Schaltungen verstehen

Hallo,

Wenn es um Transistorschaltungen geht, solltest Du die "Grundschaltungen" im Kopf haben: Verstärker in Basis-, Emitter- und Kollektorschaltung mit den verschiedenen Varianten der Gegenkopplung. Findest Du das in dem Aufgaben-Schaltbild wieder, weißt Du, daß es ein Verstärker ist und kannst was über die Art der Gegenkopplung schreiben.

Wenn Du dazu noch ein paar Oszillator-Schaltungen kennst (und dann eben auch erkennen kannst), ist fast schon alles wichtige abgedeckt.

Und wenn man dann noch weiß, daß beim Empfänger in der Regel das (mehr oder weniger verstärkte) Antennensignal mit dem Signal eines Oszillators in einer Mischstufe gemischt wird um zu einer Zwischenfrequenz zu kommen, die dann wieder verstärkt wird kannst Du schon ein Radio als solches erkennen.

Transistor als Schalter ist eigentlich am leichtesten. Wenn da keine Vorspannung an die Basis gelegt wird, muß es wohl sowas sein.

Viel Erfolg wünscht Michael Kutscher

Michael Kutscher schrieb:

Das sind alles so die Begriffe, die ich auch in einschlägigen Bücher, bei Wiki usw. finde. In meinem Kurs spielten die bisher aber keine (nennenswerte) Rolle. Die Sache läuft im Weiteren auf Platinen und C-Programmierung raus, wahrscheinlich wird hier eher gerechnet.

Aber egal. Gibt es denn nicht sonst noch so ein Denkmuster, an dem man sich langhangelt, wenn die Kenntnisse nicht aus dem Ärmel schütteln kann?

Danke, schaunmermal.

Kann man eine Beispielschaltung auf Webseite zur allgemeinen Begutachtung ablegen ?

Genügend Beispiele durchspielen. Sind solche ASCII-Stromläufe lesbar ?:

Vcc | R2 | +----- out | C in -R1---B NPN E | GND

Vcc ist die positive Versorgungsspannung GND ist der Masse-Bezugspunkt NPN ist ein bipolarer NPN-Transistor C = Collector B = Basis E = Emitter Rx sind Widerstände

Wenn man bei der Schaltung oben die Eingangsspannung auf GND legt, ist die Ausgangsspannung high auf ca. Vcc-Pegel ( Transistor nicht geschaltet ) die Eingangsspannung auf Vcc-Pegel legt, ist die Ausgangsspannung ca. auf GND-Pegel ( Transistor geschaltet )

Kann man hier Beispiele beliebiger Komplexität konstruieren, müsste allerdings wissen welche Bauteile vorkommen dürfen und ob nur digitale Logik.

Sind es Nachbildungen der Innenbeschaltung von antiken Logikfamilien ? ( Das hiesige Bildungssystem liebt alles was obsolet ist ... )

MfG JRD

Hallo Ina,

"Ina Koys" schrieb im Newsbeitrag news:eh2vgo$vom$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Mit genau so einer Fragestellung findet man heraus, ob jemand Elektronik "kann". Die Überlegung:"Wenn am Eingang... dan schaltet der Transistor ... und dann macht das..." ist viel zu mühselig.

Wahrscheinlich handelt es sich um einfache Schaltungen. 2 Transistoren hintereinander; am vorderen der Eingang, am hinteren der Ausgang, alles schön mit Cs gegeneinander abgeblockt -> Wechselstromverstärker.

Verstärker, bei dem phasengleich auf den Eingang rückgekoppelt wird -> Oszillator.

Usw.

Also den Blick für das Große und Ganze schärfen. Die kleinen Bemerkungen im Stromlauf lesen. Ich hatte mal eine Prüfungsaufgabe, bei der der Eingang rechts und der Ausgang links war. Es stand "INPUT" und "OUTPUT" deutlich lesbar dran, dennoch haben ca 80% die Aufgabe versaut, sprich einfach nix geblickt.

Gruß Klaus

Ina Koys schrieb:

Nein, obwohl Elektronik grundsätzlich auf physikalischen Prinzipien beruht, ist sie vollständig von Menschen gemacht und hat sich nicht aus diesen Prinzipien "entwickelt", so dass man eine Schaltung nicht anhand von "Denkmustern" "verstehen" könnte. Schaltungen sind in gewisser Weise willkürlich und man kann ein bestimmtes Problem mit vielen verschiedenen Schaltungen lösen (z.B. "Oszillator", "Verstärker"). Was genau eine Schaltung nun macht, ist manchmal recht schwierig vorherzusagen, so tendieren beispielsweise Verstärker dazu, auch gerne mal als Oszillator zu arbeiten. Eine Schaltung ist auch nicht unbedingt immer eine vollständige Schaltung - es gibt für die betreffenden physikalischen Objekte (Transistoren, Widerstände, etc.) auch noch verschiedene "Ersatzschaltbilder", die man bei bestimmten Anwendungen im Kopf haben muß und die aus Transistoren so etwas wie gesteuerte Stromquellen machen können oder Widerstände mit parasitären Kapazitäten und Induktivitäten versehen. Anders gesagt ist eine Schaltung immer eine Vereinfachung, aus der die tatsächliche Funktion unter Umständen gar nicht erkennbar wird, oder von Bauteilparametern abhängt.

Michael hat also völlig recht, es hilft nichts, außer Erfahrung und entsprechende Kenntnisse. Man muß also so viel wie möglich identifizieren und überlegen, wie die Schaltung zusammenhängt - vom Einzelteil zur Baugruppe zum Funktionszusammenhang. Und wenn man schon ganze Grundschaltungen auf Anhieb erkennt, bringt das natürlich ein ganzes Ende weiter. Wenn Du von einem "Kurs" redest, kann man von Dir eigentlich auch nicht mehr erwarten, als dass Du ein paar Sachen wiedererkennst, die vorher durchgekaut wurden - die paar Sachen zu lernen ist sicher wesentlich einfacher, als grundlegende Denkmuster zur Schaltungsanalyse zu entwerfen. ;o)

Was den Zufall angeht, hast Du leider Recht - wenn man eine Schaltung nicht kapiert, hat man verloren und kann eigentlich nur noch hier fragen

- das nennt sich dann "Schaltungsdiskussion". :o)

Gruß,

Ed

"Ina Koys" schrieb im Newsbeitrag news:eh2vgo$vom$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Hallo Ina,

ich vergleiche das mit dem Schachspiel.

Transistor, Diode, Widerstand König, Läufer, Diode

Emitter-, Kollektor-, Basisschaltung, RC-Tiefpass Regeln für die Figuren

Kompletter Schaltplan Spielstellung im Schach

Wenn an Schachmeister den ersten Blick auf ein Schachbrett wirft, dann fallen ihm sofort gewisse Muster von Schachstellungen ein die er schon mal gespielt hat oder über die er schon mal gelesen und nachgedacht hat.

Genau so ist das auch mit Elektronikschaltungen. Es hilft ungemein wenn man schon viele Schaltungen durchdacht und verstanden hat.

Gruß Helmut

Edzard Egberts :

Man kann die Schaltung in ein Simulationsprogramm eingeben und dort mal "durchspielen". Hilft auch zu verstehen, wie sie funktioniert. LTSpice ist kostenlos verfügbar; benötigt aber doch etwas Einarbeitung.

M.

Edzard Egberts schrieb:

Na prima. Gut, ich werde mich dann also in Bescheidenheit üben.

Dabei gehöre ich gar nicht zu denen, die immer Recht haben wollen...

Aber danke jedenfalls für die ausführlichen Darlegungen. Ich werd dann mal schauen...

Ina

Rafael Deliano schrieb:

Kann ich liefern. Aber ich werde in der Sache vermutlich nie Land sehen, wenn einer von Euch so nett zu sein glaubt und "vorsagt". Ich lass mich aber gern in eine Richtung schubsen:

Ja, ihr kugelt euch wahrscheinlich. Aber ich hatte mit Transistoren & Co. das letzte Mal vor ca. 25 Jahren zu tun und da auch nicht ernstlich. Da knirscht es etwas im Gebälk.

Ina

Helmut Sennewald schrieb:

Ja. Ich glaube sofort, dass die Sache nicht an sich schwierig ist. Aber bei mir sind das halt die zu verstehende Schaltungen Nr. 1 und 2. Da ist das mit der Erfahrung nicht sehr weit her.

Ina, die nie geglaubt hätte, sich das noch mal anzutun.

"Ina Koys" schrieb im Newsbeitrag news:eh3c0i$qsc$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...

Hallo Ina,

NOT(E1*E2+E3*E4)

Da muss man sich schon mal mit CMOS und Logik beschäftigt haben um das zu verstehen.

NOT(a*b + c*d)

Wer sich nicht schon mal mit TTL-Innereien befasst hat sieht da kein Land.

• ist AND und + ist OR.

Gruß Helmut

Ina Koys schrieb:

Das sind Innenbeschaltungen von Logiggattern (IC's).

Ich frage mich ernstlich wer und warum solche schwachsinnigen Aufgaben an dich stellt. Was soll das?

Gruss Wolfgang

Du hast sicher Unterlagen, wie bestimmte Baugruppen typischerweise aufgebaut sind, wie z.B. der Totem-Pole-Output (bzw Gegentakt) oder die UND-Gatter mit Multi-Emitter-Transistoren.

Versuche einen Blick dafür zu bekommen, solche Baugruppen auch in größeren Zusammenhängen zu erkennen. Schau dir auch die Innenschaltbilder von Logik-Bausteinen an, z.B. hier

Da weisst du dann schon jeweils, was das macht und kannst sozusagen "anders herum" an die Sache herangehen. Mit der Zeit wird der rechte Blick für die Zusammenhänge kommen.

Helmut Sennewald schrieb:

Okay. Morgen mit frischem Bregen sehe ich mir das noch mal an.

Danke erstmal!

Ina

Wolfgang Gerber schrieb:

Ein waschechter Prof. Im speziellen Fall von Elektronik kann ich mir rein gar keine Meinung erlauben, aber Fernstudien sind schon sone Sache für sich. Ich kenne ganz grauenvoll schlechte, die ungelogen falsche, uralte und absolut sinnfreie Inhalte gegen teuer Geld verkaufen.

Bei diesem Fernstudium stolpert man gelegentlich auch über Inhalte, die nicht so taufrisch sind, wie es am schönsten wäre. Aber so unterm Strich halte ich es für recht gut und dabei trotzdem finanzierbar. Im weiteren Verlauf dieser Lektion geht es noch um C und das Herumspielen an einer real existierenden Platine. Ich muss da einfach lebend durch, im richtigen Leben werde ich mich damit wohl kaum wieder beschäftigen.

Ina

"Helmut Sennewald" schrieb:

Naja, man kann die Schaltung ja erst einmal abspecken, bis sie ein wenig ,,normaler'' aussieht. Den blöden Multiemittertransistor versteht man sowieso erst, nachdem man ihn auf Chip-Ebene selbst entworfen hat. Nehmen wir also T1 erst einmal einen Emitter weg. Da T3 und T4 sowieso dasselbe wie T1 und T2 sind, kann man die für die erste Betrachtung auch weglassen. Die Diode zwischen T5 und T6 hat vorerst auch noch keine Bedeutung, weglassen.

Dann bilden T2, T5 und T6 eine ziemlich normal aussehende Gegentakt-Endstufe. In ähnlicher Form haben die Leute das vor 20 Jahren mit diskreten Transistoren als NF-Verstärker gebaut.

So lange T2 keinen Basisstrom bekommt (wir klemmen T1 mal dazu gedanklich ab), kann T5 über den 1,6-kOhm-Widerstandn Basisstrom bekommen und wird leitend, der Ausgang wird also auf ca. 4.3 V hochlaufen. Da T6 keinen Basisstrom bekommt (seine Basis klemmt mit 1 kOhm an Masse), kann er daran auch nichts ändern.

Wenn jetzt T2 Basisstrom bekommt, wird er zunehmend leitend. Gehen wir also einfach mal davon aus, dass man ihm über T1 diesen Strom zuführen könnte. Je mehr er leitend wird, um so mehr sinkt das Basispotenzial von T5, gleichzeitig bekommt T6 jetzt auch Basisstrom und beginnt zu leiten. Es fließt irgendwie ein Strom in T5 und T6. Wenn T2 noch mehr Basisstrom bekommt, schließt er nahezu kurz. Wir haben dann die Basis von T5 und T6 auf einem Potenzial, das dem Spannungsteiler von 1,6 kOhm und 1 kOhm entspricht, das wären 1,9 V. T6 kann durch seine Ansteuerung relativ viel Strom aufnehmen, der ,,von hinten'' in den Ausgang eingespeist wird, also er kann gut eine Last treiben, die vom Ausgang nach +5 V geklemmt wird. Dieses Verhalten ist typisch für TTL-Gatter. T5 hat ein Emitterpotenzial von ca. 1,2 V (1,9 V - 0,7 V für seine Basis-Emitter-Diode). Damit wird auch klar, warum man die Diode im Ausgangskreis haben möchte: die Ausgangsspannung in diesem Zustand wird nochmals um 0,7 V geringer und liegt bei 0,5 V. Ebenfalls ein sehr typischer Wert für TTL, wobei die Diode dazu führt, das das Potenzial im anderen Schaltzustand eben nicht mehr 4,3 V beträgt, sondern etwas unter 4 V (je nach Strombelastung).

Nun wäre nur noch die Frage, wie T2 eigentlich angesteuert wird. Dazu nehmen wir T1 mal wieder (mit nur einem Emitter) rein. Auffällig ist, dass über dessen Basis-Kollektor-Diode und den 4-kOhm-Widerstand ja sofort ein Basisstrom für T2 zu fließen beginnt, d. h. der Ausgang der Gesamtschaltung steuert auf Low. Das ist wiederum typisches Verhalten für diese Art TTL-Gatter: wenn sonst nichts passiert (offene Eingänge), dann ist der Ausgang Low.

Wenn man nun am Eingang das Potenzial absenkt, so wird der Strom über den 4-kOhm-Widerstand zunehmend ,,aus dem Eingang heraus'' fließen und damit nicht mehr in die Basis von T2. Liegt der Eingang schließlich auf einem hinreichen niedrigen Potenzial (< ca. 0,7 V), dann kann T2 gar keinen Basisstrom mehr bekommen, und wir sind beim eingangs beschriebenen Zustand: der Ausgang ist High.

Ergo: Eingang = High (oder offen) => Ausgang Low Eingang = Low (zieht Strom) => Ausgang High

Es handelt sich um einen Negator.

Jetzt nehmen wir den zweiten Emitter von T1 hinzu. Es ist nun egal, welcher der beiden Eingänge den Strom des 4-kOhm-Widerstands übernimmt: der Ausgang wird in beiden Fällen high sein. Mit einer kleinen Logiktabelle sollte dann klar werden, dass es sich dabei um ein UND-Glied handelt, dessen Ausgang negiert wird (NAND).

Bis hierher ist das letztlich *die* TTL-Grundschaltung schlechthin (7400).

Nun kann man sich T3 und T4 wieder hinzunehmen. Es ist letztlich egal, ob T2 *oder* T3 leitend sind, in beiden Fällen wird der Ausgang High werden. Zusammen mit der Eingangslogik von oben ergibt sich dann die gesamte Logikfunktion, die hier mehrfach genannt worden ist.

OK, die CMOS-Schaltung darf jemand anders erklären. :-)

Ina Koys schrieb:

Naja, nachdem ich jetzt Deine Schaltungen gesehen habe, halte ich diese Ausführungen für arg theoretisch. "Soll sagen, was die tun" bedeutet wahrscheinlich "die Wahrheitstabelle erstellen", geht scheinbar nur um Digitaltechnik? Genau wie Du gesagt hast - Tabelle und Schritt für Schritt durchgehen:

Bei der NMOS-Schaltung erscheint mir das sehr einfach, wenn man auf die komplementären Paare achtet und z.B. nach Zustand des Eingangs den jeweilig gesperrten Transistor gedanklich wegstreicht. Das versucht man eigentlich immer als erstes - Schaltungen vereinfachen:

Bei der TTL-Schaltung ist mir direkt aufgefallen, dass T1/T2 und T3/T4 "übereinandergeklappt" die gleiche Schaltung ergeben, dieser Schaltungsteil also nur die Zahl der Eingänge erhöht und nicht die Funktion bestimmt. Was den Basisstrom von T2/T3 angeht, sollte man wissen, warum ein "normaler" Transistor ein Bipolar-Transistor ist: z.B. unter

Tja, eigentlich genau das, was schon vorher gesagt wurde - nach bekannten Sachen suchen und sich überlegen, wie es zusammenhängt. Mein Tipp - viel üben! Ich hätte es zwar vom Grundlagenwissen und Verständnis hinbekommen, aber für eine Klausur bestimmt zu lange gebraucht. Morgen noch einmal etwas Ähnliches ginge aber mehrfach schneller.

HTH,

Ed

Ich finde das keineswegs schwachsinnig. Vermutlich war der Kontext "digitale Logikschaltungen" ohnehin vorgegeben. Zumindest die CMOS- Struktur läßt sich dann einfachst erschließen und zeigt ein paar grundlegende Designregeln (Parallel- und Serienschaltung für Logik- Verknüpfung, komplementäres Design) die im Prinzip auch in heutigen CMOS-Schaltungen überall vorzufinden sind. Fehlt eigentlich nur noch das Transmissionsgatter und man hat das Rüstzeug, um seine eigenen CMOS-Schaltungen zu designen.

Der TTL-Teil ist zwar etwas angestaubt, lehrt aber z.B. daß es unkonventionelle Sachen wie den Multi-Emitter-Transistor gibt und wie man damit eine schnelle (weil ungesättigte) Logikstufe baut.

Außerdem illustrieren die Schaltungen trefflich, warum ein offener TTL-Eingang H liest und warum man CMOS-Eingänge nicht unbeschaltet lassen darf. Das sind alles nützliche Dinge und man lernt sie am besten, wenn man einmal die Schaltung zu verstehen versucht hat.

XL

Warum soll es falsch sein, Innenschaltungen von IC zu verstehen? Jedenfalls, wenn man Elektrotechnik/Informatik oder etwas aehnliches studiert...