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Weitere Oszillogramme einer Schaltung für ein Blinklicht.


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Weitere Oszillogramme vom Blinklicht

Wir untersuchen die Schaltung des Blinklichts weiter.

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Bild 2: Ein einfaches Blinklicht

Allerdings untersuchen wir die Wirkung der Widerstände R1 und R2 sowie des Kondensators C, indem wir andere Werte einsetzen.

Da wir mit dem Oszilloskop messen, benötigen wir R3 und die LED aus Bild 1 nicht mehr.

Die Schaltung in Bild 2 unterscheidet sich von der in Bild 1 durch den Wert von R1=100k anstelle R1=10k.

Zwei gleiche Widerstände

Oszillogramm_6_s.png
Oszillogramm 6: Die Spannungen am Ausgang Q und Eingang TR bei gleichen Widerständen

Dieses Oszillogramm entspricht dem Oszillogramm 4 mit einigen Abweichungen:

  • Der Ausgang Q liegt länger bei hoher Spannung.
  • Die Spannung am Eingang TR fällt, während Q=0V ist, schneller ab.
  • Die Spannung am Ausgang Q liegt entweder bei 0V oder 5V.
  • Die obere Spannung ist mit 5V höher als die 4,6V im Oszillogramm 4.
  • Die Spannung am Eingang TR liegt zwischen 1,6V und 3,4V wie im Oszillogramm 4.
  • Die Spannung am Eingang TR liegt wie im Oszillogramm 3 zwischen 1,6V und 3,4V.
  • Die Periode ist 12,3*80ms=984ms und die Frequenz 1.02Hz.
  • Die Periode ist mit 984ms größer als die mit 688ms im Oszillogramm 3.

Interpretation der Werte

Die höhere Ausgangsspannung an Q kommt zustande, weil der Ausgang des LMC555 nicht mehr durch die LED belastet wird.

Die Periode hängt von den Widerständen R1 und R2 sowie dem Kondensator C ab. Wir haben R1 von 10kΩ auf 100kΩ erhöht. Mit dem Tool Astabiler Timer 555 ergibt sich 980ms.

Interessant ist, dass

  • die Zeit tl, während der Ausgang 0V ist, tl~4*80ms=320ms und
  • die Zeit th, während der Ausgang 5V ist, th~8*80ms=640ms beträgt.
  • th = 2 * tl
Attention pin

Zum Vergleich

Oszillogramm_4_s.png
Oszillogramm 4: Spannungen an Q und TR
Oszillogramm_5_s.png
Oszillogramm 5: Spannungen an Q und DIS

Messung an den Ausgängen Q und DIS

Oszillogramm_7_s.png
Oszillogramm 7: Die Spannungen an den Ausgängen Q und DIS bei gleichen Widerständen

Der Verlauf der Spannung am Ausgang DIS ist zwar dem im Oszillogramm 5 ähnlich, aber die Spannungen bei Q=5V liegen nicht zwischen 4,6V und 4,8V sondern zwischen 3,3 und 4,1V.

Messung bei kleinerem Kondensator

Wir setzen für den Kondensator C = 10nF ein.

Oszillogramm_8_s.png
Oszillogramm 8: Die Spannungen an den Ausgängen Q und DIS mit kleinerem Kondensator

Die Oszillogramme 7 und 8 sehen fast gleich aus, die Zeiten sind jedoch völlig anders.

  • Das Oszilloskop ist auf 200µs pro Teil eingestellt und die Periode ist 10,5*200µs=2100µs=2,1ms. Dem entspricht eine Frequenz von 476Hz.
  • Das Oszilloskop zeigt auch 475Hz an.
  • Die Berechnung liefert 2,08ms bzw. 481Hz.
  • die Zeit tl, während der Ausgang 0V ist, etwa tl~3,5*200µs=700µs und
  • die Zeit th, während der Ausgang 5V ist, etwa th~7*200µs=1400µs beträgt.
  • und auch jetzt ist th = 2 * tl

Messung an Q und TR bei kleinerem Kondensator

Oszillogramm_9_s.png
Oszillogramm 9: Die Spannungen am Ausgang Q und Eingang TR bei kleinem Kondensator

Die Oszillogramme 6 und 9 sehen bis auf die Zeiten gleich aus.

  • Die Spannung am Eingang TR liegt zwischen 1,6V und 3,4V.
  • Die Frequenz ist natürlich wegen des kleineren Kondensators höher.

Messung an Q und TR bei bei 10V

Oszillogramm_10_s.png
Oszillogramm 10: Die Spannungen an Q und TR bei 10V Versorgung bei kleinem Kondensator

Die Oszillogramme 9 und 10 sind weitgehend identisch. Allerdings sind alle Spannungen doppelt so hoch und der Spannungsbereich ist mit 2.00V pro Teil angegeben.

  • Die Spannung am Ausgang Q liegt zwischen 0V und 10V.
  • Die Spannung am Eingang TR liegt zwischen 3,2V und 6,8V.
  • Die Frequenz liegt bei 475Hz.

Messung an Q und TR am NE555

Oszillogramm_11_s.png
Oszillogramm 11: Die Spannungen an Q und TR am NE555 und 10V bei kleinem Kondensator

Der NE555 ist eine andere Variante des Timers 555.

Im Vergleich der Oszillogramme 10 und 11 sehen wir die Unterschiede.

  • Die Ausgangsspannung des NE555 erreicht nur 9V.
  • Die Spannung am Eingang TR des NE555 liegt zwischen 3,6V und 6,8V.
  • Die Frequenz liegt bei 500Hz.

Triggerung

In den vorherigen Oszillogrammen wurden die Signale immer auf das Ausgangssignal Q bezogen. In Mitte der Zeitdarstellung lag immer eine steigende ⬆ Flanke des Signals.

Wir hätten uns auch auf eine fallende Flanke ⬇ beziehen können.

Oszillogramm_12_s.png
Oszillogramm 12: Die Spannungen an Q und TR am LMC555 und 10V mit fallender ⬇ Flanke.

Das Oszillogramm 12 entspricht 10, ist allerdings etwas nach rechts verschoben.

Mit Triggerung wird beschrieben, wodurch die Anzeige eines Signals ausgelöst wird.

Am unteren Rand in der Mitte wird angezeigt,

  • dass auf die fallende Flanke von CH1 getriggert wird.
  • CH1 ist das gelbe Signal, der Ausgang Q.
  • Eigentlich dürften Signale vor der Triggerung nicht angezeigt werden.
  • Aber moderne digitale Oszilloskope merken sich Spannungsverläufe vor dem Triggerpunkt und zeigen sie mit an.
Oszillogramm_13_s.png
Oszillogramm 13: Die Spannungen an Q und TR am LMC555 mit fallender ⬇ Flanke an TR.

Im Oszillogramm 13 sind die Kurven im Vergleich zu 12 nach links verschoben.

In der Mitte liegt die fallende Flanke der blauen Kurve, d.h. von TR.

Am unteren Rand in der Mitte wird angezeigt,

  • dass auf die fallende Flanke von CH2 getriggert wird.
  • CH2 ist das blaue Signal, der Eingang TR.

Auf der rechten Seite wird ein blaues Dreieck angezeigt. Die horizontale Linie beim blauen Dreieck schneidet die fallende ⬇ Flanke des blauen Signals in der Mitte des Oszillogramms.

Das blauen Dreieck kennzeichnet die Spannung bei der die Triggerung erfolgt. Diese Spannung wird in der Mitte des unteren Randes angezeigt: 4.00V.

Oszillogramm_14_s.png
Oszillogramm 14: Die Spannungen an Q und TR am NE555 mit steigender ⬆Flanke an TR.

Im Oszillogramm 14 wird auf TR mit steigender Flanke getriggert. Die Triggerung soll bei 6.00V erfolgen, die Anzeige weicht allerdings davon ab. Die Triggerung erfolgt tatsächlich etwas später, bei 6,2V. Nobody is perfect :-)

Attention >

DSO

Das hier verwendete Oszilloskop ist ein digitales Speicher-Oszilloskop (DSO).

  • Die Spannungswerte werden durch Analog-Digital-Wandler in digitale Werte gewandelt.
  • Die digitalen Werte werden in einen Speicher geschrieben und
  • dann auf einem Monitor dargestellt.