Autor: Thomas Schaerer

<img src="/public/schaerer/bilder/ota_t.gif" align="left" hspace="15" vspace="5" border="0" alt="ist ein OTA\“ /> und [Ein Dynamiklimiter mit dem OTA LM13700]Dieser Elektronik-Minikurs gibt es seit dem Juni 2002. Neu ist das Kapitel bekommt man den OTA LM13700? Dieses Kapitel musste überarbeitet werden.

Ich möchte an dieser Stelle diesen Elektronik-Minikurs erneut empfehlen, weil das IC und die Dynamiklimiterschaltung mit diesem IC noch immer aktuell und ein gutes Lehrstück ist den LM13700 kennenzulernen. Ein Dual-OTA von National-Semiconductor, den es im DIL- und im SOIC-Gehäuse gibt.

• [Was ist ein OTA und Dynamiklimiter mit dem OTA LM13700]

Es gibt Elektronik-Minikurse bei denen ich EMG-Anwendungen (EMG = Elektro-Myo-Graphie) zum Ausdruck bringe. Dies hat damit zu tun, dass ich einige Schaltungen für diesen Zweck entwickelt habe und praktische Beispiele sind immer sinnvoll. Diese Schaltungen sind jedoch nicht EMG-spezifisch und darum benutze ich sie in meinen Kursen, wie z.B. in ECHTER DIFFERENZVERSTÄRKER I. Im neuesten und in den folgenden Kursen mit dem Thema SC-FILTER ist es ebenso.

Es ist erfreulich wieviele Leser sich für das Thema EMG interessieren und dies regt mich an, gelegentlich einmal einen kleinen Kurs darüber zu schreiben was EMG ist und es können weitere folgen, die sich damit befassen, mit welchen Mitteln EMG-Signale für Studienzwecke oder medizinische Bio-Feedbacks umgesetzt werden. Dies ist relativ aufwändig und es ist nicht prioritär. Prioritär ist hier die Vermittlung von Elektronik!

Aus Zeitgründen muss ich in der Regel die E-Mail-Korrespondenz auf die Elektronikinhalte meiner Kurse beschränken. Selbstverständlich lese ich gerne E-Mails von Lesern mit EMG-Inhalten, ich kann aber nicht versprechen, dass ich darauf eingehen kann oder es gibt lange Wartezeiten. In diesem Fall muss man halt einfach gelegentlich wieder nachfragen.

Zum Thema Unterstützung via E-Mail gibt es einen speziellen Link. Siehe unten.

• Unterstützung via E-Mail

DE.SCI.ELECTRONICS ist die deutschsprachige Elektronik-Newsgruppe des UseNet (Internet). Martin Huber und ich haben DE.SCI.ELECTRONICS vor 10 Jahren gemeinsam ins Leben gerufen….

Um eine Newsgruppe ins Leben zu rufen ist Arbeit nötig. Man muss eine sogenannte Request for Discussion (RfD) schreiben und ein dafür bestimmter Moderator veröffentlicht (postet) sie in einer dazu speziell vorgesehenen Newsgruppe. Daraufhin folgt eine Zeit der kritischen Diskussion und danach wird ein Call for Vote (CfV) geschrieben und ebenfalls gepostet. Es folgt eine Abstimmung und bei genügend hoher Anzahl von Ja-Stimmen wird eine neue Newsgruppe eröffnet. Wer mehr erfahren möchte, wie es zur erfolgreichen und nachhaltig aktiven Newsgruppe DE.SCI.ELECTRONICS kam und wie man eine neue UseNet-Newsgruppe eröffnet, lese bitte den folgenden Link:

• 10 Jahre DE.SCI.ELECTRONICS

Nervenaktionsimpulse entlang den Nervenfasern steuern den Muskel. Je mehr Impulse pro Zeiteinheit den Muskel erreichen, um so mehr spannt dieser sich…

Wenn eine motorische Nervenzelle einen Muskel zur Kontraktion anregt, werden auf der Faser Aktionsimpulse übertragen. Dazu werden der Faser entlang jeweils nacheinander Natrium- und Kaliumionenkanäle geöffnet und geschlossen. Dieser Prozess setzt sich in Richtung zum Muskel fort. Öffnet sich der Natriumionenkanal, wird lokal der Innenraum mit positiver Ladung überflutet. Dadurch steigt die Spannung sprunghaft von etwa -70 mV auf etwa +30 mV an. Die Amplitude beträgt etwa 100 mV. Gleich danach öffnet sich der Kaliumionenkanal und der Ladungsausgleich findet statt. Dort wo vorher der Impuls war, stellt sich erneut die Ruhespannung von -70 mV wieder ein. Der Natrium-/Kalium-Ionenaustausch und der Aktionsimpuls breiten sich entlang der Faser in Richtung motorische Endplatte aus, wo der Muskel angeregt wird.

Die vorliegende Webseite geht in groben Zügen auf den neurologischen Hintergrund ein. Es wird gezeigt wozu intramuskuläre EMG-Messungen und wozu EMG-Messungen mit Oberfächenelektroden geeignet sind. Wie extrem dünne Drahtelektroden eingesetzt werden, wird thematisiert und es hat eine Minibauanleitung für einfache sehr preisgünstige Oberflächenelektroden. Das akustische EMG-Biofeedback und eine Blockschaltung dazu werden ebenso erläutert, wie die Grundlagen zur wissenschaftlichen EMG-Messung in groben Zügen, und dabei werden die wichtigen Stellen mit den sehr wichtigen galvanischen Trennungen hervorgehoben. Am Schluss folgt noch eine kleine Linksammlung.

• Elektro-Myographie (EMG), eine kleine Einführung

Dieser Elektronik-Minikurs besteht schon lange. Ich habe an gewissen Stellen unverständliche Texte verbessert.

Dieser Elektronik-Minikurs beschreibt eine Erweiterung der typischen RC-Differenzierschaltung, bzw. passiven Hochpassfilterschaltung erster Ordnung, mit einer Diode die dem Widerstand parallel geschaltet wird. Damit erzielt man einen Trick, der genau beschrieben wird und zumindest für eine Anwendung wichtig ist, aber auch für andere Anwendungen interessant sein könnte. Mehr dazu erfährt man im folgenden Link:

• Vom passiven RC- zum passiven RCD-Hochpassfilter/Differenzierer

Ein 50-Hz-Notchfilter setzt man ein um Störeinflüsse der Netzspannung zu unterdrücken. Eine Filterbank besteht aus vielen solchen Filtern, hier in SC-Technik.

Misst man sehr kleine bioelektrische Signale, wie z.B. elektromyographische (EMG), muss man mit der Einwirkung von der 50-Hz-Netzspannung, kapazitiv eingekoppelt, rechnen, weil die Quellimpedanzen (Elektroden) oft sehr hochohmig sind. Dies, obwohl mit sogenannten Instrumentationsverstärkern differenziell gemessen wird. Der genannte Störeinfluss erfolgt zwar weitgehendst als Gleichtaktsignal. Deshalb wird das Störsignal stark gedämpft, jedoch oft ungenügend. Darum empfiehlt es sich nach verstärktem Signal, diesem zusätzlich den 50-Hz-Störanteil herauszufiltern. Der vorliegende Elektronik-Minikurs beschreibt eine Notchfilterbank in SC-Technik für viele Messkanäle.

Dies ist der erste Teil, der sich mit der analogen Schaltung befasst. Der zweite Teil befasst sich mit der Erzeugung des Taktsignales, das mittels PLL-Schaltung aus der Netzfrequenz gewonnen wird. Dies jedoch erst zu einem späteren Zeitpunkt, der separat angekündigt wird.

Lerneffekte: Operations- und echter Differenzverstärker (Links zu bestehenden Kurse) ; analoges Notchfilter ; mit einem integriertem SC-Tiefpassfilter wird eine SC-Notchfilter-Schaltung realisiert ; aus nicht vollständig durchdachter Applicationnote einer Firma wird eine gute Schaltung ; Umgang mit den SC-Tiefpassfilter-ICs LTC1061 und MAX280 mit einer ganz speziellen Eigenschaft ; Grenzen der Anwendung wegen der Rauschspannung von SC-Filtern.

• 50-Hz-Notchfilterbank in SC-Filter-Technik (Teil 1)

Beim vorliegenden EMG-Testgenerator geht es um eine kleine Schaltung, die ein Signal erzeugt um zu testen ob eine EMG-Messanlage funktioniert oder nicht.

Das ist vor allem dann sinnvoll und im Einsatz effizient, wenn in einer Klinik ein Patient mit Elektroden an eine EMG-Messanlage angeschlossen ist und die Qualität der Wiedergabe des Signales zu wünschen übrig lässt. Da gibt es zunächst zwei unterschiedliche Möglichkeiten: Entweder stimmt mit der Elektrodenkontaktierung an der Haut oder im Muskelgewebe und/oder mit der Massenelektrode etwas nicht oder die Elektronik der EMG-Messanlage hat ihre schlechten Tage. Für diese Fälle eignet sich die hier vorgeschlagene Schaltung, die in extremst einfacher Weise die menschliche EMG-Signalquelle ersetzt, dafür aber schnell aussagt, ob die EMG-Messanlage in die Reparatur gehen muss oder nicht. Bei meinen Mitwirkungen bei EMG-Messungen hat diese batteriebetriebene Schaltung, verpackt in einem kleinen Gerätchen, oft hervorragende Dienste geleistet.

Es gibt einige elektronische Details die dem Azubi und sonst Interessierten etwas bietet. Aber zuerst einmal gibt es ein wenig Einführung darüber was Elektromyographie (EMG) überhaupt ist und worauf es bei Messungen ankommt. Die getriebene Abschirmung (Guard-Drive) zwecks Neutralisation der Schirmkapazität wird kurz gestreift. Wie der einfache Dreieck-Signalgenerator arbeitet und was dabei wichtig ist wird erklärt. Es wird auch erklärt warum die Schaltung mit zwei Opmaps überhaupt eine Dreieckspannung erzeugt. Ein wichtiges Thema dabei ist auch, wie man kleine Spannungen mit akzeptablem Signal/Rausch-Abstand realisiert und dazu hat es noch eine pfiffige kleine LED-Anzeige die anzeigt ob das Gerät eingeschaltet ist und ob die Batterie geladen oder entladen ist, aber auch dann noch einige Zeit weiter arbeitet.

• EMG-Testgenerator

Dieser Beitrag unter meinen Elektronik-Minikursen besteht jetzt seit etwa 5 Jahren. Der Inhalt teilt sich auf in zwei Teile: Es geht um das schlammfreie Eisen-III-Chlorid und um den optimalen Umgang mit Schaumätzern.

Eine E-Mail eines Lesers meiner ELKO-Elektronik-Minikurse zeigte mir, dass es offenbar nicht ganz so leicht ist, einem Schaumätzer das optimale Schäumen beizubringen. Deshalb habe ich einen Teil des Textes überarbeitet und darin steht jetzt eine genaue Anleitung wie man es erfolgreich richtig macht. Man liest dies im Kapitel: Tipp beim Schaumätzen: Mit Bier gehts besser!

• UPGRADE: Schlammfreies Eisen-III-Chlorid und Schaumätzer mögen Bier!

Verwendet man nur schon mittelgrosse Ringkerntrafos im unteren 100-VA-Bereich in Netzteilen, gibt es Probleme. Ohne Begrenzung des Einschaltstromstosses kann man sie kaum vernünftig einschalten.

Bei solchen Ringkerntrafos müssen superträge Sicherungen oft nur deswegen mit einem überhöhten Stromwert im Primärkreis eingesetzt werden, weil die Trägheit beim Nennstromwert nicht ausreicht. Dies jedoch reduziert die Betriebssicherheit der gesamten Netzteilschaltung. Der vorliegende Elektronik-Minikurs zeigt wie mit relativ geringem Aufwand dieses Problem gelöst werden kann. Trotzdem ist die Angelegenheit nicht ganz so einfach wie sie ausieht, wenn man Wert auf hohe Funktionssicherheit legt. In einer praktischen Anwendung wurde diese Schaltung mit geringfügigem Mehraufwand mit einer Antiploppschaltung für Audio-Leistungsendstufen erweitert. Die gesamte Schaltung wurde in einem Audiometriemessplatz erfolgreich eingesetzt.

Am 12.06.2005 wurde dieser Elektronik-Minikurs mit Lerninhalten wesentlich erweitert. Man muss mehr lesen, aber es lohnt sich! Man erlernt den praktischen Umgang mit NTC-Heissleitern im Einsatz zur Einschaltstrombegrenzung und welchen Trick man anwenden muss, damit der Heissleiter im Betriebszustand der Schaltung oder des Gerätes kalt bleibt. Dies wird an einem praktischen Beispiel mit Schaltschema und Diagrammen illustriert. Es wird gezeigt, dass das Zusammenspiel von hohem Einschaltstromimpuls durch den Trafo und der sekundären Gleichrichter-Elko-Schaltung komplex, aber trotzdem möglich ist, auch ohne grossen mathematischen oder/und simulativen Aufwand, Lösungen zu finden. Es wird die ewige Frage beantwortet, warum man NTCs und keine Leistungswiderstände einsetzen sollte und es wird am Beispiel des sogenannten zweiten Durchbruch bei bipolaren Transistoren erklärt, warum man NTCs nicht parallel schalten darf.

Die Schmelzsicherung mit den Eigenschaften von flink bis superträge und was das Ausschaltvermögen bedeutet, ist ein weiteres Thema, so auch der Kaltleiter (PTC) als Ersatz für Schmelzsicherungen. Überstromverursacher, wie Halogenglühlampen und Motoren, werden mit dem Trafo kurz verglichen und es gibt auch noch eine einfache Schaltung zur Einschaltstrombegrenzung einer Halogenglühlampe mit einer Leistung von 250 W, welche sich in der Praxis bewährt hat.

• Einschaltstrombegrenzung für Netzteile mit mittelgrossen Ringkerntrafos

Elektronische Geräte konsumieren im Standby-Betrieb unnötig viel Strom…

Moderne TV-Geräte haben eine solche Funktion (Ökoschalter) mit einstellbar verzögerter Abschaltung. Diese Zeiten sind aber oft sehr lange. Ältere TV-Geräte enthielten noch keine automatisch verzögert abschaltbare Standby-Funktion, aber viel mehr aus einem andern Grund baute ich damals eine Kurzzeit-Standbyschaltung, die man auch bei modernen TV-Geräten einsetzen kann: In der Regel benutzt man ständig die Fernbedienung und so wäre der Netzschalter des TV-Gerätes die einzige mechanische Schwachstelle und es wäre äusserst ärgerlich, wenn das TV-Gerät nur gerade wegen einem doofen Netzschalter im Falle eines Defektes auseinandergenommen werden müsste. Mit diesem externen kleinen Gerät vermeidet man die Benutzung des Netzschalters. Eine etwas modernisierte Version mit exakter Beschreibung der Schaltung für Lernzwecke liest man in:

• Fernseher, standby off = Strom sparen!