Hallo, Ich habe in VHDL ein PWM-Modul geschrieben, mit dem ich eine einfache LED dimmen will. Das Problem ist nun, dass man bei der LED ab nem Duty-Cycle von ca 50% keine Helligkeitsänderung mehr merkt. Die LED hängt direkt am FPGA und wird daher mit 3V3 betrieben. Ich habe das ganze auch schon durchgemessen, der Duty-Cycle passt eigentlich (0%-100%), nur die LED will das halt ned wahr haben :). Hat da wer ne Idee, woran das liegen kann? Danke schon mal im vorraus. LG, Michael
Michael schrieb: > Hat da wer ne Idee, woran das liegen kann? Vllt. weil das Auge logarithmisch sieht...
Michael schrieb: > (0%-100%), nur die LED will das halt ned wahr haben :). > Nicht die LED ist das Problem, sondern dein Auge. Das Auge ist nunmal nicht linear.
Michael schrieb: > Hat da wer ne Idee, woran das liegen kann? Die Frage ist hier wohl schon so oft im Forum gestellt worden, dass jemand sich mal zu einem Artikel erbarmt hat: http://www.mikrocontroller.net/articles/LED-Fading
Michael schrieb: > Die LED > hängt direkt am FPGA und wird daher mit 3V3 betrieben. Das könnte für weisse LEDs zu wenig sein.
Dann würde sie aber eher gar nicht leuchten...
Lothar Miller schrieb: > Dann würde sie aber eher gar nicht leuchten... Gerade weisse LEDs haben oft eine flache Kennlinie. Das heisst, manche leuchten bereits bei 2,5V ein wenig.
Schon, aber die PWM wird immer die selbe Spannung ausgeben. Egal ob 10, 50 oder 90%...
Da sich der Michel nicht mehr dazu ausgelassen hat, welche LED er nutzt, könnte es auch eine 1,7V-Type sein und sein 50% PWM schon die Vollaussteuerung darstellen - unabhängig von der Kennlinie.
Markus W. schrieb: > ...könnte es auch eine 1,7V-Type sein und sein 50% PWM schon die > Vollaussteuerung darstellen - unabhängig von der Kennlinie. So ist es sicher nicht. Einfach nochmal nachdenken: Eine 1,7V Led ist mit 3,3V schon bei 0,1% schon "voll" ausgesteuert: sie leuchtet dann 1/1000 der Zeit mit voller Helligkeit. Oder andersrum: bei 50% ist sie nur die halbe Zeit eingeschaltet. Man könnte sie aber auch 60% oder gar 100% der Zeit einschalten. Dann würde sie "noch mehr" leuchten...
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So kann man aber nicht rechnen. Die PWM wird ja durch die Kapazität der LED geglättet und es stellt sich eine mittlere Spannung ein. Die Trägheit des Auges tut noch ein Zweites. Bei 0,1% PWM on, wird man noch garnichts sehen.
>die Kapazität der LED
Wird diese denn in Serrrichtung betrieben?
Wenn Du soo anfängst, musst Du die Zuleitungsinduktivitäten auch noch
mit einberechnen. Möchtest Du das?
Markus W. schrieb: > So kann man aber nicht rechnen. Doch. Muss man sogar. > die Kapazität der LED Welche? Wo finde ich deren Wert im Datenblatt? > Die PWM wird ja durch die Kapazität der > LED geglättet und es stellt sich eine mittlere Spannung ein Da wird nichts geglättet. Womit denn? PWM ist ja nichts mystisches oder geheimnisvolles, sondern einfach ein Schalter, der ein- und ausgeschaltet wird. Und die "mittlere Spannung" stellt sich nur an der Anzeige eines Messgeräts ein.
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Markus W. schrieb: > Die PWM wird ja durch die Kapazität der > LED geglättet und es stellt sich eine mittlere Spannung ein. Welche Grenzfrequenz hat der Tiefpass aus den paar 100Ω Vorwiderstand und dieser Kapazität eigentlich?
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Max H. schrieb: > dieser Kapazität Die Diode hat in Durchlassrichtung keine wahrnehmbare oder nennenswerte Kapazität Kapazität. Und in Sperrrichtung wird sie bei der PWM nicht betrieben....
LauT unseres ehrenvollen Profs haben LEDs wie alle Halbleiterdioden eine parasitäte Raumladungskapazität von einigen pf. Angenommen es sind 20pF so hätte man mit 100 Ohm einen Tiefpass von rund 7MHz. Der Vorwiderstand ist aber eher bei 1k, also wären es 7kHz. Bei einer PWM deulich oberhalb ergibt sich eher Gleichstrom, als Puls. Ausserdem werden FPGAs meistens mit langsamem Treiberausgang eingestellt. Siehe auch das Thema hier: Beitrag "Re: SSO-limits handhaben - Berechnung der Treiberleistung" PWM bei LEDs hat man so richtig eigentlich nur bei Frequenzen bis 10 kHz. Bis dahin sind die auch ziemlich "rechteckig".
Markus W. schrieb: > Angenommen es sind 20pF so hätte man mit 100 Ohm einen Tiefpass von rund > 7MHz. Der Vorwiderstand ist aber eher bei 1k, also wären es 7kHz. Ich komme auf ca. 80/8Mhz
Markus W. schrieb: > LauT unseres ehrenvollen Profs haben LEDs wie alle Halbleiterdioden eine > parasitäte Raumladungskapazität von einigen pf. Welche Raumladungszone im Durchlassbereich? > Angenommen es sind 20pF > so hätte man mit 100 Ohm einen Tiefpass von rund 7MHz. Dass solltest du noch einmal durchrechnen. > Der Vorwiderstand > ist aber eher bei 1k, also wären es 7kHz. Es wird nicht besser. Außerdem steht oben was von 3,3V. Selbst bei einer LED mit 1,8V Flussspannung stellen sich bei 100 Ohm nur 15mA ein. 100 Ohm sind also bereits ein realistischer Wert.
Markus W. schrieb: > so hätte man mit 100 Ohm einen Tiefpass von rund 7MHz Und was würde der nochmal bewirken? Im Bereich der für eine LED übliche PWM-Frequenzen und Flankensteilheiten nichts, was nicht im Rauschen untergehen würde. Markus W. schrieb: > 7kHz. Bei einer PWM deulich oberhalb Man fährt eine LED sinnvollerweise nicht mit zig kHz PWM Grundfrequenz an, weil sonst die zugrundeliegende Zählerfrequenz unnötig hoch werden muss. Bei einer PWM Frequenz "deutlich oberhalb 7kHz" (ungeachtet der Tatsache, dass die Rechnung, die diesen Wert ergab, falsch ist), also z.B. 70kHz (1 Dekade höher, damit wir wenigstens 20dB Dämpfung haben) müsste der PWM Zähler für 12Bit Auflösung (was angesichts des logarithmischen Verhaltens des Auges eher zu wenig ist) mit 70kHz*4096=284MHz laufen. Und das ist unnötig sportlich... Fazit: Für mich würden in diesem simplen Aufbau irgendwelche "Tiefpasseffekte" auf ein fehlerhaftes Design hindeuten.
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Christian L. schrieb: > Welche Raumladungszone im Durchlassbereich? Du musst immer erst eine gewisse Ladung beseitigen, bevor sich ein nennenswerter Strom einstellt. >80MHz Mag sein, ich habe es überschlägig berechnet >20dB /280MHz Ich bezog mich auf die Grenzfrequenz des entstehenden Filters. Die PWM Frequenz wäre natürlich zu diskutieren. Bei einer Aussteuerung von 50% wird eine PWM im FPGA aber durchaus ungefähr mit Taktfrequenz laufen, weil praktisch mit jeder Flanke umgeschaltet wird. >100 Ohm Vielleicht hat der Anwender ja einen höheren R drin.
@ Markus W. (elektrowagi78) Benutzerseite >LauT unseres ehrenvollen Profs haben LEDs wie alle Halbleiterdioden eine >parasitäte Raumladungskapazität von einigen pf. Mag sein, spielt hier aber kaum eine Rolle. > Angenommen es sind 20pF >so hätte man mit 100 Ohm einen Tiefpass von rund 7MHz. Eine Zeitkonstante von 2ns entspricht ~80MHz Bandbreite. > Der Vorwiderstand >ist aber eher bei 1k, also wären es 7kHz. 8MHz. > Bei einer PWM deulich oberhalb >ergibt sich eher Gleichstrom, als Puls. Er hat nicht mal ansatzweise 8 MHz PWM-Frequenz. > Ausserdem werden FPGAs meistens >mit langsamem Treiberausgang eingestellt. Siehe auch das Thema hier: Der trotzdem immer noch verdammt schnell ist! Weniger als 5ns Schaltzeit kriegst du bei so einem FPGA heute nicht mehr hin (dicker Kondensator zählt nicht) >PWM bei LEDs hat man so richtig eigentlich nur bei Frequenzen bis 10 >kHz. Die PWM ist bis in den MHz -ereich gegeben! Schönen Gruß an den Prof im Elfenbeinturm.
Markus W. schrieb: > Du musst immer erst eine gewisse Ladung beseitigen, bevor sich ein > nennenswerter Strom einstellt. Das ist irgendwie esoterisches Geplapper. Oder andersrum: dein Messgerät ist gar nicht so genau, dass es diesen Effekt erfassen kann. Mit einem halbwegs durchdachten Layout kann man eine LED durchaus im MHz Bereich mit Flanken unter 10ns schalten. Und damit meine ich nicht mal nur den Strom, sondern sogar das Licht der LED. Nirgends ein unerklärlicher Tiefpass zu sehen...
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Bei PWM Frequenzen bei denen diese Kapazität einen nennenswerten Einfluss hat sollte man am besten auch die parasitären Kapazitäten und Induktivitäten der Leiterbahnen und restlichen Bauteile mit in die Rechnung einfließen lassen.
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@ Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite >Mit einem halbwegs durchdachten Layout kann man eine LED durchaus im MHz >Bereich mit Flanken unter 10ns schalten. Sicher. > Und damit meine ich nicht mal >nur den Strom, sondern sogar das Licht der LED. Nirgends ein >unerklärlicher Tiefpass zu sehen... Na wenn WIRKLICH KEINERLEI Tiefpass da wäre, könnte die LED an einer deutlich schnelleren Quelle deutlich schneller schalten, eigentlich unbegrenzt schnell. Es gibt also schon ein begrenzendens Element IN der LED. So ganz unrecht hat der Markus W. nicht, wenn gleich die Größenordnung woanders liegt.
"Der trotzdem immer noch verdammt schnell ist! Weniger als 5ns Schaltzeit kriegst du bei so einem FPGA heute nicht mehr hin (dicker Kondensator zählt nicht)" Hach, ich meinte LANGSAMER als 5ns Anstiegszeit geht heute eher nicht mehr.
Markus W. schrieb: > Ich bezog mich auf die Grenzfrequenz des entstehenden Filters. Die PWM > Frequenz wäre natürlich zu diskutieren. Bei einer Aussteuerung von 50% > wird eine PWM im FPGA aber durchaus ungefähr mit Taktfrequenz laufen, > weil praktisch mit jeder Flanke umgeschaltet wird. > Du verwechselst PWM mit Delta Sigma Modulation oder Pulse Density Modulation.
Markus W. schrieb: > Bei einer Aussteuerung von 50% wird eine PWM im FPGA aber durchaus > ungefähr mit Taktfrequenz laufen, weil praktisch mit jeder Flanke > umgeschaltet wird. Selbst bei Dorset Modulationsart, die wie erwähnt keine PWM ist, tritt nur die Hälfte des FPGA Takts auf. Und zur Ansteuerung/Helligkeitssteuerung einer LED wird keiner ernsthaft mit 50 MHz in der Weltgeschichte herumfahren. >> 100 Ohm > Vielleicht hat der Anwender ja einen höheren R drin. Ja, ist gerade Ratestunde? Es ist doch egal, ob "der Anwender" 100 oder 500 Ohm drin hat, wenn die relevanten Frequenzen schon um gut 4 Zehnerpotenzen auseinander sind. Falk Brunner schrieb: >> Und damit meine ich nicht mal nur den Strom, sondern sogar das Licht >> der LED. Nirgends ein unerklärlicher Tiefpass zu sehen... > Na wenn WIRKLICH KEINERLEI Tiefpass da wäre, könnte die LED an einer > deutlich schnelleren Quelle deutlich schneller schalten, eigentlich > unbegrenzt schnell. Man kann mit LED Recht hohe Frequenzen erreichen. Ich sage nur: Glasfaser. Um in der Realität zu bleiben: schalte so schnell wie nötig und so langsam wie möglich. > Es gibt also schon ein begrenzendens Element IN der > LED. Ja klar: die Induktivität der Zuleitungen, parasitäre Kondensatoren und irgendwelche Halbleitereffekte. > So ganz unrecht hat der Markus W. nicht Er hat insofern unrecht, als diese Effekte laut seiner Aussage hier berücksichtigt werden müssten.
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Lothar Miller schrieb: > hat insofern unrecht, als diese Effekte laut seiner Aussage hier > berücksichtigt werden müssten Das sehe ich nach wie vor nicht so, denn der TE hat sich noch nicht erklärt, mit welcher Frequenz er da rausgeht. >PWM Das wissen wir, aber hat der TE wirklich nur eine PWM?
Markus W. schrieb: > Lothar Miller schrieb: >> hat insofern unrecht, als diese Effekte laut seiner Aussage hier >> berücksichtigt werden müssten > Das sehe ich nach wie vor nicht so Du bist da irgendwie in der Minderzahl... > denn der TE hat sich noch nicht erklärt, mit welcher Frequenz er > da rausgeht. Ich vermute sehr, dass wir das auch nicht mehr erfahren. >> PWM > Das wissen wir, aber hat der TE wirklich nur eine PWM? Ja, sollen wir von irgendwas anderem ausgehen, nachdem er in seinen ersten Worten genau das behauptet hat? Denn Michael schrieb: >>>> Ich habe in VHDL ein PWM-Modul Könnte natürlich auch sonst irgendwas sein, aber das hier ist ja keine Ratestunde. Aber falls es eine PWM zur Helligkeitseinstellung einer LED ist, dann sollte die sinnvollerweise nicht wesentlich mehr als 200Hz haben...
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