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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor beschleunigen


Autor: Chris R. (mrgreen)
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Hallo,
folgendes Problem:
Ich habe mir durch den Basiswiderstand den maximalen Ic eingestellt. Der 
ist aber so bemessen, dass der Transistor zwar schnell wieder "entleert" 
wird, aber wenn viele LEDs leucten (auf der Skizze sind es 4, in 
Realität 16, die durch den Transistor T17 geschaltet werden), dann kann 
mann deutlich sehen, wie sie dunkler werden, wenn man mehrere 
einschaltet.

Ich kann natürlich den Basiswiderstand einfach verringern; Der 
Transistor kann Ic_max von 800 mA ab. Dann hab ich ihn aber (wenn nur 
eine leuchtet) so stark übersättigt, dass er lange braucht (meinetwegen 
20 ms), bis die LED wieder erlischt.

Jetzt schwirrt mir das Wort Gegenkopplung im Kopf rum.
Frage1: Was kann ich gegenkoppeln (die Schaltung ist bereits auf 
Platine)?
Ich sollte sie in Kollektorschaltung betreiben, oder?

Frage 2: Gab es nicht auch eine Gegenkopplung mit einem Widerstand von 
Basis gegen Emitter?

Frage 3: Ich erinnere mich an eine Beispielschaltung, wo eine Schottky 
zwischen Basis und Kollektor gesetzt war. Das sollte die Schaltzeiten 
verringern. Was hat es damit auf sich, wie funktioniert das?


MfG
Mr.Green

Autor: gast (Gast)
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Naja wenn nur eine LED an ist bekommt sie den ganzen strom ab -> hell
Wenn alle LED an sind berkommt jede nur 1/16 des Stromes ab   -> dunkel


Du must die LED Vorwiderstäne so bemessen das die LED's nicht 
durchbrennen und den Transistor T17 voll durchsteuern... So das es auch 
dann noch in Sättigung bleibt wenn alla LED's an sind.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Die Schaltzeiten verringerste durch negative Vorspannung, 
beispielsweise, indem du zum Basis-R noch nen kleinen C parallelklemmst.

In deiner Schaltung begrenzt du den Kollektorstrom bestimmt nicht mit 
den knapp 2kOhm vor der Basis da... da müssteste den R schon ein paar 
Dekaden größer wählen. Ist aber auch Blödsinn: Lass den Basis-R so 
klein, dass der Transistor sättigt und begrenz den Kollektorstrom dann 
auch durch einen Kollektor-R vor der Last.

Der 337er sollte allemal schnell genug sein, ich benutz den auch im 
Multiplexer. Wenn bei dir was dunkler wird, liegt das allenfalls daran, 
dass entweder T17 nicht mit dem Summenstrom klarkommt, oder dass du für 
T1-T4 die falsche Polarität eingesetzt hast -- da gehören PNP-Transis 
hin (BC327 oder sowas). In deiner Schaltung nämlich müssen die NPNs 
nochn gutes Volt plattmachen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> dass er lange braucht (meinetwegen 20 ms), bis die LED wieder erlischt.
Toll, ein 50Hz-Transistor.
Soooo übersättigen kannst du einen Transistor gar nicht.
Glaub mir, dein Problem liegt woanders.

Was passiert eigentlich mit der Basis vom T17, wenn der abschalten soll? 
Wird die auf GND gezogen?

Mit dem Basisstrom solltest du niemals nicht einen Kollektorstrom 
einstellen wollen. Wenn schon, dann muß das geregelt werden. Und das 
geht in der Tat über eine Gegenkopplung.

> aber wenn viele LEDs leucten dann kann mann deutlich sehen,
> wie sie dunkler werden, wenn man mehrere einschaltet.
Klar, dann teilt sich dein über T17 hingebastelter Strom auf mehrere 
LEDs auf --> für jede einzelne bleibt weniger übrig. Richtigerweise mußt 
du den Strom für jede LED konstant halten, und T17 dann voll 
durchschalten.

> Frage 2: Gab es nicht auch eine Gegenkopplung mit einem Widerstand von
> Basis gegen Emitter?
Das ist eine Stromgegenkopplung, die muß für jede einzelne LED her. 
Sowas nennt sich Konstantstromquelle.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Chris R. (mrgreen)

>ist aber so bemessen, dass der Transistor zwar schnell wieder "entleert"
>wird,

Naja, er wird ohne Sättigung betrieben. D.h. aber auch, du bist am 
Anschlag des Kollektorstroms. Keine gute Idee bei Schaltbetrieb.

>mann deutlich sehen, wie sie dunkler werden, wenn man mehrere
>einschaltet.

Eben, siehe oben.

>Ich kann natürlich den Basiswiderstand einfach verringern; Der
>Transistor kann Ic_max von 800 mA ab.

Nanana, der BC337 kann bestenfalls 500mA dauerhaft ab. Und das sollte 
man nicht überstrapazieren.

> Dann hab ich ihn aber (wenn nur
>eine leuchtet) so stark übersättigt, dass er lange braucht (meinetwegen
>20 ms), bis die LED wieder erlischt.

Käse. Das ist ein Transistor, kein Relais. Die Speicherzeit liegt 
irgendwo bei 0,5..2us, je nach Strom. Nimm als Basiswiderstand 390 Ohm, 
parallel dazu einen kleinen Kondensator von ca. 220pF und alles ist 
paletti.

>Frage1: Was kann ich gegenkoppeln (die Schaltung ist bereits auf
>Platine)?

Nicht wirklich.

>Ich sollte sie in Kollektorschaltung betreiben, oder?

Dafür müsste T17 ein PNP Typ sein. Aber auch Emitterschaltung geht 
problemlos, man muss es "nur" richtig machen.

>Frage 2: Gab es nicht auch eine Gegenkopplung mit einem Widerstand von
>Basis gegen Emitter?

Ist keine Gegenkopplung, nur als Sicherheitmassnahme bei offener Basis.

>Frage 3: Ich erinnere mich an eine Beispielschaltung, wo eine Schottky
>zwischen Basis und Kollektor gesetzt war. Das sollte die Schaltzeiten
>verringern. Was hat es damit auf sich, wie funktioniert das?

Ist ein Anti-Sättigungsdiode, wurde früher in TTL-ICs eingestzt (LS 
Baureihe etc.). Damit wir ein Sättigungsbetrieb des Schalttransistors 
vermieden, er kann damit schneller wieder ausschalten. Der Trick dabei 
ist, dass überschüssiger Strom über die Diode und den Kollektor zum 
Emitter fliesst.

MFG
Falk

Autor: Gast (Gast)
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Transistor beschleunigen? Wenn ich mich recht erinnere gab's da so eine 
Formel F=m*a. Da der Transistor eine relativ geringe Masse hat, sollten 
schon kleine Kräfte ausreichen, um ihn beträchtlich zu beschleunigen.

Autor: Jankey (Gast)
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Steck ihn in die Zentrifuge, die Nasa wäre sicher an eine 
Characterisierten NPN bei 10G interessiert ^^

dann is dein Transistor Beschleunigt,

sonst würd ichs nochmal mit Grundlagen versuchen :-)

Autor: HildeK (Gast)
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>> Dann hab ich ihn aber (wenn nur
>>eine leuchtet) so stark übersättigt, dass er lange braucht (meinetwegen
>>20 ms), bis die LED wieder erlischt.

>Käse. Das ist ein Transistor, kein Relais. Die Speicherzeit liegt
>irgendwo bei 0,5..2us, je nach Strom. Nimm als Basiswiderstand 390 Ohm,
>parallel dazu einen kleinen Kondensator von ca. 220pF und alles ist
>paletti.

20ms und Käse: dem schließe ich mich an!
Neben dem Kondensator über dem Basisvorwiderstand verringert eine 
Schottky-Diode zwischen B und C die Speicherzeit enorm. Es wird dadurch 
verhindert, dass der Transistor in Sättigung geht und UCE minimal ca. 
0.4...0.5V wird. Er ist fast voll durchgeschaltet, aber eben doch nicht 
in Sättigung, sondern noch im aktiven Bereich. So wird die Speicherzeit 
auf einige Zehn ns reduziert. Mit einem kleinen Widerstand in Serie zur 
Diode kann man den Kompromiss zwischen kleinem UCE und Speicherzeit noch 
optimieren.

Autor: HildeK (Gast)
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EDIT:
Selbsterkenntnis: Man sollte den Post (von Falk in dem Fall) vollständig 
lesen :-)!

Autor: Maximilian (Gast)
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Die Basis soll beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand 
kurzzeitig eine negative Spannung haben. Dann werden die Ladungsträger 
in der Basis rascher ausgeräumt, der Transistor sperrt schneller.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Maximilian (Gast)

>Dateianhang: Transistor.jpg (19,4 KB, 7 Downloads)

Geht nicht noch umständlicher? ;-)

MFg
Falk

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Maximilian wrote:
> Die Basis soll beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand
> kurzzeitig eine negative Spannung haben. Dann werden die Ladungsträger
> in der Basis rascher ausgeräumt, der Transistor sperrt schneller.


Das ist im Prinzip richtig und wird auch so (mit jedoch leistungsfähiger 
Treiberstufe und echter negaitver Vorspannung) bei etlichen 
Applikationen von z.b.  ESM/Thomson so gemacht. Da geht es dann aber um 
Schaltregler bzw. Motorsteller im 10...200 Kilowatt Bereich. Für eine 
500/800mA Anwendung sicher um Etliches  überzogen.


Die "kleine" Lösung, von Falk/HildeK beschrieben, sollte hier voll 
genügen.

Autor: HildeK (Gast)
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>Die "kleine" Lösung, von Falk/HildeK beschrieben, sollte hier voll
>genügen.
Wir wissen ja nicht mal genau, was der OP machen will (LEDs ein- und 
ausschalten - zur Anzeige, für eine IR-Fernbedienung oder wofür?). Sein 
uns bekanntes Problem ist eigentlich nur, dass er glaubt, dass eine 
ausreichende Übersteuerung um alle 16 LEDs gut einschalten zu können, 
dann zuviel ist, wenn er nur einen einschaltet - weil er glaubt, dass 
die Speicherzeit des Transistors dann im ms-Bereich liege. Sie ist aber, 
wie Falk Brunner schon ausführte, drei bis fünf Zehnerpotenzen niedriger 
und die Notwendigkeit weiterer Optimierung ist nur von der noch 
unbekannten Anwendung abhängig (z.B. opt. Nachrichtenübertragung). 
Vielleicht ist hier sogar jegliche Maßnahme überflüssig.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Wir wissen ja nicht mal genau, was der OP machen will
Ja, er ist noch immer zwei Antworten schuldig ;-)
>> Was passiert eigentlich mit der Basis vom T17, wenn der abschalten soll?
>> Wird die auf GND gezogen?

Autor: Arno H. (arno_h)
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Aus welcher Geheimschaltung bekommen T1 bis T4 ihren Basisstrom?

Arno

Autor: Chris R. (mrgreen)
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Das Ganze ist Teil eines 3D-LED-Würfels.
T17 wird vom Atmega geschaltet; Die Ts oben von einem HC595.
Die Basis von allen geht also auf GND

Hätte ich für T17 lieber einen PNP nehmen sollen? Dann hätte ich ihn in 
Emitterschaltung und automatisch die Stromgegenkopplung über der Last 
(also den LEDs), oder?


Sven Pauli: Warum denn für T1-T4 einen PNP nehmen? Und warum müssen 
meine 337 noch "ein Volt mehr plattmachen"?

Gruß
Mr.Green

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Chris R. (mrgreen)

>Hätte ich für T17 lieber einen PNP nehmen sollen?

Nein.

> Dann hätte ich ihn in
>Emitterschaltung

Nein, Kollektorschaltung = Emitterfolger, siehe Transistor.

>und automatisch die Stromgegenkopplung über der Last
>(also den LEDs), oder?

Wozu? Es ist ein SCHALTER, keine Konstantstromquelle.

MFG
Falk

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Chris R. wrote:
> Sven Pauli: Warum denn für T1-T4 einen PNP nehmen? Und warum müssen
> meine 337 noch "ein Volt mehr plattmachen"?

Erstens: Da gabs mal sone Faustregel: "Basisstrom fließt nicht durch die 
Last.", frag nicht woher die kommt...

Zweitens: Du sprichst von 16 LEDs, also pro Strang 4 Stück. Macht (bei 
roten LED) minestens 4*1,5V = 6V. Wie willst du da mit 5V vom Prozessor 
noch einen Basisstrom fließen lassen?

Drittens: Das zusätzliche Volt müssen eine der Diodenstrecken im NPN 
plattmachen. Literatur dazu:
Beitrag "Schaltung per Transistor - Frage"
Beitrag "Transistor als Schalter"

Autor: Gast (Gast)
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> (auf der Skizze sind es 4, in
 > Realität 16, die durch den Transistor T17 geschaltet werden)

Wie jetzt?
Das sollen doch 16 Transis sein und nicht 4 Stränge à 4 LEDs.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Gast wrote:
>> (auf der Skizze sind es 4, in
>  > Realität 16, die durch den Transistor T17 geschaltet werden)
>
> Wie jetzt?
> Das sollen doch 16 Transis sein und nicht 4 Stränge à 4 LEDs.

Keine Ahnung, aber mit 16 Transis mit jeweils einer LED kann er sich 
selbige auch schenken.

Autor: Hannes (Gast)
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Wozu muss man da was beschleunigen? Der Transistor schaltet 10000 mal 
schneller, als Du die LED's mit dem Auge erfassen kannst.

Da braucht's auch keine Kondensatoren und ähnlichen Schnickschnack über 
dem Basiswiderstand.

Autor: Gast (Gast)
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Auch im Multiplex schnürt T17 den Strom ein = Uce steigt an, auch mit 
viel Ib.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Hannes (Gast)

>Wozu muss man da was beschleunigen? Der Transistor schaltet 10000 mal
>schneller, als Du die LED's mit dem Auge erfassen kannst.

Wenn das mal keine Irrtum ist. Das Auge arbeitet logarithmisch, hat also 
ein hohe Dynamik. Sprich, es kann grosse Helligkeitsunterschiede 
wahrnehmen, siehe LED-Fading.

Da kann es passieren, dass bei Multiplexen einer LED-Matrix ein 
nachleutchen von LEDs passiert. Dazu reichen Signalüberschneidungen von 
1us aus, macht bei einer 8-stelligen Anzeige und 100 Hz 
Bildwiederholfrequenz =800 Hz Multiplexfrequenz ein Tastverhältnis von 
1us/1250u= 0,8%%. Das kann man noch sehen.

>Da braucht's auch keine Kondensatoren und ähnlichen Schnickschnack über
>dem Basiswiderstand.

Nö, man kann die Zwangspause auch sinnvoll nutzen, die nächsten Daten in 
der CPU ranzuschaffen. Dazu gibt es mehrere Threads im Forum.

MFG
Falk

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