Seite 1 PHILIPS PHILIPS Anleitungsbuch für die Anleitungsbuch für die Experimentierkästen Experimentierkästen EE 2007/08 EE 2007/08...
Seite 3 Alle Rechte vorbehalten. Nachdruck und fotomechanische Wiedergabe – auch auszugsweise – nicht gestattet. Wir übernehmen keine Gewähr, daß die in diesem Buch enthaltenen Angaben frei von Schutzrechten sind. Technische Änderungen vorbehalten. © Herausgegeben von der Deutschen Philips GmbH Abt. Technische Spielwaren, 2 Hamburg 1, Mönckebergstraße 7...
Seite 4 INHALTSVERZEICHNIS Seite 1. Allgemeine Bauanleitung 1.1. Allgemeine Hinweise 1.2. Bildröhreneinheit 1.3. Flachsteckhülse 1.4. Befestigung der Einzelteile auf der Grundplatte 2. Die Bildröhreneinheit 2.1. Elektronenstrahlröhre 2.2. Die Schaltung der Bildröhreneinheit 2.3. Technische Daten der Bildröhreneinheit 2.4. Inbetriebnahme der Bildröhreneinheit 3. Passive Bauelemente in einfachen Grundschaltungen 3.1.
Seite 5 5. Der Transistor als Schwingungserzeuger 5.1. Allgemeines über Oszillatoren 5.2. L-C-Oszillator 5.3. R-C-Oszillator 5.4. Rechteckgenerator 5.5. Sägezahngenerator 6. HF-Sende- und Empfangstechnik 6.1. Allgemeine Betrachtungen 6.2. Amplitudenmodulation 6.3. Frequenzmodulation 6.4. Demodulation 6.5. Messungen an einem MW-Empfänger 7. Digitaltechnik 7.1. Einführung in die Digitaltechnik 7.2.
Seite 6 10.11.Universalverstärker als Zeitschalter 10.12.Universalverstärker als Plattenspielerverstärker 10.13.Universalverstärker als Diodenempfänger 10.14.Universalverstärker als MW-Reﬂex-Empfänger 11. Sachwortverzeichnis Die Geräte können aus folgenden Elektronik-Baukästen hergestellt werden: EE 2003 und EE 2007 EE 2003 und EE 2007 oder EE 2008 EE 2003, EE 2007 und EE 2008...
Seite 7 Schirmbild um. Alle in diesem Anleitungsbuch beschrie- benen Schaltungen kannst du mit dem Material aus dem Grundkasten EE 2003 und den Zusatzkästen EE 2007 / EE 2008 selbst nachbauen und untersuchen. Damit du die Funktion der Bildröhreneinheit verstehst, solltest du das Kapitel „Einführung in die Elektronik“...
Seite 8 Teil und Symbol Bestell-Nr. Bezeichnung Inhalt EE 2007 EE 2008 349.1001 Transistor (rot) BF 194 – 349.1211 Transistor (blau) BC 158 – 349.1212 Transistor (weiß) BC 238 349.1125 Diode BA 217 680 Ω 349.1004 Widerstand – 1 000 Ω 1 200 Ω...
Seite 9 Teil und Symbol Bestell-Nr. Bezeichnung Inhalt EE 2007 EE 2008 349.1007 Keramischer Kondensator 560 pF – 1 000 pF – 1 500 pF 3 900 pF – 4 700 pF 5 600 pF – 10 000 pF 349.1040 Trimm-Potentiometer 10 000 Ω...
Seite 10 Teil und Symbol Bestell-Nr. Bezeichnung Inhalt EE 2007 EE 2008 349.1052 Treibertransformator (blau) – 349.1202 Batteriehalter 6 V für Monozellen – mit Anschlußkabel 349.1122 Batteriehalter 6 V für Monozellen – 349.1016 Blanker Draht 10 m 10 m 349.1017 Isolierter Draht...
Seite 11 1. Allgemeine Bauanleitung 1.1. Allgemeine Hinweise Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus, z.B. des Klemmsystems, der Einzelteile auf der Vorder- und Grundplatte usw., ﬁndest du in dem Anleitungsbuch des Grundkastens EE 2003. Hier wird nur der Aufbau neu hinzugekommener Einzelteile beschrieben. Setze die Bildröhreneinheit erst in Betrieb, wenn du den gesamten Aufbau auf der Montageplatte fertig hast.
Seite 12 1.4. Befestigung der Einzelteile auf der Grundplatte 1.4.1. Batteriehalter Als Vorbild für die Montage des Pluspols und der Minuspolfeder dient der fertige Heizspannungsbatteriehalter. Die Halter werden jedoch als letzte Teile unterhalb der Grundplatte befestigt. Drücke dazu 4 Haarnadelfedern von oben durch die im Verdrahtungsplan gekennzeichneten Stellen. Setze den Batteriehalter mit den Befestigungslaschen von unten auf die Haarnadelfedern.
Seite 13 Stecke die Flachsteckhülse des mit dem Kanalwählergehäuse fest ver- bundenen Kabels auf den Minuspol der Bild-ZF-Verstärkereinheit. 1.4.5. Bild-ZF-Verstärkereinheit Die Bild-ZF-Verstärkereinheit läßt sich wie der Kanalwähler auf der Grundplatte befestigen. Die Verbindungen zu den Bauelementen werden mit Klemm- und Spiralfedern hergestellt. Drehe auf keinen Fall an den Spulenkernen in der Einheit.
Seite 14 2. Die Bildröhreneinheit 2.1. Elektronenstrahlröhre Ein wesentlicher Bestandteil der Bildröhreneinheit ist die Elektronen- strahlröhre, die nach ihrem Erﬁnder Ferdinand Braun auch „Braunsche Röhre“ genannt wird. Andere Bezeichnungen sind Oszillografenröhre, Katodenstrahlröhre und Bildröhre. Diese Röhre besteht aus einem luftleeren Glaskolben. Der dünne Hals enthält das Elektrodensystem, das verdickte Ende ist im inneren mit einer Schicht versehen, die Bild- oder auch Leuchtschirm genannt wird (Abb.
Seite 15 In Abb. 6 ist eine kleine Blechplatte über der Katode angeordnet, die Anode. Zusätzlich legen wir an den Katodenanschluß den Minuspol einer Batterie mit hoher Spannung, den Pluspol verbinden wir über ein Meßge- rät (Amperemeter) mit der Anode. Sie erhält also eine positive Ladung gegenüber der Katode.
Seite 16 so ist der Weg, den der Strahl vom Mittelpunkt abweicht, gering; eine hohe Spannung verursacht auch eine große Ablenkung. Je nach Größe und Polarität der Ladung können wir also jeden Punkt des Bildschirms in senkrechter (vertikaler) Richtung erreichen. Abb. 9 Abb.
Seite 17 Bei einer bestimmten Spannung erscheint der Leuchtﬂeck ganz scharf auf dem Bildschirm. Um die Vorgänge in der Bildröhre leichter verstehen zu können, haben wir eine stark vereinfachte Form der Darstellung gewählt. Die Oszillografen- röhre DG 7/32 in der Bildröhreneinheit dieses Elektronik-Experimentier- kastens weicht deshalb in ihrem technischen Aufbau etwas von dem beschriebenen Vorstellungsmodell ab.
Seite 18 Abb. 15...
Seite 19 Die Gesamtschaltung der Bildröhreneinheit in Abb. 15 ist nach diesem Gesichtspunkt aufgebaut, die gestrichelten Linien grenzen den betreffen- den Block von den anderen ab. Zunächst der Aufbau des Netzteils A. Die Batterie-Betriebsspannung von 12 Volt gelangt über D21 (diese Diode dient als Schutz gegen Falschpolung der Batterie) und über die Spule Sp1 zu einem Gleichspannungswandler, der im wesentlichen aus dem Leistungstransistor T27 und dem Wandlertransformator Sp2 besteht.
Seite 20 Der Schaltungsblock B stellt die Bildröhre DG 7/32 mit ihrer Span- nungsversorgung dar. Über den Widerstand R60 bekommt die Röhre ihre Anodenspannung (G2 / G4) von ca. 800 Volt. In einem Fernsehempfänger wird die Helligkeit mit zwei Elektroden der Bildröhre beeinﬂußt: 1. mit der Katode und 2. mit dem Wehneltzylinder (G1).
Seite 21 Die Ablenkempﬁndlichkeit der Bildröhre ist nicht sehr groß. Um aber mit einer geringen Spannung den Bildschirm möglichst in seiner gesamten Fläche auszunutzen, muß ein Verstärker zwischen die Eingangsklemmen und die Ablenkplatten geschaltet werden. Der Horizontal-Ablenkverstär- ker in Block C und der Vertikal-Ablenkverstärker in Block D erfüllen diese Forderung.
Seite 22 Abb. 17 zeigt dir die Anordnung der Bauelemente auf der gedruckten Schaltung und Abb. 18 die Verbindungspunkte. Abb. 17 Abb. 18 2.3. Technische Daten der Bildröhreneinheit Bestückung: Bildröhre DG 7/32 Transistoren 5 x BSW 69 2 x BC 238 1 x AD 162 1 x BF 178 Dioden 4 x BA 148...
Seite 23 Horizontal- Eingangsempﬁndlichkeit ca. 3,5 V ablenkung für Vollaussteuerung (6 cm Bildbreite) (Eingang 4) Frequenzbereich 20–50 000 Hz Reglerfunktionen: Helligkeitsreglung mit R55 Kontrastreglung mit R44 Schärfereglung mit R58 Horizontale Strahlverschiebung mit R69 (ca. 2 cm) Vertikale Strahlverschiebung mit R71 (ca. 1 cm) Betriebsspannungen: Versorgungsspannung 12 Volt Gleichspannung Plus an Eingang 3, Minus an Eingang 2...
Seite 24 röhreneinheit. Das Elektrodensystem am Ende des Bildröhrenhalses leuchtet sofort auf, der Glühfaden erhitzt die Katode, und Elektronen wer- den frei. Da jedoch noch keine Anodenspannung vorhanden ist, bleibt der Bildschirm dunkel. Bereite nun die beiden letzten Batteriehalter vor. Alle 8 Batterien müssen in Reihe geschaltet werden, um die geforderte Versorgungsspannung von 12 Volt zu erhalten.
Seite 25 1 000 Hz. Bei größeren Widerstandswerten sinkt die Frequenz, bei kleineren steigt sie (siehe Tabelle in Abb. 20). Die in der Tabelle ange- gebenen Widerstände 6,8 kΩ sind im EE 2007 nicht vorhanden, deshalb mußt du 10 kΩ und 22 kΩ parallelschalten. Am Kollektor von T1 entsteht ein sinusförmiges Signal, das über die R-C-Kombination R5 / C5 der...
Seite 26 Eine Anmerkung zu der Abkürzung V : Sie bedeutet Volt – Spitze – Spitze, das ist die Spannung zwischen dem niedrigsten und dem höch- sten Wert einer Wechselspannungskurve. Die Abb. 21 zeigt das deutlich. Alle in den Versuchen angegebenen Wechselspannungen sind in Volt-Spitze-Spitze (V ) angegeben.
Seite 27 Abb. 22...
Seite 28 lassen sich die Widerstände so abgleichen, daß bei einer Eingangsspan- nung von 1 V auf der Bildröhre ein senkrechter oder waagerechter Strich von 1 cm Länge erscheint. Wir nennen die Anordnung der abgegli- chenen Widerstände in Zusammenhang mit der Bildröhreneinheit X-Y-Oszillograf.
Seite 29 Noch ein kleiner Tip: Um die Spannungsmessungen zu vereinfachen, kannst du dir vor dem Bildschirm einen Meßraster nach Abb. 27 anbringen. Als material eignet sich jede durchsichtige Folie. In der Abb. 27 ist das Raster im Maßstab 1 : 1 abgebildet. Du brauchst also die Folie nur aufzulegen und mit Aus- ziehtusche die Linien nachzuzeichnen.
Seite 30 Polarität der Teilspannungen so gerichtet ist, daß sie sich addieren, liegt zwischen den Ausgängen K1 und K4 eine Spannung von 6 V . Das kannst du überprüfen. Dazu verbinde den Eingang II des Oszillografen mit dem Ausgang K4. Der senkrechte Strich auf dem Bildschirm ist 2 cm lang.
Seite 31 I ist der Strom im Widerstand R. In diesem Beispiel ist der Widerstand bekannt: R1 = R2 = 10 000 Ω. Die Spannung U am Widerstand hast du gemessen, sie beträgt 1,5 V . Daraus errechnet sich der Strom I. --- - ----------------- - 10 000...
Seite 32 Der Strom im Widerstand läßt sich wieder nach der Formel errechnen: --- - ----------------- - 10 000 0,0002 A 0,2 mA In der Parallelschaltung muß also ein Strom von 0,2 mA ﬂießen. Beide Widerstände sind gleich groß, der Strom teilt sich somit auch in zwei gleich große Teilströme von je 0,1 mA auf.
Seite 33 Abb. 32 3.5. Veränderlicher Spannungsteiler (Potentiometer) Das in diesem Elektronik-Experimentierkasten vorhandene Potentio- meter ist nichts weiter als ein veränderlicher Spannungsteiler, und kann z.B. als Lautstärkeregler eingesetzt werden. Die Funktion läßt sich leicht untersuchen, wenn R1 nach der Abb. 32 angeschlossen wird. Verbinde dazu die Enden der Widerstandsbahn mit den Generatorausgängen K1 und K2, den Oszillografenanschluß...
Seite 34 – Aus den Werten I und U läßt sich der Widerstand R an dem Ohmschen Gesetz errechnen: ------------- ----------------- - 0,0001 20 000 Ω Der LDR hat in diesem Beleuchtungszustand also einen Widerstand von 20 kΩ. 3.7. Kondensatoren als Spannungsteiler Werden zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet, ﬁndet auch eine Span- nungsteilung statt.
Seite 35 Abb. 34 Nun aber zur Praxis. Die Abb. 34 zeigt einen kapazitiven Spannungsteiler, C1 und C2 sind in Reihe geschaltet. Als Spannung am Kondensator C1 messen wir 1,5 V . Da die Gesamtspannung 3 V beträgt, müssen an – gesamt –...
Seite 36 -------------------------------------------- - kΩ ] C nF × f kHz --------------- - kΩ × 1 22 7 2 kΩ In dem Beispiel nach Abb. 34 betrug der Wechselstromwiderstand von C1 bei C = 10 nF und f = 1 kHz 15,9 kΩ. Die Frequenz hat sich nicht geän- dert.
Seite 37 × C11 C12 --------------------------- - × 10 10 ------------------ - --------- - 5 nF Wenn die Berechnung stimmt, dann muß an der Gesamtkapazität C1 die größere, an C2 die kleinere Spannung abfallen. Die Messung ergibt an C1 und an C2 1 V Nach der Formel -------------------------------------------- - kΩ...
Seite 38 Außerdem werden bei diesem Versuch der Spannungsteiler an die aus- gänge K1 und K4 angeschlossen; K2 und K3 werden untereinander ver- bunden. Wenn der Oszillograf mit I und IV parallel zu C1 geschaltet wird, ändert sich die Spannung bei Betätigung des Drehkondensators zwi- schen 0 und 1 V 3.11.
Seite 39 ------------------------------------------------ kΩ ] C1 nF × f kHz --------------- - kΩ × 5 10 3,2 kΩ Die Ausgangsspannung beträgt nur noch 1/4 der Generatorspannung. In diesem Beispiel sind R (10 kΩ) und R1 (10 kΩ) bei 1,59 kHz gleich groß. 3.13.
Seite 40 3.14. Spule und Kondensator als Parallelschwingkreis (Resonanz) Wenn der kapazitive Widerstand eines Kondensators und der induktive Widerstand einer Spule gleich groß sind, spricht man von Resonanz. Für die Induktivität L und die Kapazität C ist das nur bei einer bestimmten Fre- quenz der Fall.
Seite 41 Für dieses Beispiel ergibt die Berechnung eine Frequenz von 5033 ------------------------------------------------ - [kHz] res. × L [mH] C [pF] 5033 -------------------------------------- - [kHz] res. × 9 100 000 5033 ---------------------------- - [kHz] res. 900 000 5033 ------------ - [kHz] res. 5,3 kHz res.
Seite 42 4. Oszillograﬁsche Untersuchungen an Dioden und Transistorschaltungen 4.1. Die Zeitablenkung Bei allen vorangegangenen Schaltungen hast du nur die maximalen posi- tiven und negativen Werte der Wechselspannung sichtbar gemacht. Um den Spannungsverlauf im Abhängigkeit von der Zeit erkennbar zu machen, muß der Strahl zusätzlich in der waagerechten Richtung abge- lenkt werden.
Seite 43 Abb. 47...
Seite 44 Betrachte noch einmal die Wechselspannungskurve auf dem Bildschirm. Sicherlich „läuft“ das Oszillogramm – es entsteht kein feststehendes Bild. Der Regler R4 muß sehr feinfühlig eingestellt werden, um das Bild für einen Augenblick festzuhalten. Nach kurzer Zeit hat sich die Einstellung wieder verändert.
Seite 45 transistor“ geschaltet. Dieses Halbleiterelement hat die Eigenschaft eines spannungsabhängigen Schalters. Wenn die Emitterspannung eine bestimmte Höhe überschreitet, wird der Transistor leitend. Die Schalt- schwelle kann durch die Basisvorspannung bestimmt werden. In dem Oszillografenschaltbild bestimmt die Gleichspannung am Verbin- dungspunkt R10 / R11 den Schaltmoment. Die weitere Funktion ist nun leicht zu verstehen.
Seite 46 Abb. 50...
Seite 47 R2 wird dann die abgebildete Rechteckspannung auf 2 cm Bildschirm- höhe eingestellt. Nach dem Abgleichen hat der Eingang A eine Empﬁnd- lichkeit von 1 V /cm, der Eingang B 3 V /cm. Die Bildbreite kannst du mit R15 einstellen. Wenn du die Frequenz verändern willst, mußt du an R13 drehen oder mit Hilfe einer Drahtbrücke von C4 auf C5 umschalten.
Seite 48 gangsfrequenz zur Zeitablenkfrequenz zusammen. In Abb. 53 ﬁndest du zwei graﬁsche Darstellungen. Die erste zeigt eine schnelle Ablenkfre- quenz, deshalb wird nur eine Periode auf dem Bildschirm sichtbar. Bei der zweiten Zeichnung ist die Ablenkfrequenz langsamer geworden, und es erscheinen 3 volle Perioden. Abb.
Seite 49 Abb. 54 zeigt eine leicht trapezförmige Spannung, die mit R1, D1 und D2 aus der Sinusschwingung gewonnen wird. Die Schaltung nach Abb. 55 erzeugt eine Dreieckspannung. Auch hier sind bei vorhandenem Recht- eckgenerator nur 3 Bauelemente erforderlich. In Abb. 56 ist C1 auf 10 000 pF verkleinert worden, und schon ist aus der Dreieckspannung ein verbogener Sägezahn geworden.
Seite 50 Abb. 60 Mit einer Siebschaltung, die du später noch kennenlernst, läßt sich aus dieser noch stark pulsierenden eine gut geglättete, positive Gleichspan- nung erzeugen. Die Abb. 60 stellt einen Einweggleichrichter mit negativer Ausgangsspannung dar. 4.5. Zweiweggleichrichtung Im Gegensatz zur Einweggleichrichtung werden in der Schaltung nach Abb.
Seite 51 4.6. Brücken- oder Graetzgleichrichtung Auch die Schaltung in Abb. 62 ist eine Zweiweggleichrichtung. Sie hat den Vorteil, daß man nur eine Transformatorwicklung benötigt. Während einer Halbwelle sind jeweils 2 Dioden leitend. In der Abb. 62 sind an den Klemmen K1 und K2 die zeitlichen Verläufe der Wechselspannungen angegeben und gleiche Augenblickswerte mit X und Y gekennzeichnet.
Seite 52 Wenn der Oszillograf an den Arbeitswiderstand R1 geklemmt wird, kannst du ohne C eine Brummspannung von über 2 V messen. Bei = 10 000 pF verändert die pulsierende Gleichspannung etwas ihre Form. Ist der Ladekondensator 0,47 µF groß, dann beträgt die Brumm- spannung nur noch 0,4 V .
Seite 53 tungen durch Messungen vergleichst, wirst du schnell den Unterschied erkennen. 4.8. Transistor als Verstärker Der Transistor kann als Schalter und Verstärker eingesetzt werden. Damit du die Bedeutung der speziellen Widerstandswerte einer Verstärker- schaltung erkennst, sollst du einige Untersuchungen anstellen. Zunächst kann jeder Verstärker als ein Vierpol bezeichnet werden.
Seite 54 Wenn nun mit R6 die Eingangsspannung erhöht wird, tritt eine Übersteue- rung des Verstärkers ein, die positiven und negativen Halbwellen der Aus- gangsspannung werden abgeﬂacht. Die Höhe der Betriebsspannung begrenzt also das Ausgangssignal. Wenn du R3 auf 1 kΩ verringerst, wird der Verstärkungsfaktor kleiner. Bei einem Eingangssignal von U = 0,05 V (Spannung am Schleifer von R6...
Seite 55 Die Schaltung nach Abb. 68 erlaubt dir, die Polarität der Ausgangsspan- nung festzustellen. Dazu muß die Zeitablenkung von der Bildröhrenein- heit getrennt werden. Die Klemme 4 der Bildröhreneinheit wird mit dem Generatorausgang K2 verbunden, der Eingang B des Oszillografen ver- bleibt am Ausgang des Verstärkers.
Seite 56 = 0,47 µF und f = 1 kHz 3 V ist bei C Abb. 72 Wenn wir den Emitterwiderstand auf 470 Ω verkleinern, erhalten wir eine Ausgangsspannung von 4 V ------ - ------------------- - 0,3 V 13 2-fach Mit Hilfe des Kondensators C läßt sich die Wechselstromgegenkopplung teilweise aufheben bzw.
Seite 57 Spannungsverstärkung etwas kleiner als 1. Der Unterschied gegenüber der Emitterschaltung nach Abb. 72 ist eine geringe Belastung der Ein- gangsspannung und ein niederohmiger Ausgang. Deshalb spricht man auch von einem Impedanzwandler. Durch die im Schaltbild eingezeichne- ten Messungen kannst du den Verstärkungsfaktor und die Polarität der Ausgangs- zur Eingangsspannung feststellen.
Seite 58 5. Der Transistor als Schwingungserzeuger 5.1. Allgemeines über Oszillatoren Als Oszillatoren oder Generatoren bezeichnet man „Schwingungserzeu- ger“. Das sind im allgemeinen Transistorschaltungen, die mit Hilfe von Spulen, Kondensatoren und Widerständen aus einer Gleichspannung eine beliebige, sich periodisch ändernde Wechselspannungsform erzeu- gen.
Seite 59 Hat die Kondensatorladung ihre maximale Amplitude erreicht (3), beginnt wieder ein Spulenstrom zu ﬂießen. Ein neues Magnetfeld baut sich auf, das zum Zeitpunkt 4 dem Magnetfeld zur Zeit 2 genau entgegengesetzt gerichtet ist. Wenn es am stärksten geworden ist (4), bricht es zusam- men.
Seite 60 Die geschwindigkeit, mit der das Hin- und Herpendeln zwischen magne- tischem und elektrischem Feld geschieht, hängt von der Induktivität der Spule und von der Kapazität des Kondensators ab. Die Frequenz kannst du nach der Schwingkreisformel 5033 ---------------------------------------------------- - res. ] C nF ×...
Seite 61 steigt an, sie wird also positiver. Durch die Phasendrehung der frequenz- bestimmenden Bauelemente reduziert die zurückgekoppelte Spannung den Basisstrom so weit bis der Kollektorstrom fast 0 wird. Das ist wieder der Augenblick, in dem am Kollektor keine Spannungsänderung mehr auftritt. Es kann keine negative Spannung auf die Basis übertragen wer- den, über R3 steigt der Basisstrom wieder an.
Seite 62 den Kondensatoren C1, C2 und den Widerständen R2, R3 bestimmt. Auch hier gilt: je kleiner die Kapazitäts- und Widerstandswerte, um so höher ist die Ausgangsfrequenz. Wenn du C1 auf 1 000 pF verkleinerst, wird das Ausgangssignal unsymmetrisch. Ursache hierfür ist der kürzer gewordene Umladevorgang von C1.
Seite 63 Abb. 80...
Seite 64 6. HF-Sende- und Empfangstechnik 6.1. Allgemeine Betrachtungen Um Informationen (z.B. NF-Signale) über weite Entfernungen drahtlos übermitteln zu können, benötigt man Hochfrequenzschwingungen ab ca. 100 kHz. Niedrigere Frequenzen breiten sich schlecht oder gar nicht aus. Das zu übertragende niederfrequente Signal beeinﬂußt die Trägerfre- quenz (HF) in ihrer Amplitude oder Frequenz.
Seite 65 6.2. Amplitudenmodulation Um bei dem Versuch nach Abb. 81 keine öffentlichen Funkdienste zu stö- ren, wurde die Trägerfrequenz des Generators mit 15 kHz sehr niedrig gewählt. Über C1 und R1 gelangt das Signal vom R-C-Generator auf eine Brückenschaltung, die aus 4 Dioden besteht. Die niederfrequente Aus- gangsspannung des Sinus-Rechteckgenerators wird ebenfalls der Brücke zugeführt.
Seite 66 Mit Hilfe eines Kondensators läßt dich die HF unterdrücken. In unserem Beispiel gelingt das nicht sehr gut, weil der Frequenzabstand zwischen HF und NF zu gering ist. Abb. 83 6.5. Messungen an einem MW-Empfänger Wir wollen uns nun einige Oszillogramme an dem „Drei-Transistor-Mittel- wellenempfänger 5.02.“...
Seite 68 7. Digitaltechnik 7.1. Einführung in die Digitaltechnik Im Gegensatz zur Analogtechnik kennt man bei der Digitaltechnik nur zwei Ein- und Ausgangswerte; der Strom oder die Spannung kann nur 0 oder 1 sein. Zwischen diesen beiden Größen gibt es keine Abstufungen wie bei der Analogtechnik.
Seite 69 steuerungsbereich werden alle Digitalschaltungen betrieben. Wenn du jetzt den Widerstand R1 von dem Pluspol der Batterie trennst, ist der Basisstrom 0, und die Lampe zeigt den Ausgangszustand 0 an. [Abb. 86] [Abb. 87] 7.3. Astabiler Multivibrator Als periodischer Ein- und Ausschalter eignet sich hervorragend ein astabiler Multivibrator, der dir schon aus vielen Schaltungen vertraut ist.
Seite 70 7.5. Bistabiler Multivibrator Ein bistabiler Multivibrator, auch Flip-Flop genannt, hat zwei stabile Aus- gangszustände und ist mit einem Wechselschalter durch Druckknopfbe- tätigung zu vergleichen (Abb. 90). Er wird häuﬁg als Frequenzteiler, aber auch als Informationsspeicher eingesetzt. Mit jedem Schaltimpuls werden abwechselnd die Kontakte SA / SB bzw.
Seite 71 Wenn die drei Satzteile als Fragen formuliert und mit Ja oder Nein beant- wortet werden können, läßt sich für diese logische Verknüpfung eine Funktionstabelle nach Abb. 93 aufstellen. Ist der Schalter Ist der Stecker Läuft die betätigt? in der Steckdose? Bohrmaschine? NEIN NEIN...
Seite 72 handen, und die Lampe leuchtet auf. Die UND-Verknüpfung ist jedoch nicht auf 2 Eingänge beschränkt. Mit Hilfe von Dioden lassen sich beliebig viele Eingänge belegen. Ein Beispiel aus der Praxis soll dir nochmals die UND-Funktion veran- schaulichen: Der Motor eines Lastenaufzugs darf nur laufen, wenn beide Türen geschlossen sind.
Seite 73 7.12. NOR-Schaltung Wird der Ausgang einer ODER-Schaltung wie in Abb. 99 mit einem NICHT verbunden, erhält man ein NOR-Gatter. Auch hier ist die Aus- gangsfunktion entgegengesetzt zur ODER-Schaltung. Wenn einer der Eingänge auf 1 liegt, entsteht am Ausgang Z 0. [Abb.
Seite 74 keit. Wird Sch 2 geschlossen, dann ist die Spannung am Eingang des Flip-Flop 0, und er bleibt in seiner letzten Schaltstellung stehen. Der Signalzustand des Transistors 4 wird von der Lampe angezeigt: bei 1 leuchtet sie auf, und bei 0 ist sie dunkel. Soll ein neues Spiel begonnen werden, dann muß...
Seite 75 7.17. Elektronische Musik Im Prinzip stimmt dieses Gerät mit dem in der Schaltung nach Abb. 109 überein, es hat jedoch einen um den Faktor 2 erweiterten Tonbereich. Die Schaltung in Abb. 112 und 115 besteht auch wieder aus einem Taktgene- rator (T1 / T2), dem Schaltverstärker T5 sowie aus zwei in Reihe geschal- teten bistabilen Multivibratoren mit T4 / T5 und T6 / T7.
Seite 76 [Abb. 116] 7.19. EIN-AUS-Schalter Viele Schaltvorgänge werden in der modernen Elektronik nicht mehr mit mechanischen Schaltern ausgelöst, sondern nur noch mit Kontaktﬂächen (Sensoren), die z.B., wenn man sie mit dem Finger berührt, eine Lampe oder einen Radiosender einschalten. Dabei wirkt die immer etwas feuchte Oberﬂäche der Haut als Übergangswiderstand zwischen den Sensoren.
Seite 77 7.22. Langzeit-Dunkelkammerschalter Bei der Herstellung von fotograﬁschen Vergrößerungen müssen die licht- empﬁndlichen Fotopapiere besonders genau belichtet werden. Diese Auf- gabe kann ein Zeitschalter übernehmen. Der Langzeit-Dunkelkammerschalter nach Abb. 119 arbeitet im Prinzip wie der Langzeitschalter. Durch die zusätzliche Schaltstufe T4 wird erreicht, daß...
Seite 78 8. Verschiedene Anwendungsgebiete der Oszillografentechnik In den vorangegangenen Abschnitten hast du einige Gebiete der Elektro- nik kennengelernt, bei der die Oszillografenröhre als Wechselspannungs- messer und zur Sichtbarmachung der Kurvenform eines Wechselstroms verwendet wurde. Durch Veränderung der Spannungsform an den waa- gerechten Ablenkplatten kannst du aber noch andere Eigenschaften zweier Sinusspannungen zueinander erkennen, so z.B.
Seite 79 Y-Amplitude, die du mit dem Trimmpotentiometer R2 einstellen kannst, ein Kreis. In Abb. 127 ﬁndest du die graﬁsche Darstellung der verzögerten Sinusspannungen und das daraus entstehende Bild des Kreises. Verändere jetzt die Kapazität von C1. Bei größeren Kondensatoren ent- steht eine Ellipse, die je nach Phasenverschiebung in ihrer Schräglage zu der X-Achse abweicht.
Seite 80 des X-, also Horizontal-Verstärkers, während der Ausgang des Sinusge- nerators T1 / T2 über das Trimm-Potentiometer R2 mit dem Vertikalver- stärker verbunden ist. Die Frequenz läßt sich mit R9 verändern. Wenn f (Vergleichsfrequenz) und f (unbekannte Frequenz T1 / T2) gleich sind, entsteht ein Kreis oder eine Ellipse.
Seite 81 Vor den einzelnen Messungen mußt du jedoch R3 und R4 abgleichen. Überbrücke zunächst Klemme A und B und stelle mit dem Trimm-Poten- tiometer R3 die senkrechte Gerade auf 3 cm Länge ein. Hebe den Kurz- schluß auf und schließe den Schalter Sch. Gleiche mit R4 den entstandenen schrägen Strich auf ca.
Seite 82 R3 des Emitterfolgers T1 eine Meßspannung, die sich periodisch zwi- schen 0 und 5 Volt ändert. Ein Teil der sägezahnförmigen Emitterspan- nung wird auf den Vertikaleingang 4 der Bildröhreneinheit gegeben. Wenn du eine Diode zwischen den Emitter und das Trimm-Potentiometer R4 legst, ändert sich der Spannungsabfall an diesem Widerstand in einer für die Diode charakteristischen Weise.
Seite 83 diagramm des mutmaßlichen Täters verglichen. Da jede Aussprache besondere Merkmale besitzt, sind diese in den graﬁschen Aufzeichnun- gen, die mit Hilfe eines Films vom Oszillografenschirm gemacht werden, deutlich zu erkennen. [Abb. 139] Dein Sprachanalysator in Abb. 139 kann natürlich nicht die Feinheiten wiedergeben, wie sie mit kommerziellen Geräten erreicht werden.
Seite 84 Bei dem Radarsystem werden kurzwellige Hochfrequenzschwingungen stark gebündelt und impulsförmig mit hoher Energie ausgestrahlt. Die verwendeten elektromagnetischen Impulsbündel im Gigahertzbereich (1 GHz = 1 000 000 000 Hz) haben die Eigenschaft, daß sie von Gegen- ständen im Sendebereich reﬂektiert werden. Ein Empfänger, der nur in den Sendepausen arbeitet, verstärkt die wieder von der Sendeantenne aufgenommenen Reﬂektionen und führt sie einer Sichteinrichtung zu, die aus einer speziellen Ablenkschaltung in Verbindung mit einer lange nach-...
Seite 85 Abb. 142 zeigt den einfachen Zweistrahloszillografen, der nach diesem Prinzip arbeitet. Der Transistor T3 dient als Impulsverstärker für den Rückschlagimpuls an Punkt 8 der Bildröhreneinheit. Da diese Nadelim- pulse in ihrer Wiederholfrequenz mit der Dauer der Sägezahnspannung für die Horizontal-Ablenkung übereinstimmen und die 1 / 0-Flanke über C1 und C2 den Flip-Flop T1 / T2 ständig umschaltet, entsteht an den Kol- lektoren von T1 und T2 für die Zeitdauer der Ablenkspannung ein 0 und 1 bzw.
Seite 86 Abschluß dieses Kapitels dir selbst einen Fernsehempfänger bauen können. Dazu benötigst du fast alle Bauteile der Elektronik-Experimentierkästen EE 2003, EE 2007 und EE 2008. Falls du zunächst noch einige andere Schaltungen erproben willst, überschlage dieses Kapitel und beginne mit dem Studium des 10. Kapitels.
Seite 87 Wenn wir alle Leuchtkörper in der gleichen Reihenfolge wie die LDRs in einem Kästchen mit einer Mattglasscheibe anordnen, erhalten wir auf der Frontseite die genaue Wiedergabe der Vorlage. Du hast ganz richtig erkannt, für dieses einfache Bild gebrauchen wir schon 10 Übertragungs- leitungen, 9 lichtempﬁndliche Widerstände und 9 Wiedergabelampen.
Seite 88 Als Empfänger ist die Lampe L anzusehen, die über den Transistor 1 mit Hilfe von Stromimpulsen angesteuert wird. Führe den nachfolgenden Ver- such in einem abgedunkelten Raum aus. Stelle dazu den Helligkeitsregler auf mittlere Bildhelligkeit ein und betätige langsam den horizontalen Bild- verschiebungsregler.
Seite 89 Auf dem Leuchtschirm ist jedoch nur ein waagerechter Strich sichtbar, weil keine Sägezahnspannung den Vertikalverstärker aussteuert und den Strahl in senkrechter Richtung verschiebt. [Abb. 152 a b c] In Abb. 152 ﬁndest du zwei Oszillogramme, die a) die Spannungsform an C3 und b) den Entladeimpuls am Kollektor von T2 zeigen.
Seite 90 einander verkoppelt, und die Anzahl der Zeilen läßt sich mit R11 problem- los einstellen. Betrachte nun ganz genau das Schirmbild. Du erkennst, daß alle Zeilen links etwas tiefer liegen als rechts. Wenn du dir nochmals die Ablenkspan- nungen in Abb. 154 ansiehst, wirst du feststellen, daß zwischen Anfang und Ende des Zeilenhinlaufs die Vertikalablenkspannung etwas größer geworden ist und den Elektronenstrahl der Bildröhre auch beeinﬂußt hat.
Seite 91 Abb. 157 zeigt das Impulsschema der an den Anschlüssen 1, 4 und 8 der Bildröhreneinheit liegenden Eingangsspannungen und das daraus resul- tierende Schirmbild. Zwischen Sender (T1 bis T6) und Empfänger (Bild- röhreneinheit) bestehen, abgesehen von der Stromversorgung, die drei Übertragungswege „Helligkeitssignal“, „Horizontalablenkung“ und „Verti- kalablenkung“.
Seite 92 Wie im Sender das Bildsignal mit den Synchronimpulsen verschachtelt wird, über nur einen Übertragungsweg zum Empfänger gelangt und dort aus dem Gemisch die Ablenk- und Helligkeitssteuerspannungen wieder- gewonnen werden, zeigt in schematischer Darstellung die Abb. 160. In Abb. 161 ﬁndest du einen Teil dieser Blockschaltung wieder, wobei zur besseren Übersicht das Bild nur in einer Zeile betrachtet (keine Vertikala- blenkung) und ferner der Bildinhalt elektronisch erzeugt wird.
Seite 93 jedoch zuerst alle ungradzahligen und danach alle gradzahligen Zei- len abgetastet und gesendet. Das Bild wird also außer in Zeilen noch in zwei Teilbilder zerlegt, wobei jedes Teilbild 312 1/2 Zeilen besitzt (siehe Abb. 162). Daraus ergibt sich die neue Rasterfrequenz von 2 x 25 Hz = 50 Hz.
Seite 94 lation resultierenden Seitenbändern. Das dem HF-Träger aufmodulierte und ausgestrahlte Bildsignal (für 2 Zeilen) ist in Abb. 166 dargestellt. Um ein Land wie die Bundesrepublik Deutschland mit 3 unterschiedlichen Fernsehprogrammen beliefern zu können, ist es notwendig, einen breiten Frequenzbereich für die Leistungssender, die nur eine beschränkte Reichweite besitzen, zur Verfügung zu stellen.
Seite 95 tor, dessen sägezahnförmige Ausgangsspannung die Vertikalablenkung der Bildröhre bewirkt. Über den Phasenvergleich erzwingen die Zeilen- synchronimpulse einen stabilen Zeilenstand des Horizontalablenkgene- rators, der den Elektronenstrahl der Bildröhre in waagerechter Richtung auslenkt. In groben Zügen hast du sicherlich die elektrischen Zusammenhänge im Blockschaltbild verstanden, so daß...
Seite 96 30 Volt Abstimmspannung lassen sich nicht direkt aus den Batterien ent- nehmen. Sie wird mit Hilfe eines Wechselspannungsgenerators gewon- nen. erzeugte Spannung Anschluß Kanalwählereinheit verbunden und gelangt über C5 auf den Spannungs- verdoppler D1 und D2. Da der Ladekondensator C4 auf +12 Volt liegt, wird zusätzlich zur gleichgerichteten Wechselspannung die Batteriespan- nung addiert.
Seite 97 Tonträgerfrequenz = Tonzwischenfrequenz; 38,9 MHz – 33,4 MHz = 5,5 MHz). Um bei schwankendem Antennensignal die Ausgangsspannung zwi- schen Punkt 15 und 17 des ZF-Demodulators konstant zu halten, kann durch eine Regelspannung am Anschluß R der Verstärkungsfaktor von T801 und T802 verändert werden. 9.8.
Seite 98 würden. Die Abb. 176 zeigt dir den gesamten Verdrahtungsplan des Fern- sehtonempfängers. Beim Zusammenbau mußt du folgende Punkte genau beachten: 1. Stecke zunächst nach dem Verdrahtungsplan alle Haarnadelfedern durch die Grundplatte und sichere sie von der Oberseite mit Klemm- federn. 2.
Seite 99 die weitere Funktion der Schaltung verdeutlichen. Abb. 178 zeigt noch- mals die vollständige Eingangsschaltung mit der Kanalwähler- und Bild-ZF-Verstärkereinheit, wobei im Gegensatz zu der Abb. 175 zwei Anschlüsse des Bild-ZF-Verstärkers anders geschaltet sind. Der Anschluß K ist mit einer festen positiven Vorspannung, die mit dem Wider- standsteiler R110 / R111 erzeugt wird, versehen und bestimmt den Arbeitspunkt des Videoverstärkers.
Seite 100 impulse. Sie müssen aus dem gesamten Videosignal herausgetrennt und nach Bild- und Zeilenimpulsen aufgeteilt werden. Diese Aufgabe über- nimmt die Synchrontrennstufe, die in deinem Empfänger aus dem Transi- stor T109 besteht. Über C116 gelangt das an R127 positiv gerichtete Videosignal auf die Basis des Schalttransistors. Nur die positiven Syn- chronimpulsspitzen verursachen einen Kollektorstrom.
Seite 101 9.12. Vertikaler Ablenkgenerator Die Schaltung in Abb. 184 stellt u. a. den vertikalen Ablenkgenerator dar, der den Elektronenstrahl der Bildröhre möglichst zeitlinear in senkrechter Richtung über den Bildschirm wandern lassen soll. Diese Forderung kann nur ein periodischer Sägezahn erfüllen (siehe Kap. 4.1.). Da jedes Bild von oben nach unten geschrieben wird, muß...
Seite 102 Raster auf dem Bildschirm, jedoch ist das Bild in horizontaler Richtung nicht synchronisiert. 9.14. Horizontalsynchronisation mit Phasenvergleich Betrachte die Abb. 184 und 186. Die Phasenumkehrstufe T113 erzeugt aus dem negativen Horizontalsynchronimpuls am Emitter eine negative und am Kollektor eine positive Rechteckspannung, die gleiche Amplitu- den haben und über C128 und C129 differenziert auf die Gleichrichter- schaltung D105 und D106 gelangen, die wir Phasenvergleich nennen.
Seite 103 [Abb. 189] 9.16. Der Gesamtaufbau des Fernsehempfängers Voraussetzung für die gesamte Verdrahtung des Fernsehempfängers ist, daß dein Tonempfänger (siehe Kapitel 9.9.) einwandfrei arbeitet. Da der Eingangsteil des gesamten Gerätes (Abb. 178) geringfügig vom Fernseh- tonempfänger in Abb. 175 abweicht, mußt du an dem noch vorhandenen alten Aufbau die Änderungen vornehmen, die in Punkt 1 und 2 beschrie- ben werden.
Seite 104 11. Verbinde durch einen kurzen isolierten Schaltdraht die auf der unte- ren und oberen Grundplatte mit einem G gekennzeichneten Klemm- federn. 12. Verbinde durch einen kurzen isolierten Schaltdraht die auf der unte- ren und oberen Grundplatte mit einem R gekennzeichneten Anschlüsse und überprüfe den gesamten Aufbau.
Seite 105 24. Überprüfe die Funktion der Regler R150 und R170. Mit dem zuerst genannten läßt sich die Bildhöhe, mit dem zweiten die Bildbreite ein- stellen. 25. Schalte den Empfänger und die Heizung der Bildröhreneinheit wieder aus und verdrahte den Abschnitt D. 26.
Seite 106 Die Bildhöhe ist zu groß: Stelle das Trimmpotentiometer R150 auf ca. 3,5 cm Bildhöhe ein. g) Die Bildhöhe ist zu gering: Stelle das Trimmpotentiometer R150 auf ca. 3,5 cm Bildhöhe ein. h) Die Bildlinearität ist schlecht: Stelle mit dem Trimmpotentiometer R146 den Kreis des Testbildes möglichst rund ein.
Seite 107 10. Verschiedene Schaltungen 10.1. Spannungsstabilisator Hochempﬁndliche elektrische Schaltungen benötigen, um in den gefor- derten Toleranzgrenzen arbeiten zu können, eine stabilisierte Versor- gungsspannung. So soll z.B. bei schwankender Batteriespannung der Multivibrator in Abb. 195 seine Werte nicht ändern und eine konstante Ausgangsspannung abgeben.
Seite 108 lädt. T2 und T3 sind als Unijunktionstransistor geschaltet, dessen Wirkungsweise du im Kapitel 5.5. kennengelernt hast. Wenn die Konden- satorladung fast die Höhe der Betriebsspannung erreicht, wird die Strecke Emitter T2–Emitter T5 schlagartig leitend, und der Kondensator kann sich entladen. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch. Die Anzahl der Stufen hängt vom Kapazitätsverhältnis C2 zu C1 ab und beträgt in diesem Beispiel 100 000 pF...
Seite 109 entladen, bis die Emitterspannung fast unterschritten wird und T3 sperrt. T4 wird leitend, die Spannung an R11 steigt wieder auf ca. 8 Volt an, und der Blinkgeber beginnt zu arbeiten. 10.6. Metallsuchgerät Diese Schaltung (Abb. 200) spricht auf alle metallischen Gegenstände an, die direkt an der Spule L vorbeigeführt werden.
Seite 110 10.13.Diodenempfänger [Abb. 207] 10.14.Reﬂex-MW-Empfänger [Abb. 208]...
Seite 111 11. Sachwortverzeichnis A Ablenkgenerator – Wechselspannungserzeuger mit sägezahnförmi- ger Ausgangsspannung, die zur Strahlablenkung einer Oszillografen- röhre dient. Ablenkverstärker – Schaltungsanordnung, die die geringe Ablenk- empﬁndlichkeit einer Bildröhre vergrößert. Aktive Bauelemente – sind elektrische Bauteile, die in irgendeiner Form Ströme oder Spannungen verstärken, wie z. B. Transistoren, Röhren.
Seite 112 B Brummspannung – Unerwünschte Wechselspannung, die einer Gleichspannung überlagert ist. C CCIR – Abkürzung für Comité Consulatif International des Radiocom- munications (Internationaler beratender Ausschuß für den Funk- dienst). CCIR-Norm – ist die allgemein gültige europäische (außer Belgien, Frankreich und England) Fernsehnorm, die der Internationale bera- tende Ausschuß...
Seite 113 FM – Abkürzung für Frequenz-Modulation. Es sind Hochfrequenz- schwingungen, deren Grundfrequenz sich im Takt der zu übertragen- den Information (Niederfrequenz) ständig verändert <<<XXX<<< (siehe Techn. Erläuterungen, 4) >>>XXX>>> . G Galvanische Kopplung – Gleichspannungskopplung. Gatter – Andere Bezeichnung für eine „logische Verknüpfungsschal- tung“, wie z.
Seite 114 K Kapazitätsdiode – Spezielle Halbleiterdiode, durch eine regelbare Spannung läßt sich die Sperrschichtkapazität verändern. K Kennlinie – Zeichnerische Darstellung einer Eigenschaft von Bauele- menten in Abhängigkeit von einer Bezugsgröße (z.B. Stromkennlinie einer Diode in Abhängigkeit von der Durchlaßspannung). Kollektorschaltung – Vielfach auch Kollektorbasisschaltung...
Seite 115 O Oszillator – Verstärkerschaltung, bei der sich durch phasenrichtige Rückführung der Ausgangsspannung auf den Eingang die Schaltung selbst erregt und Wechselschwingungen erzeugt <<<XXX<<< (siehe Techn. Erläuterungen, 4) >>>XXX>>> . P Parallelresonanzkreis – Kondensator und Spule in Parallelschal- tung. Hat bei der Resonanzfrequenz den größten Widerstand. P Parallelschaltung –...
Seite 116 Resonanz – Hin- und Herpendeln des elektrischen und magneti- schen Feldes in einem Schwingkreis bei einer bestimmten Frequenz. Resonanzfrequenz – Zeiteinheit, in der sich im Schwingkreis zwei- mal ein elektrisches und zweimal ein magnetisches Feld gebildet hat. Die Resonanzfrequenz ist von den elektrischen Werten der Spule und des Kondensators abhängig.
Seite 117 Synchron – andere Bezeichnung für gleichzeitig. Synchronimpuls – Ein ständig mit der Horizontal- und Vertikalfre- quenz wiederkehrender Impuls des Videosignals, der sich deutlich vom Bildsignal abhebt und starr mit den Abtasteinrichtungen (Fern- sehkamera, Filmgeber) des Senders verbunden ist. Tiefpaß – Frequenzabhängige Schaltungsanordnung von Bauele- menten, die für tiefe Frequenzen einen geringen und für hohe Fre- quenzen einen großen Widerstand darstellt.
Seite 118 Wehnelt-Zylinder – Steuerelektrode (Gitter 1) einer Oszillografen- oder Bildröhre. X X-Y-Oszillograf – Meßgerät zur Sichtbarmachung von elektrischen Größen in der waagerechten (X-Achse) und senkrechten Richtung (Y-Achse) des Bildschirms einer Oszillografenröhre. Zenerdiode – Halbleiterdiode zur Stabilisierung (Konstanthaltung) von Gleichspannungen. ZF – Abkürzung für Zwischenfrequenz <<<XXX<<< (siehe Techn. Erläuterungen, 4) >>>XXX>>>...

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Ee 2008