Ein Schwingkreis simuliert mit PSpice


In häufiger Effekt in elektronischen Schaltungen ist eine Schwingung. In vielen Schaltungen sind diese Schwingungen erwünscht um aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung zu machen.
Eine solche Schaltung wird als Oszillator bezeichnet.
Sehr häufig sind Schwingungen jedoch unerwünscht, stören beispielsweise eine gewünschte saubere Gleichspannung oder verhindern sogar, dass eine Schaltung überhaupt funktioniert.
In diesem Artikel und dem zugehörigen Video wird ein selbsterregter Schwingkreis untersucht, also eine Schaltung, die beim Schalten einer Gleichspannung allein durch passive Bauelemente selbst anfängt zu schwingen.

Selbsterregter Schwingkreis

Um eine Schaltung zum Schwingen zu bringen benötigt man Energiespeicher, in denen elektrische Energie gespeichert und wieder abgegeben werden kann.
Speicher in der Elektrotechnik sind Kondensatoren und Spulen.
In Kondensatoren wird ein elektrisches Feld aufgebaut. Zum Aufbau dieses elektrischen Feldes wird Energie benötigt. Beim Abbau des elektrischen Feldes wird diese Energie wieder abgegeben und kann dann in anderen Bauteilen gespeichert werden.
Spulen speichern die Energie in magnetischen Feldern. Auch hier wird beim Abbau des magnetischen Feldes Energie abgegeben.
Der im Video beschriebene Schwingkreis speichert die elektrische Energie zunächst im Kondensator. Anschließend wird der Kondensator entladen und in einer Spule ein magnetisches Feld aufgebaut. Bein anschließenden Abbau des magnetischen Feldes wird die Energie wieder zum Aufbau des elektrischen Feldes des Kondensators verwendet-
Durch einen ohmschen Widerstand im Schwingkreis wird ein Teil der Energie in Wärme umgesetzt. Es geht also ein Teil der Energie für die Aufrechterhaltung der Schwingung verloren.
Die Energie wird also immer kleiner. Es handelt sich um eine gedämpfte Schwingung.

Simulation des Schwingkreises mit PSpice

In einer realen Schaltung muss zu Beginn der Schwingung der Kondensator über eine Gleichspannungsquelle geladen werden. Erst dann wird der Schwingkreis von der Gleichspannungsquelle entfernt und sich selbst überlassen.
Um diesen Vorgang simulieren zu können, benötigt man einen Schalter, der nach Ablauf einer einstellbaren Zeit öffnet.
Der Schalter befindet sich in der Bibliothek ANL_MISC.OLB und trägt den Namen Sw_tOpen.
Damit Du den Schalter nicht suchen musst, steht das Projekt auch dieses Mal wieder auf der Seite von FlowCAD zum Download zur Vefügung.

Video zur Simulation des Schwingkreises mit PSpice


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Wolfgang Bengfort

Wolfgang Bengfort (Dipl.-Ing. Elektrotechnik) unterrichtet nach 10-jähriger Berufstätigkeit in der freien Wirtschaft seit 2003 die Fächer Elektrotechnik und Informatik an berufsbildenden Schulen. Er ist Gründer und Betreiber der Elektrotechnik eLearning Plattformen ET-Tutorials und ET-Akademie. (weiter lesen ...)