UPDATE: Pullup-,Pulldown-Widerstand, Openkollektor, Wired-OR, Latchup-Effekt

In diesem überarbeiteten Elektronik-Minikurs beschäftigen wir uns mit dem Pullup- und dem Pulldown-Widerstand im Gebrauch von digitalen Schaltungen. Es geht dabei um die alten TTL- und die modernen CMOS-Eingangsstufen. Weil beim kurzen Rückblick ins TTL-Zeitalter auch die damals moderne, schnellere und leistungsreduzierte Lowpower-Schottky-Version (LS-TTL) mit einbezogen ist, wird auch kurz erklärt, was neben der Schottky-Diode der Schottky-Transistor ist.

Danach liegt der Fokus auf CMOS. Störprobleme beseitigen und korrigieren sind ein Thema. Weitere Inhalte sind unbenutzte Logik-Eingänge, Openkollektor-Ausgänge und die Wired-OR-Verknüpfung an einem praktischen Beipsiel mit Lichtsensoren.

Ganz neu ist das Thema, was passiert wenn eine CMOS-Schaltung an aktiven Eingangssignalen angeschlossen ist und die Betriebsspannung fehlt, z.B. auf Grund eines lokalen Untersbruchs der Spannungsversorgung oder auch durch einfaches Abschalten. Vorgestellt wird dies an einem praktischen nachvollziehbarem Experiment, z.B. mit einem Steckboard.

Gruss Euer
ELKO-Thomas

 


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

/public/schaerer/bilder/opast_t3.gif

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. Eine Demo beginnt mit der Verstärkung 1. Durch Drehung am Potmeter erhöht sich die Verstärkung bis zum positiven und negativen Spannungslimit, gegeben durch die symmetrische 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 Mitkopplung, zeigt sich die typische Schmitt-Trigger-Eigenschaft.

Das Update besteht aus dem neuen Kapitel „VARIABLE FREQUENZGANGKOMPENSATION“ mit Erläuterungen zu den Eigenschaften einer vollständigen Kompensation (Verstärkung = 1) und einer Teilkompensation (Verstärkung > 1) und sie liefert eine praktische Anleitung zu einer einfachen Demo zu diesem Teilthema.

Gruss
Euer ELKO-Thomas


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: