Dreieckgenerator mit Operationsverstärker

Was sind die grundlegenden Voraussetzungen um eine Dreieckspannung zu erzeugen? Wenn man verstanden hat, dass immer eine konstante Stromquelle/senke involviert ist, welche Möglichkeiten bieten sich? Die Integratorschaltung mit Opamp, eine beinah ideale leicht steuerbare Stromquelle, bietet die beste und einfachste Lösung mit der Unterstützung durch einen Schmitt-Trigger. Die virtuelle Spannung, ein dynamischer Vorgang, der den Effekt einer konstanten Stromquelle am Leben erhält…

Doch nun im Einzelnen. Es beginnt mit der unterschiedlichen Ladecharakteristik eines RC-Gliedes mit der typischen Exponentialkurve im Vergleich zum IC-Glied dessen Ladekurve eine Gerade ist. Dies ist die primäre Voraussetzung für einen Dreieckgenerator. IC bedeutet hier nicht wie sonst gewohnt Integrated Circuit, sondern anstelle von Widerstand-Kondensator (RC), Strom-Kondensator (IC).

Da der 555-Timer gerade im ELKO und seinem Forum eine Tradition hat, soll gezeigt werden, mit welchem Aufwand der bessere LMC555 (CMOS-Version) sich für einen Dreieckgenerator eignet. Nach dieser enttäuschenden Erfahrung kann man zu diesem Thema den 555er als erledigt betrachten. Danach kommt es im Endspurt zum Dreieckgenerator mit zwei Opamps oder mit einem Opamp und einem Komparator bei höheren Dreieckfrequenzen.

Hier wird akribisch an selbstdurchführbaren kleinen Experimenten gezeigt und erklärt warum ein aktiver Integrator mit einem Opamp als steuerbare konstante Stromquelle zwischen Ausgang und invertierendem Eingang arbeitet und dies die wichtigste Aufgabe ist um eine Dreieckspannung zu erzeugen.

Nach dieser Exkursion kommt es zur praktischen Schaltung, bei der die Dreieckspannung, die Frequenz, die DC-Offsetspannung und die Dreiecksymmetrie eingestellt werden kann.  Diese Schaltung dient u.a. dem folgendem Elektronik-Minikurs:

Beim einfachen Dreieckgenerator, bestehend aus einem Integrator (Opamp) und Schmitt-Trigger (Komparator), beeinflusst die Spannungseinstellung die Frequenz. Daher eignet sich diese Schaltung vorwiegend dann, wenn nur eine feste Spannung justiert werden muss, jedoch die Frequenz frei einstellbar sein soll. Mit einer zusätzlichen kleinen Opampschaltung kann man beides von einander unabhängig realisieren.

Im letzten Kapitel geht es noch um einen Dreieckgenerator der anstelle mit einer symmetrischen Betriebsspannung (±Ub) nur mit einer einfachen (+Ub) arbeitet. Hier sind die Tücken der korrekten Arbeitspunkt- bzw. Referenzspannung thematisiert.

Wer nach diesen einleitenden Worten an den Details interessiert ist, empfehle ich diesen neuen Elektronik-Minikurs:


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