Inverter-Oszillator: Der eine schwingt, der andere nicht

[Johannes (menschenskind)]

Hallo,

Ich versuche eine Schaltung von einer Plasmakugel nachzuvollziehen, die 
die Schaltung mit den zwei Invertern in einem "CD4069BD" HexInverter 
verwendet.

Aufgebaut auf meinem Steckbrett mit einem "SN74LS04N" HexInverter, den 
ich hier habe, sehe ich da aber keine Frequenzaktivität(Multimeter). 
Testweise habe ich den Oszillator mit 3 Invertern aufgebaut-->der 
funktioniert.

Woran könnte das liegen? Der CD4069BD ist ja ein CMOS-Bauteil der andere 
ja einer mit pn-Übergängen

[Günter Lenz (Gast)]

R2 mit 1MOhm ist viel zu hoch für den SN74LS04N.

[Johannes (menschenskind)]

Hallo Günter

Ich habe auch die Variante gesehen/probiert, wo R2 komplett weggelassen 
wurde. Das funktionierte leider auch nicht.

[Analog OPA (Gast)]

Die Tiefpasswirkung ist zu stark als das es zu einer relevante 
Schwingung des hinteren Zweiges kommt. Damit wird auch der erste nicht 
angeschoben.

Die linke Schaltung funktioniert deshalb, weil sie statisch instabil 
ist. Das schwint immer. Das ist aber nicht das, was eigentlich gemeint 
ist, weil da die die Schaltgeschwindigkeit der Inverter stärker 
reinkoppelt.

Das ist anders gedacht: Das RC soll ja die Frequenz bestimmen. Also 
müssen die Impedanzen angepasst werden.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Johannes H. schrieb:
>
> Ich habe auch die Variante gesehen/probiert, wo R2 komplett weggelassen
> wurde. Das funktionierte leider auch nicht.

Auch R1 ist zu hochohmig

[Johannes (menschenskind)]

Ok, daran lag's...
Danke für eure Hilfe.
Da war also anscheinend der Basisstrom für die integrierten Transistoren 
zu gering? Woran hätte ich das im Datenblatt sehen können?

[Olaf (Gast)]

> Woran hätte ich das im Datenblatt sehen können?

Vermutlich gar nicht weil deine Betriebsart so vom Hersteller nicht 
vorgesehen ist.

Olaf

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Johannes H. schrieb:
>Axel S. schrieb:
>> Auch R1 ist zu hochohmig

> Ok, daran lag's...
> Da war also anscheinend der Basisstrom für die integrierten Transistoren
> zu gering? Woran hätte ich das im Datenblatt sehen können?

Am benötigten Eingangsstrom des Gatters. Wobei sowas nicht unbedingt im 
Datenblatt jedes einzelnen 74LS ICs steht, sondern eher in einem 
gemeinsamen Datenblatt der 74LS Familie.

Außerdem ist das eine Grundschaltung. Elementares Wissen über die 
Schaltungstechnik mit Logikgattern hätte auch gereicht.

Im Eröffnungspost zitierst du ja eine Appnote von Fairchild. Leider nur 
für eine ganz andere Logikfamilie.

[Johannes (menschenskind)]

@Olaf
Warum sollte das so nicht vorgesehen sein?

@Axel
Das Bild hab ich nur wegen der Schaltungsdarstellung genommen.
Anscheinend habe ich dieses Elementarwissen nicht.
Was ich allerdings nicht verstehe ist, dass hier im Datenblatt 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54ls04-sp.pdf unter "Iih" für den 
74LS04 ein Maximalwert (müsste es nicht eher der Minimalwert sein?) von 
20µA steht.
Bei 10KOHM und 5V fließen doch da bereits 500µA.

[Harald W. (wilhelms)]

Johannes H. schrieb:

> Aufgebaut auf meinem Steckbrett mit einem "SN74LS04N" HexInverter,

Diese Schaltungen sind grundsätzlich nur für MOS-ICs geeignet.
Für bipolare ICs müssen sie ganz anders dimonsioniert werden.
Da die Zwei-Inverter-Version nicht so "schwingsicher" wie die
Drei-Inverter-Version, kann es sein, das diese mit "Bipos
überhauptnicht funktioniert.

[Helmut L. (helmi1)]

Johannes H. schrieb:
> 74LS04 ein Maximalwert (müsste es nicht eher der Minimalwert sein?) von
> 20µA steht.

Ja, aber nur für den Highlevel, fuer den Lowlevel zieht er sich 
genüssliche 0.4mA rein.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Johannes H. schrieb:
> @Axel
> Das Bild hab ich nur wegen der Schaltungsdarstellung genommen.
> Anscheinend habe ich dieses Elementarwissen nicht.

Dann weißt du doch schon, was du als nächstes Lernen solltest.

> Was ich allerdings nicht verstehe ist, dass hier im Datenblatt
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn54ls04-sp.pdf unter "Iih" für den
> 74LS04 ein Maximalwert (müsste es nicht eher der Minimalwert sein?) von
> 20µA steht.
> Bei 10KOHM und 5V fließen doch da bereits 500µA.

Der Eingangsstrom ist nicht konstant. Größe und Polarität(!) sind 
abhängig von der Eingangsspannung.

https://www.ecse.rpi.edu/Courses/CStudio/data%20sheets/DL121-D.PDF

Auf Seite 12 (Seitennummer 11 im Dokument) das Diagramm "Figure 4. 
Typical Input Current versus Input Voltage"

Gleich daneben "Figure 5. Typical Output versus Input Voltage 
Characteristic" gibt den Hinweis, wo der Arbeitspunkt des 1-Gatter 
Oszillators liegen kann. Ideal wäre in der Mitte des Aussteuerbereichs, 
praktisch reicht jeder Punkt auf der Schräge.

Da der Eingangsstrom praktisch immer negativ ist (in die andere Richtung 
sind das nur Leckströme), muß Ua < Ui gelten und am Gegenkopplungs- 
widerstand R1 darf beim dann fließenden Eingangsstrom nicht mehr als die 
Differenz Ui-Ua abfallen. Mit Ua = 1V, Ui = 1.1V und Ii ~= 50µA kommt 
man auf 2K.