Schülernahe Erklärung des
Analog Digital Converter 0804

Inhaltsverzeichnis
1.  einfaches Blockschaltbild
2. aufgelöstes Blockschaltbild

Details zu dem Blockschaltbild

2. 1  Blockschaltbild eines analogen Rechen OPerationsverstärkers am Beispiel des 741
2.1.1 Innenschaltbild eines analogen Rechen OPerationsverstärkers am Beispiel des 741
2.1.2 Beschaltung eines OP als  Inverter
2.1.3 Entfernung der Beschaltungswiderstände >> Komparator
2.1.4 Referenzspannung
2.1.5 3 von 256 Komparatoren mit Spannungsteiler zur
             Digitalisierung der Eingangsspannung

2.2 BCD-Code
2.2.1 Digitalschaltung zur Veranschaulichung der einzelnen Schritte mit den ersten 4 von 256 Möglichkeiten

2.3 Astabile Kippstufe > Taktgeber > Geschwindigkeit

2.4 Bistabile  Kippstufe > Speicher > RAM
 

2.5 Startfunktion

2.6 Ausgangsbeschaltung

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1.  einfaches Blockschaltbild


2. aufgelöstes Blockschaltbild

2. 1  Blockschaltbild eines analogen Rechen OPerationsverstärkers am Beispiel des 741
2.1.1 Innenschaltbild eines analogen Rechen OPerationsverstärkers am Beispiel des 741

2.1.2 Beschaltung eines OP als  Inverter
2.1.3 Entfernung der Beschaltungswiderstände >> Komparator
2.1.4 Referenzspannung
2.1.5 256 Komparatoren mit Spannungsteiler zur Digitalisierung der Eingangsspannung

2.2 BCD-Code 

Wertigkeit    128 64    32   16   8     4     2     1  
  27 26 25 24 23 21 20 Schritte
  0 0 0 0 0 0 0 0 0
  0 0 0 0 0 0 0 1 1
  0 0 0 0 0 0 1 0 2
  0 0 0 0 0 0 1 1 3
  0 0 0 0 0 1 0 0 4
                  ....
  1 1 1 1 1 1 1 1 255

2.2.1 Digitalschaltung zur Veranschaulichung der einzelnen Schritte mit den ersten 4 von 256 Möglichkeiten von Schüler Fabian Sieler

Im Ausgangszustand  Schritt 0

2°= Schritt 1

2^1 = Schritt 2

2°+2^1 = Schritt 3

2.3 Astabile Kippstufe > Taktgeber > Geschwindigkeit von Schüler Fabian Sieler

Formel zur Berechnung
T= komplette Impulsdauer = t impuls + t pause

T = ln2 x C1 x R2 + ln2 x C2 x R3 (ln2 = 0,69...)

Astabile Kippstufe mit Synchronisation von Schüler Eduard Senger
(linke Kondensator C2 muss in C1 umbenannt werden, y wird durch µ ausgetauscht)

Astabile Kippstufe mit externer Synchronisation (Vergleich dazu: Quarzuhr wird durch Funkuhr synchronisiert.)

Nach dem Einschalten schaltet der Transistor mit der höchsten Verstärkung zuerst ein. Annahme T1 die Spannung UCE liegt dann bei 0,2V am Collektor. Über R2 lädt sich der Kondensator C1 nach einer e-Funktion auf. Die Spannung steigt von -7V auf +0,6V an. Wenn diese 0,6V erreicht sind wird T2 leitend. Der Transistor T2 schaltet den Kondensator C2 in den negativen Bereich. Diese negative Vorspannung sperrt den Transistor T1. Jetzt beginnt die Umladung von C2 von -7V in Richtung +0,6V. Wenn die 0,6V erreicht sind wird wieder T1 leitend. u.s.w.. Die rechnerische Grundzeit der Periodendauer von ca. 3 ms ergibt 333 Hz.
 

Der Takt für die externe Synchronisation wird mit einem Differenzierglied so umgeformt, das dabei der notwendige negative Impuls zum Sperren des leitenden Transistor entsteht. Diese Stufe läst sich nur schneller machen, durch das frühzeitige Abbrechen der leitenden Phase am Transistor 1, damit wird Zeitzeichengenau der Transistor gesetzt und die Synchronisation mit dem Zeitzeichensender aus Frankfurt (PTB Braunschweig) erreicht.
Mit der Synchronisation wird der 333 Hz Takt mit dem Zeitzeichensender verknüpft und auf einer stabile Frequenz von 333 Hz gehalten.

Die Spannungshöhe der Schaltung wird durch die zulässige Collektor- Emitterspannung begrenzt. Ohne Schutzdioden vor der Basis- Emitterstrecken sind 8 Volt noch zulässig.       

 

2.4 Bistabile  Kippstufe > Speicher > RAM von Schüler Fabian Sieler

Hier die Grundschaltung einer bistabilen Kippstufe mit zwei Bipolaren Transistoren.
Die Schaltung hat zwei stabile Zustände zwischen denen man hin und her schalten kann. Ist ein Zustand gesetzt bleibt die Schaltung in diesem Zustand bis sie zurückgesetzt oder ausgeschaltet wird, damit arbeitet sie wie ein Speicher einem RAM-Speicher.

Durch die beiden ungleichen Basiswiderstände erhält der T1 mit dem größeren Widerstand (R5) schneller eine größere Basis-Emitterspannung und schaltet deshalb früher durch, man spricht dadurch von einer Vorzugslage beim Einschalten der bistabilen Kippstufe.

Statt der bistabilen Kippstufe läst sich auch ein TriState Ausgang an die BCD codierten Ausgänge schalten.

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2.1.5 3 von 256 Komparatoren mit Spannungsteiler zur
             Digitalisierung der Eingangsspannung

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Digitalisierung von Spannungen.
Der OP ohne Eingangs- und Rückkopplungswiderstand verstärkt maximal (ca. 40.000 fach)
Das heißt mit anderen Worten aus 0,25 mV werden 10 Volt am Ausgang. Die meisten Spannungs- Messgeräte können diesen kleinen Eingangsspannungsunterschied nicht mehr sicher darstellen. Die OP Grundschaltung nennt man auch Komparator. Dieser Spannungsvergleicher verstärkt also kleinste Spannungen auf maximalen Spannungspegel. Wenn man nun eine Spannungsteilerkette mit 256 Widerständen aufbaut und an jedem Widerstand einen OP nachschaltet erhält man so 256 Ausgangswerte, die als Balkengrafik dargestellt werden könnten. Diese Darstellung bildet nur 3 von 256 ab.

 

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