Weitere Oszillogramme des Blinklichts
Wir untersuchen die Schaltung des Blinklichts weiter.
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=100 kΩ anstelle von R1=10 kΩ.
Zwei gleiche Widerstände
Dieses Oszillogramm entspricht dem Oszillogramm 4 mit einigen Abweichungen:
- Der Ausgang Q bleibt länger auf hoher Spannung.
- Die Spannung am Eingang TR fällt bei Q=0 V schneller ab.
- Die Spannung am Ausgang Q ist entweder 0 V oder 5 V.
- Die obere Spannung von 5 V ist höher als die 4,6 V im Oszillogramm 4.
- Die Spannung am Eingang TR liegt wie im Oszillogramm 4 zwischen 1,6 V und 3,4 V.
- Die Periode ist 12,3 * 80ms = 984ms und die Frequenz 1,02 Hz.
- Die Periode ist mit 984ms größer als die 688ms im Oszillogramm 3.
Interpretation der Werte
Die höhere Ausgangsspannung an Q ist darauf zurückzuführen, dass 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 10 kΩ auf 100 kΩ erhöht. Mit dem Tool Astabiler Timer 555 erhalten wir 980ms.
Interessant ist, dass
- die Zeit tl, während der Ausgang 0 V ist, tl~4*80ms=320ms und
- die Zeit th, während der Ausgang 5 V ist, th~8*80ms=640ms betragen.
- th = 2 * tl
Zum Vergleich
Messung an den Ausgängen Q und DIS
Der Verlauf der Spannung am Ausgang DIS ist zwar dem im Oszillogramm 5 ähnlich, aber die Spannungen bei Q=5 V liegen nicht zwischen 4,6 V und 4,8 V, sondern zwischen 3,3 und 4,1 V.
Messung bei kleinerem Kondensator
Wir setzen für den Kondensator C = 10 nF ein.
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. Dies entspricht einer Frequenz von 476 Hz.
- Das Oszilloskop zeigt auch 475 Hz an.
- Die Berechnung liefert 2,08ms bzw. 481 Hz.
- die Zeit tl, während der Ausgang 0 V ist, etwa tl~3,5*200µs=700µs und
- die Zeit th, während der Ausgang 5 V ist, etwa th~7*200µs=1400µs betragen.
- Auch jetzt ist th = 2 * tl
Messung an Q und TR mit kleinerem Kondensator
Die Oszillogramme 6 und 9 sind bis auf die Zeiten identisch.
- Die Spannung am Eingang TR liegt zwischen 1,6 V und 3,4 V.
- Die Frequenz ist wegen des kleineren Kondensators natürlich höher.
Messung an Q und TR bei 10 V
Die Oszillogramme 9 und 10 sind fast identisch. Allerdings sind alle Spannungen doppelt so hoch und der Spannungsbereich ist mit 2,00 V pro Teil angegeben.
- Die Spannung am Ausgang Q liegt zwischen 0 V und 10 V.
- Die Spannung am Eingang TR liegt zwischen 3,2 V und 6,8 V.
- Die Frequenz liegt bei 475 Hz.
Messung an Q und TR am NE555
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 9 V.
- Die Spannung am Eingang TR des NE555 liegt zwischen 3,6 V und 6,8 V.
- Die Frequenz liegt bei 500 Hz.
Triggerung
In den bisherigen Oszillogrammen wurden die Signale immer auf das Ausgangssignal Q bezogen. In der Mitte der Zeitdarstellung befand sich immer eine steigende ⬆ Flanke des Signals.
Wir hätten uns auch auf eine fallende ⬇ Flanke beziehen können.
Das Oszillogramm 12 entspricht dem Oszillogramm 10, ist aber etwas nach rechts verschoben.
Die Triggerung beschreibt, wodurch die Anzeige eines Signals ausgelöst wird.
Unten 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.
- Moderne digitale Oszilloskope merken sich aber Spannungsverläufe vor dem Triggerpunkt und zeigen sie mit an.
Im Oszillogramm 13 sind die Kurven im Vergleich zu 12 nach links verschoben.
In der Mitte befindet sich die fallende Flanke der blauen Kurve, d. h. von TR.
Unten in der Mitte wird angezeigt,
- dass auf die fallende Flanke von CH2 getriggert wird.
- CH2 ist das blaue Signal, der Eingang TR.
Rechts wird ein blaues Dreieck angezeigt. Die horizontale Linie des blauen Dreiecks schneidet die fallende ⬇ Flanke des blauen Signals in der Mitte des Oszillogramms.
Das blaue Dreieck kennzeichnet die Spannung, bei der die Triggerung erfolgt. Diese Spannung wird unten in der Mitte angezeigt: 4,00 V.
Im Oszillogramm 14 wird auf TR mit steigender Flanke getriggert. Die Triggerung soll bei 6,00 V erfolgen, die Anzeige weicht allerdings davon ab. Die Triggerung erfolgt tatsächlich etwas später bei 6,2 V. Nobody is perfect 
DSO
Das hier verwendete Oszilloskop ist ein digitales Speicheroszilloskop (DSO).
- Die Spannungswerte werden durch Analog-Digital-Wandler in digitale Werte umgewandelt.
- Die digitalen Werte werden in einen Speicher geschrieben und
- dann auf einem Bildschirm angezeigt.