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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Flip-Flop - Anfangszustand ausreichend definiert?


Autor: Nippey (Gast)
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Hi,

ich habe folgende Schaltung in LTSpice simuliert und es durch gezieltes 
Hinzufügen von Widerständen und Kondensatoren zu keinem Zeitpunkt 
erreicht, dass dass die "Last" im Anfangszustand eingeschaltet ist.

Ist in dieser Schaltung aufgrund der Größenverhältnisse der Widerstände 
keine weitere Maßnahme nötig oder was würdet ihr empfehlen? Ich traue 
den Simulationsprogrammen nicht wirklich..

Ich brauche für eine kleine aber stromhungrige Schaltung einen 
Einschalter, der bei Zuschalten der Versorgungsspannung NIE an sein 
darf.
Daher fällt ein mechanischer Schalter flach. Ein Flip-Flop mit 
vordefiniertem Zustand sieht ja wie eine ganz elegante Lösung aus.

Autor: Matthias N. (nippey)
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Mist, net eingeloggt, EDIT:
Die Schalter "Ein" und "Aus" sollen später mechanische Taster sein. Hab 
so was in LTSpice nicht gefunden.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Nippey schrieb:
> ich habe folgende Schaltung in LTSpice simuliert und es durch gezieltes
> Hinzufügen von Widerständen und Kondensatoren zu keinem Zeitpunkt
> erreicht, dass dass die "Last" im Anfangszustand eingeschaltet ist.

Um Einschaltvorgänge zu simulieren, musst du entweder "Skip Initial
operating point solution" anklicken oder die Versorgungsspannung mit 0V
beginnen lassen und verzögert auf 5V hochsetzen (Modellierung als
PULSE-Quelle).

> Ist in dieser Schaltung aufgrund der Größenverhältnisse der Widerstände
> keine weitere Maßnahme nötig oder was würdet ihr empfehlen?

Du denkst jetzt vielleicht, dass die Gate-Source-Kapazität von M2 um den
Faktor R2/R1=235 schneller geladen wird als die von M1. Dann wärst du
wahrscheinlich auf der sicheren Seite. Da aber die beiden durch die
Widerstände und die Gate-Source-Kapazitäten gebildeten RC-Glieder
zusätzlich durch die Gate-Drain-Kapazitäten miteinander gekoppelt sind,
dürfte der Unterschied viel kleiner ausfallen. Schau dir mal den Verlauf
der beiden Gate-Source-Spannungen während der ersten paar µs an. Der
Mosfet, bei dem die Gate-Source-Spannung als erstes dessen Threshold-
Spannung erreicht, gewinnt das Rennen. Da aber die Threshold-Spannung je
nach Exemplar zwischen 2V und 4V variiert, müssen sich die Anstiegs-
geschwindigkeiten der Gate-Source-Spannung um deutlich mehr als den
Faktor 2 unterscheiden, um sicher zu sein, dass immer M2 zuerst
einschaltet.

> Ich traue den Simulationsprogrammen nicht wirklich..

Den Simulationsprogrammen kannst du in den allermeisten Fällen trauen,
nur nicht immer denen, die sie benutzen ;-)

> Die Schalter "Ein" und "Aus" sollen später mechanische Taster sein. Hab
> so was in LTSpice nicht gefunden.

So wie die Dioden geschaltet sind, sollen die Schalter also später gegen
5V schalten. Das halten die aber nicht lange aus, da sie zusammen mit
dem jeweils durchgeschalteten Mosfet die Versorgungsspannung kurzschlie-
ßen.

Es gibt in LTSpice übrigens auch "richtige" Schalter (SW). Wie man diese
benutzt, entnimmst du am besten dem von LT mitgelieferten Beispiel (an
den Dateinamen kann ich mich nicht erinnern, nur dass "switch" darin
vorkommt).

Autor: Matthias N. (nippey)
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Hi

>Den Simulationsprogrammen kannst du in den allermeisten Fällen trauen,
>nur nicht immer denen, die sie benutzen ;-)
Hmm.. okay ;-)

Den Einschaltvorgang habe ich mithilfe eine Pulse-Quelle modelliert, man 
kann den beiden ja tatsächlich bei ihrem "Rennen" bis 4V zusehen ;)

Ich habe vor die Gates jetzt jeweils noch einen Widerstand geschaltet 
und die Schalter zwischen R und Gate platziert, funktioniert.

Um einen sicheren Anfangszustand zu gewährleisten kann ich dann nun also 
entweder ein C von Gate 1 nach GND oder von Gate 2 nach VCC schalten?

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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Matthias N. schrieb:
> Ich habe vor die Gates jetzt jeweils noch einen Widerstand geschaltet
> und die Schalter zwischen R und Gate platziert, funktioniert.

Ja, so wird das üblicherweise gemacht.

> Um einen sicheren Anfangszustand zu gewährleisten kann ich dann nun also
> entweder ein C von Gate 1 nach GND oder von Gate 2 nach VCC schalten?

Ich würde die zweite Alternative (Gate 2 über C nach VCC) wählen. Wenn
die Kapazität deutlich größer als die Gate-Kapazität von Mosfet 2 ist,
wird dieser pratisch sofort mit dem Anlegen der Versorgungsspannung
leitend, so dass das "Rennen" zwischen den beiden Mosfets, dessen
Ausgang u.U. von Streuungen der Mosfetparameter abhängt, gar nicht erst
stattfindet.

Autor: Nippey (Gast)
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Danke dir! ;)

Autor: Matthias N. (nippey)
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So, das virtuelle Resultat sieht so aus.

Der reelle Aufbau muss warten bis Reichelt geliefert hat ;)

Autor: Michael_ (Gast)
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Ich habe nicht noch mal nachgeschaut, aber wurde dafür nicht der j/k 
Flip-Flop erfunden?

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