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Einfacher Oszillator mit invertierendem Schmitttrigger

Funktionsweise der Schaltung

Oszillator mit invertierendem Schmitttrigger

Zunächst ist der Kondensator ungeladen. Die Eingangsspannung des Schmitttriggers ist also 0V, und dessen Ausgangsspannung somit 5V.
Der Kondensator wird über den Widerstand bis zur oberen Schwellenspannung des Schmitttriggers aufgeladen. Ist diese erreicht, schaltet dessen Ausgang auf 0V und der Kondensator wird über den selben Widerstand entladen, bis die untere Schwellenspannung des Schmitttiggers erreicht ist. Dessen Ausgang schaltet nun wieder auf 5V und der Kondensator wird erneut geladen. Dieses Spiel lässt sich nun natürlich bis in alle Ewigkeit fortsetzen.

Berechnung der Frequenz

Die Periodendauer setzt sich logischerweise aus der Lade- sowie der Entladezeit des Kondensators zusammen. Beim ersten einschalten dauert die Ladezeit entsrechend länger, da der Kondensator zusätzlich erst bis zur unteren Schwellenspannung des Schmitttriggers geladen werden muss.
Der Berechnung liegen die folgenden experimentell an einem 74HCT14 ermittelten Schmitttrigger zugrunde:

Messung Schwellenspannungen 74HCT14

Die ermittelten Schwellenwerte von Ulow=1.76V und Uhigh=2.52V werden in der folgenden Berechnung zugrundegelegt.


Berechnung der Oszillationsfrequenz

Hier fällt auf, dass die Rechteckschwingung einen nicht beeinflussbaren Tastgrad aufweist. Sollte dies aber notwendig sein, kann man die Schaltung wie folgt modifizieren:
Oszillator mit invertierendem Schmitttrigger, modifiziert

Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie zuvor, allerdings wird der Kondensator nun über eine Diode und R1 aufgeladen und über R2 entladen. Man kann also nun den Tastgrad durch Variation von einem, oder auch beiden Widerständen anpassen.
Wegen der starken Abhängigkeit der Spannung an der Diode erfolgt hier die Berechnung nur Pi mal Daumen mit Hilfe einer Simulation.

Berechnung der Oszillationsfrequenz bei Modifikation
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