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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Flankensteilheit eines PNP-Schalttranssistors verbessern


Autor: Georg (Gast)
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Hallo,
ich bin gerade am Bau einer Mini-Schaltung, bei der das Ausgangssignal 
eines TTL-Bausteins (74LS86AN) einen einfachen PNP-Transistor treiben 
soll (Siehe Bild), um eine Last von ca. 130mA zu treiben.

Parameter:
Rote Kurve  = Uin
Gelbe Kurve = Uout
R1=5K
R2=20
f=50KHz

Nun ist es so, dass dies zwar funktioniert, aber Uout eine recht 
schlechte Flankensteilheit aufweist und zudem durch die Flutung der 
Emitter/Basis-Strecke die Zeit der Durchschaltung verlängert wird. (Auch 
im Bild) Klar, kommt daher, dass der Transistor beim Schaltvorgang in 
Sättigung geht.

Wenn ich die Sättigung vermeide, indem R1 auf ca. 10K erhöht wird, 
erhalte ich zwar ein rel. sauberes Signal was die Länge des 
Schaltzeitraumes angeht, aber dies geht auf Kosten der Höhe von Uout und 
die Abschaltflanke ist immer noch da.

Ist vielleicht eher ein akademisches Problem, aber was kann man tun, um 
eine gute Flankensteilheit, ein möglichst voll durchgesteuerten 
Transistor ohne Verlängerung der Durchschaltzeit zu erhalten?

Klar,
a) Ich könnte R1 als Poti ausführen und "spitz" einstellen, dass keine 
Sättigung auftritt.
--> UCE wird dann aber nicht wie gewünscht sehr klein.
--> Zudem ist dies auch abhängig von der Last im Stang Kollektor-Masse
--> Flankensteilheit bekommt nur ein "befriedigend" :-)

b) Einen Kondensator parallel zu R1 (Wenige pF) verbessern das 
Zeitverhalten
--> Flanken sind sehr gut
--> Uout hat damit unschöne Schalt-Spikes
--> Schade ich dem Transistor oder dem vorgeschaltetem Logikbaustein, 
weil im Moment des Schaltens durch den Kondensator ca. 2 x Ub an der 
Basis hängt?

c) Auswahl eines anderen Transistors (Anhand welcher Kriterien?)

Was meint ihr?

Beste Grüße
Georg

Autor: Anon Ymous (avion23)
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npn in emitterschaltung. Der BJT wirkt dann als Impedanzwandler. Du 
kannst dann leider keine Spannung verstärken sondern nur den Strom.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Schottkydiode zwischen Basis und Kollektor. Damit verhinderst du das der 
Transistor gesättigt wird. Beim PNP Transistor Anode an Kollektor.

Kondensator zu R1 parallel schalten kannst du auch machen.

Transistorauswahl nach möglichst hoher Transifrequenz.


Gruss Helmi

Autor: Hartmut Kraus (Gast)
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Geht ganz einfach einfach einen "Speed up" Kondesator einbauen, heißt R1 
mit einem Kondensator überbrücken. Kp ein paar pF sollten reichen, wir 
wollen
den Transistor ja nicht brutzeln...
Ist auch ganz genial da das Leerräumen der Basis auch um einiges 
schneller geht da kurzzeitig eine negative Spannung anliegt. Cheah


Gruß

wodim´s Bruder

Autor: Hartmut Kraus (Gast)
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Oh Helmi war schneller haben wohl gleichzeitig getippt...^^

Gruß

Hartmut, kauft den Melina Amp

Autor: xyz (Gast)
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Schliesse mich meinen Vorpostern an.

Aber mal was anderes: Ist R2 wirklich nur 20 Ohm gross?

Das ist zu wenig, um den Strom durch die LED zu begrenzen. So wirst du 
nicht lange Spass an der LED haben.

Zur Berechnung des richtigen Vorwiderstandes: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/LED

Autor: Georg (Gast)
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Hallo Anon,
meinst Du so? Leider muss ich die Last über ein Kabel entfernt betreiben 
und da hätte ich gern ein Masse-basisertes Signal. Bitte entschuldige, 
hatte das nicht geschrieben.

Hallo Helmut,
das mit der Schottkydiode werde ich gleich mal probieren. Kann es so 
einfach sein?

Vielen Dank an euch.
Georg

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>das mit der Schottkydiode werde ich gleich mal probieren. Kann es so
>einfach sein?


Jo  ist ist so einfach. Schau dir mal die Grundlagen zur Schottky TTL 
Serie an.

Bei der NPN Schaltung allerdings Kathode an den Kollektor.

@Hartmut

>Hartmut, kauft den Melina Amp

Was ist Melina Amp ?

Autor: Georg (Gast)
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Hallo xyz :-),
ja, R2 sollte etwa 20 Ohm sein, da die Schaltung ja mit 5V betrieben 
wird.
Die IR-Diode etwa 1,6V nimmt und UCE etwa 0,4. Bleiben 3 V für den R2 
bei 130mA.
R2 ist dann (5V-1,6V-0,4V)(130mA)=23 Ohm. Da die LED micht dauernd 
leuchtet, sondern nur im Dutycycle von 50%, geht das doch in Ordnung.

Beste Grüße
Georg
(Der sich erst morgen eine BAT85 zulegen kann)

Autor: xyz (Gast)
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Hatte nicht damit gerechnet, dass die led 130mA aufnimmt. Habe nichts 
gesagt.

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Hallo Georg,
ich meine den Transistor "über" der Last. Also genau so, wie man es 
normalerweise nicht machen soll. Bei dir den BC328 aus dem ersten 
Posting durch den BC302 ersetzen. Der Basisstrom fließt dabei über die 
Last ab. Probier's aus. Ich bekomme mit BC817 / BC807 bis 250kHz noch 
schöne Flanken.

Autor: Hartmut Kraus (Gast)
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>Was ist Melina Amp ?

Musst du nicht ernst nehmen war nur so dahin geschrieben weil ich immer 
unter den Namen Hartmut Kraus aka wodim poste. Und besagter Hartmut 
Kraus hat schon seit längerer Zeit ein Projekt am laufen, dabei handelt 
es sich um einen Gitarrenverstärker der wohl Melina Amp heißen soll.

Gruß

"hartmut"

Autor: Georg (Gast)
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Hallo Anon,
probier ich gleich. Besten Dank.

Viele Grüße
Georg

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du keine Schottkydiode hast geht auch noch ein anderer Trick.


           |--A Diode K--------+
           |                   |
           |                   C
------R----+--A Diode K---+---B  NPN
                          |    E
                          R     |
                          |     |
                         Gnd   Gnd

So gehts auch mit normalen Dioden. Es wird durch die eine Diode die 
Flussspannung der BE Strecke angehoben. Kannst ja mal ausprobieren.

Autor: HildeK (Gast)
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Georg schrieb:
>--> UCE wird dann aber nicht wie gewünscht sehr klein.
Wenn du die Schottky-Diode zw. B und C einbringst, wird natürlich die 
UCE im durchgeschalteten Zustand größer werden, es werden ca. 0.5V 
bleiben. Die wirklich kleinen Restspannungen UCE gehen nur, wenn der T 
in Sättigung geht.
Du kannst aber der B-C-Diode noch einen kleinen Widerstand (10-50 Ohm) 
in Serie schalten und damit zwischen minimaler UCE und geringer 
Verzögerungszeit optimieren.

Für hohe Flankensteilheit und geringe Verzögerung sollte auch der R1 
einen möglichst kleine Wert bekommen - also eher 330 oder 470 Ohm statt 
5kOhm. Auch kleiner, wenn der Treiber das hergibt. Wenn die B-C-Diode 
verwendet wird, wird die Basis dadurch nicht mal stärker (dauer)belastet 
- nur während den Flanken.

Autor: Georg (Gast)
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Hallo Helmut, hallo HildeK,
also, nur um sicher zu gehen, habe ich die Schaltung mal gezeichnet 
(Anhang). So OK?

Meine Versuche mit Multisim das zu simulieren, haben leider nicht 
geklappt. Insofern kann ich morgen (aus der Praxis) mehr berichten. :-)

Beste Grüße und gute Nacht :-)
Georg

Autor: Georg (Gast)
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Hallo,
jetzt mit Anhang :-)

Beste Grüße
Georg

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Am einfachsten geht das ganze mit einem kleinen Mosfet anstelle des 
bipolaren Transistors: Dann kann man den Gatewiderstand weglassen und 
der kennt keine Sättigung. Die Fallzeiten liegen dann im Bereich von 
wenigen 100ns.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Georg

Ich habe das ganze mal simuliert.

rot = Eingangssignal
blau = untere Schaltung
gruen = obere Schaltung

Eingangsfrequenz 1MHz

Man kann dann den Unterschied mit und ohne Beschaltung deutlich sehen.

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hier mal das ganze mit 5MHz. Der obere Transistor machts noch mit der 
untere tut schon gar nichts mehr.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Auch der untere Tranasistor hat jetzt eine C an der Basis spendiert 
bekommen.

Jetzt kannst du den unterschied mit / ohne Diode deutlich sehen.

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