Einfacher Schwingkreis Im Unterforum Grundlagen - Beschreibung: Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik
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BID = 818175
Elektromatiker Gelegenheitsposter
Beiträge: 77 Wohnort: Stuttgart
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Hi,
nachdem ichs endlich übers Herz gebracht habe, mir mal ein Einsteigersozilloskop zu leisten, bin ich ganz fasziniert davon, mir Wellenformen anzuschauen Ich experimentiere gerade ein wenig mit verschiedenen Schwingkreisen, hauptsächlich mit dem Colpitts Oszillator in dieser Beschaltung:
Bild eingefügt
Mangels großer Keramikkondensatoren sind allerdings die beiden 1µF nur durch je 3x100nF parallel nachgebildet.
Betriebsspannung 12,5V aus dem Akku.
Jetzt ein paar Fragen:
1.Warum nimmt man eigentlich prinzipiell einen "Dreipunktschwingkreis"? Ich hab irgendwann letztes Semester gelernt ein Schwingkreis ist L und C parallel oder in Reihe. Warum teilt man entweder die Induktivität oder die Kapazität auf? Mit nur einem Kondensator geht obiger Schaltplan natürlich nicht ..
2. Zum Thema Spulen wickeln: Ich wickle etwas Kupferdraht auf ein kleines Stückk Ferritstab. Wenn ich da jetzt eine komplette Materialkonstatne zusammenfasse, muss ich die für die Induktivität L ja nur noch mit der Windugsanzahl zum Quadrat multiplizieren - aber wenn ich die Spule dann um ein paar Milimeter verschiebe kommt wieder was völlig anderes raus. Kann man solche Konstanten hier überhaupt sinnvoll umsetzen? Wenn ja wofür gilt das? (Also auch das was einem z.B. häufig als Al Wert mitgegeben wird)
Frage 3 bezieht sich auf das angehängte Bild:
Habe mittels Frequenzmessung Rückschlüsse auf die Wicklungen auf meinem Ferritstab geschlossen. Es sind drei Stück verbunden in Reihe, zu 18,8µH, 163,2µH und 90,3µH. Jeweils mit Abgriffen, so dass jede auch nur alleine verwendet werden könnte.
Mit nur der 18.8µH Wicklung bekomme ich ein einigermaßen schönes Sinussignal. Benutze ich die komplette Reiheninduktivität bietet sich mir das Bild im Anhang - was ist hier qualitativ das Problem?
Würde mich über ausführliche Antworten freuen, da mich das Thema doch sehr reizt - nehme auch gerne (verständliche) Literaturvorschläge an
Mfg, der Elektromatiker |
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BID = 818202
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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1)
Zitat :
| .Warum nimmt man eigentlich prinzipiell einen "Dreipunktschwingkreis"? | Nicht prinzipiell, aber wenn man mit einem Bauteil wie dem Transistor im Emitterschaltung arbeitet, bei dem zwischen Eingang und Ausgang eine Phasenverschiebung von 180° besteht, liefert die angezapfte Spule die für positive Rückkopplung nötige Phasendrehung.
Bei einem Oszillator in Kollektorschaltung (Spannungsverstärkung < 1) sorgt solch ein Transformator, denn um nichts anderes handelt es sich bei einer angezapften Spule, dafür, daß an der Basis etwas mehr Steuerspannung zur Verfügung steht, als am Ausgang entnommen wird.
Bei deinem Colpitts-Oszillator schliesslich arbeitet der Transistor in Basisschaltung, denn die Basis liegt ja wechselspannungsmäßig an Masse.
Ein wesentliches Kennzeichen der Basisschaltung ist eine Stromverstärkung < 1.
Man muß also etwas mehr Steuerstrom aufbringen, als man Laststrom am Kollektor entnehmen kann.
Dies geschieht hier, indem man über den kapazitiven Spannugsteiler den hohen im Schwingkreis fliessenden Blindstrom anzapft.
Es gibt Bauteile, wie z.B. Tunneldioden, die in einem Teil ihrer Kennlinie einen negativen Widerstand aufweisen, und damit gelingt es tatsächlich einen in Reihe mit der TD geschalteten Parallelschwingkreis in seiner einfachsten Form zu entdämpfen.
2)
Zitat :
| aber wenn ich die Spule dann um ein paar Milimeter verschiebe kommt wieder was völlig anderes raus | Es kommt nicht etwas völlig anderes heraus, aber die Induktivität sinkt tatsächlich etwas, wenn man die Wicklung aus der Mittellage heraus bewegt.
Man benutzt das in der Praxis um die Induktivität einer Ferritantenne abzugleichen.
Die entsprechenden Induktivitäten kann man nicht einfach auf Grund der Materialeigenschaften berechnen, da verlässt du dich besser auf die Angaben des Herstellers (AL-Wert oder Wickeldaten) oder auf eigene Experimente.
Übrigens solltest du, genau wie bei der Ferritantenne, die Wicklung nicht direkt auf den Kern wickeln, sondern etwas Papier oder anderes Isoliermaterial unterlegen, sonst handelst du dir hohe Dämpfungswerte ein.
3)
Daran siehst du schön, dass die Güte eines Schwingkreises mit wachsendem L/C-Verhältnis steigt.
Dadurch wird die Amplitude so groß, dass die Kollektorspannung unter die Basisspannung fällt und dann leitet die C-B-Diode des Transistors und begrenzt die Spannung.
P.S.:
Deine Dimensionierung des Schwingkreises ist aber für solche Frequenzen um 200kHz ungünstig.
Typischer sind hier Schwingkreiskapazitäten um 1nF oder weniger und Induktivitäten im mH-Bereich.
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 1 Mär 2012 17:04 ] |
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BID = 818433
Elektromatiker Gelegenheitsposter
Beiträge: 77 Wohnort: Stuttgart
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Danke, ich bin soweit sehr zufrieden mit den Antworten, allerdings verstehe ich dich in Punkt 2 nicht ganz.
Du sagst man kann die Induktivität nicht einfach aus den Materialeigenschaften heraus bestimmen, man sollte sich lieber u.a. auf den AL Wert des Herstellers verlassen - aber der ist doch auch nur die fertige Materialkonstante
Und was könnte man bei Punkt 3 denn tun um die Amplitude bei gleichbleibender Frequenz zu begrenzen? Das Teilungsverhältnis der Kondensatoren ändern?
Also es ist erst mal egal ob die Dimensionierung für die Frequenz so sinnvoll ist oder nicht, ich möchte nur etwas qualitative Erfahrung sammeln - an das quantitative und wies am Besten geht, mach ich mich, wenn ich die Grundlagen, was da passiert, halbwegs verstanden habe
Mfg, der Elektromatiker
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BID = 818441
perl Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1 Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| man sollte sich lieber u.a. auf den AL Wert des Herstellers verlassen - aber der ist doch auch nur die fertige Materialkonstante |
Mit Materialkonstante meinte ich die Permeabilität µ rel und davon ausgehend ist es tatsächlich schwer die Induktivität oder den AL-Wert der Wicklung auf dem Ferritstab zu berechnen.
Wie du bereits bemerkt hast, hängt die Induktivität ja sogar von der Lage und darüber hinaus auch noch von der Form der Wicklung ab.
Der Grund dafür ist, daß µ rel eben nicht unendlich ist und deshalb die Feldlinien nicht nur an den Enden des Stabes austreten, und weil darüber hinaus auch nicht alle von der Spule erzeugten Magnetfeldlinien durch den Stab verlaufen.
Zitat :
| was könnte man bei Punkt 3 denn tun um die Amplitude bei gleichbleibender Frequenz zu begrenzen? |
Die Verstärkung herabzusetzen ist eine Möglichkeit, die Dämpfung des Schwingkreises zu erhöhen eine weitere.
Hier aber geht es ganz einfach: Du brauchst nur eine kleine Diode (1N4444 o.ä.) in die Kollektorleitung zu legen.
Wundere dich nicht, wenn durch die Resonanz Spannungen auftreten, die weit jenseit der Versorgungsspanung liegen.
Unter Umständen (hier wegen der geringen Schwingkreisgüte aber eher nicht), können dabei sogar die zulässigen Daten des Transistors überschritten werden.
Ich habe es jedenfalls schon geschafft mit etwa 0,5V und ein paar mA aus einer Solarzelle einen 40W MOSFET, der mit 50V Spannungsfestigkeit angegeben war, ins Jenseits zu befördern.
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BID = 818606
Elektromatiker Gelegenheitsposter
Beiträge: 77 Wohnort: Stuttgart
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Das war dann wohl wortwörtlich die Resonanzkatastrophe
Danke jedenfalls, ich melde mich, falls es mehr Unklarheiten gibt.
Mfg, der Elektromatiker
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