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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kippstufen Frage


Autor: Patrik (Gast)
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Hallo,
ich hätte mal eine Frage zu einer Kippstufen-Schaltung und hoffe hier 
kann mir kurz jemand helfen.
Also ich habe insgesamt 2 Kippstufen. Die erste ist ein astabiler 
Multivibrator welcher am Ausgang das Eingangssignal für einen bistabilen 
Multivibrator liefert.
Ich habe die beiden Ausgangssignale der Kippstufen mit einem Oszilloskop 
aufgezeichnet. Desweiteren habe ich folgende Werte: UB +15V 
Transistorspannungen von der astabilen Kippschaltung: UBE1=UBE2=0,7V
Transistorspannungen von der bistabilen Kippschaltung: UBE3=UBE4=3V
Die Widerstandswert und die Kondensatorwerte habe ich natürlich auch.Die 
Transistoren sind BC337
Die Frequenz der astabilen Kippstufe ist 157,2Hz
Kann mir jemand sagen wie ich die Taktfrequenz der Bistabilen 
Kippschaltung berechne unter Einsatz der gemessenen Basissperrspannungen 
und warum sich nach dem Anschluss der bistabilen Kippstufe die Frequenz 
verändert?
Versuche das schon das ganze WE aber komme nicht weiter.
Hoffe Ihr könnt mir helfen!
Danke, Gruß Patrik

Autor: MaWin (Gast)
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> UBE3=UBE4=3V

Kaputt.

> Kann mir jemand sagen wie ich die Taktfrequenz der Bistabilen
> Kippschaltung berechne

Na 157,2 geteilt durch 2 Hz, was sonst soll ein FlipFlop tun.

> und warum sich nach dem Anschluss der bistabilen Kippstufe die
> Frequenz verändert?

Unpassender Koppelkondensator ? Gar kein Koppelkondensator ?


Du hast was falsch aufgebaut bzw. falsches gebaut.
Wenn du dir mal die Mühe machen würdest, einen Schaltplan von dem Kram 
aufzuzeichnen (oder deine Hausaufgabe einzuscannen) wüsste man auch, 
wovon du redest.

Autor: Patrik (Gast)
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Hi,
sorry UBE3=UBE4 =0,7V meinte ich natürlich. Werde mal eben nen Plan 
erstellen.

Autor: Patrik (Gast)
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So hier ist die Schaltung,
bei Fragen einfach fragen. Hoffe das hilft weiter

Autor: MaWin (Gast)
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a) Du darfst die beiden Dinger nicht direkt koppeln. So, wie du sie 
koppelst, ist es witzlos, der bistabile folgt dem astabilen im selben 
Takt. Du musst per Kondenstaor koppeln damit du einen CLK Eingang 
bekommst. Rkannichnichtlesen und R12 werden Kondenstaoren von sagen wir 
500pF, beider R und S werden verbunden, und gehen nur an EINEN Ausgang 
z.B. U1.


b) eine solche Kippstufe an 15V überschreitet Ubereverse der 
Transistoren ERHEBLICH (die liegt nämlich so bei 6V). Informiere dich 
mal, welche Spannungen an der Basis der Transistoren des astabilen 
entstehen und spendiere jeder eine Diode.


c) Über die Bauteilwerte möchte ich nicht nachdenken, ich hätte andere 
genommen aber vermutlich funktionieren die.

Autor: Patrik (Gast)
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Hi,
es ist extra ohne Basisschutzdioden vorgegeben. Die Spannungsspitzen die 
entstehen sind fast Ub, wodurch der Transistor jedoch nicht geschädigt 
wird, obwohl es selten der Fall sein kann. An U2 wurde noch ein 
monostabiler Multivibrator über nen Kondensator gekoppelt, tut hier aber 
nichts zur Sache. Die Kopplung des Bistabilen läuft ohne.
Auf jedenfall ist die Schaltung so vom Prof vorgegeben. Wie komme ich 
denn jetzt mit meinen gemessenen Basissperrspannungen auf die 
Taktfrequenz.
Mit der nicht approximierten Formel? Bei der approximierten des 
astabilen vibrators ist ja ln2 drin welcher sich aus UBE etc ergibt aber 
brauche halt den zusammenhang der beiden schaltungen mit den 
Basissperrspannungen.

Autor: Patrik (Gast)
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Achso R und  S sind nicht verbunden!
R geht auf U2 und S auf U1

Autor: MaWin (Gast)
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> Auf jedenfall ist die Schaltung so vom Prof vorgegeben.

Soll wohl der Veraschrung dienen.

Durch R12 an R1 kann U1 nicht über 6.4V steigen, das begrenzt natürlich 
den Umlagevorgang für C1 (und dasselbe für C2).

Die Schaltung ist aber KAPUTT, die Aussage ist faksch

> Die Spannungsspitzen die entstehen sind fast Ub,

Nein, nur ca. -7V

> wodurch der Transistor jedoch nicht geschädigt wird

Doch. Informiere dich über die Folgen einer auch kurzzeitigen 
Überschreitung von Ubereverse, dann weisst du mehr als dein Prof.

Autor: Patrik (Gast)
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Hi, ich lad dir mal die PDF dabei mit der Aufgabe.
Vielleicht reden wir aneinander Vorbei. Achso, meine Frage ist wie geht 
Punkt g in der Aufgabenstellung?

Autor: MaWin (Gast)
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Ist doch 'ne super Aufgabenstellung,
er geht auf alles Wichtige ein,
negative Spannung, Zenerdurchbruch etc.,
und präsentiert dann eine Aufgabe, an
der er sehen kann, welcher Schüler welche
Hinweise aufgegriffen hat, und wer dumm
wie Brot an allem vorbeitrampelt.

Einfach ausrechnen.

Und damit faule Schüler nicht simulieren,
hat er auch noch eine Schaltung gewählt,
die man ohne Kniffe nicht simulieren kann
weil der Anschwingvorgang ewig braucht.

Also dem Dozenten gib ich volle Punktzahl,
du musst halt noch was nacharbeiten.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Hab's mal nachgerechnet und simuliert:

Nur astabiler Multivibrator:

UB ist dabei die Betriebsspannung (15V), UBE die Basis-Emitterspannung
bei fließendem Basisstrom (ca. 0,7V).

Diese Berechnung stimmt aber nur dann, wenn die Basis-Emitter-Strecken
der beiden Transistoren nicht durchbrechen. Bei 15V Versorgungsspannung
tun sie dies aber ziemlich sicher. Da das verwendete Spice-Modell den
Durchbruch ebenfalls nicht zur berücksichtigen scheint, passen die
Ergebnisse (s.u.) trotzdem ganz gut zusammen ;-)

Astabiler und bistabiler Multivibrator zusammen:

Durch die Belastung durch den bistabilen Multivibrator bleibt das UEB
der Transistoren des astabilen Multivibrators knapp unter der Durch-
bruchspannung.

Die Ergebnisse:

f1 =  92,9 Hz (simuliert  94,6 Hz) (BE-Durchbruch nicht berücksichtigt!)

f2 = 179,8 Hz (simuliert 184,1 Hz)

Die Unterschiede von etwa 2% zwischen Rechnung und Simulation sind vor
allem darauf zurückzuführen, dass ich davon ausgegangen bin, dass UBE
unabhängig vom Basisstrom ist, was natürlich nur näherungsweise der Fall
ist. Ein wenig spielen auch die Transistorparameter mit, bei denen ich
ebenfalls von idealisierten Verhältnissen ausgegangen bin.

Ich hätte aber auch eine Frage:

Was um alles in der Welt sind "Programmierschnüre"? Ich kann's mir zwar
denken, kann aber kaum glauben, dass jemand im Fachbereich Elektrotech-
nik solche Begriffe benutzt ;-)

Autor: Flow (Gast)
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Na, die Schnüre für die Programmiertafel!

Autor: Patrik (Gast)
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Vielen dank Yalu,

sag mal der Prof meinte es gäbe da auch eine approximierte Formel wie 
hier
mit ln(2)
http://de.wikipedia.org/wiki/Monostabile_Kippstufe...
Sollten aber auch mit der nicht approximierten Formel arbeiten.
Ist doch quasi das wie du es hast oder?

Autor: Patrik (Gast)
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aber das gilt ja eh nur für die haltezeit mit ln(2) oder?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Patrik schrieb:
> sag mal der Prof meinte es gäbe da auch eine approximierte Formel wie
> hier mit ln(2)
http://de.wikipedia.org/wiki/Monostabile_Kippstufe...

Da wird einfach UCEsat und UBE näherungsweise mit 0 angenommen, so wie
bspw. auch hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Multivibrator#Schaltf...

UCEsat habe auch ich mit 0 angenommen, da der Wert bei den geringen
Strömen in der Schaltung deutlich unter 0,1V liegt. Bei UBE (0,7V) war
ich mir nicht so sicher, deswegen habe ich es drin gelassen.

Autor: Matthias (Gast)
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Übrigens sind Kippschaltungen sehr gut im Tietze-Schenk erklärt.
Für das eigene Verständnis hilft nur das stumpfe Durchgehen der 
einzelnen Zustände. Erstens passiert dies und jenes, zweitens dies und 
das, drittens... und schließlich gelangt man wieder zum ersten Punkt.

Autor: tobias (Gast)
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Hallo Yalu,
kannst du mir sagen welche Widerstände du mit R4,R11,R12 meinst?
Gruß tobias

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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tobias schrieb:
> kannst du mir sagen welche Widerstände du mit R4,R11,R12 meinst?

Alle Bezeichnungen beziehen sich auf deinen Schaltplan vom 21.06.2010
11:08. Die Bezeichnung des 1,2kΩ-Widerstands rechts unten kann man
schlecht lesen. Ich bin davon ausgegangen, dass er wohl R11 heißen soll.

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