Hi Frankje! Das hat mich auch umgetrieben. Ich gebe zu, dass ich zwar schon als Teenie begeistert mit meinem EE 2000 gebastelt habe, und mich zum Beispiel digitale Logikschaltungen auch nie nervös gemacht haben — aber jedesmal, wenn etwas ans Schwingen kam, hatte ich das mulmige Gefühl, den Teil der Elektronik zu betreten, in dem die Schwarze Magie eine Rolle spielt. Oszillatoren durchzudenken fand ich immer irgendwie knifflig. Da hätte ich wohl doch Elektrotechnik statt Informatik studieren müssen.
Jedenfalls habe ich mir auch diesmal den Oszillator etwas genauer angeschaut. Laut Meister Kainka ist die Schalthysterese der Schmitt-Trigger im 40106 ja „etwa 1 V“. Mit der Zahl habe ich mal eine kleine Simulation gebaut. Das ging erstaunlich fix mit der App „
EveryCircuit“ auf meinem iPad (gibt’s auch für Android und PC). Kann ich empfehlen, wirklich schnuckelig. Man sieht die Elektronen hin-und herflitzen, die Ladungen auf Kondensatoen werden dicker, wenn sie sich aufbauen, ganz was für mich als Spielkind. Und ein „RC Response“-Schaltkreis war als Ausgangsbeispiel schon vorhanden. Das Ergebnis jedenfalls war: Bei 1 V Hysterese sollte der Oszillator so mit rund 225 Hz schwingen, also mit einer Taktzeit von rund 4,45 ms. Hier ein Screenshot:
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Die theoretische Zeitkonstante tau = RC = 100 kΩ * 100 nF = 10 ms, in der sich der Kondensator auf rund 2/3 aufladen würde, liegt auch in der richtigen Größenordnung. Bei der vorliegenden Schaltung kommt es ja gar nicht soweit, weil die Spannung am Kondensator immer nur zwischen 4 und 5 V hin- und herpendelt, er also ständig beim Auf- und Entladen unterbrochen wird.
Dann habe ich das mit dem Oszilloskop nachgemessen. Hier ein Screenshot (gelb ist die Spannung am Eingang/Pin 1, blau die Ausgangsspannung an Pin 2). Und wie ein weiser Forumsfreund hier immer so schön schreibt, die schlechteste Realität ist besser als die beste Simulation (oder so). Die tatsächliche Hysterese liegt nämlich eher bei 1,76 V, und die Frequenz entsprechend deutlich niedriger, bei etwa 140 Hz. Die Simulation lag also locker um 1/3 daneben. Man sieht auch, dass das Signal asymmetrisch ist; der Ausgang ist länger an als aus. Warum, ist mir noch unklar.
- Tag 11 - Realität - TEK0067.TIF (16.23 KiB) 1031 mal betrachtet
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Ach ja, ein
Video gibt’s natürlich auch wieder. Da kann man auch gut hören, wie die Frequenz steigt, wenn man dem Kondensator durch Anfassen einheizt.
Alles in allem ein ergiebiger kleiner Versuchsaufbau!
PS Die Phasendrehung von 180º brauchen wir; bei gleicher Phase käme nichts in Schwingen. Glaube ich.
