Astabile Kippstufe Funktionsweise

[Teckno]

Hallo allerseits,

Ich habe ein Problem mit dem vollständigen Verständnis der Funktion eines einfachen Wechselblinkers. Genau genommen verstehe ich nicht ganz wie die beiden Kondensatoren in dieser Schaltung agieren. Ich habe mir mehrere Erklärungen dazu angesehen/durchgelesen aber knabbere noch etwas daran. Was ich denke verstanden zu haben, ist, dass die Kondensatoren die Basis-Emitter-Spannungen der beiden Transistoren so steuern, dass wenn an der Basis des einen Transistors 0,7 V anliegen, durch den jeweiligen Kondensator eine negative Spannung an der Basis des anderen Transistors anliegt. Ab da komme ich jedoch ins hinken. Die Formulierungen in den verschiedenen Erklärungen sind relativ unterschiedlich und dadurch recht verwirrend, daher hoffe ich, dass mir hier weitergeholfen werden kann.
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LG Teckno

[avr_racer]

Ausgangszustand wird beim einschalten der Kippstufe durch die Toleranzen erreicht. Somit gehen wir mal davon aus das T1 durchgesteuert ist, D1 leuchtet und somit liegt c1+ fast auf Masse. C1- hat einen "negativen" Impuls durchgelassen, so das dieser T2 gesperrt und damit C2+ auf Ub liegt. C2- hat einen positiven Impuls durchgelassen und steuerte somit durch / bleibt solange durchgesteuert BISSSS über R2 der C1- auf etwa 0,5V aufgeladen ist, so das die Basis des T2 langsam anfängt durchzusteuern. In dem Kippmoment wird dieser Ladeeffekt durch den "positiven" Impuls über C1 begünstigt. Es entsteht für einen kurzen Moment eine Mitkopplung (Impuls durch C1) der C1- auf die restlichen 0,7V anhebt.

Darüber mal nachdenken und wenn verstanden der Frage nachgehen: Warum denn eigentlich Kondensatoren nicht evtl einen defekt davon tragen ???? (Am besten wird die Frage nur vom TO beantwortet)

[HaWe]

hallo,
es wäre gut zu wissen, welche Erklärungen du gelesen hast (Links) und was genau du daran nicht verstanden hast.
Gust du mal hier:
ist das einleuchtender?
http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Astabiler%20Multivibrator%20-%20Eine%20unruhige%20Schaltung.htm

[PICture]

Hallo!

@ Teckno


Was ich denke verstanden zu haben, ist, dass die Kondensatoren die Basis-Emitter-Spannungen der beiden Transistoren so steuern, dass wenn an der Basis des einen Transistors 0,7 V anliegen, durch den jeweiligen Kondensator eine negative Spannung an der Basis des anderen Transistors anliegt.

Du verstehst die Funktionsweise richtig und alle diverse pseudowissenschaftliche Erklärungen sollten dir egal sein. Die quasi dreieckige negative Impulse sind für ein Elko ganz unschädlich, weil die deshalb entstandene kaum dünnere Dielektrikschicht sich beim nachfolgendem Aufladen mit richtig gepolter Spannung vollständig "regeneriert".

[Peter(TOO)]

Darüber mal nachdenken und wenn verstanden der Frage nachgehen: Warum denn eigentlich Kondensatoren nicht evtl einen defekt davon tragen ???? (Am besten wird die Frage nur vom TO beantwortet)
Es gibt noch ein weiteres Problem, die negativen Spannungsspitzen an der Basis-Emitter Strecke.
Ab wann es für den Transistor schädlich wird, hängt von der Betriebsspannung ab.

Da manche Halbleiter-Parameter fix sind, kann man nicht jede Schaltung nur für eine andere Spannung umdimensionieren!
Da muss manchmal auch die Schaltung selbst angepasst werden.
Auch wenn man die Widerstände richtig umrechnet, wird diese Schaltung mit 50V nur einmal schalten, dann sind neue Transistoren gefragt.

[avr_racer]

Es gibt noch ein weiteres Problem, die negativen Spannungsspitzen an der Basis-Emitter Strecke.
Ab wann es für den Transistor schädlich wird, hängt von der Betriebsspannung ab.

Kann das der TO für sich erstmal selber klären wie diese negativen Impulse grundsätzlich generiert werden? Ohne dieses Wissen ist schwer den AVibrator zu verstehn.



Da manche Halbleiter-Parameter fix sind, kann man nicht jede Schaltung nur für eine andere Spannung umdimensionieren!
Da muss manchmal auch die Schaltung selbst angepasst werden.
Auch wenn man die Widerstände richtig umrechnet, wird diese Schaltung mit 50V nur einmal schalten, dann sind neue Transistoren gefragt.

Auf wen beziehst du dich gerade ?? Das sollte, wenn man ein entpsrechendes Grundwissen aufgebaut hat, jeder Erbauer einer Schaltung haben und ungefähr abschätzen(oder berechnen) welche Spannungen/Ströme in welcher Höhe entstehen und dann das DB zur Rate ziehen.

[HaWe]

der OP ist absoluter Anfänger und hat von Elektronik absolut noch keinen Plan. Er fängt erst seit etwa 1 Monat an, sich mit Conrad/Franzis Elektronik- Einsteigersets schrittweise in die Elektrik/Elektronik einzuarbeiten. Daher sollten Antworten möglichst Anfänger-tauglich und handhabbar sein, eigene Berechnungen zu Schaltungen duchführen und Datenblätter wird hier wohl definitiv kein Anfänger bemühen (können), und Spezialprobleme wie Spannungsspitzen werden ziemlich sicher in dieser Beziehung verwirren, abschrecken u/o überfordern.
Ich finde, mein obiger Link ist ziemlich gut und anfängertauglich erklärt, und ich finde es reicht aus, um zu verstehen, was vor sich geht - das ist aber nur eine sehr subjektive Einschätzung. Dazu sollte sich der OP aber dann wirklich erst mal selber äußern.

[Peter(TOO)]

Auf wen beziehst du dich gerade ?? Das sollte, wenn man ein entpsrechendes Grundwissen aufgebaut hat, jeder Erbauer einer Schaltung haben und ungefähr abschätzen(oder berechnen) welche Spannungen/Ströme in welcher Höhe entstehen und dann das DB zur Rate ziehen.
1. Auf alle Halbwissenden, welche die Widerstände umrechnen können, sodass sich die Ströme bei anderen Betriebsspannungen nicht verändern.
2. An Neulinge. Der AM mit zwei Transistoren ist eine sehr verbreitete Schaltung, vor allem auch bei Anfängern. Da sie so einfach ist, wird man in den Lehrbüchern auch animiert, mit den Widerständen und Kondensatoren herum zu spielen um andere Frequenzen oder asymmetrische Signale zu erhalten.

Was mit 5V jahrelang funktioniert, kann bei 9V oder 12V schon nicht mehr so lange funktionieren! Leider wird auf das Problem mit negativen Spannungsspitzen in der Literatur meist nicht eingegangen. Dies führt oft auch bei professionellen Geräten zu entsprechenden Konstruktionsfehlern.

MfG Peter(TOO)

[HaWe]

die Schaltung des OP stammt mit absoluter Sicherheit aus einem Conrad/Franzis Anfängerset und ist daher garantiert auf die dort verwendete 9V Blockbatterie angepasst und maßgeschneidert. Es geht also nicht um irgendwelche eigenen Entwürfe oder Fremd-Adaptationen/Portierungen. Lasst doch bitte den OP was zu meinem Link mit der Erläuterung sagen, ob er so etwas auf diesem Level gesucht hat, ob es ihm hilft, oder wo genau er sonst damit aktuelle Verständnisprobleme hat.


der OP ist absoluter Anfänger und hat von Elektronik absolut noch keinen Plan. Er fängt erst seit etwa 1 Monat an, sich mit Conrad/Franzis Elektronik- Einsteigersets schrittweise in die Elektrik/Elektronik einzuarbeiten. Daher sollten Antworten möglichst Anfänger-tauglich und handhabbar sein, eigene Berechnungen zu Schaltungen duchführen und Datenblätter wird hier wohl definitiv kein Anfänger bemühen (können), und Spezialprobleme wie Spannungsspitzen werden ziemlich sicher in dieser Beziehung verwirren, abschrecken u/o überfordern.
Ich finde, mein obiger Link ist ziemlich gut und anfängertauglich erklärt, und ich finde es reicht aus, um zu verstehen, was vor sich geht - das ist aber nur eine sehr subjektive Einschätzung. Dazu sollte sich der OP aber dann wirklich erst mal selber äußern.

[avr_racer]

Die Schaltung und Erklärung findet man hier http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/multivibrator.htm

[PICture]

Vielen Dank avr_racer, weil ich sowas gutes (fast) sicher nicht gefunden hätte. :D

[HaWe]

die Erklärung ist wirklich gut, besonders als Ergänzung zu einer einfachen.

edit: den Link entfernt, hatte mich verklickt.

aber jetzt lassen wir doch bitte erstmal den OP lesen, urteilen und antworten, bevor ihn jetzt jeder mit "seinen" Links überschüttet...

[Teckno]

Da haben sich ja schon einige Antworten zusammengefunden, es ist also höchste Zeit dass ich mich wieder melde :) . Zunächst einmal, die Erklärung von der Elektronikerseite war mir nicht bekannt, der einzige Teil der Erklärung den ich hier nicht verstanden habe, ist der mit dem Kurzschluss. Dies ist zugleich ein gutes Beispiel dafür, was ich mit unterschiedlichen Erklärungen meine, da in den meisten Erklärungen die ich gesehen habe, dieser Kurzschluss nicht erwähnt wird. Eine andere Sache, die ich nicht verstehe, ist wie es zu diesem negativen Impuls vom Kondensator kommt. Das sind eigentlich meine zwei größten Fragen, wobei ich auch sagen muss, dass ich mit Kondensatoren noch immer leicht auf Kriegsfuß stehe, weshalb ich bewusst nach Schaltungen mit Kondensatoren suche und versuche diese zu verstehen. Ein Kondensator macht in jeder Schaltung das gleiche, er lädt sich unter bestimmten Umständen auf und gibt seine Ladung unter bestimmten Umständen wieder ab. Genau diese Umstände sind aber bei verschiedensten Schaltungen sehr unterschiedlich und das zu verstehen ist für mich die Herausforderung dabei. Es stimmt schon, dass ich mit einem Franzis-Lernpaket begonnen habe, jedoch werden die Erklärungen später sehr grob und sind alles andere als anfängergerecht, auch wenn die Schaltungen sehr ansprechend sind. Daher habe ich eine Weile nach einer Alternative gesucht und am meisten überzeugt mich zzt. das Buch Make: Elektronik . Um die Schaltungen dort nachbauen zu können, muss ich mein Elektronik-Inventar jedoch noch um einige (viele) Bauteile erweitern (unter Anderem der scheinbar kaum verfügbare PUT 2N6027, der in einigen Schaltungen verwendet wird). Diese Wechselblinkerschaltung habe ich im Internet gefunden und sie für relativ interessant gehalten. Die Dimensionierung war hier nicht sehr schwierig, als Vorwiderstände für die LED's habe ich 470 Ohm genommen, wie es in den meisten Experimenten in meinem Lernpaket gemacht wurde. Die anderen beiden Widerstände und die Kapazitäten der Kondensatoren habe ich nach der Formel t = 0,7*R*C gewählt, die man im Internet leicht finden kann.

https://www.youtube.com/watch?v=_QtCc98RdEs
https://www.youtube.com/watch?v=n7SP0Y7dqjE
https://www.youtube.com/watch?v=Zp7GahJdvcg
https://www.youtube.com/watch?v=VPyGzuGBDE8
http://www.hobby-bastelecke.de/grundschaltungen/multivibrator.htm ( Derselbe Link der mir von avr_racer empfohlen wurde, ist auch eine der hilfreichsten Erklärungen gewesen)

Das waren nicht alle Links, aber die meisten, einige kann ich auch nicht mehr finden. Die meisten Erklärungen waren Videos, da es mir durch Videos oft leichter fällt, so etwas zu verstehen.

LG Teckno

[wkrug]

So ein Kondensator kann auch wie ein kleiner Akku betrachtet werden.
Man kann ihn aufladen und auch wieder entladen.
Wenn man nun einen mit 5V voll aufgeladenen Kondensator mit seinem Pluspol an Masse hängt wird man am anderen Bein -5V messen.
( Das war bei mir der Knackpunkt um diese Schaltung zu verstehen. )
Und genau das passiert wenn diese Schaltung umschaltet.
Am nicht durchgeschalteten Transistor wird der Kondensator auf fast Betriebsspannung aufgeladen.
Wenn der gegenüberliegende Kondensator dann irgendwann auf -0,7V aufgeladen ist wird der bis jetzt gesperrte Transistor leitend.
Der aufgeladene Kondensator ( der auf der bisher gesperrten Seite ) wird mit seiner + Seite auf Masse gelegt. Auf der - Seite dieses Kondensators liegt dann die Betriebsspannung mit negativem Vorzeichen an.
Diese negative Spannung sperrt den bisher leitenden Transistor schnell und sicher.
Nun beginnt das Spiel mit dem Aufladen / Entladen von vorne, nur mit vertauschten Transistoren.

Wenn nun die Betriebsspannung über der Sperr - Durchbruchspannung der B/E Strecke der Transistoren liegt, können diese kaputt gehen.
Denn durch den gegenüberliegenden Kondensator wird die B /E Strecke beim Umschalten kurzzeitig mit der negativen Betriebsspannung beaufschlagt.

Die Kondensatoren werden von + Betriebsspannug bis -0,7V umgeladen.
Das packen die Elkos, weil sie ja die meiste Zeit mit polrichtiger Spannung beaufschlagt werden.

[Peter(TOO)]

Hallo Teckno,

Daher habe ich eine Weile nach einer Alternative gesucht und am meisten überzeugt mich zzt. das Buch Make: Elektronik . Um die Schaltungen dort nachbauen zu können, muss ich mein Elektronik-Inventar jedoch noch um einige (viele) Bauteile erweitern (unter Anderem der scheinbar kaum verfügbare PUT 2N6027, der in einigen Schaltungen verwendet wird).
PUTs werden leider nicht mehr hergestellt :-(

Einen PUT kann man auch selber basteln :-)
Dies ist der Aufbau eines PUT:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6c/PUT-SNG-ABB01.svg
Wenn man diesen richtig durchsägt bekommet man folgendes:
http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/416/426383/20fig1.gif

Steuert man nun die Basis von Q2 an, hat man einen Thyristor.
verwendet man die Basis von Q1 ist es ein PUT.

Für die meisten Schaltungen in deinem Buch sollte eine Schaltung aus einem BC327 und BC337 ausreichen.
Der 2N6027 versträgt Ströme bis 1A und Spitzenströme bis 5A, die Schaltung mit den BC327/337 nur bis 0.8A.

Ich habe früher vor allen den so aufgebauten Thyristor viel als Hauptschalter in batteriebetriebenen Geräten verwendet. Thyristoren für kleine Ströme gab es nicht.

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -


Das sind eigentlich meine zwei größten Fragen, wobei ich auch sagen muss, dass ich mit Kondensatoren noch immer leicht auf Kriegsfuß stehe, weshalb ich bewusst nach Schaltungen mit Kondensatoren suche und versuche diese zu verstehen. Ein Kondensator macht in jeder Schaltung das gleiche, er lädt sich unter bestimmten Umständen auf und gibt seine Ladung unter bestimmten Umständen wieder ab. Genau diese Umstände sind aber bei verschiedensten Schaltungen sehr unterschiedlich und das zu verstehen ist für mich die Herausforderung dabei.
Kondensatoren kann man, je nach Schaltung, auf zwei Arten betrachten:

1. Vor allem grosse Werte werden wie kleine Akkumulatoren verwendet. Sie werden auf eine bestimmte Spannung aufgeladen und geben dann diese Ladung an die Schaltung weiter.
Eine Typische Anwendung ist der Ladeelko in einem Netzteil. Der Elko wird nach der Gleichrichtung mit einem hohen Strom auf die Spitzenspannung aufgeladen. Diese Ladung gibt er dann in der Spannungslücke wieder ab.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Gleichrichter.svg

Hier ist noch anzumerken, dass reale Bauteile alle auch noch ihre Krücken haben:
1. Die Isolation zwischen den Platten ist nicht ideal, sodass man Leckströme hat. Besonders Nass-Elkos haben relativ hohe Leckströme.
2. Durch das Wickeln der Platten entsteht eine Spule.
3. Die Platten und Anschlussdrähte haben auch noch einen Widerstand.

Die Parameter hängen von der Bauart ab. 2. und 3. haben vor allem bei grossen Elkos auch hohe Werte. Spezielle Ausführungen, welche hier kleinere Werte aufweisen, werden als Low ESR bezeichnet. Kleine Kondensatoren, besonders Keramik-Ausführungen, bei welchen die Platten gestapelt sind, haben niedrige Werte.

2. und 3. begrenzen den maximalen Lade/Entladestrom bzw. verhindern den Einsatz bei hohen Frequenzen. Deshalb schaltet man oft parallel zu z.B. einem 1'000µF Elko noch einen 100nF Keramik-Kondensator. Rein vom Wert her haben die 0.1µF keinen Einfluss aber bei hohen Frequenzen bzw. kurzen Impulsen macht es einen grossen Unterschied.


2. Koppelkondensatoren. Vor allem im Wechselspannungsverstärkern zu finden. Diese blockieren Gleichspannungsunterschiede und leiten nur die Wechselspannung weiter. In diesem Zusammenhang muss man den Kondensator als frequenzabhängigen Widerstand betrachten. Mit zunehmender Frequenz nimmt der Widerstand ab.
Aus der Serienschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes bekommt man einen Spannungsteiler, dessen Teilverhältnis abhängig von der Frequenz ist, so etwas nennt man dann Frequenz-Filter. Findet sich z.B. in Verstärkern als Tiefen- und Höhen-Regler oder mehrstufig als Equalizer.

MfG Peter(TOO)

[PICture]

PUTs werden leider nicht mehr hergestellt :-(

... kann man aber noch kaufen: http://www.reichelt.de/2N-6027/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=2065&artnr=2N+6027&SEARCH=unijunktion . ;)