Taktgeber mit Inverter

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Unilein
Fachgebiet Rauchentwicklung
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#1
26.05.2017, 11:51

Hallo zusammen,

was braucht man in der Elektronik immer mal wieder? Genau! Einen Taktgeber. Wir Hobbyelektroniker arbeiten dabei gerne mal mit dem alt bekannten Taktgenerator NE555. Dieser hat einige Möglichkeiten, aber auch Grenzen. Gerne wird er sehr warm bei hohen Frequenzen und gerne wird er sehr warm bei ungünstigem Tastverhältnis. Die Schaltung, die man mit dem NE555 aufbaut, nennt man Astabile Kippstufe. Sie kippt von einem Zustand in die Andere, also von "an" nach "aus" und wieder zurück. Prima für Blinker oder einfache Taktgeber in elektronischen Schaltungen. Man benötigt nur 6 Bauteile zum Aufbau der Grundschaltung.

Natürlich gibt es auch andere Taktquellen. Zum Beispiel fertige Quarzoszillatoren. Die gibt es auch mit sehr hohen Frequenzen, sie sind allerdings nicht regelbar. Oder wir nehmen eine Pierce-Schaltung. Diese wird mit einem Quarz aufgebaut. Auch hier sind extrem hohe Frequenzen möglich, aber auch hier gibt es keine Einstellmöglichkeiten. Perfekt geeignet für Festfrequenzanwendungen. Also als Taktgeber für Prozessoren oder auch als Frequenzgeber bei Fernsteuerungen für Modellbauflugzeuge und Ähnliches. Man benötigt 7 Bauteile um eine Pierce-Schaltung aufzubauen.

Es gibt natürlich noch weitere Schaltungen, die den Takt angeben können. Ich möchte Euch aber mal eine ganz Einfache Schaltung vorstellen, die ich ganz gerne in meinen Projekten verwende. Sie ist total einfach aufzubauen und benötigt 3 Bauteile in der Grundschaltung. Es handelt sich um einen Taktgeber mit einem Inverter.

Folgende Bauteile werden dazu benötigt:
  • Ein Inverter (z.B. SN74HCT04 oder CD4069, falls man CMOS einsetzen möchte)
  • Einen Kondensator (z.B. 5µF)
  • Einen Widerstand oder Potentiometer (z.B. 100 kOhm)


Man benötigt vom IC zwei (oder drei) der 6 Inverter. Den dritten Inverter eigentlich nur zur Signalverstärkung. Das Grundprinzip sieht so aus:

   

         

Mit der Formel kann man sich den Takt ausrechnen.
In der Formel steht

R für den Widerstandswert in Ohm
C für den Kondensator in Mikrofarad
t für die Puls-/Pausenzeit
f für die Frequenz

Damit kann man sich die gewünscht Frequenz ausrechnen. Mit dem Einsatz eines Potentiometers lässt sich der Takt gut einstellen. Ich habe mit einem 5µF-Kondensator und einem 100 kOhm-Poti gute Ergebnisse erzielt.

Für alle, die sich das mal nachbauen wollen, habe ich die Grundschaltung mal aufgezeichnet:

   



Die Schaltung erreicht mit dem gezeigten Aufbau ein Tastverhältnis (Dutycycle) von 50:50. Für digitale Anwendungen häufig sehr gut geeignet. In der gezeigten Schaltung wird der dritte Inverter noch nachgeschaltet, um ein entsprechend verstärktes Ausgangssignal zu bekommen. Auf diese Weise kann eine höhere Last angeschlossen werden. LED's zum Beispiel oder mehrere IC's gleichzeitig takten (z.B. Schieberegister).


Eine Kleine Anmerkung zum Schluß: Wer für den Aufbau einen CMOS-Baustein verwendet und die für diese Schaltung nicht genutzten Inverter nicht anderweitig in seiner Schaltung nutzt, sollte die Eingänge der übrigen drei Inverter auf Masse oder an die Versorgungsspannung legen. Der CMOS-Baustein wird sonst evtl. anfangen zu "flattern" und wirkt dann wie ein kleiner Radiosender... Das ist eher nicht gewollt.


Gruß
Uni
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Klopapier beidseitig verwenden und der Erfolg liegt auf der Hand!
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 03.03.2018, 21:24 von Unilein.)
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Unilein
Fachgebiet Rauchentwicklung
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#2
12.07.2017, 17:30

Aiaiai!!

Der geneigte Leser hat es natürlich längst bemerkt. Ich habe die Schaltung "kurz mal aufgezeichnet" und prompt einen Fehler eingebaut:
In meiner Zeichnung hängt der Kondensator zwischen Pin 3 und Pin 5. DAS IST FALSCH!

Der Kondensator gehört zwischen Pin 1 und Pin 4!

Sorry für den Fehler, der natürlich dafür sorgt, dass die Schaltung nicht funktioniert.

Gruß
Uni
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Klopapier beidseitig verwenden und der Erfolg liegt auf der Hand!
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 16.02.2018, 14:48 von Unilein.)
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