Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verhalten der Elkos in astabiler Kippstufe


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von James F. (modellbahn-thyristor)


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Liebes Forum,
ich habe mir mal die astabile Kippstufe bzw. den astabilen Multivibrator 
angesehen und mich gefragt, wie denn nun die Elkos auf- und entladen 
werden.
Kann mir das mal einer von euch genauer erklären?
LG
James

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Das fragten sich andere auch schon:

Beitrag "Astabiler Multivibrator - Aufgabe der Kondensatoren"

Mfg

von HildeK (Gast)


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Mal doch einfach den Schaltplan mit Referenzen, dann kann man drüber 
diskutieren.
Am besten gleich mit LTSpice, dann kannst du das auch simulieren und dir 
selber anschauen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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hast Du diesen hier aufgebaut?

mfG

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Christian S. schrieb:
> hast Du diesen hier aufgebaut?

Wie jetzt, gibt's noch andere??

Nächste Eskalationsstufe: OP mit 2x 12AX7 (alias ECC83). Stand der 
Technik!

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Christian S. schrieb:
> hast Du diesen hier aufgebaut?

Interessant, daß da sowohl Steuer- als auch Schirmgitter verwendet 
werden.

Die Pegel lassen sich sinngemäß ja auch auf eine astabile Kippstufe mit 
Transistoren übertragen.

Oben eine Schaltung mit Trioden. Ein Keyer: V1 und V2b bilden einen 
Multivibrator für Punkt und Strich (Morsezeichen). V2b ist ein 
Audiooszillator.

https://www.robkalmeijer.nl/techniek/electronica/radiotechniek/hambladen/qst/1960/12/page26/index.html

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Hier ist die Frage beantwortet: 
https://www.youtube.com/watch?v=QEiGcn4Yf_Y

von James F. (modellbahn-thyristor)


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Eigentlich wäre es diese hier:
https://www.youtube.com/watch?v=JlQdg1jkurM

Trotzdem Danke. Sorry, dass ich so spät antwortete.
Der Beitrag von Stefan hat mir aber sehr geholfen. Danke :)

Bis bald
euer James

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Schöne Musik in dem Video und akustisch gut aufgenommen. Ist die 
Gema-Frei?


mfG

von James F. (modellbahn-thyristor)


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Christian S. schrieb:
> Schöne Musik in dem Video und akustisch gut aufgenommen. Ist die
> Gema-Frei?

Weiß ich nicht. :)
Habe das Video nicht selbst gemacht.

von Klaus R. (klara)


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James F. schrieb:
> Eigentlich wäre es diese hier:
> https://www.youtube.com/watch?v=JlQdg1jkurM
>
> Trotzdem Danke. Sorry, dass ich so spät antwortete.
> Der Beitrag von Stefan hat mir aber sehr geholfen. Danke :)
>
> Bis bald
> euer James

Ist doch ein netter Beitrag in Youtube. Das sollten alle Anfänger mal so 
praktizieren. Dann lernt man gleich das Löten und das Lesen von 
Schaltplänen.
mfg Klaus

von James F. (modellbahn-thyristor)


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Fazit(1?):
Die Elkos laden sich (Bezug auf die im Anhang von Wikipedia kopierte 
Bild-Datei) über ihre Anoden auf, da die daran befindliche Widerstände 
kleiner als R2 und R3 sind.
Stimmt diese Aussage?
Danke für Rückmeldungen.
Euer
James


-------------
PS:

Klaus R. schrieb:
> Ist doch ein netter Beitrag in Youtube. Das sollten alle Anfänger mal so
> praktizieren. Dann lernt man gleich das Löten und das Lesen von
> Schaltplänen.
> mfg Klaus

Stimmt. Erklärung zum Löten und Schaltplanlesen ist aber nicht mit 
dabei...
Müssten die sich dann noch besorgen, die das üben wollen.
Sonst, hast recht, schöne Übung. Müsste eigentlich jeder Elektroniker 
mal zusammengelötet haben.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Ja, und zusätzlich liegen die Basisanschlüsse auf nur etwa 0,65 V bei 
leitendem Transistor aufgrund der Diodenstrecke zwischen B und E.

So lange die Transistoren noch beide gesperrt sind, gilt diese Aussage 
aber
nicht.

Nach dem Einschalten wird einer der Transistoren zuerst oder zuerst 
stärker leiten und somit den anderen Transistor eher sperren.

MfG

von Klaus R. (klara)


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James F. schrieb:
> Kann mir das mal einer von euch genauer erklären?

Ja, LTspice hilft bei so etwas ganz gut.

Zunächst mußte die Schaltung noch etwas verbessert werden. Die 
Basisspannungen werden beim Sperren hier bis zu -8 V heruntergezogen. 
Warum in der Realität der Transistor dabei nicht durchbricht ist schon 
ein Zeichen für Robustheit. Jedenfalls waren die Begrenzerdioden nötig 
um die Impulse sauberer zu bekommen. In der originalen Schaltung sollte 
beim Impulsanstieg von Uc1 und Uc2 ein kleiner Schlenker vorkommen. Wer 
es sauber haben möchte setzt besser noch die Dioden ein.

# Astabile_Kippstufe1.jpg
Hier sehen wird zur besseren Übersicht nur die Basisspannungen von Ub1 
und Ub2. Sie gehen im Peek jeweils bis auf -1,2 V. Das hält die Basis 
noch gut aus.

Man sieht hier Vub1 (grün) schaltet zuerst durch. In einer Simulation 
passiert es in solch einem Fall das beide gleich schnell sind. Dann muß 
man z.B. R2 etwas verändern damit die Kippstufe anschwingt. In der 
Realität bewirken dies die Toleranzen der Bauteile.

# Astabile_Kippstufe2a.jpg
Hier ist jetzt zusätzlich die Kollektorspannung Uc2 zu sehen.

# Astabile_Kippstufe4.asc
So sieht es dann vollständig aus.
mfg KLaus

: Bearbeitet durch User
von James F. (modellbahn-thyristor)


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Christian S. schrieb:
> zusätzlich liegen die Basisanschlüsse auf nur etwa 0,65 V bei
> leitendem Transistor aufgrund der Diodenstrecke zwischen B und E.

Warum das? Was hat  die Diodenstrecke damit zu tun? Ich bin auf diesem 
Gebiet leider ziemlicher Laie. Und warum gerade 0,56V? Hat das eine 
besonderen Grund?
Könnt ihr mir da mit Antworten weiterhelfen?

Viel Grüße und schon mal Danke für die Rückmeldungen
euer
James

von Klaus R. (klara)


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James F. schrieb:
> Warum das? Was hat  die Diodenstrecke damit zu tun? Ich bin auf diesem
> Gebiet leider ziemlicher Laie. Und warum gerade 0,56V? Hat das eine
> besonderen Grund?
> Könnt ihr mir da mit Antworten weiterhelfen?

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201113.htm

In den meisten Fachbüchern der Elektronik fängt man so ziemlich am 
Anfang mit Dioden an. Wie hier in der ersten Kennlinie meint man im 
Durchlassbereich einer Diode fließt anfangs kein Strom und dann geht es 
plötzlich los. Bei einer Silizium Diode hat man einfach 0,7 V 
festgelegt. Dabei fliesst schon früher Strom, nur nicht so viel. Auch 
bleibt es nicht bei den 0,7 V. Die Flussspannung steigt weiter an, nur 
nicht so stark.

Der Verlauf entspricht einer e-Funktion.

In diesem Link sieht man den Bereich unterhalb von 0,7 V etwas 
deutlicher. Bei 0 V fließt natürlich kein Strom. Aber schon etwas größer 
0 V geht es ganz langsam los. Wie bei Corona.
https://www.grund-wissen.de/elektronik/bauteile/diode.html

mfg klaus

von HildeK (Gast)


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James F. schrieb:
> Warum das? Was hat  die Diodenstrecke damit zu tun? Ich bin auf diesem
> Gebiet leider ziemlicher Laie.

Die Basis-Emitter-Strecke verhält sich wie eine Diode.

> Und warum gerade 0,56V? Hat das eine
> besonderen Grund?
Da hat Christian S. zu genau abgelesen. Der Wert ist abhängig vom Strom 
in die Basis. Bei kleinen Strömen liegt er in dem Bereich 0.5V..0.6V (R2 
und R3 sind groß), bei größeren dann bis 0.7V oder 0.8V (R2 und R3 sind 
klein).
Muss man die BE-Spannung irgendwo berücksichtigen (z.B. den 
Basisvorwiderstand berechnen), gehen die meisten von 0.6V oder 0.7V aus.
Das ist insofern egal, weil einige andere Kenngrößen am Transistor auch 
in einem recht großen Bereich variieren können.

von James F. (modellbahn-thyristor)


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OK. Und laden die Elkos sich wirklich ausschließlich über ihre Anoden 
auf?

von HildeK (Gast)


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James F. schrieb:
> Und laden die Elkos sich wirklich ausschließlich über ihre Anoden
> auf?
Du beziehst dich darauf:
James F. schrieb:
> Die Elkos laden sich (Bezug auf die im Anhang von Wikipedia kopierte
> Bild-Datei) über ihre Anoden auf, da die daran befindliche Widerstände
> kleiner als R2 und R3 sind.
> Stimmt diese Aussage?
Nicht ganz. R2 und R3 müssen größer sein als R1 und R4 sonst schwingt 
die Schaltung nicht. Das hat aber mit dem Laden der Elkos nichts zu tun. 
R1, R4 sorgen für den Ladestrom, R2 und R3 für die Entladung.

Wegen der BE-Diode(siehe Posts oben) kann die Kathode nie mehr als +0.7V 
(oder 0.56V 😀) haben.
Annahme: Es sei Q1 zunächst ausgeschaltet, Q2 leitet. Q1-C ist dann bei 
+V, Q2-C bei nahe 0V.
Dadurch lädt sich C1 über R1 auf; R2 ist daran nicht beteiligt.
Gleichzeitig ist Q2 eingeschaltet, da der Kondensator C2 vom letzten 
Zyklus auf UB-0.7V aufgeladen ist, seine Kathode liegt also bei 
-(Ub-0.7V). Das zog die Basis von Q1 in den negativen Bereich, so dass 
dieser weiter gesperrt bleibt, weil ja die Anode von C2 über CE vom 
eingeschalteten Q2 auf GND liegt. C2 wird nun über R3 entladen bis Q1 
wieder positive Basisspannung mit 0.7V bekommt und zu leiten beginnt. C1 
ist aufgeladen und durch das beginnende Einschalten von Q1 sinkt auch 
das Potential an der Basis von Q2 wegen geladenem C1, so dass dieser 
sperren wird. So beginnt das Spiel wieder von neuem, dieses mal 
ausgehend von einem sperrenden Q2.

Unschön an der Schaltung ist:
- Durch den Kondensator wird direkt nach dem Umschalten die Basis des 
angeschlossenen Transistors negativ. Das dürfte nur bis etwa -5V 
auftreten.
Korrekterweise sollte man unter 6V Versorgungsspannung bleiben.
- weniger tragisch: die Kondensatoren werden kurzzeitig auf -0.7V 
aufgeladen. Elkos vertragen allerdings eine kurzzeitige geringe 
Verpolspannung - bezogen auf ihre Nennspannung.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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HildeK schrieb:
> - weniger tragisch: die Kondensatoren werden kurzzeitig auf -0.7V
> aufgeladen.

Um das zu verringern gab es auch eine Lösung mit Dioden. Unmittelbar 
jeweils am Kollektor des Transistors wird eine Diode in 
Durchlassrichtung dazwischen geschaltet. Der Spannungsabfall an der 
Diode addiert sich zur EC-Saettigungsspannung. Die 
Mindestbetriebsspannung der Schaltung erhöht sich aber dadurch um 
mindestens 0,8V.

von James F. (modellbahn-thyristor)


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HildeK schrieb:
> C2 wird nun über R3 entladen [...]
Wie genau? Wie kann sich der ELko über Den "+"-Pol der Schaltung 
entladen? Ich dächte, das ginge nur über GND...


...OK, ich bin wirklich ein totaler Laie ;)

von Klaus R. (klara)


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HildeK schrieb:
> C2 wird nun über R3 entladen bis Q1
> wieder positive Basisspannung mit 0.7V bekommt und zu leiten beginnt.

Es sollte wohl vermutlich geladen heißen. Aber das ist Ansichtssache, 
hängt vom Standpunkt ab.

OK, man könnte auch sagen:
"Die negative Spannung vom -Pol von C2 wird nun über R3 entladen 
(verringert) bis Q1 wieder positive Basisspannung (steigend) mit 0.7V 
bekommt und zu leiten beginnt.

Für bildliche Vertiefungen kann ich nur LTspice empfehlen. Damit kann 
man jeden Strom und jede Spannung im Verlauf genau verfolgen.
mfg KLaus

von HildeK (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Es sollte wohl vermutlich geladen heißen. Aber das ist Ansichtssache,
> hängt vom Standpunkt ab.

Nein, ich meinte schon 'entladen'.
Wenn über einem C eine Spannung anliegt und diese dann abnimmt, spreche 
ich vom Entladen. Nimmt sie zu, ist es Aufladen.
Das ist zu dem beschriebenen Zeitpunkt der Fall. C2 war geladen, T2 
schaltet durch und damit wird die Anode von C2 auf (fast) GND gelegt, 
die Kathode liegt zu dem Zeitpunkt dann bei etwa der negativen 
Versorgungsspannung, weil die Spannung über dem C2 nicht 'springen' 
kann.
R3 sorgt dann dafür, dass diese Kathode immer positiver wird, also die 
Spannung am Kondensator kleiner wird und ihn somit entlädt. Das geht so 
weit, bis C2 auf etwa 0.7V umgepolt wurde. Hier könnte man dann wieder 
vom Aufladen reden 😀

von James F. (modellbahn-thyristor)


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HildeK schrieb:
> ...seine Kathode liegt also bei
> -(Ub-0.7V). ...

Wie heißt die Formel, die das besagt? Und warum besagt sie das?

Von Wikipedia:
"Q1 ist hier leitend und damit sinkt seine Kollektor-Emitterspannung von 
UB auf ca. +0,2 V (Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung) herunter. 
Dadurch wird auch die kollektorseitige Platte von C1 von UB auf !+0,2 V! 
heruntergezogen, also um !UB − 0,2 V!, die andere Platte um dieselbe 
Differenz. Da aber die Plattenseite Richtung Basis Q2 ein um UB − 0,7 V 
niedrigeres Potential als die andere Seite hat, liegen an ihr jetzt 
plötzlich !0,2 V − (UB – 0,7 V), also −UB + 0,9 V.!"

Ich habe die Stellen, von denen ich nicht verstehe, warum passiert, was 
passiert, mit !...! markiert.

Könnt ihr mir da nochmal weiterhelfen?
Ich denke, wenn ich die Formeln verstehe, die in dem Wikipedia-Artikel 
angewendet wurden, macht es "Knack" oder so in meinem Kopf, und ich 
verstehe die ganze Schaltung.

Danke schon mal für die bisherige Hilfe.
Mit vielen Grüßen
euer
James F.

von Klaus R. (klara)


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James F. schrieb:
> Dadurch wird auch die kollektorseitige Platte von C1 von UB auf !+0,2 V!
> heruntergezogen, also um !UB − 0,2 V!,

Von UB auf das Potential der Sättigungsspannung von +0,2 V.

James F. schrieb:
> also um !UB − 0,2 V!

Also um 9,0 V - 0,2 V.

James F. schrieb:
> !0,2 V − (UB – 0,7 V), also −UB + 0,9 V.!

Das ist simple Mathematik, Klammerechnung.
mfg Klaus

von James F. (modellbahn-thyristor)


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Klaus R. schrieb:
> Von UB auf das Potential der Sättigungsspannung von +0,2 V.

Äääh! Was ist das Potential? Ich habe das mal rescherchiert, aber nichts 
gefunden,
Wie genau hat das Potential mit der Spannung zu tun?

Mfg James

von James F. (modellbahn-thyristor)


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Ich fand diese Formel:
https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/29390870e72c760130ee3c6de24844a0432a726c
Ist das die Formel, nach welcher sich das Verhalten der Elkos erklären 
lässt?
mfg
James

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