Fortsetzung von ELEC2000:
Die Bild-Dokumentation

 


Wichtiger Hinweis!

Diese Webseite ist nur Teil des unfassenden Elektronik-Minikurses ELEC2000, den man zuerst lesen muss, um den gesamten Zusammenhang zu verstehen!



Einige Monitorbilder meiner Programme

Diese Monitorbilder zeigen typisch zwei Teile: Ein oberer Teil der das Schaltschema mit den relevanten Bauteilen wiedergibt und der untere Teil, welcher der Ein- und Ausgabe (Resultaten) dient.

Die Ein- und Ausgaben erfolgen mit Grössenordnungssysbolen, wie z.B. 'k' für Kilo, 'M' für Mega oder 'n' für Nano. Ein Wert von 4700 Ohm, kann als 4700, 4.7k oder auch als 4k7 eingeben werden. Das µ-Zeichen wird mit der Funktionstaste F1 eingegeben.

Vielleicht inspiriert diese Idee andere Programmierer und wenden dieses Prinzip auch auf andern Plattformen an. Die Quelltexte dazu gibt es in GFA-3.5-BACIC als auch in TURBO-2.0-C. Siehe in INP_OUTP. Ich jedenfalls bevorzuge diese Methode gegenüber der modern gewordenen Eingabe mit Klicken und Sliderschieberei. Aber ich weiss, das ist Gewohnheits- und Ansichtsache.



Berechnung von Dreiecksignalgeneratoren mit 2 Opamps

Im oberen Bildteil sieht man das Schaltschema mit den zwei Operationsverstärkern (Dual-Opamp), die relevanten Bauteile und ein Rechenbeispiel. Der untere Teil dient den Ein- und Ausgaben.



Berechnung von aktiven Hoch- und Tiefpassfiltern

Dies ist das Titelbild mit den Eingaben für eine kleine Hilfe mit der Taste '?' oder die Wahl zur Berechnung eines Tief- 't' oder Hochpassfilters 'h'.


Titelbild mit der kleinen Hilfe, erster Teil. Dazu wurde vorher die Taste '?' gedrückt.


Titelbild mit der kleinen Hilfe, zweiter Teil.


Es wurde das Tiefpassfilter gewählt. Es folgt hier die Frage nach der Filterordnung.


Die Wahl fiel auf ein Tiefpassfilter sechster Ordnung. Man muss hier wählen ob es ein Tiefpassfilter mit Bessel-, Butterworth- oder Tschebyscheffcharakteristik mit einem Rippel von 1 dB im Durchlassbereich sein soll.


Die Wahl fiel auf die Butterworthcharakteristik. Im oberen Bildteil sieht man das Schaltschema mit den bereits errechneten Werten in den Gegenkopplungspfaden der einzelnen Operationsverstärkerstufen. Im unteren Bildteil sieht man die Eingaben und die Resultate mit Grössenordnungssymbolen.



Berechnungen mit dem Universal-Timer 555, auch CMOS-Version

Titelbild mit den drei Anwendungsmöglichkeiten: Variable Duty Cycle Oscillator, 50% Duty Cycle Oscillator und Monoflopp (One Shot). Mit diesem Programm kann man entweder eine der drei Schaltungsvarianten dimensionieren oder, wenn eine dimensionierte Schaltung bereits besteht, analysieren. Wir dimensionieren eine Schaltung und drücken 'd'...


Schwarz markiert wird gezeigt, dass wir uns für den Dimensionierungsmodus entschieden haben. Jetzt wählen wir eine der drei Schaltungsvarianten. Wir benötigen einen 50% Duty Cycle Oscillator und drücken taste '2'.


Wir geben die Frequenz von 200 kHz mit '200k' ein. Auch '0M2' oder 'M2' würde funktionieren. Da R einen bestimmten Wert nicht unterschreiten darf, wird der maximale C-Wert errechnet und ausgegeben.

Wir geben nun den Wert von C ein, der deutlich unter dem maximalen Wert von 3.47 nF liegt. Wir wählen C = 1.2nF und geben '1n2' ein. Ebenso ist die Eingabe von '1200p' möglich. Das Resultat für R ist 2.89 k-Ohm. Für die genaue Frequenzabstimmung empfiehlt sich für R die Serieschaltung eines Widerstandes mit einem Wert von 2.2 k-Ohm und eines 10-Gang-Trimmpotmeter mit einem Wert von 2 k-Ohm oder 2.5 k-Ohm.

Für diese Schaltungsvariante mit nur gerade einem R und einem C für die Realisierung von exakt 50% Duty-Cycle, eignen sich nur 555-Timerbausteine in CMOS-Ausführung, wie der LMC555 von National Semiconductor Corporation oder den TLC555 von Texas Instruments.

Betreffs 555-Timerbaustein empfiehlt sich sowieso das Elektronik-Kompendium. Man gebe in Suchen einfach "555" ein und man wird mit ELKO-internen Webseiten geradezu überschwemmt. Eine spezielle Anwendung der CMOS-Version zum vorliegenden Thema empfiehlt sich hier:

Eine Übersicht von allen CMOS-555-Minikursen hier:

Wir haben in Bild 1 die Analyse einer Schaltung durch Eingabe von 'a' gewählt und spielen hier in Bild 4 das Beispiel im Schema "50% Duty Cycle Oscillator" durch. Die Abweichung des Resultates von etwas mehr als einem Promille wird durch die Rundung von R in der 1%-E96-Widerstandsreihe verursacht.

Allerdings ist diese Berechnung nur eine Annäherung, weil die Initialtoleranz der Triggerspannungen, die durch die IC-internen Widerstände R bestimmt wird, grösser ist. Für einen präzisen Abgleich ist ein Mehrgang-Trimmpotmeter mit einem Serienwiderstand, um die Einstellbarkeit zusätzlich zu verbessern, unverzichtbar. Die IC-internen Widerstände haben einen Wert von je 100 k-Ohm. Die Triggerspannungs-Toleranzen sind im Datenlatt des LMC555 formuliert.



Thomas Schaerer, (älter) ; 29.04.2002 ; 14.03.2003(dasELKO) ; 17.10.2003 ; 15.07.2010 ; 18.02.2012