Schaltungstechnik

428 6 Funktionsschaltungen mit FETs
Bei einer Amplitude der Eingangsspannung von U 1 = 0,5V und einem äquivalenten
Widerstand R equ = 8k erhält man für die gegebene Schaltung folgende Beziehung:
05V 8k 1nF (6.4-27)
Es ergibt sich somit eine Spannungsänderung am Ausgang von 6,25V pro 100s,
was durch das Simulationsergebnis in Bild 6.4-32 sehr gut bestätigt wird.
Die beschriebenen Beispiele stehen für vielfältige Anwendungen der Schalter-
Kondensator-Technik. Im Rahmen der Erarbeitung von Grundlagen soll das Thema
bewusst auf das Wirkungsprinzip beschränkt werden.
u2 =
-------- ;
t
6.5 Beispiele von Funktionsschaltungen
Aus der schier unendlichen Vielfalt möglicher Funktionsschaltungen für konkrete
Anwendungen werden einige signifikante Beispiele herausgegriffen und näher
untersucht. Dabei gilt es auch deutlich zu machen, dass komplexere Funktionsschaltungen
wiederum aus Funktionsprimitiven zusammengesetzt sind.
6.5.1 Spannungsgesteuerter Oszillator
Es soll ein mögliches Realisierungsbeispiel für einen spannungsgesteuerten Oszillator
(VCO) untersucht werden. Spannungsgesteuerte Oszillatoren benötigt man
vielfach u.a. zur Spannungs/Frequenzwandlung, zur FM-Modulation und in phasengeregelten
Schaltkreisen (PLL-Schaltkreisen) zur Frequenzsynchronisation, zur
Taktsynchronisation oder zur FM-Demodulation. In Bild 6.5-1 ist das zu untersuchende
Realisierungsbeispiel dargestellt. Der VCO besteht aus einer vorgeschalteten
spannungsgesteuerten Stromquelle I1 (hier sei nur die Stromquelle betrachtet),
den MOS-Schaltern M1, M2, M3 und M4, der Kapazität C1, den Komparatoren E1
und E2 und einem Flip-Flop (U3A und U3B). Das Grundprinzip des Oszillators
beruht auf dem „Laufzeit“-Prinzip. Die Zeitkonstante wird bestimmt durch die
Kapazität C1 und durch den Ladestrom I1.
Über die Gatter U4A und U4B steuern bei aktivem Enable-Eingang die Ausgänge
des Flip-Flops die MOS-Schalter so, dass bei S1 = "1" und S3 = "0" die
Kapazität C1 über die durchgeschalteten Transistoren M1 und M4 aufgeladen wird.
Bei S1 = "0" und S3 = "1" erfolgt ein Entladen der Kapazität C1. Beim Entladevorgang
ist M2, M3 durchgeschaltet und M1, M4 gesperrt. Erreicht beim Entladevorgang
die Spannung u3+ die Komparatorschwelle von E2, so entsteht ein
Triggerimpuls u5 am Flip-Flop Eingang. Das Flip-Flop wird zurückgesetzt, damit
ist S1 = "1" und S3 = "0" . Die Kapazität C1 wird über die durchgeschalteten Transistoren
M1 und M4 dann wieder aufgeladen. Es erfolgt ein ständiges Auf- und
Entladen der Kapazität C1. Die Ladezeitkonstante bestimmt mit der Komparatorschwelle
die Schwingfrequenz. Erhöht man den Ladestrom mit I1, so ergibt sich