Eine Schaltung, die sehr gern im Elektrotechnik-Unterricht in der Schule oder auch in der Elektrotechnik-Vorlesung an der Hochschule behandelt wird, ist die Astabile Kippstufe.
Manchmal auch astabiler Multivibrator oder salopp Blinkschaltung genannt.
Bei der Astabilen Kippstufe werden abwechselnd zwei unterschiedliche Kondensatoren über entsprechende Widerstände auf- und wieder entladen.
Durch die Wahl der entsprechenden RC-Glieder können die gewünschten Zeitkonstanten der Kippstufe eingestellt werden. Also die Zeiten, die bestimmen, wie lange die beiden Zustände eingenommen werden sollen, bevor die Kippstufe kippt. Also von einem in den anderen Zustand wechselt.
Wenn vorher im Unterreicht die Auf- und Entladung von Kondensatoren über einen Widerstand behandelt wurde, hat man mit der Astabilen Kippstufe ein gern genommenes praktisches Beispiel.
Hier kann man sehr schön über e-Funktionen die Auf- und Entladevorgänge von Kondensatoren berechnen.
In PSPICE kann man die Schaltung sehr schön simulieren und untersuchen, wie sich das Verhalten der Schaltung ändert, wenn man die Werte der Kondensatoren und Widerstände ändert.
Funktionsweise der Astabilen Kippstufe
Ein Problem bei der Untersuchung der Schaltung ist, dass die Schaltung keinen stabilen Zustand hat.
Der Zustand der Schaltung ändert sich laufend, so dass man die astabile Kippstufe nicht einfach einmal durchrechnen kann , sondern die einzelnen Zustände der Schaltung einzeln betrachten muss.
Hierzu gibt man einen Zustand vor und untersucht das Verhalten in diesem Zustand. Bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Zustand wechselt.
Anschließend untersucht man das Verhalten in diesem Zustand bis zum nächsten Wechsel.
Hat man den Ausgangszustand wieder erreicht, beginnt der Ablauf von vorn. Mit der Rechnung ist man dann aber fertig, denn die nächste Schaltperiode sieht wieder genau so aus wie vorher.
Wenn Du selbst einmal Simulationen mit dieser Schaltung durchführen möchtest, findest DU unter folgendem Link die Projektdatei zum Download.
Video zur Astabilen Kippstufe
Im Video werden die Lade und Entladevorgänge der Kondensatoren in den beiden Zuständen einmal qualitativ untersucht.
Zur Berechnung der einzelnen Zeiten werde ich später noch ein Video machen.
Jetzt aber zum Video Astabile Kippstufe mit Kondensatoren.
