W-Labor NHT Andreas Hager Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis

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Andreas Hager
Inhaltsverzeichnis
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1. Einfacher Tongenerator mit NE555 & BUZ10
2. Schwingkreis
3. Colpitts Oszillator
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Anhänge:
Mitschrift
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1. Einfacher Tongenerator mit NE555 & BUZ10
Schaltung:
UB=12V
R1=4,7kΩ
R2=10kΩ
R3=82Ω/5 Watt
V1=BUZ10
IC1=NE555
C1=100nF
Ls=Lautsprecher 4Ω/1 Watt
R4, R5, R6=?
R4, R5, R6-Berechnung:
Für R5 wurde ein Poti 5kΩ verwendet. Dies wurde in einem Spannungsteiler gepackt,
da sonst der Einstellungsbereich der Lautstärke für den Tongenerator sehr klein wäre
und man beim Einstellen des Potis einen unnötigen Weg zurücklegen müsste.
R5=5kΩ (angenommen)
6,5V
2V
2,5V
I= 2V
5kΩ =0,4mA
R4= 6,5V
0,4mA =16,25kΩ  gewählt: 18kΩ
R6= 2,5V
=6,25kΩ  gewählt: 6,8kΩ
0,4mA
Funktionsbeschreibung:
Schaltet man die Schaltung ein, lädt sich C1 über R1 und R2 auf. Steigt die Spannung
an C1 über 2/3 der Betriebsspannung wird der Ausgang auf Low gesetzt. Außerdem
wird Pin7 (Entladung) mit Masse verbunden.
Nun entlädt sich C1 über R2 und den Pin7, bis die Spannung an C1 unter 1/3 der
Betriebsspannung sinkt. Dann schaltet der Ausgang auf High und der Transistor an
Pin7 sperrt wieder. Jetzt beginnt das ganze von vorne und somit wird am Ausgang
(Pin3) ein Rechecksignal erzeugt.
Möchte man eine andere Frequenz am Ausgang des ICs, dann muss man lediglich
die Zeitkonstante (beim Laden und Entladen) verändern. Dies wird durch das Poti R 2
in unserer Schaltung realisiert.
Der NE555 liefert eine Rechtecksspannung am seinen Ausgang (Pin3) und steuert
somit den BUZ10 (Feldeffekttransistor) an. Da dieser ein spannungsgesteuerter
Transistor ist, braucht er keinen Vorwiderstand um einen Basisstrom zu erzeugen.
Der Spannungsteiler am Ausgang dient lediglich dazu, damit beim Einstellen der
Lautstärke über das Potentiometer kein unnötiger Weg entsteht  volle Ausnutzung
des Weges.
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2. Schwingkreis:
Schaltungen:
Schaltung:
Diagramme:
I/U
t
I/U
t
+U
t
-U
Frequenzberechnungsformel:
L=26µH
C=47nF
fberechnet=143,974kHz
fgemessen=142,86kHz
Funktionsbeschreibung:
In einem Schwingkreis wird die Energie des Kondensators mit der der Spule
periodisch ausgetauscht. Sind reale Bauelemente vorhanden nimmt die Schwingung
nach der e-Funktion ab. Beim Betätigen des Tasters wird der Schwingkreis
eingeschaltet. Im 1. Moment wird der Kondensator den ganzen Strom der Schaltung
aufnehmen um sich auf die Betriebsspannung aufzuladen. Die Energie des
Kondensators ist im elektrischen Feld gespeichert.
Dann entlädt sich der Kondensator über die Spule, der Strom ist dann maximal und
die Energie ist ins Magnetfeld geströmt. Wegen der Trägheit der Spule gegen
Stromänderung sorgt die Induktion dafür, dass der Strom nun noch weiter fließt (die
Energie wird dem Magnetfeld entnommen) und den Kondensator in umgekehrter
Polung wieder auflädt. Schließlich ist wieder die Spannung maximal, aber mit
umgekehrter Polung. Nun verläuft der Vorgang wieder zurück und so weiter.
Bild am Oszilloskop:
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3. Colpitts Oszillator:
Schaltung:
UB=10V
R1=10kΩ
R2=5kΩ
R3=1kΩ
R4=91Ω
V1=BC547
L1=26µH
C1=C2=C3=47nF
C4=C5=10µF
Funktionsbeschreibung:
Beim Einschalten der Schaltung beginnt der Colpitts Oszillator zu schwingen. Der
Transistor V1 wurde als Verstärker dimensioniert, so dass UCE=UB/2 Der
Basisspannungsteiler der Emitterschaltung dient zum erzeugen des Basisstromes.
Das Potentiometer R2 dient zum Einstellen von UBE und somit kann mit diesem Poti
festgelegt werden, wie stark er durchgesteuert wird.
Da die Emittergrundschaltung ohne Kopplungen extrem instabil ist, wurde eine
Emittergegenkopplung hinzugefügt (R4 und C4). Um die Spannungsverstärkung
wieder hochzupäppeln, die durch den Emitterwiderstand R4 gesunken ist, wird
parallel zu dem Widerstand der Kondensator C4 geschaltet.
Die Kondensator C1 und C2 bilden mit der Spule L1 einen Schwingkreis. Die
Transistorverstärkerstufe erzeugt eine Phasendrehung von 180°  Die beiden
Kondensatoren (C1 und C2) erzeugen jeweils eine Phasendrehung von 90° und der
Kondensator C3 dreht das Signal nochmals um 90°  Das Signal wurde somit um
360° gedreht und hat jetzt eine ganze Drehung hinter sich und ist somit wieder
„ohne“ Phasendrehung.
Der Ausgang wurde über den Elektrolyt-Kondensator C5 ausgekoppelt. Am Ausgang
wurde ein Sinussignal abgegriffen.
Die Frequenz des Signals wurde vorher wieder mit folgender Formel berechnet:
C=23,5nF  Parallelschaltung von C1 & C2
L=26µH
fberechnet=203,610kHz
fgemessen=200,000kHz
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