Mikrocontroller.net - Benutzerbeiträge [de]

Operationsverstärker-Grundschaltungen

2004-09-18T11:37:29Z

212.202.53.50: /* Spannungsfolger (Impedanzwandler) */

== Der Komparator ==

[[Bild:Op-komp-a.png]] [[Bild:Op-komp-b.png]]

In der einfachsten Beschaltung des Operationsverstärkers erhält man einen Komparator. Es fällt auf dass kein Gegenkopplungsnetzwerk vorhenden ist. Der OP arbeitet daher mit seiner vollen Leerlaufverstärkung Vo. Dies bedeutet, dass bereits eine kleine Eingangsspannung genügt um den OP in die Begrenzung zu treiben. Das heißt, die Ausgangsspannung Ua wird annähernd die Betriebsspannung erreichen.

Beim Komparator gibt es zwei Möglichkeiten der Beschaltung: die invertierende nach a) und die nichtinvertierende Beschaltung nach b).

=== Berechnungsbeispiel für Schaltung b) ===

Angenommen die Leerlaufverstärkung Vo von 40000 und eine Eingangsspannung von 0,1 Volt. Die Betriebsspannungen Vcc und Vee legen wir auf +/- 24 V fest. Damit ergibt sich theoretisch für Ua:

:<math>U_a = V_0 \cdot U_e = 40000 \cdot 0,1\,\mathrm{V} = 4000\,\mathrm{V}</math>

Das ist natürlich ein unrealistischer Wert, da Ua nicht höher sein kann als die Betriebsspannung. Also anders ausgedrückt: Bei welcher Spannung Ue erreicht der OP seine Aussteuerungsgrenze?

:<math>U_e = V_{cc} / V_0 = 24\,\mathrm{V} / 40000 = 0,6\,\mathrm{mV}</math>

Das bedeutet, dass eine Spannung von 0,6 mV ausreicht um den Komparator in die Begrenzung zu treiben.

Das gleiche gilt auch für den invertierenden Komparator, allerdings wird hier der OP in die negative Begrenzung gebracht.

:<math>-U_a = V_0 \cdot U_e</math>

== Verstärkergrundschaltungen ==

[[Bild:Op-verstaerker-a.png]] [[Bild:Op-verstaerker-b.png]]

In a) und b) verwenden wir den OP als Verstärker und nutzen hier die Möglichkeit der Gegenkopplung um definierte Verstärkungen zu erhalten. Wir gehen wieder davon aus, dass der OP ein ideales Bauteil ist und daher seine Leerlaufverstärkung unendlich ist. Ebenso betrachten wir den Eingangswiderstand als unendlich.

In a) ist ein invertierender Verstärker mit einem OP dargestellt. Durch die Widerstände R3 und R4 wird die Verstärkung bestimmt:

:<math>V = \frac{R_4}{R_3}</math>

Das Verhältnis der beiden Widerstände bestimmt also die Verstärkung und somit die Ausgangsspannung:

:<math>-U_a = U_e \cdot \frac{R_4}{R_3}</math>

oder auch

:<math>-U_a = U_e \cdot V</math>

Das negative Vorzeichen drückt wieder aus, dass es sich um einen invertierenden Verstärker handelt.

Beim nichtinvertierenden Verstärker finden wir auch eine Rückkopplung über R6 zum invertierenden Eingan des OP. Die Verstärkung wird durch das Gegenkopplungsnetzwerk R6 und R7 exakt definiert. Hier ist nun

:<math>V = 1 + \frac{R6}{R7}</math>

Eine Verstärkung von 1 ist aber nicht sinnvoll. Dafür benutzt man einen sog. Spannungsfolger.

Kleinere Werte als 1 lassen sich nicht realisieren. Die Ausgangsspannung errechnet sich also so:

:<math>U_a = U_e \cdot (1 + \frac{R_6}{R_7}))</math>

Beispiel: Eine Eingangsspannung von 0,5 V soll auf den Wert 5 V verstärkt werden, es ist also eine Verstärkung V von 10 benötigt. R7 ist mit 10 kΩ vorgegeben. Also ist das Verhältnis

:<math>\frac{R_6}{R_7} = V - 1</math>

Bei einem Wert von 10 kΩ für R7 errechnet sich R6 zu

:<math>
R6 = (V - 1) \cdot R7
= (10 - 1) \cdot 10\,\mathrm{k\Omega}
= 90\,\mathrm{k\Omega}
</math>

Die Ausgangsspannung Ua wird also:

:<math>
U_a = U_e \cdot (1 + \frac{R_6}{R_7})
= 0,5\,\mathrm{V} \cdot (1 + \frac{90\,\mathrm{k\Omega}}{10\,\mathrm{k\Omega}})
= 5\,\mathrm{V}
</math>

== Spannungsfolger (Impedanzwandler) ==

[[Bild:Op-spannungsfolger1.png]]

Eine Abart des nichtinvertierenden Verstärkers stellt der Spannungsfolger dar. Beim nichtinvertierenden Verstärker errechnet sich die Ausgangsspannung aus:

:<math>U_a = U_e \cdot (1 + \frac{R_2}{R_1})</math>

Wenn wir R2 auf 0 Ohm und R1 auf unendlich ändern, erhalten wir daher:

:<math>V = 1 + \frac{R_2}{R_1} = 1</math>

Ein Spannungsfolger hat also eine Verstärkung V von 1.

Umgezeichnet sieht die Schaltung so aus:

[[Bild:Op-spannungsfolger2.png]]

Was soll das nun? Wir nutzen die Eigenschaft, dass ein idealer OP einen unendlichen Eingangswiderstand und einen Ausgangswiderstand von 0 Ohm hat. Real sieht das natürlich anders aus: so liegt der Eingangswiderstand Re bei normalen OPs in der Größenordnung von 1MOhm bis <math>10^{15}\Omega</math>, der Ausgangswiderstand Ra im Bereich 20 Ohm bis 1kOhm. Deshalb spricht man bei dieser Schaltung von einem Impedanzwandler. Eine solche Schaltung kann also aus einer relativ hochohmigen Spannungsquelle eine niederohmige, durch Folgeschaltungen belastbare Spannungsquelle machen.

[[Bild:Op-spannungsfolger3.png|left]]

In dem nebenstehenden Beispiel ist eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung einer Referenzspannung gezeigt. Es kommt eine normale Stabilisierungsschaltung mit einer Zenerdiode zur Anwendung, die aber nicht mehr die schlechten Eigenschaften der Standardbeschaltung hat.

<br clear="all" />

[[Bild:Op-spannungsfolger4.png|right]]

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit wäre das hochohmige Auskoppeln einer Brückenspannung. Die Brückenschaltung selbst wird durch Folgeschaltungen nicht mehr belastet, alle anderen Eigenschaften bleiben erhalten.

<br clear="all" />

== Der Addierer (Summierverstärker) ==

[[Bild:Op-addierer.png]]

Ein als invertierender Verstärker beschalteter OP lässt sich so beschalten, dass ein Summensignal aus den Eingangsspannungen gebildet wird. Um die Funktion deutlich zu machen, ist eine betrachtung der einzelnen Ströme nötig.

In einem invertierenden Verstärker wird sich die Ausgangsspannung immer so einstellen, dass der invertierende Eingang im Prinzip Massepotential hat. Man bezeichnet dies als einen virtuellen Nullpunkt (VN). Hier gilt die Regel, dass die Summer der zufileßenden Ströme gleich der Summe der abfließenden Ströme ist.

:<math>I_1 + I_2 = -I_3</math>

Wenn wir die Stromgleichung ausführlicher betrachten, können wir auch sagen:

:<math>\frac{U_{e1}}{R_1} + \frac{U_{e2}}{R_2} = \frac{U_a}{R_3}</math>

Nach Ua aufgelöst erhalten wir:

:<math>-U_a = (U_{e1} \cdot \frac{R_3}{R_1}) + (U_{e2} \cdot \frac{R_3}{R_2}) + ... + (U_{en} \cdot \frac{R_3}{R_n})</math>

Das war's eigentlich schon. Einen Sonderfall gibt es, wenn die Widerstände R1 und R2 gleich sind. Dann gilt

:<math>R_1 = R_2 = R_x</math>

und damit

:<math>U_a = \frac{R_3}{R_x} \cdot (U_{e1} + U_{e2})</math>.

== Der Subtrahierer ==

[[Bild:Op-subtrahierer.png]]

Ein Subtrahierer ist nicht weiter als die Zusammenschaltung eines invertierenden und eines nichtinvertierenden Verstärkers. Schliessen wir Punkt Ue1 nach Masse kurz und steuern Ue2 an, arbeitet die Schaltung als nichtinvertierender Verstärker. Wird Ue2 nach Masse verbunden und Ue1 angesteuert, verhält sich die Schaltung als invertierender Verstärker (R7 vorerst nicht beachten).

Für den 1. Fall gilt:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot (1 + \frac{R_6}{R_4})</math>

Für den 2. Fall:

:<math>U_a = U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

Der dritte Fall ist die Ansteuerung beider Eingänge:

:<math>U_a = U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4} - U_{e_2} \cdot (1 + \frac{R_6}{R_4})</math>

Diese Schaltung ist gut für eine Erklärung, praktisch aber taugt sie nichts. Denn liegen an den Eingängen gleiche Spannungen an, ist die Ausgangsspannung nicht 0 wie eigentlich zu vermuten wäre. Deshalb ändern wir die Schaltung und fügen R7 ein. Jetzt stellt sich am Punkt + des OPs die Spannung

:<math>U_{e2+} = U_{e2} \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7}</math>

ein. Wenn wir das berücksichtigen, erhalten wir eindlich einen richtigen Subtrahierer:

:<math>U_a = U_{e2} \cdot (1 + \frac{R_6}{R_4}) \cdot \frac{R_7}{R_5 + R_7} - \frac{R_6}{R_4} \cdot U_{e1}</math>

Dies gilt für alle Subtrahierer, obwohl es natürlich auch hier wieder zwei Sonderfälle gibt; nämlich a) wenn alle Gegenkopplungswiderstände gleich sind:

:<math>R_6 = R_7 = R_4 = R_5</math>

oder b) wenn die Widerstandsverhältnisse gleich sind:

:<math>\frac{R_6}{R_7} = \frac{R_4}{R_5}</math>

Dann ergibt sich für Ua:

:<math>U_a = (U_{e1} \cdot \frac{R_6}{R_4}) - (U_{e2} \cdot \frac{R_6}{R_4})</math>

oder noch einfacher:

:<math>U_a = (U_{e2} - U_{e1}) \cdot \frac{R_6}{R_4}</math>

74xx

2004-09-16T18:27:40Z

212.202.53.50:

Die 74xx-Serie ist die am weitesten verbreitete [[Digital]]-[[IC]]-Familie.

Das Präfix gibt Auskunft über den verwendbaren Temperaturbereich.

{| border=1
|74||0°C bis +70°C (Standard)
|-
|54||-55°C bis +125°C (militärisch)
|-
|84||-25°C bis +85°C
|}

Benennung: Baureihe + Typ

== Baureihen ==

* [[TTL]]
** 74 = TTL (veraltet)
** 74H = Highspeed TTL (veraltet)
** 74ALS = Advanced Low Power Schottky TTL
** 74AS = Advanced Schottky TTL
** 74F = Fast TTL
** 74L = Low Power TTL (veraltet)
** 74LS = Low Power Schottky TTL (Ersatz für 74 und 74L)
** 74S = Schottky TTL

* [[CMOS]]
** 74AC = Advanced CMOS
** 74ACT = AC mit TTL-kompatiblen Eingängen
** 74HC = High Speed CMOS
** 74HCT = HC mit TTL-kompatiblen Eingängen
** 74AHC = Advanced High-Speed CMOS
** 74AHCT = AHC mit TTL-kompatiblen Eingängen
** 74VHC = Very High Speed CMOS
** 74VHCT = VHC mit TTL-kompatiblen Eingängen
** 74LV = Low-Voltage CMOS

* Emittergekoppelte [[Transistor]]logik
** 74ECL
** 74ECTL

* Langsame störsichere Logik
** 74LSL
** 74SZL

* BICMOS [[Bus]]-Interface-Logik
** 74BCT (siehe [http://focus.ti.com/docs/logic/catalog/overview/overview.jhtml?templateId=5020&path=templatedata/cm/ovw/data/bct_overview Texas Instruments])
** 74ABT

== Typen ==


<pre>
00 Quad 2 Input NAND
01 4 NAND - Gatter mit je 2 Eingängen
02 Quad 2 Input NOR
03 4 NAND - Gatter mit je 2 Eingängen
04 Hex Inverter
05 Hex Inverter Open Collector
06 Hex Inverter Buffer/Driver
07 Hex Buffer Driver
08 Quad 2 Input AND
09 4 AND - Gatter mit je 2 Eingängen
10 Triple 3 Input NAND
11 Triple 3 Input AND
12 3 NAND - Gatter mit je 3 Eingängen
14 Hex Inverting Schmitt Trigger
15 3 AND - Gatter mit je 3 Eingängen
16 Hex Buffer Driver
17 Hex Buffer/Driver Open Collector High Voltage
18 2 NAND Schmitt-Trigger mit je 4 Eingängen
19 6 Invertierende Schmitt-Trigger
20 Dual 4 Input NAND
27 Triple 3 Input NOR
38 Quad 2 Input NAND Open Collector
42 BCD to Decimal Decoder
73 Dual J-K Flip Flop w/reset
74 Dual D Flip Flop
75 Dual JK Master/Slave Flip Flop
76 Dual JK Flip Flop With Preset and Clear
86 Quad XOR
93 4 Bit Binary Ripple Counter
93 4 Bit Counter
95 4 Bit Parallel Access Shift Register
121 Retriggerable Monostable
123 Dual Retriggerable Monostable Multivibrator w/reset
125 Quad 3 State Buffer
132 Quad Schmitt Trigger
151 8 Input Multiplexer
155 Dual 2/4 Demultiplexer
156 Dual 2/4 Demultiplexer
157 Quad 2/1 Data Selector
161 Sync 4 Bit Binary Counter Async Reset
164 8 Bit Serial Shift Register
177 Presettable Binary Counters/Latches
193 IC, Syncronous 4 Bit Up/Down Counter
221 IC, Dual Monostable Multivibrator w/Reset
259 IC, 8 Bit Addressable Latch
366 IC, Tri-State Hex Buffer
367 IC, Tri-State Hex Buffer Non Inverting
595 8-bit SIPO mit Output Latch
</pre>

SMD

2004-09-16T16:53:01Z

212.202.53.50:

==Allgemeines==

'''S'''urface '''M'''ountable '''D'''evice

SMD-Bauteile werden im Gegensatz zu bedrahteten Bauelementen direkt auf die Oberfläche einer [[Platine]] gelötet, es sind somit keine Bohrungen notwendig. Durch die kleinen Abmessungen lässt sich außerdem die Packungsdichte erhöhen.

==Bezeichnungen==
In Folge des Platzangebotes auf SMD Bauteilen ist der Typ oder der Wert des Bauteils verschlüsselt dargestellt.

Folgende Bezeichnungen sind häufig zu finden:
*Zwei Zeichen Code
*Drei Zeichen Code
*Vier Zeichen Code
===Zwei Zeichen Code===
Diese Codierung besteht aus einem Buchstaben und einer Ziffer. Bei Widerständen und Kondensatoren bestimmt der führende Buchstabe die Dezimalstellen und die Ziffer den Exponenten. Die Grundeinheit bei Widertänden ist Ohm, bei Kondensatoren pF.

Bsp: S3 ⇒ 4,7kΩ oder 4,7 nF

Bei Transistoren ist diese Zuordnung nicht so einfach, bzw. willkürlicher.

Bsp: 3G ⇒ BC857C
===Drei Zeichen Code===
Bei einem Drei-Zeichen-Code aus drei Ziffern geben die ersten beiden Ziffern die Dezimalstelle an und die dritte den Exponenten.

Bei Widerständen mit Werten unter 100Ω zeigt ein ''R'' die Kommastelle an.

Bsp: 473 ⇒ 47 * 10³ = 47000 = 47kΩ

Bsp: 472 ⇒ 47 * 10² = 4700 = 4,7kΩ

Bsp: 4R7 ⇒ 4,7Ω

Diese Bezeichnung findet meist Anwendung bei Widerständen mit 5% oder 2% Toleranz.

===Vier Zeichen Code===
Analog geben bei dieser Art der Codierung die ersten drei Ziffern die Dezimalstellen an und die letzte den Exponenten, sowie bei Werten unter 1000Ω ein ''R'' die Position des Kommas.

Bsp: 1621 ⇒ 1,62kΩ

Diese Bezeichnung wird bei Widerständen mit 1% Toleranz verwendet.

== Siehe auch ==
* [[SMD Löten]]
== Weblinks ==
* [http://info.electronicwerkstatt.de/bereiche/bauteile/smd/smd_aktiv/index.html SMD Codes]

SMD

2004-09-16T16:47:28Z

212.202.53.50: /* Drei Zeichen Code */

==Allgemeines==

'''S'''urface '''M'''ountable '''D'''evice

SMD-Bauteile werden im Gegensatz zu bedrahteten Bauelementen direkt auf die Oberfläche einer [[Platine]] gelötet, es sind somit keine Bohrungen notwendig. Durch die kleinen Abmessungen lässt sich außerdem die Packungsdichte erhöhen.

==Bezeichnungen==
In Folge des Platzangebotes auf SMD Bauteilen ist der Typ oder der Wert des Bauteils verschlüsselt dargestellt.

Folgende Bezeichnungen sind häufig zu finden:
*Zwei Zeichen Code
*Drei Zeichen Code
*Vier Zeichen Code
===Zwei Zeichen Code===
Diese Codierung besteht aus einem Buchstaben und einer Ziffer. Bei Widerständen und Kondensatoren bestimmt der führende Buchstabe die Dezimalstellen und die Ziffer den Exponenten. Die Grundeinheit bei Widertänden ist Ohm, bei Kondensatoren pF.

Bsp: S3 ⇒ 4,7kΩ oder 4,7 nF

Bei Transistoren ist diese Zuordnung nicht so einfach, bzw. willkürlicher.

Bsp: 3G ⇒ BC857C
===Drei Zeichen Code===
Bei einem Drei-Zeichen-Code aus drei Ziffern geben die ersten beiden Ziffern die Dezimalstelle an und die dritte den Exponenten.

Bei Widerständen mit Werten unter 100Ω zeigt ein ''R'' die Kommastelle an.

Bsp: 473 ⇒ 47 * 10³ = 47000 = 47kΩ

Bsp: 472 ⇒ 47 * 10² = 4700 = 4,7kΩ

Bsp: 4R7 ⇒ 4,7Ω

Diese Bezeichnung findet meist Anwendung bei Widerständen mit 5% oder 2% Toleranz.

===Vier Zeichen Code===
Analog geben bei dieser Art der Codierung die ersten drei Ziffern die Dezimalstellen an und die letzte den Exponenten, sowie bei Werten unter 1000Ω ein ''R'' die Position des Kommas.

Bsp: 1621 ⇒ 1,62kΩ

Diese Bezeichnung wird bei Widerständen mit 1% Toleranz verwendet.

== Siehe auch ==
* [[SMD Löten]]
[http://]info.electronicwerkstatt.de/bereiche/bauteile/smd/smd_aktiv/index.html

LED

2004-09-15T10:42:07Z

212.202.53.50:

= Light Emitting Diode =

Eine LED besteht aus einem [[Halbleiter]] PN-Übergang der durch seine Zusammensetzung Licht eines stark begrenzten Wellenbereiches emitiert, wenn er in Durchlassrichtung von Strom durchflossen wird.

LEDs haben einen im Vergleich zu gewöhnlichen [[Diode]]n eine vergleichsweise hohe [[Durchlass-Spannung]]. Bevor diese erreicht wird, fließt kein Strom, (und die LED leuchtet natürlich auch nicht). Oberhalb der Durchlass-Spannung steigt der Strom schnell an. Da LEDs durch einen zu hohen Strom zerstört werden, muss der Strom auf begrenzt werden. (Typische Maximalwerte liegen abhängig von der LED z.B. bei 2 oder auch 20mA.)

Im einfachsten Fall und bei relativ geringfügig variierender Betriebsspannnung kann man dazu einen [[Widerstand]] einsetzen. Bei 6V Betriebsspannung, einer Duchlass-Spannung der LED von 2,4V und einem gewünschten Strom von 10mA braucht man nach dem Ohmschen Gesetz einen Widerstand von 360 Ohm, bei 12V Betriebsspannung sind es 960 Ohm (in der Praxis jeweils der nächstgrößere, verfügbare Wert).

Wie man aus dem Beispiel erkennt, ist bei stark variierender Betriebsspannung ein Vorwiderstand weniger geeignet - es sei denn, man nimmt sehr unterschiedliche LED-Ströme in Kauf und damit auch sehr unterschiedliche LED-Helligkeiten. (Mit einem 1KOhm Widerstand, der für 12V Betriebsspannung "passend" wäre, würden bei 6 Volt statt 10mA nur noch 3,6mA fließen.) Ausweg ist hier eine Konstantstromquelle.

== Konstantstromquelle mit JFET ==
Eine sehr einfache Konstantstromquelle lässt sich mit einem J[[FET]] realisieren. Vorteil dieser Lösung gegenüber einem Vorwiderstand ist der grössere Betriebsspannungsbereich. Dieser wird nach oben nur durch Vds des FETs begrenzt, nach unten natürlich durch die Anzahl LEDs.

VCC
+
|
|
|
|-+
+---->| z.B. BF245, BF256
| |-+
| |
+-------+
|
|
V LED
-
|
|
===
GND

Man kann auch mehrere LEDs in Reihe schalten.

== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle Konstantstromquelle bei Wikipedia] (ist für das LED-Beispiel aber nicht so toll)
* [http://www.elexs.de/kap5_9.htm Konstantstromquelle bei ELEXS] (schon besser :-))

LED

2004-09-15T10:40:47Z

212.202.53.50:

= Light Emitting Diode =

Eine LED besteht aus einem [[Halbleiter]] PN-Übergang der durch seine Zusammensetzung Licht eines stark begrenzten Wellenbereiches emitiert, wenn er in Durchlassrichtung von Strom durchflossen wird.

LEDs haben einen im Vergleich zu gewöhnlichen [[Diode]]n eine vergleichsweise hohe [[Durchlass-Spannung]]. Bevor diese erreicht wird, fließt kein Strom, (und die LED leuchtet natürlich auch nicht). Oberhalb der Durchlass-Spannung steigt der Strom schnell an. Da LEDs durch einen zu hohen Strom zerstört werden, muss der Strom auf begrenzt werden. (Typische Maximalwerte liegen abhängig von der LED z.B. bei 2 oder auch 20mA.)

Im einfachsten Fall und bei relativ geringfügig variierender Betriebsspannnung kann man dazu einen [[Widerstand]] einsetzen. Bei 6V Betriebsspannung, einer Duchlass-Spannung der LED von 2,4V und einem gewünschten Strom von 10mA braucht man nach dem Ohmschen Gesetz einen Widerstand von 360 Ohm, bei 12V Betriebsspannung sind es 960 Ohm (in der Praxis jeweils der nächstgrößere, verfügbare Wert).

Wie man aus dem Beispiel erkennt, ist bei stark variierender Betriebsspannung ein Vorwiderstand weniger geeignet - es sei denn, man nimmt sehr unterschiedliche LED-Ströme in Kauf und damit auch sehr unterschiedliche LED-Helligkeiten. (Mit einem 1KOhm Widerstand, der für 12V Betriebsspannung "passend" wäre, würden bei 6 Volt statt 10mA nur noch 3,6mA fließen.) Ausweg ist hier eine Konstantstromquelle.

== Konstantstromquelle mit JFET ==
Eine sehr einfache Konstantstromquelle lässt sich mit einem [[JFET]] realisieren. Vorteil dieser Lösung gegenüber einem Vorwiderstand ist der grössere Betriebsspannungsbereich. Dieser wird nach oben nur durch Vds des FETs begrenzt, nach unten natürlich durch die Anzahl LEDs.

VCC
+
|
|
|
|-+
+---->| z.B. BF245, BF256
| |-+
| |
+-------+
|
|
V LED
-
|
|
===
GND

Man kann auch mehrere LEDs in Reihe schalten.

== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle Konstantstromquelle bei Wikipedia] (ist für das LED-Beispiel aber nicht so toll)
* [http://www.elexs.de/kap5_9.htm Konstantstromquelle bei ELEXS] (schon besser :-))

LED

2004-09-15T10:39:22Z

212.202.53.50:

= Light Emitting Diode =

Eine LED besteht aus einem [[Halbleiter]] PN-Übergang der durch seine Zusammensetzung Licht eines stark begrenzten Wellenbereiches emitiert, wenn er in Durchlassrichtung von Strom durchflossen wird.

LEDs haben einen im Vergleich zu gewöhnlichen [[Diode]]n eine vergleichsweise hohe [[Durchlass-Spannung]]. Bevor diese erreicht wird, fließt kein Strom, (und die LED leuchtet natürlich auch nicht). Oberhalb der Durchlass-Spannung steigt der Strom schnell an. Da LEDs durch einen zu hohen Strom zerstört werden, muss der Strom auf begrenzt werden. (Typische Maximalwerte liegen abhängig von der LED z.B. bei 2 oder auch 20mA.)

Im einfachsten Fall und bei relativ geringfügig variierender Betriebsspannnung kann man dazu einen [[Widerstand]] einsetzen. Bei 6V Betriebsspannung, einer Duchlass-Spannung der LED von 2,4V und einem gewünschten Strom von 10mA braucht man nach dem Ohmschen Gesetz einen Widerstand von 360 Ohm, bei 12V Betriebsspannung sind es 960 Ohm (in der Praxis jeweils der nächstgrößere, verfügbare Wert).

Wie man aus dem Beispiel erkennt, ist bei stark variierender Betriebsspannung ein Vorwiderstand weniger geeignet - es sei denn, man nimmt sehr unterschiedliche LED-Ströme in Kauf und damit auch sehr unterschiedliche LED-Helligkeiten. (Mit einem 1KOhm Widerstand, der für 12V Betriebsspannung "passend" wäre, würden bei 6 Volt statt 10mA nur noch 3,6mA fließen.) Ausweg ist hier eine Konstantstromquelle.

== Konstantstromquelle mit JFET ==
Eine sehr einfache Konstantstromquelle lässt sich mit einem JFET realisieren. Vorteil dieser Lösung gegenüber einem Vorwiderstand ist der grössere Betriebsspannungsbereich. Dieser wird nach oben nur durch Vds des FETs begrenzt, nach unten natürlich durch die Anzahl LEDs.

VCC
+
|
|
|
|-+
+---->| z.B. BF245, BF256
| |-+
| |
+-------+
|
|
V LED
-
|
|
===
GND

Man kann auch mehrere LEDs in Reihe schalten.

== Weblinks ==
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Konstantstromquelle Konstantstromquelle bei Wikipedia] (ist für das LED-Beispiel aber nicht so toll)
* [http://www.elexs.de/kap5_9.htm Konstantstromquelle bei ELEXS] (schon besser :-))

Snubber

2004-09-14T21:14:01Z

212.202.53.50:

Mechanische Relais und Schalter sollten zum Schutz der Kontakte und zur Entstörung eine R/C Kombination parallel bekommen.

T
---
----+------------o o-------+---- Last----
| Schalter |
| |
| |
| ___ || |
+---|___|---------||---+
||
R
C

FET

2004-09-14T20:27:11Z

212.202.53.50:

'''F'''eld'''e'''ffekt'''t'''ransistor

Ein FET wird im Gegensatz zu einem normalen [[Transistor]] nicht durch einen [[Strom]], sondern durch eine [[Spannung]] gesteuert.

Die Anschlüsse bei einem FET werden etwas anders bezeichnet, als beim "normalen" bipolaren [[Transistor]]. Das Gegenstück zum Emitter heisst ''Source'', der Collector wird ''Drain'' genannt und die Basis heißt ''Gate''.

(TODO: Bild)

== Weblinks ==
* http://www.elektronikinfo.de/strom/feldeffekttransistoren.htm
* http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0207011.htm
* http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0510161.htm

Brownout

2004-09-14T20:18:23Z

212.202.53.50:

In Anlehnung an Blackout (= Stromausfall) ist ein Brownout eine zu geringe Spannung.

Jeder [[Mikrocontroller]] hat einen angegebenen Versorgungsspannungsbereich, z.B. 4,5 - 5,5V. Unterschreitet man diesen, dann hört er aber nicht einfach auf zu funktionieren, sondern nach und nach fallen einzelne Komponenten aus oder werden unzuverlässig. Die CPU "spielt verrückt".

Die üblichen Ursachen für einen Brownout sind leer werdende Batterien und der normale Ausschaltvorgang, wenn in der Stromversorgung ein größerer Kondensator ist (was bei Netzteilen normalerweise der Fall ist). Anders ausgedrückt: Ein Brownout ist kein exotischer Sonderfall, sondern man muß immer mit ihm rechnen.

Ob man etwas gegen einen Brownout tun muß, hängt von der Anwendung ab. Zeigt ein elektronisches Thermometer beim Ausschalten noch kurz wirre Zeichen an, dann ist das ziemlich egal; macht eine elektronische Steuerung aber dabei z.B. ein Ventil auf, dann könnte das unangenehme bis fatale Folgen haben.

Zur Lösung des Problems kann man über eine externe Schaltung am Prozessor das Reset-Signal aktivieren (solange läuft der Prozessor nämlich nicht). Dafür gibts auch fertige [[IC]]s, sogenannte Reset-Controller.

Immerwieder gerne genommen:

* TL7705 ([http://www.ti.com Ti])
* MCP100 ([http://www.microchip.com Microchip])
* MAX809 im sehr kleinen SC70 oder SOT23 Gehäuse zu haben ([http://www.maxim-ic.com Maxim])
* MAX6864 mit [[Watchdog]]

Neuere [[Mikrocontroller]] haben oft auch schon eine Brownout-Detection eingebaut, man muß sie dann nur noch aktivieren.

MP3

2004-09-14T19:30:34Z

212.202.53.50:

MP3 bezeichnet heute üblicherweise den ISO/IEC-Standard zur Datenreduktion von [[digital]]en Audiosignalen. Mit [http://www.cselt.it/mpeg/ MPEG] Audio Layer-3 (MP3) ist es möglich Musiksignale auf ca. 8% der sonst notwendigen Datenmenge zu komprimieren.

Mikrocontroller eigenen sich '''nicht''' zum Dekodieren von MP3, es ist in jedem Fall ein zusätzlicher Dekoder-Chip nötig.

== MP3-Decoder zum Anschluß an Mikrocontroller ==
* [[VS1001]]
* [[MAS3507]]
* [[MAS3587F]]
* [[STA013]]

== Weblinks ==
* [http://www.iis.fraunhofer.de/pub_rel/presse/2000/geburtsort/index_d.html Fraunhofer IIS - der "Geburtsort" von MP3]