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Kippschaltungen

02.08.2019

Verwendete Bauteile

Grundschaltung

Schaltplan der Grundschaltung für die Kippstufen

Dies ist die Ausgangs-Schaltung für die folgenden Kippstufen: +9V sind über R1 mit der Basis von Q1 verbunden ("Diodenstrecke" in Durchlassrichtung). Dadurch schaltet Q1 durch und am Kollektor fließt ebenfalls Strom durch R2. Sobald der Taster S1 gedrückt wird, liegen an der Basis 0V an und Q1 sperrt. Dadurch fließt der Strom durch R2 und die LED1, welche dann zu leuchten beginnt. Sobald S1 losgelassen wird, erlischt die LED1 wieder.

Grundschaltung bei nicht gedrücktem Taster (LED leuchtet nicht)
Abb.: Grundschaltung bei nicht gedrücktem Taster (LED leuchtet nicht)
Grundschaltung bei gedrücktem Taster (LED leuchtet)
Abb.: Grundschaltung bei gedrücktem Taster (LED leuchtet)

Bistabile Kippstufe (Flip-Flop)

Schaltplan für die Bistabile Kippstufe (Flip-Flop)
Abb.: Schaltplan für die Bistabile Kippstufe (Flip-Flop)
Vereinfachter Schaltplan für die Bistabile Kippstufe (Flip-Flop)
Abb.: Vereinfachter Schaltplan für die Bistabile Kippstufe (Flip-Flop). Hier werden zwei Widerstände weniger benötigt!

In diesem Schritt wird die Ausgangs-Schaltung von oben dupliziert (farbige Flächen) und nur insofern modifiziert, dass R1 und R4 nicht an +9V hängen, sondern jeweils am gegenüberliegenden Kollektor (farbige Linien). Damit wird erreicht, dass man jeweils mit Knopfdruck die eine oder die andere LED zum Leuchten bringen kann. Da diese Schaltung zwei stabile Zustände hat, wird sie auch Bistabile Kippstufe oder Flip-Flop genannt.

Video: Demonstration der bistabilen Kippstufe

Monostabile Kippstufe (Monoflop)

Schaltplan für die monostabile Kippstufe (Monoflop)
Abb.: Schaltplan für die monostabile Kippstufe (Monoflop)
Vereinfachter Schaltplan für die monostabile Kippstufe (Monoflop)
Abb.: Vereinfachter Schaltplan für die monostabile Kippstufe (Monoflop)

Eine monostabile Kippschaltung hat nur einen stabiles Zustand und wird daher auch Monoflop genannt.
Beim Anlegen der Betriebsspannung versuchen beide Transistoren in den leitenden Zustand zu kommen. Durch Toleranzen der Bauteile wird einer der Transistoren schneller durchschalten, hier z.B. Q1. Seine Kollektor-Emitterspannung nimmt schnell ab und hält den Transistor Q2 gesperrt. Die Schaltung erreicht einen stabilen Zustand. Wird der Taster gedrückt, kipp die Schaltung in den anderen (nicht-stabilen) Zustand und wird nach dem Loslassen des Tasters nach einiger Verzögerungszeit wieder in den stabilen Urpsrungszustand zurückversetzt. Die Verzögerungszeit ist abhängig von der Kapazität des Kondensators C1.
(siehe: Rechner für die monostabile Kippstufe)

Video: Demonstration der monostabilen Kippstufe

Astabile Kippstufe

Schaltplan für die astabile Kippstufe
Abb.: Schaltplan für die astabile Kippstufe
Video: Demonstration der astabilen Kippstufe mit mehreren Konfigurationen

In EasyEDA habe ich eine kleine SMD-Platine für die astabile Kippstufe erstellt:

Platine für die astabile Kippstufe in SMD-Bauweise
Abb.: Platine für die astabile Kippstufe in SMD-Bauweise
EasyEDA-Schaltplan für astabile Kippstufe in SMD-Bauweise [16kB]
EasyEDA-Platinenlayout für astabile Kippstufe in SMD-Bauweise [50kB]
Gerber-Dateien für astabile Kippstufe in SMD-Bauweise [9kB]
Fertige (leere) Platine von JLCPCB der astabilen Kippstufe
Abb.: Fertige (leere) Platine von JLCPCB der astabilen Kippstufe
Bestückte, funktionsfähige Platine mit SMD-Bauteilen der astabilen Kippstufe
Abb.: Bestückte, funktionsfähige Platine mit SMD-Bauteilen der astabilen Kippstufe