Taktgeber aus Kondensatoren?

Fabi schrieb:
> Ist es möglich einen Taktgeber nur aus Transistoren, Widerständen und
> Kondensatoren zu erstellen?
Natürlich. Das nennt sich z. B. astabiler Multivibrator.
> Oder benötigt man wirklich immer einen Schwingquarz dazu?
Nein. Der bestimmt nur die Genauigkeit.
> Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene
> Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten?
Beinahe, manchmal ja, manchmal nein. Aber 3 Inverter im Ring - also auch 
deine Idee - nennen sich Ringoszillator.
> Ich habe leider kaum Ahnung von Elektronik. Ich weiß zwar was die
> einzelnen Bauteile sind und ihre Funktionen, jedoch finde ich nichts zu
> oben genanntem.
Dafür hast du aber gut getippt.

Vielen Dank euch beiden, jetzt habe ich wieder Anhaltspunkte über was 
ich mich als nächstes informieren werde.

Zwei Inverter und ein Kondensator und Du Tickst ganz richtig.
Die nächste Stufe währe wohl ein Resonator.
Willst Du es aber genau wissen - über eine gewisse Zeit und über einen 
bestimmten Temperaturbereich - so ist ein Quarz angesagt.
Ist in etwa auch der Preisbereich.

Marian B. schrieb:
> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst
> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt.

Nein, das kann weder theoretisch noch praktisch passieren.

Hier das Bsp. mit einem Transistor:
http://elektroniktutor.de/signalkunde/rc_osz.html

Fabi schrieb:
> Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene
> Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten?

Ja, das würde es.
Da das Gatter aber auch eine Laufzeit hat und Lastakpazitäten sowie 
Ausgangswiderstände ist das ein weiter Bereich in dem das stattfindet.
Wenn sich nicht - wie oben angesprochen - ein linearer Arbeitspunkt 
einstellt. Hängt vom verwendeten Baustein ab.

Man braucht aber nicht zwei Gatter sondern nur eines um einen 
einigermaßen stabilen Oszillator aufzubauen. Nimmst Du einfach ein 
R-C-Glied an den Ausgang und geht dann auf den Eingang zurück. 
Dimensionierung ist aber ein bischen kitzlig und aufgrund der stark 
schwankenden Uth am Eingang kann die Frequenz von Schaltung zu Schaltung 
stark variieren. Aber für einfache Versuche reicht's.

rgds

Marian B. schrieb:
> Uwe schrieb:
>> Marian B. schrieb:
>>> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst
>>> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt.
>>
>> Nein, das kann weder theoretisch noch praktisch passieren.
>
> CMOS Inverter und ein paar andere Gatter können das durchaus.

Ich muss gestehen, dass es mich etwas nervt, wenn jemand mit 
Behauptungen argumentiert, und mich dadurch so darstellt, als ob ich 
keine Ahnung hätte.

Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben 
eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins 
eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von 
60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit 
übererfüllt. Ich hoffe, dass dir die Schwingbedingungen bekannt sind.

Uwe schrieb:
> Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben
> eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins
> eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von
> 60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit
> übererfüllt.

Ja, aber trotzdem kann man damit einen analogen, linearen Verstärker 
bauen, der nicht schwingt.

HildeK schrieb:
> Uwe schrieb:
>> Also: Du meinst die 4000er UB-Serie. Die sind einstufig. Auch die haben
>> eine so hohe Leerlaufverstärkung, dass bei einer Verstärkung von eins
>> eine Phasendrehung von >> 60° auftritt, bzw. bei einer Phasendrehung von
>> 60° die Verstärkung >> 1 ist. Damit ist die Schwingbedingungen weit
>> übererfüllt.
>
> Ja, aber trotzdem kann man damit einen analogen, linearen Verstärker
> bauen, der nicht schwingt.

Ja, natürlich! Aber keinen nicht-schwingenden Ringoszillator!

Andre G. schrieb:
> @Fabi(Gast)
>
> Bist du das Fabian P. ?

Nein, mein Nachname beginnt mit einem "S".

Marian B. schrieb:
> Einstufigkeit ist keine hinreichende Bedingung für "linearer
> Arbeitspunkt unmöglich". Schmitt-Trigger-Eingänge schon.
>
> Der eigentliche Punkt ist, ein Ringoszillator braucht eher so 3-4
> Gatter, damit es eine definierte Schwingung gibt. Mit einem geht es eher
> nicht.

Verstehe ich es bisher so richtig:

Ein Ringoszillator wie z.B. hier beschrieben:
http://www.elektronik-labor.de/Notizen/1011Lowpower2.jpg
würde als Taktgeber funktionieren.

Aber das gleiche mit nur einem anstatt 3,5,7,9... Transistor wäre nicht 
vorhersagbar?

Uwe schrieb:
> Fabi schrieb:
>> Würde ein NAND Gatter, welches an den Eingängen das eigene
>> Ausgangssignal hätte, sich nicht ständig umschalten?
> Beinahe, manchmal ja, manchmal nein. Aber 3 Inverter im Ring - also auch
> deine Idee - nennen sich Ringoszillator.

Marian B. schrieb:
> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst
> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt.

Das hätte ich in diese Richtung auch geraten.
Leider kann ich die Frage noch nicht besser stellen, da mir noch 
Grundkenntnisse fehlen und ich die Aussage nicht ganz verstanden habe.

Ich muss mich erst noch über Phasenverschiebung und "Arbeitspunkte " 
informieren.

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten, habe dadurch einige spannende 
Themen für die nächste Zeit als Beschäftigung gefunden ;-)

Marian B. schrieb:
> Einstufigkeit ist keine hinreichende Bedingung für "linearer
> Arbeitspunkt unmöglich". Schmitt-Trigger-Eingänge schon.

Richtig. Aber was hat das in diesem Zusammenhang für eine Bedeutung?

Marian B. schrieb:
> Der eigentliche Punkt ist, ein Ringoszillator braucht eher so 3-4
> Gatter, damit es eine definierte Schwingung gibt. Mit einem geht es eher
> nicht.

Fast korrekt: Er braucht genau drei Inverter, nicht 1, 2, 4 oder mehr. 
Es muss kein Gatter sein. Wobei ein "NInverter", also z. B ein 
UND-Gatter, prinzipiell schon einmal mindestens zwei Inverter enthält.

Hattest du weiter oben übersehen, dass ich von Ringoszillator = 3 
Inverter im Ring schrieb? Also nicht nur ein Inverter? Ist das ein 
Grund für ein Missverständnis zwischen uns?

Fabi schrieb:
> Aber das gleiche mit nur einem anstatt 3,5,7,9... Transistor wäre nicht
> vorhersagbar?

Genau das habe ich vor einer Weile selber mal erforscht, aber mit 11 
Transistoren, die ich, um es sichtbar zu machen, mit LEDs im Kollektor 
und zusätzlichen Elkos zur Verlangsamung ausgestattet hatte. Das 
Ergebnis war, dass sich zum Start ein zufälliger Zustand einstellt (oder 
man kann auch einen definierten Zustand einstellen), der "kreist" dann 
auch eine Weile, aber im Laufe der Zeit stellt sich ein, dass immer jede 
zweite LED gleichzeitig an bzw. aus ist. So, nun habe ich das Problem, 
dass das eigentlich gar nicht gehen kann, denn es ist ja eine ungerade 
Anzahl LEDs... Das ist mir damals nicht aufgefallen, und jetzt kann ich 
auch nicht mehr nachvollziehen, was exakt passiert war. Hatte ich wohl 
möglich verzählt?

Uwe schrieb:
> So, nun habe ich das Problem,
> dass das eigentlich gar nicht gehen kann, denn es ist ja eine ungerade
> Anzahl LEDs...

Das konnte ich nicht auf mir sitzen lassen. Ich habe es nochmal 
aufgebaut. 11 Transistoren, 2k2 + LED von Kollektor nach Plus, 22k vom 
Kollektor zur nächsten Basis, 1µ zwischen Basis und Kollektor. Das ist 
etwas anders als damals (Elkos nach Masse), aber vermutlich 
realistischer.

Die Schaltung geht sofort mit einem Zustand an, bei dem "ungefähr" jede 
zweite LED an ist. Der Zustand kreist, und zwar so, dass - abgesehen 
davon, dass jede zweite Stufe invertiert ist - von Stufe zu Stufe eine 
Phasenverschiebung von 180°/11 entsteht. Und das bleibt bei mir stabil.

Ich schließe daraus, das stabile Ringoszillatoren auch mit mehr als 3 
Stufen aufgebaut werden können. Hauptsache es ist eine ungerade Anzahl.

So, nun kann ich besser schlafen.

Marian B. schrieb:
>> Ist das ein
>> Grund für ein Missverständnis zwischen uns?
>
> Offensichtlich :)

Deshalb auch :-)

Marian B. schrieb:
> Wichtig ist eine hinreichende Verzögerung von Ein- zu Ausgang, sonst
> stellt sich ein linearer Arbeitspunkt ein und nix schwingt.

Jetzt habe ich doch noch eine Frage :-)

Was ist ein linearer Arbeitspunkt? (Finde leider nur Informationen zur 
Berechnung des Arbeitspunktes, aber keine Hinweise, wozu dieser benötigt 
wird)

Beziehungsweise: Wenn sich der lineare Arbeitspunkt einstellt und nichts 
schwingt, was für ein Zustand nimmt es dann ein?

Den Begriff "linearer Arbeitspunkt" gibt es nicht, aber jeder hier 
versteht, was gemeint ist.

Ein lineares System ist z. B. ein Verstärker, bei dem eine 
Eingangsspannung in vielfacher Höhe am Ausgang erscheint. Kein reales 
System ist vollständig linear, insbesondere gibt es Grenzen, die 
"Anschläge".

Auch ein einfacher CMOS-Inverter ist ein weitgehend lineares System. Bei 
niedrigen oder hohen Eingangsspannungen ist der Ausgang am Anschlag, 
aber in der Mitte durchläuft es den gesamten Betriebsspannungsbereich 
mit ziemlich hoher Verstärkung, der "Steilheit". Es gibt keine Sprünge. 
Das gilt besonders für ungepufferte CMOS-Schaltungen (Serie 4000UB). Für 
gepufferte gilt es auch, aber da dort zwei oder 3 solcher Stufen 
hintereinander sind, ist die Steilheit extrem hoch.

Also stellt ein einfacher CMOS-Inverter einen invertieren 
Spannungsverstärker dar. Das kann man nutzen, um analoge Signale zu 
verstärken. Dazu muss der Inverter erst einmal in den linearen Bereich 
gebracht werden, d. h., es muss der richtige Arbeitspunkt eingestellt 
werden. Mit einem einfachen Widerstand als Gegenkopplung geht das schon. 
Die Ausgangsspannung ist dann stabil bei ca. der halben 
Betriebsspannung.

Wenn also jemand "linearer Arbeitspunkt" geschrieben hat, heißt das, 
dass die Eingangsspannung des Inverters so gewählt (oder automatisch 
eingestellt) ist, dass sich analoge, annähernd lineare  Verstärkung 
einstellt.

Gepufferte CMOS-Schaltungen lassen sich nicht so einfach mit einer 
Gegenkopplung betreiben, weil die extrem hohe Verstärkung und die 
Phasendrehung durch dir 3 Stufen so ein System zum Schwingen bringt 
(Ausnahme wahrscheinlich: Extrem hohe Verstärkung des Systems).

>Uwe schrieb den Beitrag #4043199

Vielen Dank für die Erklärung!
Bin wirklich froh, dass es euch hier gibt :-)