Zweikanalvorsatz für Oszilloskop
Beitrag zum Schaltungswettbewerb 2013 von Hermann Nieder
Es sollten für das Projekt, das hier vorgestellt wird, möglichst viele Bauteile des Adventskalenders verwendet werden. Schließlich entstand der abgebildete vielleicht etwas eigenartig anmutende Schaltungsaufbau, in dem als zusätzliches Bauelement nur ein Trimmpoti eingesetzt wurde.
Die Schaltung mag für sich allein nicht „sinnvoll funktionsfähig“ sein, aber sie ist, wie ich finde, recht nützlich, da sie als ganz einfacher elektronischer Vorsatz für ein Analog-Oszilloskop dient, und zwar im Frequenzbereich von ca. 25 Hz bis 20 kHz.
Dieses Bild entstand bei Verwendung der oben abgebildeten Schaltung. Es zeigt oben eine Wechselspannung mit sinusförmigem zeitlichen Verlauf und unten eine andere mit rechteckförmigem Verlauf. Die Frequenzen sind in beiden Fällen gleich und betragen etwa 1 kHz.
Alle vier Stufen des NAND-Schmitt-Trigger-Bausteins sind als Inverter geschaltet . Das Ausgangssignal des Taktgenerators mit vier Kondensatoren von 100nF in Reihenschaltung und einem Widerstand von 3k3 steuert zwei Inverterstufen. Die Takfrequenz im kHz-Bereich lässt sich grob wegen der Schaltungsmöglichkeiten der vier Kondensatoren (Reihenschaltung von zwei, drei oder vier Exemplaren, bzw. Parallelschaltung derselben, Anschluss eines einzelnen Kondensators ) festlegen.
Um für den Schaltungsaufbau möglichst wenige zusätzliche Bauelemente außer denjenigen im Adventskalender 2013 vorhandenen zu verwenden, dienen hier die drei Leuchtdioden sowie die Basis-Emitter-Strecke des NPN-Transistors jeweils als „Ersatz“ für eine „normale“ Siliziumdiode. Sie könnten z. B. alle vier durch Exemplare des Typs 1N4148 ersetzt werden.Zwei der 10M-Widerstände können z. B. bei größeren Eingangsspannungen als Vorwiderstände verwendet werden. Als einziges zusätzliches Bauelement wurde das Trimmpoti P1 verwendet.
Im Betrieb wird sehr schnell nacheinander die Katode der grünen LED, dann diejenige der gelben LED nach Masse gezogen usw. Das betreffende Eingangssignal gelangt in diesem Fall nicht zur Darstellung.
Das Bild zeigt den Oszilloskopschirm ohne Eingangssignale an Ein 1 bzw. Ein 2, und zwar ohne externe Triggerung. Das Liniendiagramm der rechteckförmigen Ausgangsspannungen anPin 4/ Pin8, 9 bzw. Pin 10 sieht ähnlich aus. Es wird jeweils nacheinander nur ein „Stückchen“ des Eingangssignals an Ein 1, dann für kurze Zeit dasjenige an Ein 2 über eine „Diode“ zum Widerstand rechts unten im Schaltbild durchgeschaltet usw. An diesem ist ein Analog-Oszilloskop (VERT. INP.)angeschlossen, auf dessen Bildschirm die Liniendiagramme dargestellt werden. Wenn man nun am Oszilloskop die Zeitbasis(Timebase) entsprechend einstellt und die externe Triggerung nutzt, erhält man auf dessen Bildschirm zwei für das Auge „zusammenhängende“ Liniendiagramme z. B. wie im folgenden Bild.
Die Wechselspannung hat eine kleinere Amplitude als diejenige oben in einem Bild, hier bei einer Frequenz von ca. 10kHz. Die Aufnahme vom Bildschirm meines Oszilloskops zeigt wie im zweiten Bild oben den sinusförmigen Verlauf der Ausgangsspannung eines Funktionsgenerators. Die bisher noch freien Schmitt-Triggerstufe des 4093 (Pins 12,13 und 11) konnte nun auch noch sinnvoll genutzt werden, und zwar wurde ihr am Eingang die Wechselspannung mit dem sinusförmigen Verlauf über einen Kondensator von 100nF angeboten. Am Ausgang stellt sich die rechteckförmige Spannung unten im Bild ein. Der Oszilloskopeingang wird auf AC-Betrieb eingestellt. Man wählt am Einstellknopf Y-Amplitude eine Einstellung, bei der beide Liniendiagramme auf dem Bildschirm sichtbar sind. Die Triggerung erfolgt extern durch eine der Eingangsspannungen. Mit dem Trimmpoti kann eine bestimmte Vorspannung eingestellt werden, mit der man die „Nulllinie“ eines der beiden darstellbaren Liniendiagramme auf dem Bildschirm des Oszilloskops in einem bestimmten Bereich verschieben kann. Hat man ein zusätzliches Trimmpoti zur Hand, kann man Ra ähnlich wie Rb an dieses anschließen, um die vertikale Position des zweiten Liniendiagramms auch einstellen zu können.