mehr als 15 Jahre DE.SCI.ELECTRONICS


‚de.sci.electronics‘ ist die deutschsprachige Elektronik-Newsgruppe des Usenet. Martin Huber und ich haben ‚de.sci.electronics‘ vor mehr als 15 Jahren gemeinsam ins Leben gerufen. Nach all den Prozeduren welche die Vorbereitungsphase zu durchlaufen hatte, wurde ‚de.sci.electronics‘ am Montag den 7. Februar 1994 um 17:09:04h durch einen dafür zuständigen Administrator eröffnet.

Was diese Vorbereitungsphase beinhaltet, ist Teil dieser speziellen Beilage zu meinen Elektronik-Minikursen. Diese Vorbereitungsphase ist im Detail soweit mit notwendigen Links erklärt, dass jedermann/frau in der Lage ist, selbst eine Usenet-Newsgruppe zu irgend einem Thema ins Leben zu rufen. Dass sich das lohnen kann, beweist ‚de.sci.electronics‘, die im letzten Februar (2010) 16 Jahre alt wurde und bis heute sehr aktiv geblieben ist.

Das alles konnte man bisher lesen. Neu im Update dazu gekommen ist meine persönliche Internetgeschichte, die eng mit der Entstehung von ‚de.sci.electronics‘ zusammenhängt. Um das Jahr 1993 kam ich beruflich erstmals mit dem Internet in Kontakt. Das war eine Zeit in der man sich kaum vorstellen konnte was aus dem Internet einmal werden wird. Neben dem E-Mailing bestand mein Umgang zur Hauptsache mit Usenet-Newsgruppen die mich interessierten, dem Informationssystem Gopher und in der Zeit der Morgendämmerung des World-Wide-Web benutzte ich den reinen textbasierten Browser Lynx, zu deutsch der Luchs. Mehr dazu im Beitrag.

Es werden auch Nebenschauplätze, die in einem interessanten Zusammenhang mit dem damaligen Internet standen, erwähnt, wie z.B. der beeindruckend fantastische Meteoriteneinschlag in den Jupiter und wie ein heute offiziell in Vergessenheit geratenes Computersystem viel dazu beigetragen hat das MAUS-Net entstehen zu lassen, wo es die sehr gute Elektronik-Newsgruppe ‚maus.technik.elektronik‘ gab. Leider gab, weil da läuft heute praktisch nichts mehr.

Selbstverständlich gibt es auch eine Gegenüberstellung zwischen dem ELKO-Forum und ‚de.sci.electronics‘. Beide haben ihre Stärken und Schwächen. In einer Sache ist das ELKO-Forum der klare Sieger, in einer ganz andern Sache ist es ‚de.sci.electronics‘. Was es ist, das verrate ich hier nicht. Ich verrate nur soviel, das ELKO-Forum und ‚de.sci.electronics‘ sind keine Konkurrenten. Sie ergänzen sich.

Viel Spass beim Lesen des folgenden Spezialbeitrages zu meinen Elektronik-Minikursen:


Update: Schaltschema-Zeichnungsprogramm TRANSISTOR

TextTRANSISTOR ist das Schaltschema-Zeichnungprogramm, das ich stets zum Zeichnen meiner Schaltschemata in meinen Elektronik-Minikursen einsetze. Es kommt deshalb immer wieder vor, dass ich von ELKO-Lesern gefragt werde, womit ich meine Schaltschemata zeichne. Dann muss ich allerdings erklären, dass dieses Programm weit zurückreicht. Es wurde Ende der 1980er-Jahre von Rainer Stamm für die ATARI-ST-Computer entwickelt, die damals u.v.a. für elektrotechnische Anwendungen stark im Kurs waren. Ich habe Anfangs er 1990er-Jahre die Quelltexte für wenig Geld übernommen und ich pflege TRANSISTOR bis heute weiter. Jedes neue Update hinterlegte ich auf die damals gut gepflegten FTP-Server. Seit ich im ELKO mitwirke, kann man sich TRANSISTOR vom ELKO herunterladen.

Es gibt da natürlich ein kleines Problem, dass schon sehr lange keine ATARI-ST mehr gekauft werden können. Allerdings ist es tatsächlich ein kleines Problem, weil es ebenso schon sehr lange viele ATARI-ST-Emulatoren für fast jede Computerplattform gibt. Ich selbst habe die Erfahrung mit STEEM unter WinXP und mit HATARI unter MacOSX-10.5/10.6. Natürlich gibt es HATARI und STEEM auch für Linux und genau das dürfte einige Elektroniker interessieren, die sowieso schon lange unter Linux arbeiten, TRANSISTOR mal auszuprobieren.

TRANSISTOR ist ein kleines Programm, geeignet für Dokumentationen, wo nicht gleich sehr aufwändige Schaltungen gezeichnet werden müssen. Viel zu lernen gibt es nicht. Man hat das meiste gelernt nach dem man zum ersten Mal ein Schaltschema gezeichnet hat. Das heutige Update betrifft die Überarbeitung des Manual, das Bestandteil ist im ZIP-Packet, das man herunterladen kann. Alles weitere dazu, erfährt man im folgenden Link:


UPDATE: Der Master-Slaves-Netzschalter mit Elektronik und Relais

MasterSlave NEU: MIT PRINTLAYOUT!!!

Da ich kürzlich eine fast 30 Jahre alte Schaltung durch die neue in Bild 6 ersetzte, habe ich für mich ein Printlayout mit SPRINT-LAYOUT Version 5.0 realisiert.

Eine präzise Bauteilliste gibt es nicht. Das einzige montagekritische Bauteil ist das Relais. Die Bestelldaten dazu sind in Bild 6 angegeben. Die andern Bauteile, wie Widerstände und Kondensatoren, kann man sich aus den Printrastermassen der Skizze leicht selbst zusammenstellen. Dioden (1N4007) und Transistoren (MPSA42) sind eindeutig. Allzu schwierig dürfte das nicht sein. Um die exakten Masse zu reproduzieren, muss man sich eine ZIP-Datei herunterladen, welche den SPRINT-Viewer (Windows-Programm), die Quell- und eine JPG-Bilddatei enthält.

Es ist alles genau erklärt im Kapitel:

DIE SELBE SCHALTUNG MIT EINEM 230-VAC-RELAIS MIT PRINTLAYOUT


UPDATE: Operationsverstärker III

Text Dieser Elektronik-Minikurs OPERATIONSVERSTÄRKER III erweitert OPERATIONSVERSTÄRKER I im Themenbereich virtuelle Spannung und virtueller GND. Während in OPERATIONSVERSTÄRKER I diese Virtualiät eher beiläufig zu praktischen Grundschaltungen thematisiert wird, ist sie im ersten und ganz neuen Kapitel WIE KOMMT ES ZUM VIRTUELLEN GND UND ZUR VIRTUELLEN SPANNUNG? in diesem Elektronik-Minikurs sehr zentral. Der Inhalt ist hier differenzierter und trotzdem anschaulich beschrieben.

Um dem Verständnis betreffs virtuelle Spannung/GND eine zusätzliche Chance zu geben, wird diese Problematik im ersten Kapitel aus einer etwas andern Perspektive erläutert. Praktische Versuche, die jeder selbst durchführen kann, zeigen, wo die Grenzen des virtuellen GND bzw. der virtuellen Spannung sind. Dabei wird aufgezeigt, dass die virtuelle Spannung oder der virtuelle GND eine direkte Auswirkung der sehr hohen Leerlaufverstärkung (Open-Loop-Gain) des Operationsverstärker ist.

Die Motivation zu diesem Update entstand nach einem weiteren Praktikum im letzten Semester, als besonders ausgeprägt zwei Studentinnen die virtuelle Spannung bzw. der virtuelle GND rein vorstellungsmässig verstehen wollten und dies ohne restlichen Unsicherheiten danach. Das war bisher stets ein gewisses Problem. Durch intensives Zuhören meinerseits und durch starkes persönliches Engement von Seiten der beiden Studentinnen, gelang dies in einer Diskussion. Diese Erfahrung ist hier in diesem Update umgesetzt. Wenn sich jemand interessiert, um welche Art von Praktikum es geht, so bitte ich eine kleine nicht anonyme E-Mail an mich zu senden und ich werde sehr gerne darauf antworten. Man benutze dazu unten den zweiten Link.

Ein solcher E-Mail-Wechsel soll dazu dienen lebendige und praxisbezogene Methoden zur Vermittlung elektronischer Schaltungstechnik zu fördern.