Oscillerende inverter

[EvilBro]

afgesplitst uit een huiswerk-systeembordtopic, (vandaar de wat abrupte start.....) deze zinnige offtopic:

..//..

In de digitale en analoge elektronica is de inverter een zeer veel gebruikte schakeling.

En als je de uitgang van de inverter aansluit op ziin eigen ingang dan gaat dit van

0 wordt 1 en wordt 0 en wordt 1 en wordt 0 etc.

Hiermee, ic's van 1973, kon ik vroeger de analoge tv in huis uitschakelen doordat het een stoorzender was geworden...

En als je de uitgang van de inverter aansluit op ziin eigen ingang dan gaat dit van

0 wordt 1 en wordt 0 en wordt 1 en wordt 0 etc.

Dat lijkt me hoogst onwaarschijnlijk. Kijk hier maar eens naar hoe een inverter is opgebouwd. Die gaat echt niet oscilleren als je de uitgang aansluit op de ingang.

[Bartjes]

Dat lijkt me hoogst onwaarschijnlijk. Kijk hier maar eens naar hoe een inverter is opgebouwd. Die gaat echt niet oscilleren als je de uitgang aansluit op de ingang.

Als er geen stabiel punt is waarop U_i = U_u, kan ik mij oscillatie wel voorstellen. Ieder circuit heeft immers een zekere traagheid. Als er een soort van positieve hoogfrequente blokgolf uit komt, kan je in- en uitgangssignaal (die hier gelijk zijn) beschouwen als zowel ten opzichte van elkaar geïnverteerd als vertraagd.

Maar we dwalen zo wel ver af van de oorspronkelijke vraag...

[Bartjes]

Als je inderdaad alleen met digitale signalen mag werken, zou je bij gelijkblijvende hoge frequentie (zodat onze ogen er geen last van hebben) de duur van "aan" en "uit" kunnen variëren. Dat kan bijvoorbeeld met een astabiele multivibrator:

http://en.wikipedia.org/wiki/Multivibrator...ibrator_circuit

http://nl.wikipedia.org/wiki/Schmitt-trigger

[EvilBro]

Als er geen stabiel punt is waarop U_i = U_u, kan ik mij oscillatie wel voorstellen.

Bekijk de schakelingen in de link die ik gaf nog eens goed. Ik zie geen reeele mogelijkheid tot oscillatie.

[klazon]

Dat lijkt me hoogst onwaarschijnlijk. Kijk hier maar eens naar hoe een inverter is opgebouwd. Die gaat echt niet oscilleren als je de uitgang aansluit op de ingang.

De simpele uitvoeringen niet. Maar in dezelfde link wordt ook de 4049 genoemd. Die zit intern wat ingewikkelder in elkaar, en gaat wel degelijk oscilleren als je ingang en uitgang rechtstreeks aan elkaar knoopt. De 4049 is niet de enige, eigenlijk doen alle inverterend CMOS-IC's dat. Dat komt omdat die IC's zo zijn opgebouwd dat de uitgang geen stabiele tussenstand kan aannemen, het is helemaal 0 of helemaal 1.

[Schwartz]

Er zijn natuurlijk wel wat voorwaarden bij zo'n direkte terugkoppeling:

Een weerstand van wat megaohm aan de nul of plus hangen, het kan anders zijn dat ie dan niet start.

(is afhankelijk van het soort inverter en hoe men hem aansluit of toepast)

Omdat de lichtsnelheid ook voor elektronische schakelingen geldt kan men met 30 cm kabel voorkomen dat de frequentie boven de 1 GHz komt.

Ook de reactietijd van de schakeling speelt een rol in de maximale frequentie.

Kabeltje niet oprollen want dan bekomt men een spoel.

Zo'n schakeling kan men alleen met ECHTE elektronica doen en niet met een simulatieprogramma waarbij je de lengten van de kabels niet op kan geven...

[Bartjes]

Bekijk de schakelingen in de link die ik gaf nog eens goed. Ik zie geen reeele mogelijkheid tot oscillatie.

De schema's geven een geïdealiseerde voorstelling van zaken. Daarin kan je niet zien hoe oscillatie mogelijk zou zijn.

Om uit te kunnen rekenen of oscillatie inderdaad kan optreden (en wat het geproduceerde signaal dan zou zijn), moet je gebruik maken van een vervangingsschema waarin het hoogfrequente gedrag van de schakeling gemodelleerd is.

Zo grondig heb ik de zaak niet bekeken. Mijn oordeel dat oscillatie denkbaar is, berust op de overweging dat voor een inverter waarvan het uitgangssignaal behalve geïnverteerd tevens een tijdsspanne τ vertraagd is het in- en uitgangssignaal gelijk kunnen zijn als er een positieve (of beter niet-negatieve) blokgolf met periode 2.τ wordt voortgebracht. De frequentie zou dus hoogfrequent moeten zijn, omdat de trillingstijd van de orde van grootte van de werkingssnelheid van de schakeling is. Maar als de schakeling in de situatie U_i = U_u stabiel is, hoeft er niets bijzonders te gebeuren.

[EvilBro]

Dat komt omdat die IC's zo zijn opgebouwd dat de uitgang geen stabiele tussenstand kan aannemen, het is helemaal 0 of helemaal 1.

Onzin.

De schema's geven een geïdealiseerde voorstelling van zaken.

Onzin. De geven schakelingen kun je gewoon bouwen. Als je dat zou doen dan zou je zien dat ze niet oscilleren.

[Jan van de Velde]

Afgesplitst uit huiswerktopic en naar vakforum verplaatst.

[klazon]

Onzin. Slew rate.

Nounou, dat is nogal kort door de bocht.

Even toegespitst op logische CMOS poorten, als de uitgang overgaat van hoog naar laag, of omgekeerd, dan kost dat inderdaad even tijd. Maar wat ik bedoeld te zeggen is dat die uitgang niet halverwege kan blijven hangen. Anders gezegd, er zijn geen stabiele tussenstanden. En dat is volgens mij geen onzin.

[Bartjes]

Onzin. Slew rate.

Onzin. De geven schakelingen kun je gewoon bouwen. Als je dat zou doen dan zou je zien dat ze niet oscilleren.

In elk geval kan een teruggekoppelde meertraps inverter oscilleren. Zie:

http://en.wikipedia.org/wiki/Ring_oscillator

Of dat met een simpele inverter op basis van precies één transistor ook lukt, zou ik niet weten. Wellicht is daar de vertraging te klein voor?

[Benm]

Met CMOS, maar ook TTL inverters werkt het in de praktijk prima. Meestal kiest men nog een frequentie door een LC netwerk tussen in en uitgang op te nemen, een zeer veelgebruikte aanpak om van een een inverterende poort een oscillator te maken.

Om het het netjes te doen heb je eigenlijk een poort nodig met een schmitt-trigger aan de ingang, maar als deze ontbreekt oscilleert het nog steeds doordat er praktisch altijd een verschil is tussen het spanningspunt waarop een 0->1 en een 1->0 omschakeling wordt waargenomen.

Knoop je domweg de in- en uitgang aan elkaar dan is de kans behoorlijk dat het gaat oscilleren, maar de frequentie waarop bij een standaard poort niet betrouwbaar - zo'n beetje zn propagation delay. Dat kan goed ettelijke MHz'en belopen, en gezien de blokgolvige uitgang met veel harmonischen lijkt me storing op televisie etc prima mogelijk.