Hi Leute!
https://www.youtube.com/watch?v=4qxgwN9aq8E ich habe bei youtube einen
Kanal gefunden der es mir angetan hat. Der Autor erklärt zwar leider
nicht so wie das in der Schule gemacht wird (was es zum Teil etwas
verwirrend macht, aber das sagt er auch selber: dass Experten sich unter
Umständen die Ohren zuhalten müssen) Aber wie auch immer was man merkt
ist dass dem die Sache am Herzen liegt und er sein Bestes gibt. Finde
ich toll.
Aaaaaber ich habe zu einem der Anfangsvideos direkt ne Frage. Es geht um
einen Oszillator um einen Schmitt Trigger Inverter. Seht ihr im Anhang.
Als da der Ladekondesator groß gemacht wurde um zu zeigen dass der dann
auch länger durch die Diode auflädt, fiel mir auf, dass es nicht mehr
stetig von aufladen zu entladen geht, sondern eine kurze abfallende
Zacke zu sehen ist. Woher kommt so etwas?
Falls mir beim Basteln mal so etwas unter kommen sollte, wüsste ich gar
nicht was los ist und was man da tun könnte. Die Diode mit der
Flussspannung kommt mir als Stichwort in den Sinn. Oder dass die Diode
vielleicht so langsam sperrt wenn der Inverter umschaltet, dass das C
sich sozusagen rückwärts ein klein wenig entlädt. Aber irgendwie rate
ich nur rum und würde mich freuen wenn mir da jemand etwas klarer zu
erklären kann!
Komisch wie so erst mal einfache Sachen unlösbare Fragen aufwerfen
können :-(
Danke und schönen Feiertag!
Vielen Dank
für die Rückmeldung. Die Bilder sind Screenshots aus dem Video, was da
für eine Diode drin ist weiß ich nicht.
Ist meine vage Idee, dass aus dem Kondensator Strom sozusagen rückwärts
durch die Diode fließt schon eine heiße Spur?
Gibt's andere Ideen bzw ich dachte eine Diode sperrt ns schnell.
Ich glaube ich sehe zu dass ich mir selber mal Bauteile und Ausrüstung
zusammen kaufe um aktiv zu werden. Ist nur teuer, daher baue ich in
Youtube noch Luft-Schlösser. :-)
P. S. Ich habe user Hinz hier schon als passiver Leser öfter als
wortkarg aber nie unhöflich und auf den Punkt erlebt. Das ist Meilen
angenehmer als selbst-Inszenierung.
Der Kondensator muss doch in kürzester Zeit aufgeladen werden. Wo soll
der hohe Aufladestrom denn herkommen? Vom CMOS-Gatter etwa? niemals...
deshalb "dauert" das eben ein wenig.
Hi
Das meine ich doch nicht. Beim umschalten fällt die Spannung in kurzer
Zeit etwas bevor sich das c durch den Widerstand entlädt. Die zacke
meine ich.
Dass das aufladen dauert wundert mich gar nicht.
Grüße
Tobi schrieb:> Als da der Ladekondesator groß gemacht wurde um zu zeigen dass der dann> auch länger durch die Diode auflädt, fiel mir auf, dass es nicht mehr> stetig von aufladen zu entladen geht, sondern eine kurze abfallende> Zacke zu sehen ist. Woher kommt so etwas?
Was für einen hast du denn da eingesetzt, oder ist das uas dem Video?
Wenn das ein (alter) Elko ist, könnte das gut dessen ESR sein. Beim
(ent)laden fällt eine Spannung am internen Widerstand im Kondensator ab.
Stell dir dazu einfach einen idealen Kondensator in Reihe mit einige Ohm
(bis einigen 10 Ohm) vor.
Richtig. Das ist aus dem Video.
Aber generell möchte ich euch erst mal danken für die Ideen. Manchmal
wird man ja zu Freiwild und rund gemacht bei so Fragen. :-)
Tobi schrieb:> Es geht um einen Oszillator um einen Schmitt Trigger Inverter.
Der Schmitt Trigger Inverter hat mehrere Anschlüsse.
Wo hängt der Masseanschluss vom Oszi dran und wo wird das Signal
abgegriffen?
Wie sehen die Skalen vom Oszi aus (Ablenkgeschwindigkeit, Y-Skalierung)?
Der Sprung wird beim Umschalten des Ausgangs vom Schmitt Trigger
entstehen ;-)
Erste Maßnahme, um z.B. zu verstehen, ob das an der Diode oder an
parasitären Effekten liegt, wäre ein Nachbau in LTSpice.
p.s.
Ich guck mir jetzt nicht 23 min YT an, um rauszufinden, was da los ist.
Das ist schon in Ordnung, Wolfgang. Würde vielleicht auch etwas zu weit
gehen :-)
Ich bin erst mal froh über alle Ideen. Da werde ich dann in Ruhe drüber
nachdenken und dann ggf. noch mal spezifisch nachfragen.
Wenn das die Diode ist, müsste das auch mit kleinen c zu beobachten
sein, oder? Ist mir da nicht aufgefallen.
Wenn ich simulieren will: brauche ich da ein bestimmtes Modell eines
Inverters. Wenn es an dem selber liegt reicht es ja bestimmt nicht aus
wenn der ideal betrachtet wird. Falsch simuliert täusche ichir ja selber
was vor.
Aber simulieren hört sich gut an-habe nämlich kein Labor.
Wolfgang schrieb:> Ich guck mir jetzt nicht 23 min YT an, um rauszufinden, was da los ist.
Brauchst du auch nicht. Das hier ist der vermutliche Grund:
K. S. schrieb:> Wenn das ein (alter) Elko ist, könnte das gut dessen ESR sein. Beim> (ent)laden fällt eine Spannung am internen Widerstand im Kondensator ab.> Stell dir dazu einfach einen idealen Kondensator in Reihe mit einige Ohm> (bis einigen 10 Ohm) vor.Tobi schrieb:> Wenn das die Diode ist, müsste das auch mit kleinen c zu beobachten> sein, oder? Ist mir da nicht aufgefallen.
Kleine Cs haben viel kleineren ESR. Da ist das zwar theoretisch auch
vorhanden, nur werden andere Unzulänglichkeiten das überdecken.
Passt auch zur Aussage von K.S.
Steigende Flanke:
Diese ist nicht steil (senkrecht), weil der Ausgang des Inverters des
Schmitttriggers keinen hohen Ausgangsstrom schafft.
Fallende Flanke:
Die kleine Lücke zur fallenden Linie kommt daher, weil es eine langsame
Diode ist und bei dem Strom zum Abbau der Ladungssträger dem Kondensator
ein paar Prozente Ladung geklaut werden.
Anschließend finden die ganz normale Entladung des Kondensators über den
parallelen Widerstand statt.
Wieder steigende Flanke:
Die kleine Lücke zur steigende Linie, kann ich mir mit langsamen Diode
nicht erklären, höchstens mit der Kapazität der Diode, die ist aber zu
klein. Allerdings gibt es das Problem, das bei steigender Flanke durch
unterschiedliche Geschwindigkeit der internen Ausgangstreiberhalbbrücke
gerne ein kurzer Quer-Strom-Peak fließt. Vermutlich wurde das Oszi
massenmäßig nicht so ideal angeschlossen und mißt den dadurch
verursachten Spannungsabfall mit.
Die induktive Komponente des Kondesators könnte auch eine Ursache sein.
HildeK schrieb:> Tobi schrieb:>> Wenn das die Diode ist, müsste das auch mit kleinen c zu beobachten>> sein, oder? Ist mir da nicht aufgefallen.>> Kleine Cs haben viel kleineren ESR.
Ihr meintet beide mit kleiner dann auch gleichzeitig
"nicht Elko sondern Folko oder Kerko" - oder?
Nur dann stimmt das so.
Elkos haben, je weniger µF (= je kleiner), bei, um es
einfacher zu halten, angenommen gleicher Nennspannung,
auch um so höheren ESR.
Das kann man recht einfach ausmessen. Falls man ein
paar verschiedene Elkos, sagen wir mal einer mit 2,2µF
und einer mit 22µF, hat, auch mit dem DMM.
(Größere, also mit Kapazitäten von zB 2200 und 10000µF,
benötigten glaube ich schon eher ein Milliohmmeter.)
Ein Widerstand in Serie zur Diode (1N4148) wirkt Wunder, denn der
Ausgang des ST kann nicht unbegrenzt liefern oder nehmen, daher der
Sprung...
Einen besseren Sägezahn bekommt man aber nur, wenn man den C wesentlich
verkleinert...
Hallo,
Das ist der Synthezizer-Experimentator mit seiner Videoserie.
Wenn man das Video bis Minute, 3:xx ansieht, erkennt man, wie
nacheeinander erst der Kondensator von 2,2 nF auf 1µF und dann auf
"riesig" vergrößert wird. Dann wird der Widerstand auf 1 MOhm erhöht.
Bei 1 MOhm und "riesig", entsteht erst der Sprung. Nun, ohne die Werte
zu kennen, hört man aber neben dem tollen Pfeifton, daß eine ganz
niedrige Frequenz heraus kommt. Wenn der Sprung auf seinem alten
analog-Oszi erscheint, ist die Frequenz unhörbar niedrig. Der Strahl ist
so hell aufgedreht, daß sogar der Rücklauf sichtbar wird. Es wird nicht
gezeigt, ob da ein Elko drin ist, der den bisher vermuteten ESR
mitbringt.
Letztendich geht es ihm aber nicht um die genaue Signalform, sondern um
die Konstruktion eines spannungsgesteuerten Oszillators, dessen
"variabler Kondensator" anscheinend der Transistor sein soll, der mit
sehr geringem Basisstrom angesteuert wird, um annähernd die Melodie zu
spielen, die er am Ende mit Hilfe des Sequencers heraus bringt.
mfG
Christian S. schrieb:> Das ist der Synthezizer-Experimentator mit seiner Videoserie.> Wenn man das Video bis Minute, 3:xx ansieht...
Das hört sich spannend an! Wo finde ich denn das Video (Link)?
Ich glaube nicht dass es an der Trägheit der Diode liegt, weil der
kleine "Zacken" nach unten viel steiler verläuft, als die Ladephase des
Kondensators.
Vermutlich hat er bloß nicht die Spannung direkt am Kondensator
gemessen, so dass parasitäre Widerstände (z.B. vom Steckbrett) die
Messung verfälschen:
1
+--[===]--+
2
| |
3
GND |---[===]--+---||----*---|<|---o Ausgang des IC
4
Rp
Rp soll hier mal der parasitäre Widerstand vom Steckbrett sein. Das
Oszilloskop ist an GND und * angeschlossen.
Während der Kondensator geladen wird, fließt ein relativ hoher Strom
durch Rp. Der Spannungsabfall an Rp addiert sich zu der Spannung am
Kondensator, so dass sein Oszilloskop in der Ladephase ein bisschen zu
viel Spannung anzeigt.
In der Entladephase entfällt dieser Strom, am Widerstand Rp fällt nichts
mehr ab, das Oszilloskop zeigt sprunghaft weniger Spannung an.
klick schrieb:> Elkos haben, je weniger µF ... um so höheren ESR.
Was einen ähnlichen Effekt auf das Messergebnis hat. Am ESR kehrt sich
die Polarität des Spannungsabfalls sogar um (laden versus entladen).
Tobi schrieb:> Als da der Ladekondesator groß gemacht wurde um zu zeigen dass der> dann auch länger durch die Diode auflädt, fiel mir auf, dass es nicht> mehr stetig von aufladen zu entladen geht, sondern eine kurze> abfallende Zacke zu sehen ist. Woher kommt so etwas?
Wie K.S. schon geschrieben hat, ist die Ursache dafür vermutlich der ESR
des Kondensators, evtl. noch unterstützt durch die Kontaktwiderstände
des Steckbretts.
> Die Diode mit der Flussspannung kommt mir als Stichwort in den Sinn.
Die senkt die Ladespannung um etwa 0,6V, erklärt aber diese Sprünge
nicht.
> Oder dass die Diode vielleicht so langsam sperrt wenn der Inverter> umschaltet, dass das C sich sozusagen rückwärts ein klein wenig> entlädt.
Das erklärt nicht den Sprung am unteren Scheitelpunkt des Signals. Aber
auch den oberen Sprung erklärt das nicht, denn dafür ist der Sprung zu
steil. Das würde ja bedeuten, dass der kurzzeitige Entladestrom durch
die noch nicht sperrende Diode um ein Vielfaches größer wäre als der
Ladestrom zuvor. Der Strom, den der 40106 liefern kann, ist aber in
beide Richtungen etwa gleich groß. Deswegen kommt auch die Kapazität der
Diode als Ursache nicht in Frage.
Tobi schrieb:> Die Bilder sind Screenshots aus dem Video, was da für eine Diode drin> ist weiß ich nicht.
Es ist eine 1N4148, das geht aus dem Vorgängervideo hervor:
https://www.youtube.com/watch?v=QBatvo8bCa4
Die Sperrverzugszeit der 1N4148 liegt im Nanosekundenbereich. In dieser
kurzen Zeit kann der 40106 den "really big capacitor" nicht so weit
entladen, dass man dies auf dem Oszi bei dieser Einstellung erkennen
könnte.
Leider sagt der Autor des Videos nichts über den verwendeten Kondensator
und den Entladewiderstand. Dennoch stecken in den Osziaufnahmen viele
Informationen, aus denen man unter Zuhilfenahme des Datenblatts des
40106 einige Schlüsse ziehen kann. Ich habe das mal versucht und bin zu
folgenden Ergebnissen gekommen:
Die Vertikaleinstellung des Oszis ist 0,1 V/div. Da ein 10:1-Tastkopf
verwendet wird, sind dies effektiv 1 V/div.
Die Horizontaleinstellungen sind 5 ms/div (ab 03:02 im Video), 2 ms/div
(ab 03:05) 1 ms/div (ab 03:07), gleich danach wieder 5 ms/div, 10 ms/div
(ab 03:15) und schließlich wieder 5 ms/div (ab 03:16).
Daraus ergibt sich eine Periodendauer von 20,5 ms, was 49 Hz entspricht.
Die Ladephase dauert 3,5 ms, die Entladephase 17 ms.
Der 40106 wird an 12 V betrieben (das sagt der Autor irgendwann im
Video). Daraus und aus den Tabellen und Diagrammen im Datenblatt können
die Eingangsschwellwerte (ca. 4,5 V und 7,1 V) und der Ausgangsstrom
(ca. 18 mA) abgeschätzt werden. Die Hysterese von 7,1 V - 4,5 V = 2,6 V
stimmt gut mit der Osziaufnahme überein.
Aus dem Signalverlauf während der Entladephase ergibt sich die
Zeitkonstante des RC-Glieds τ = 40 ms. Damit man auf die Ladedauer von
3,5 ms kommt, müssen C ≈ 22 µF und R ≈ 1,8 kΩ sein. Beides sind gängige
Werte (E6- bzsw. E12-Reihe).
Aus der Höhe der Sprünge und dem Ausgangsstrom des 40106 ergibt sich ein
ESR von etwa 14 Ω, was einem Verlustfaktor von 0,23 bei f = 120 Hz
entspricht. Das ist ein ziemlich schlechter Wert (aktuelle Kondensatoren
der unteren Preisklasse haben meist einen Verlustfaktor um die 0,16).
Aber evtl. handelt es sich hier um einen etwas älteren Typ, dann ist
dieser ESR durchaus plausibel.
Mit den geschätzten Werten habe ich mal eine Simulation durchgeführt.
Für den 40106 hatte ich kein Spice-Modell, deswegen habe ich den
universellen Schmitt-Trigger aus der LTspice-Bibliothek genommen und
dessen Parameter so dimensioniert, dass er in etwa den typischen Angaben
des Datenblatts des 40106 entspricht. Der Ausgang des LTspice-Modells
ist eine ideale Spannungsquelle mit Serienwiderstand, was kein gutes
Abbild der CMOS-Ausgangsstufe des 40106 ist. Um den Simulationsfehler
dennoch gering zu halten, habe ich den Serienwiderstand so gewählt, dass
der Schmitt-Trigger in dem relativen engen Ausgangsspannungsbereich
während der Ladephase (5,6 V bis 7,8 V) im Mittel die oben ermittelten
18 mA liefert.
Das ausgegebene Signal entspricht sehr gut den Osziaufnahmen im Video,
weswegen ich davon ausgehe, dass die vielen vorgenommenen Schätzungen
zumindest nicht komplett daneben liegen :)
Yalu X. schrieb:> Wie K.S. schon geschrieben hat, ist die Ursache dafür vermutlich der ESR> des Kondensators, evtl. noch unterstützt durch die Kontaktwiderstände> des Steckbretts.>>> Die Diode mit der Flussspannung kommt mir als Stichwort in den Sinn.>> Die senkt die Ladespannung um etwa 0,6V, erklärt aber diese Sprünge> nicht.
Es wurde zwar nirgendwo geklärt, wo genau die Spannung gemessen wurde.
Aber "normale" und reale Elkos zeigen schon immer diesen Sprung an ihren
Anschlüssen, wenn diese von der Ladephase (wo noch deutlicher Strom
fließt) in die Entladephase umgeswitched werden (vor allem bei einem
Strom, der für den Elko "fühlbar" ist).
Denn ein "normaler" Elko besteht ja aus zwei aufgewickelten Alu-Bändern,
die zusammen den C bilden, aber eben auch eine gewisse Länge aufweisen,
also spürbaren R. Real entspricht das dann eben unendlich vielen
RC-Tiefpässen (also viele R in Reihe, an jedem Knotenpunkt ein kleiner C
nach Masse), der am Eingang dann die Reflexion sieht, wenn es plötzlich
einen Pegelwechsel gibt (ok, Reflexion ist vielleicht falsch an der
Stelle ...). Wenn der Ladestrom plötzlich wegfällt, bzw. umgedreht wird,
dann sackt die Spannung eben ebenso plötzlich ab, und würde auch
unmittelbar danach nicht einfach nach einer e-Kurve abfallen, sondern
erstmal viele überlagerte e-Kurven.
>> Oder dass die Diode vielleicht so langsam sperrt wenn der Inverter>> umschaltet, dass das C sich sozusagen rückwärts ein klein wenig>> entlädt.>Das erklärt nicht den Sprung am unteren Scheitelpunkt des Signals. Aber>auch den oberen Sprung erklärt das nicht, denn dafür ist der Sprung zu>steil. Das würde ja bedeuten, dass der kurzzeitige Entladestrom durch>die noch nicht sperrende Diode um ein Vielfaches größer wäre als der>Ladestrom zuvor. Der Strom, den der 40106 liefern kann, ist aber in>beide Richtungen etwa gleich groß. Deswegen kommt auch die Kapazität der>Diode als Ursache nicht in Frage.
Jo, denke ich auch, daß die Diode hier überhaupt keine Rolle spielt. Die
verdoppelt das Problem nur, welches ohnehin schon besteht (wenn direkt
am C gemessen wird)
> sondern um die Konstruktion eines spannungsgesteuerten Oszillators, dessen >"variabler Kondensator" anscheinend der Transistor sein soll, der mit sehr >geringem Basisstrom angesteuert wird,
Korrektur:
dessen variabler Widerstand der Transistor sein soll, der an der Basis
mit einer Spannung angesteuert werden soll,
Mfg
Yalu X. schrieb:> sondern eine kurze>> abfallende Zacke zu sehen ist. Woher kommt so etwas?
C1 von ideal auf realen
z.B "Murata" pn="GRM188R60E226ME16" type="X5R"
und R1 auf realen mit 1.82K
gewechselt ....
oder eigene Werte eintragen.
Danach war die Unstetigkeitsstelle ausgebügelt ... :-)
CD40106
Beitrag "Re: LTSPICE 40106 mit externer Versorgungsspannung"
mit Schaltung in der CD4000_v_test-1.zip
Mani W. schrieb:> Jens G. schrieb:>> Jo, denke ich auch, daß die Diode hier überhaupt keine Rolle spielt.>> Und wie willst Du dann einen "Sägezahn" erzeugen?
Diese Frage war doch hier überhaupt nicht das Thema ...
Mani W. schrieb:> Und wie willst Du dann einen "Sägezahn" erzeugen?Jens G. schrieb:> Diese Frage war doch hier überhaupt nicht das Thema ...
Gut, dann habe ich schon zu weit gedacht und nach den Bildern dachte
ich, er möchte einen Sägezahn...
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