Wann schwingt eine Schaltung?

[Unr39157r13r7]

Hiho

ich habe nun schon öfter gelesen, dass schaltungen "schwingen" können.

Zu welchem Zeitpunkt bzw. bei welchem Aufbau einer Schaltung kann es dazu kommen, dass sie schwingt?

Was schwingt in diesem Fall dann?

MFG

der Unr39157r13r73

[edgar]

Hi NR X,

diese frage ist eine der schoensten . ich lese so oft dass es schwingt,besonders in D-land. scheint so ne art teufel zu sein,der den Bastler verrueckt macht.

eigentlich ist es genauso wie wenn du mit deiner freundin horizontal.....
wenn sie mitmacht, dann ist es positves feedback (es schwingt)
macht sie nicht mit (gegenkopplung stark) dann schwingt es (leider) nicht.

so einfach ist das ...eine frage der Phasenlage / verschiebung.:p

alles klar am samstag abend?

ed

[hellraiser]

Hi Unregistriert,

ich kenne nur die möglichkeit, wenn du die schaltung zwischen zwei gummis spannst und dran zupfst.
sonst hab ich noch nie ne schwingende schaltung gesehen :rolleyes:

d45 n43ch573 m41 mu557 du 5ch0n d45 41ph4637 rich719 13rn3n 63v0r du 1337 5chr3i657 :)

[edgar]

Hallo Hellraiser und nrx


ich habs ja gesagt,der Teufel ist immer bei der schwingerei dabei...mit oder ohne gummi...

Uebrigens, ist das die Formel mit der man die schwingung beeinflusst?

Welcher aufbau fuehrt zu schwingungen? eingang nahe ausgang ..+..phasenlage

Zeitpunkt ? nach dem ''zupfen'' (hellreisser) bzw einschalten. Dies gilt speziell fuer Oszillatoren.....und eben schlecht gebaute Verstaerker.

Ed

:mad: :bomb: :mad:

[Unregistriert]

Hiho

Sorry, wenn es sich noobhaft anhörte.

es ist so, dass wir eben noch an einer Vorbereitung für ein Digitaltechnik Labor (für die FH) sassen und es dort folgende Frage gibt:

http://guardian.darkwood.com/schaltung.JPG

Würde mich über weitere Antworten sehr freuen.

Bye

[Unregistriert]

Hi Meister Geister...

Also nun, nachdem die Frage auch mal ordentlich formuliert wurde, gibts auch ne ordentliche Antwort:

Das erste Gatter gibt das Signal genau so weiter, wie es am Eingang anliegt. Die anderen drei Gatter invertieren das Signal des Einganges.
Jedes Gatter hat (Wie in der Aufgabe geschrieben) eine Verzögerungszeit von 10ns.

Angenommen, das Signal wechselt an Punkt1 von 0 auf 1.
Als Folge davon wechselt das Signal an Punkt2 nach 10ns auch von 0 auf 1.
Anschließend Punkt3 von 1 auf 0
Anschließend Punkt4 von 0 auf 1
Anschließend Punkt5 von 1 auf 0 (Entspricht wieder Punkt1, also jetzt wieder anderer Zustand.)

Somit ergibt sich eine gesamt-Verzögerung von 40ns. Also wechseln die Gatter alle 40ns ihren Zustand. Daraus folgt, dass eine Periode 80ns beträgt, also die Schaltung mit 1/80ns= 12,5MHz schwingt.

Liebe Grüße und hoffe, geholfen zu haben...

Bis denne...
Andy

[Andy]

Ich wars übrigens, der Andy... hatte mich nur nich angemeldet gehabt.. :-) :o

[hellraiser]

ja, theorie ist soweit klar;

was mich interessieren würde ist, ob das auch so funktioniert, wenn die schaltung real aufgebaut wird!

[Andy]

Hi Hellraiser,

ja, ich denke schon, dass es schwingt, nur ob es nun mit 12,5MHz schwingt oder mehr oder weniger und inwieweit es noch ein Rechteck wird, hängt wohl von den Gattern ab. Kann auch ein vebogener Sinus oder sowas werden.
Aber wenn die Gatter z.B. die Durchlaufzeit von 10ns haben und eine maximale Betriebsfrequenz von sagen wir mal 20 MHz, warum sollte es dann nicht funktionieren?

Versuch macht klug würde ich nun sagen... :-)

Grüßles
Andy

[Unregistriert]

Ich danke dir Andy

das hat uns sehr geholfen.


»»Versuch macht klug würde ich nun sagen... :-)««

das werde ich morgen herausfinden


Nochmal VIELEN DANK

Bis denne

[Andy]

Gerne gerne...

bin schon gespannt, wie der Versuch ausgeht.... :-)

Bis denne...
Andy

[elmar]

Hi,


Diese Schaltungsart wird auch in der Buchreihe "Minispione" beschrieben. Allerdings mit weniger Gattern um etwa 100MHz zu erreichen. Da dort ein Rechteck erzeugt wird und so heftig Oberwellen entstehen, wird diese Schaltung nachher ohne Filter auch als Störsender vorgestellt. :)

Drei mal invertiert ist genau so gut wie ein mal invertiert - nur erhöht sich die Signallaufzeit. Zusätzlich ist noch ein nichtinvertierendes Gatter drinn um nochmal duie Signallaufzeit zu erhöhen. Zum Verständnis kann man das ganze zu einem Gatter zusammenfassen, nur mit 4x höherer Signallaufzeit. Der Ausgang macht genau das Gegenteil des Eingangs, schaltet also das Gatter ständig hin- und her. Also ohne die Signallaufzeit würde sich das Ganze rechnerisch in die Unendlichkeit verlaufen.

Da jedes Ausgangssignal vom nächsten Gatter wieder neu geformt wird, entsteht wieder ein guter Rechteck - zumindest Theoretisch. Das gesamtergebnis wird aber auch in der Praxis ein ziemlich sauberer Rechteck sein.

Grundsätzlich gibt es bei Schaltungen 2 Arten von Schwingungen:
1. Mit Schwingkreis, also im klassischen Fall ein LC Glied
2. Ein mitgekoppeltes System mit aktiven (verstärkenden Komponenten)

Deine Schaltung ist ein Sonderfall der 2. Art.

Zur ersten Art gibt es wiederum 2 Arten:
1. Freie Schwingung
Hier wird das System durch Energiezufuhr angeregt. Die Energie pendelt ständig zwischen L und C hin- und her. Man erhält eine gedämpfte Schwingung, d.h. die Energie geht langsam verloren, so dass die Schwingung stetig an Amplitude verliert bis sie zum erliegen kommt. Es sei denn, in den richtigen Momenten wird neue Energie gesteuert zugeführt - dann hat man es mit einer Ungedämpften Schwingung zu tun.

2. Erzwungene Schwingung
Das ist die Art, die einen Schaltungsentwickler oft auf die Palme bringt. Hier wird ein Schwingkreis durch Schaltvorgänge oder durch ein rechtecksignal (z.B. Clockleitung eines µC Systems) angeregt. Das System schwingt dann (gedämpft) auf seiner eigenfrequenz und bezieht seine Energie durch die Schaltvorgänge. Jede Leitung enthält einen L-Anteil (1cm entspricht 10µH) und einen C-Anteil zu Nachbarleitungen/Erde/Masse. Je nach Schaltfrequenz geräht auch eine Simple Leitung/leiterbahn in Resonanz und erzeugt so hochfrequente Schwingungen.
Dieser Effekt kann auch nützluich sein. Hängt man ein unbekanntes L an ein bekanntes C und regt das ganze z.B. mit dem "Probe Adjust" Rechteckgenerator eines Scopes an, so entsteht eine bestimmte Frequenz, die man mit dem Scope messen kann. Da C bekannt ist, kann man dann L ausrechnen - ganz ohne spezielle und teure Messgeräte.

Gruß
Elmar

[MacSeck]

@Hellraiser: Das mit dem "undefinierten Schwingding", da hat Andy Recht. Es wäre zu schön, wenn man ein TTL-Buch auspacken könnte, nachsehen, ah; der Chip hat 10ns pro Gatter weils ein 74LSxx ist, oder der F-Typ hat 3ns - und man dann herrlich Oszillatoren bauen könnte.

Leider ist das Herstellerabhängig, stark Betriebsspannungs- und Temperaturabhängig usw. Also wenn sowas schwingt, dann eher zum Ärgernis, d.h. ungewollt, weil man einen Fehler gemacht hat, oder eine Schaltung, die mit Texas-Chips problemlos lief jetzt mit National-Chips bestückt (weil billiger, oder lieferbarer...) - und dann geht der Ärger los.

@Ed: Ich glaube nicht dass das ein "typisch Deutsches Problem" ist.
Das hängt eher an der allgemeinen "Chip-bis-zum-letzten-Ausreizerei". Fällt vor allem im PC-Sektor auf, wo overclocked wird, die RAMs bis zur letzten Nanosekunde getrieben werden etc.
Möchte nicht wissen, wieviel Mann-Monate allein in einem PC-Board stecken (aus Taiwan z.B.), das dann trotz allen Simulationen und Berechnungen nie gebaut wird, weil alleine der Musteranlauf komlpett in die Tonne gekickt werden musste wegen 80% Funktionsinstabilitäten sei es durch Designfehler oder "Chips out of SPEC"...:)

[Anatec]

mal grundsätzlich zur Schwingung. So ein Vierpol eine verstärkende Wirkung hat und man das Ausgangssignal phasengleich zum Eingangssignal koppelt, beginnt die Sache zu "schwingen". Vorraussetzung ist, dass das rückgekoppelte Signal >1 ist. In den Rückkopplungsweg eingefügte, frequenzbeeinflussende Elemente können eine gewollte Frequenz definieren. Wenn der Eingang einer Schaltung in irgend einer Weise das verstärkte Ausgangssignal phasengleich "sieht" beginnt die ganze Sache von allein zu schwingen. Die phasengleichheit ist dann von Schaltungsimpedanzen bestimmt. Daraus folgt, das "wilde" Schwingungen recht hohe Frequenzen darstellen können, abhängig vom Verstärkerbauteil und der Gesamtschaltung. Allein ungünstige Leitungsverlegung kann zum Schwingen führen. HF - Schwingungen in Digitalschaltungen machen sich oft nur als verrauschte Schaltflanken bemerkbar oder bleiben unbemerkt. Ein Oszi oder Spektrumanalyzer kann das allerdings nachweisen.
Der auslösende Faktor für alle Schwingungen ist das Eigenrauschen der Bauteile bzw. ein einzelner Impuls kann das System anschupsen. Auch triggernde Systeme entsprechen diesen Bedingungen. Sie besitzen genauso Zeit (Frequenz) beeinflussende Glieder. Ob gewollt oder ungewollt. :) :) :)

Gruß Gerd H

[edgar]

Hi,

ich hab's doch gesagt....der vergleich mit der natur ist 100%ig.

warum in D-land? Speziell dort will man oft aus dreck wurst machen....

sonntagsgruesse
aus dem suessen sueden.:).

[elmar]

Hi,


OT:

Durch die Bertolli-Werbung stelle ich mir Italien auch nicht besser vor. Wo da die alten Weiber in der dreckigen Fabrik die Sosse herstellen. Und dann nur ein Schnappsgals des achsotollen Öls auf mehrere Hektolitter Sosse ...

Gruß
Elmar

[edgar]

Elmar,

mir ging es eigentlich nicht so sehr um das kulinarische....

Ed.:)