Alte Schaltung rausgekramt!

[einsnull]

Guter Artikel! Hätte mich fast überredet einen Spektrumanalysator von HAMEG zu kaufen.

Ich geh mal davon aus, dass Radiowellen, oder zB mein WLAN Router, auch ein Rauschen in meiner Schaltung verursachen!?
Natürlich sind diese Spannungswellen keine zufälligen, und somit vom Wesen her kein Rauschen. Aber dennoch "Störsignale"?!

Und, ist das Rauschen in meiner Kippschaltung von Nutzen oder nicht? Nachdem ich den Artikel gelesen hab, hab ich nicht den Eindruck.

[i_make_it]

Stell dir mal eine Balkenwage vor bei der an jedem Ende ein Eimer ist.
Im Boden jedes Eimers ist ein Ventil.
Wenn der Eimer auf den Boden aufkommt drückt ein Stößel den Ventilschiber nach oben und das Ventil geht auf.
Wenn der Eimer an der Decke anstößt , Stößt das andere Ende des Stößel das oben aus dem Eimer ragt den Ventilschieber wieder nach unten und das Ventil Schließt.

Ausgangsstellung:
Beide Eimer leer, beide Ventile zu, Waage im Gleichgewicht.
Über jedem Eimer endet ein Wasserrohr mit einem Wasserhahn.
Wenn nun beide Wasserhähne exakt gleichzeitig die gleiche Menge Wasser abgeben, Die Eimer exakt gleich groß sind und die Waage absolut präzise geeicht ist, wird nie was passieren.

Ersätze jetzt die Ventile durch Transistoren, die Eimer duch Kondensatoren und die Wasserhähne durch Wiederstände.
Und jetzt denke daran welche Toleranzen die Bauteile haben.
Zwei gleich Kohleschichtwiederstande 10%
Die Transistorkennlinien leicht verschoben.
Dank diesen Toleranzen und dem Rauschen schwingt die Schaltung überhaupt erst mal an. Danach sollte das Rauschen so klein wie nötig (nicht wie möglich) sein.

Bei der Kippstufe mit 5V Spannungshub sind dir ain paar millivolt Rauschen egal.

Bei einem Sinusgenerator der als Refferenzsignal zum bewerten von High end Hifi Verstärkern herhalten muß, möchtest du so wenig Rauschen wie möglich.

Deshalb baut man auch einen Wechselblinker für unter 5,-€ zusammen. und einen Signalgenerator für die Messtechnik für über 100,-€.

Wenn du dich in der Digitaltechnik bewegst mit 3 - 5V Pegeln, wirst du selten mit dem Rauschen zu tun haben.
Wenn du mit Sensoren arbeitest die analoge Signale mit kleinen Spannungs oder Stromhüben ausgeben und diese dann für den ADC aufbereiten willst, ist es doof wenn dein Signal zu 50% aus Rauschen besteht.

[einsnull]

Sehr kluges Beispiel! Danke!
Ich denke diese Wasseranalogie kann ich mir zu jeder el. Schaltung vor Augen halten.
Die astabile Kippschaltung versteh ich jetzt, bis auf ein paar Details. Aber mit denen beschäftige ich mich noch.

Eine unbeantwortete Frage noch zum Schluss.
Wie siehts denn jetzt mit den Radio- bzw. Funkwellen, als Störsignal, aus?
Ist das die Ursache wieso ich PullUp-Widerstände (zB bei den I/O-Pins am ATMega8515) benutze, um definierte Spannungspegel zu erhalten?

[MystBoy]

Die radop wellen kann ich nicht erklären dafür aber den widerstand...

das hat nämlich den grund das wenn wir sagen wir mal einen pin frei in der luft liegen lassen also ohne pull up oder down wiederstand weiß de controler nicht was los ist, weil ja auf dem pinn elektronen herum schwieren könnten und ja nicht wirkklich verbraucht werden da ein pin der als engang geschaltet ist ja nicht wirklich ein verbraucher ist. desswegen "zieht" man so zu sagen die bilanz in eine richtung als zu + (pull up) oder zu - (pull down). dann fließen durch den wiederstand immer elektronen nach oder werden eben abgeführt.

so ungefähr hab ich das verstenden kann aber auch sein das ichs falsch verstanden habe also nix...

[einsnull]

Das Prinzip des PullUp- oder PullDown-Widerstands ist mir klar. Was mir nicht klar ist, was veranlasst die Elektronen zum schwirren?
Ich vermute den Grund genau in diesen Funkwellen. Korrigiert mich, wenn ich da falsch liege!

[i_make_it]

Funkwellen können unter anderem auch spannungen induzieren, das passiert ja schließlich auch in jeder Antenne.
Aber Induktion durch nahe Magnetfelder und statische Aufladung sowie das "Rauschen" sind da oft stärker drann beteiligt.

Ein Beispiel:
ich hatte 1999 in Offenbach einen Altbau in den eine IT Firma einzog.
Der Eigentümer hatte schön in Trockenbau alles mögliche aufgehübscht und die Raumaufteilung umgestaltet.
Allerdings LAN Verkabelung unt Telefon Fehlanzeige.

Da alle Wände schon zu waren kam nur der mit Alublechen verkleidete Kanal für die Heizungsrohte in Frage. also das Silikon aufgeschnitten und Leerrohre rein, Dann CAT6 Kabel rein und angeschlossen. Am Verteilerschrank den Schirm mit Pe verbunden. (An den Dosen war nicht möglich)
Switch angeschlossen und Testsuite auf einem Laptop gestartet.
Bei mehr als 3Metern Leitung war nur noch 10Mbit möglich.
Also Signale geprüft.
Und siehe da überall 50Hz Brummen.
Voltmeter mal an die Heizung und Pe, Ergebniss 229 Volt!!!
Ich habe dann mal mit 25² die Heizung mit Pe kurzgeschlossen und die Gebäudesicherung damit gezogen.
Der Elektriker hat dann festgestellt das die Heizung über das Wasserrohr geerdet war, nur dumm das die Stadtwerke die ein paar Jahre vorher von Gußeisen auf Kunststoff umgebaut hatten.
Nachdem das Gebäude einen eigenen Staberder bekommen hatte und von TN-C (N und Pe Etagenweise gebrückt) auf TN-S (nur ein Potentialausgleich im Keller)umgebaut war, gab es auf der Heizung nur noch einen guten AFN Empfang, aber der hatte keinen Einfluß auf das LAN.

[einsnull]

Hmm, woher kamen denn die 229V auf der Heizung, wenn die Heizungsrohre aus Kunststoff waren?

Na gut, die Sache mit den Funkwellen wäre dann erstmal geklärt. Ist ne interessante Sache mit dem Rauschen, Störsignalen usw.

Übrigens: AFN über Heizung hören ist doch auch was Nettes.

[i_make_it]

Die Heizungsrohre waren klassisch aus Kupfer und gelötet, also eins-A Stromleiter.

Das Wasserrohr das vor dem Haus vom Wasserwerk bis zum Haus geht war früher Gußeisen und wurde gegen Kunststoff ausgetauscht.
Im Haus war alles auf das Wasserrohr gelegt, so das zum Erden nurnoch das Wasser im Rohr zu Verfügung stand und der Abstand zum Wasserwerk war 12Km, damit ist das praktisch in Schwebe und nicht geerdet.

Je Höher die Frequenzen einer Schaltung sind und je niedriger die Spannung und Ströme um so größer der relative Anteil der eingekoppelten Fremdleistung am Nutzsignal.

Beispeil:
Du hat eine Schaltung mit 24V.
Da machen sich 10mV die auf einem Schaltdraht induziert werden nicht wirklich bemerkbar.

Du hast eine Schaltung mit 5V.
beim Digitalsignal sind da 10mV immer noch nicht die Welt aber du hast diesmal einen ADC mit 10Bit Auflösung bei 5V.
Da sind ein Digit nur noch 4,89mV, die 10mV Störspannung können also das Ergebniss schon um 2 Digits verfälschen.

Jetzt nim mal Modernste CPUs mit einer Core Spannung von 1,33V
Da sind 10mV schon knapp unter 1% der Versorgungsspannung.
Das kann in ungünstigen Fällen schon mal zum kippen von Bits führen.
Dann bekommt man wirkliche Probleme.

Es ist also relativ ob Störspannungen, sei es durch Radiowellen oder was anderes, zu vernachlässigen sind oder ob du mit Masseflächen, Abschirmungen, Filter usw. was dagegen unternehmen must.

Eine Bekannte von mir hat in den 80ern Neuronalforschung betrieben.
die haben einzlene Hirnzellen mit Wirkstoffen versorgt und gemessen bei welcher Konzentration die zellen anfingen zu feuern oder wenn sie erregt waren aufhörten zu feuern.

Die versärker waren im Grunde ganz simpel, aber das drumherum damit nur das Signal des Neurons verstärkt wurde und nichts anderes das war die Hölle.

[einsnull]

Okay. Habs jetzt mehr oder weniger begriffen.
Danke für die guten Beispiele!