Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltung verstehen


von Manni W. (Gast)



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Hi

Ich simuliere eine Übungsschaltung aus der Schule, die ich nicht so ganz 
verstehe.
Bis zum Punkt "in" verstehe ich das Signal.
Auch am Punkt out ist das Signal jeweils um die Diodenspannung 
geringer/höher. (Signal pendelt zwischen 11,3V und 0.7V).

Spannend wird es beim Filter 1. Wenn der npn leitend ist, wird der 
Kondensator aufgeladen, mit jenem Strom der zuerst maximal ist und 
kontinuierlich abnimmt. Ist der pnp leitend, so entlädt sich der 
Kondensator.
Zu beachten ist hierbei, dass der Punkt filter1 negativ wird, sobald der 
pnp leitend wird. Das verstehe ich auch.

So weit so gut, aber warum sieht die Kurve V(filter1) dennoch so komisch 
aus?
Warum erreicht der Kondensator C1 nicht 12V und wenn er doch während der 
npn Leitphase nur ca. 2.5V erreicht, müssten das ca. -2.5V sein, wenn 
der pnp leitet?
Warum ca. -10V?

Was ich absolut nicht verstehe ist, warum am Pkt. filter2 gar nichts 
mehr zu sehen ist. Wenn ich rechne, hat der Hochpass nämlich eine 
Knickfreq. ca. 160Hz und der Tiefpass dann ca. 3 Hz. Nach dem Tiefpass 
kommt ja nichts mehr an.
Wo liegt der Denkfehler?

Ich habe den Draft mit angehängt, für jene, die das nicht extra zeichnen 
möchten.

von HildeK (Gast)


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Manni W. schrieb:
> Was ich absolut nicht verstehe ist, warum am Pkt. filter2 gar nichts
> mehr zu sehen ist. Wenn ich rechne, hat der Hochpass nämlich eine
> Knickfreq. ca. 160Hz und der Tiefpass dann ca. 3 Hz. Nach dem Tiefpass
> kommt ja nichts mehr an.
> Wo liegt der Denkfehler?

Frequenzen > 160Hz gehen durch den HP.
Frequenzen < 3Hz durch den TP.
Nenne mir mal eine Frequenz, die dann noch in einer Reihenschaltung 
HP+TP durch beide durchkommt ...

von K. S. (the_yrr)


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Manni W. schrieb:
> Auch am Punkt out ist das Signal jeweils um die Diodenspannung
> geringer/höher. (Signal pendelt zwischen 11,3V und 0.7V).
Bei 10V sind das eher 9.3V und 0.7V.


> Warum erreicht der Kondensator C1 nicht 12V und wenn er doch während der
> npn Leitphase nur ca. 2.5V erreicht, müssten das ca. -2.5V sein, wenn
> der pnp leitet?
> Warum ca. -10V?

C1 blockt nur DC ab (wenn die frequenz groß genug ist). An OUT hast du 
im Mittel 5V DC mit 0V/10V Spitze. Nach C1 an FILTER 1 hast du im Mittel 
0V DC mit +-5V Spitze. Dazu müssen aber im Mittel 5V an C1 anliegen, 
dafür sorgt R5. Dies benötigt allerdings etwas Zeit, da zu Beginn der 
Simulation 0V an C1 anliegen.


> Was ich absolut nicht verstehe ist, warum am Pkt. filter2 gar nichts
> mehr zu sehen ist.

Mach mal ein eigenes Panel im Diagram für filter2. Ein paar mV kommen da 
schon an, aber du hast einen (frequenzabhängigen) Spannungsteiler aus 
56k und 1u. Klar dass da kaum was zu sehen ist.

Ich würde vermuten, dass R6 und/oder C2 einen falschen Wert haben. Woher 
kommt die Schaltung, und hast du die schonmal kontrolliert?

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


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Manni W. schrieb:
> Nach dem Tiefpass kommt ja nichts mehr an.
> Wo liegt der Denkfehler?

Da kommen noch ein paar zweistellige Millivolt an.

Zum Spielen mit Zahlenwerten:
https://www.redcrab-software.com/de/Rechner/Elektro/RC-Reihen-Schaltung

von HildeK (Gast)


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Manni W. schrieb:
> So weit so gut, aber warum sieht die Kurve V(filter1) dennoch so komisch
> aus?
Die sieht gar nicht komisch aus. So, wie sie soll!

> Warum erreicht der Kondensator C1 nicht 12V und wenn er doch während der
> npn Leitphase nur ca. 2.5V erreicht, müssten das ca. -2.5V sein, wenn
> der pnp leitet?
> Warum ca. -10V?

Meinst du die Spannung über dem Kondensator - oder gegen GND, also über 
dem R5?
Warum meinst du, dass da 2.5V nur erreicht werden?

Wenn der NPN leitet und die Frequenz klein genug ist, dann lädt sich der 
Kondensator über R5 auf 10V-0.7V-UCE auf (wenn die Ansteuerung 0V/10V 
ist). Sperrt der und der PNP beginnt zu leiten, dann wird die linke 
Seite des C auf 0.7V+UCE gebracht, also sinkt um 10V-1.4V-2UCE. Und der 
Kondensator entlädt sich über R5.
Wenn du eine höhere Frequenz anbietest, dann wird der Kondensator nicht 
mehr ganz voll geladen und auch nicht mehr ganz entladen. Die Amplitude 
an 'filter1' wird kleiner.
Alles richtig.

von Helge (Gast)


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Du schaust die die ersten paar impulse an. wenn das system seinen 
"Arbeitspunkt" gefunden hat, schaut das anders aus, so wie du erwartest.

Verwende z.B. ".tran 0 1005m 1000m".

von Manni W. (Gast)


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HildeK schrieb:
>
> Frequenzen > 160Hz gehen durch den HP.
> Frequenzen < 3Hz durch den TP.
> Nenne mir mal eine Frequenz, die dann noch in einer Reihenschaltung
> HP+TP durch beide durchkommt ...

Verstanden! Eigentlich wollte ich genau darauf hinaus. Der 2. Filter ist 
Unfug.

K. S. schrieb:
> Bei 10V sind das eher 9.3V

Richtig ;)

> C1 blockt nur DC ab (wenn die frequenz groß genug ist). An OUT hast du
> im Mittel 5V DC mit 0V/10V Spitze. Nach C1 an FILTER 1 hast du im Mittel
> 0V DC mit +-5V Spitze. Dazu müssen aber im Mittel 5V an C1 anliegen,
> dafür sorgt R5. Dies benötigt allerdings etwas Zeit, da zu Beginn der
> Simulation 0V an C1 anliegen.

Ja, sehe ich auch so wie du:
OUT im Mittel 5V DC mit 0V/10V Spitze
Nach C1 an FILTER 1 im Mittel 0V DC mit +-5V Spitze

Was ich aber immer noch nicht verstehe ist, warum Filter1 eine fallende 
Flanke aufweist, während der npn leitend ist.
Out ist ja im Mittel wie erwähnt 5V. Dieser lädt den C1 auf. Wieso ist 
die Spannung von C1 dennoch während der Leitphase des npn abnehmend? 
(Abnahme von 5V auf 3V). Genau dann müsste er doch kontinuierlich 
zunehmen oder zumindest während dieser Phase konstant bleiben. Der 
Simulation nach aber lädt sich C1 ziemlich direkt nach dem Einschalten 
auf 5V. Das passiert ja so ziemlich in ca. 50us und nimmt nachher ab. 
Ich erkenne keinen Weg, wie sich C1 aber entladen könnte.
>
> Ich würde vermuten, dass R6 und/oder C2 einen falschen Wert haben. Woher
> kommt die Schaltung, und hast du die schonmal kontrolliert?

Ja die Werte sind so wirklich im Beispiel. Ich werde sie mal 
entsprechend anpassen, sodass ich zumindest weiter simulieren kann. 
Bisher habe ich nur die halbe Schaltung gezeigt, weil ich einfach 
abstrahieren wollte.

Dieter D. schrieb:
> Manni W. schrieb:
>> Nach dem Tiefpass kommt ja nichts mehr an.
>> Wo liegt der Denkfehler?
>
> Da kommen noch ein paar zweistellige Millivolt an.
>
> Zum Spielen mit Zahlenwerten:
> https://www.redcrab-software.com/de/Rechner/Elektro/RC-Reihen-Schaltung

Ich habe das in einem separaten Plot mal angesehen. Es sind ca. +-16mV.

HildeK schrieb:
> Meinst du die Spannung über dem Kondensator - oder gegen GND, also über
> dem R5?
> Warum meinst du, dass da 2.5V nur erreicht werden?

Ja ich habe in diesem Fall wohl nur die ersten paar Pulse angeschaut.
Darauf wurde ich im vorletzten Beitrag von Helge aufmerksam gemacht.
Danke Helge ;)

> Wenn der NPN leitet und die Frequenz klein genug ist, dann lädt sich der
> Kondensator über R5 auf 10V-0.7V-UCE auf (wenn die Ansteuerung 0V/10V
> ist). Sperrt der und der PNP beginnt zu leiten, dann wird die linke
> Seite des C auf 0.7V+UCE gebracht, also sinkt um 10V-1.4V-2UCE. Und der
> Kondensator entlädt sich über R5.
> Wenn du eine höhere Frequenz anbietest, dann wird der Kondensator nicht
> mehr ganz voll geladen und auch nicht mehr ganz entladen. Die Amplitude
> an 'filter1' wird kleiner.
> Alles richtig.

Stop, bitte korrigier mich.
Also ich bin etwas verwirrt, ich habe das so gelernt, dass die Spannung 
an Out die Basisspannung-Ube ist, also In-Ube von Q2 ist, wenn dieser 
leitet.
Genauso entspricht Out Ube von Q3, wenn der pnp leitet. Kannst du mir 
sagen welches UCE das jeweils ist?

von HildeK (Gast)


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Manni W. schrieb:
> Stop, bitte korrigier mich.
> Also ich bin etwas verwirrt, ich habe das so gelernt, dass die Spannung
> an Out die Basisspannung-Ube ist, also In-Ube von Q2 ist, wenn dieser
> leitet.
Das ist auch richtig.

> Genauso entspricht Out Ube von Q3, wenn der pnp leitet. Kannst du mir
> sagen welches UCE das jeweils ist?

Q2 und Q3 sind als Emitterfolger geschaltet, ja. Und somit wundert mich 
dein Verwirrung nicht, denn ich lag an der Stelle falsch - sorry. Das 
würde erst eintreten, wenn die Ansteuerung die 10V überschreitet bzw. 
die 0V unterschreitet - was hier nicht sein kann.
Was noch wirken wird ist, dass kurz nach dem Umschalten der Strom 
maximal ist und man mehr Basisstrom braucht und somit UBE anfangs etwas 
größer ist. Aber das 'repariert' sich natürlich schnell mit 
fortschreitender Ladung des Kondensators.

Manni W. schrieb:
> Verstanden! Eigentlich wollte ich genau darauf hinaus. Der 2. Filter ist
> Unfug.

Kann man so nicht sagen. Beide Filter sind schon richtig, man muss aber 
die TP-Frequenz höher wählen als die HP-Frequenz; also z.B. R5 und R6 
tauschen.
Dann hast du als Durchlassband 3Hz - 160Hz.

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