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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wer kann mir beim "Schalter" für einen Rechteckgenerator helfen?


Autor: Markus R. (maggus)
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Hallo,

ich bin gerade in der Bauphase eines kleinen Rechteckgenerators mit 
einem ATmega16, Frequenzeigabe per Tastatur, LCD, PWM Funktion, 
variabler Ausgangsspannung, 1-100000Hz.
Prinzipiell funktioniert auch schon alles, nur der "Schalter", der die 
Ausgangspannung aus und ein schaltet, bereitet mir Kopfzerbrechen. Im 
Moment sieht die Schaltung aus wie im Anhang, sie funktioniert zwar, das 
nonplusultra kann sie aber doch wohl auch nicht sein, oder?
Falls sich jemand über den kleinen Kollektrowiderstand wundert: Ich habe 
ihn so klein gewählt, dass auch Frequenzen bis 100khz noch einigermaßen 
rechteckig dargestellt werden.
Was wäre also für mein Vorhaben eine passende Schaltmöglichkeit? Vll. 
ein MOSFET, aber wie muss man den ansteuern? Habe da leider noch 
garnkeine Erfahrung.
Es wäre halt schön, wenn man auch mal so an die 150mA ziehen könnte.

mfg Markus

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Das mit dem kleinen Kollektor-R bringt dich ja schon direkt zum 
Problem... damits scharf wird, wär vermutlich ein Totem-Pole (Push-Pull, 
Gegentakt-Stufe) sinnvoll. --> Wiki

Autor: Torben (Gast)
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Entweder hab ich gerade meine 5 Minuten Kasperlaune oder die Schaltung 
sollte helfen.

Beitrag "Elektronischer Schalter"

Autor: mäxchen (Gast)
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Ich würde eine Gegentakt-Endstufe mit Mosfets bauen. Da kannst du hohe 
Frequenzen schalten und auch noch viel Strom ziehen.

Autor: Markus R. (maggus)
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Ich verstehe nicht ganz, warum hier eine Gegentaktstufe Sinn machen 
soll. Überall lese ich, dort werden postitive und negative Halbwellen 
getrennt voneinander verstärkt (das Prinzip ist mit klar). Allerdings 
habe ich hier doch garkeine negativen Wellen, sondern nur 'an' und 
'aus'.

Autor: so vielleicht (Gast)
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probier mal die Ausgangsspannung direkt vom Kollektor gegen Masse (da wo 
der Emitter hängt)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Versuch mal diese Schaltung hier.

Ich habe sie bis 500Khz simuliert mit einer Last von 300 Ohm und 330pF.

Gruss Helmi

Autor: Markus R. (maggus)
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@Helmut:

Im Moment hab ich leider nicht alle Teile da, evtl. kann ich sie aber 
bis Ende der Woche besorgen, dann werde ich mal rumprobieren.
Allerdings: 300 Ohm ist ja nicht gerade eine große Last, wie siehts da 
bei 80 oder 100 Ohm aus?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Das koennen 2N3904/06 nicht.

Versuch mal BC337-40 / BC327-40 die koennen bis 500mA.
Vielleicht mit einem kleinen Kuehlkoerper drauf.
Habe die gerade in LTSpice simuliert scheinen auch zu funktionieren.

Gruss Helmi

Autor: Markus R. (maggus)
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Na umso besser, die BC327 / 337 hab ich sogar hier. Kann ich statt der 
BAT54 auch eine BAT46 nehmen?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Sollte auch moeglich sein muss halt nur eine Schottkydiode sein.
Die dient dazu das der Transistor nicht in die Sättigung geht. Also 
Flussspannung so um die 0.3V.

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hatte bei den 2N3904/06  gedacht die hättes du da weil in deinem 
Schaltplan einer drin ist.

Autor: Markus R. (maggus)
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Ja, die 3904 hab ich da, aber den 3906 nicht. Werde die Schaltung morgen 
gleich mal aufbaun und testen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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BC547 BC557 sollten auch für die 2N3904/06 gehen.
Als Treiber.

Na dann berichte morgen mal ob es geklappt hat.

Gruss Helmi

Autor: Markus R. (maggus)
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So, habe die Schaltung jetzt mal mit den BC337 bzw BC327 aufgebaut und 
getestet. Bin damit eigentlich recht zufrieden.
Im Anhang sind mal zwei Screens vom DSO, jeweils bei 100kHz. Aber auch 
bei 200kHz sieht die Signalform nicht viel anders aus.

Kannst du mir vielleicht noch in ein paar wenigen Worten erklären, warum 
diese Schaltung so schnell schaltet, verglichen mit einem einfachen 
Transistor? Steige da noch nicht ganz dahinter...

mfg Markus

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Schoen das es geklappt hat.

Der Trick liegt in der Schottky-Diode begruendet.
Bei deiner 1. Schaltung wird der Transistor durch den Basisstrom 
uebersteuert. Das mag zwar fuer viele Sachen gut sein nur fuers schnelle 
Schalten ist es schlecht. Wenn der Transistor abgeschaltet wird ist der 
Basisraum noch von Ladungstraeger ueberflutet die erst alle abgebaut 
werden muessen um zu sperren. Beim meiner Schaltung verhindert diese 
Schottky Diode das. Wenn der Transistor in Saettigung geht (das ist der 
Fall wenn die Kollektorspannung bei 0,3 V liegt) faengt die 
Schottkydiode an zu leiten und fuehrt den Strom der zuviel fuer die 
Basis waehre ueber den Kollektor ab. Folge der Transistor geht nicht in 
die Saettigung und wird dadurch schneller. Siehe auch Schottky TTL 
Bausteine. Der nachfolgende komplementaere Spannungsfolger hat ohnehin 
eine hohe Grenzfrequenz weil in einer Kollektorschaltung die 
Transistoren nie in Saettigung gehen. Nur hat die Kollektorschaltung 
keine Spannungs sondern nur eine Stromverstaerkung. Sie ist dafuer da 
den noetigen Ausgangsstrom zu liefern sonst muesste dein 
Kollektorwiderstand der Treiberstufe noch niederohmiger werden. So wird 
eine Impedanzanpassung zwischen deiner Last und dem Kollektorwiderstand 
vorgenommen. Ausserdem Transformiert sie nicht nur deinen Ohmischen 
Lastwiderstand sondern auch deine Lastkapazitaet. Dadurch wird dein 
Treiber auch nicht so stark kapazitiv belastet mit der folge das die 
obere Grenzfrequenz der Schaltung steigt. Wenn du noch hoehre 
Grenzfrequenzen erhalten moechtest dann darfs du die ganze Endstufe 
nicht mehr im Schalterbetrieb betreiben sondern sie muss linear 
arbeiten. So kann man mit geeigneten Transistoren locker einige 100 MHz 
schaffen. Aber dann wirds aufwendig. Siehe z.B. Endstufen fuer 
Oszilloskope dier einige 100MHz bei ca. 50V an den Ablenkplatten treiben 
muessen.

Ich hoffe meine Erklaerung ist verstaendlich geblieben.
Ansonsten must du dich halt noch mal melden.

Gruss Helmi

Autor: Markus R. (maggus)
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Danke für diese ausführliche Erklärung. Alles habe ich zwar noch nicht 
verstanden, es hapert teilweise schon bei den Grundbegriffen, aber 
nachdem ich mich noch genauer in dieses Thema eingelesen habe sollte es 
irgendwann schon 'klick' machen.
Vielen Dank nochmal für deine Mühe.

mfg Markus

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