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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik (Anfängerpech:) Warum geht diese Schaltung nicht?


Autor: Svenja (Gast)
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Moin
das ist nicht so das es mein erster Versuch ist einen Transistor mit zu 
verwenden ...
Doch wie gedacht es mal eben so einzulöten führt leider nur zur 
"Nullfunktion". Mit einem Schalter gehts natürlich, mit Transistor steht 
alles. Mir ist nun wirklich unklar warum es nicht geht.

Sinn der Sache: Ich wollte zwei Kanäle eines 4-fach Optokopplers 
invertiert ansteuern. Da das Timing etwas eng ist gedachte ich es über 
einen Transistor vom Port des Controlers angesteuert gleichzeitig zu 
bewerkstelligen. Sobald die rote Verbindung hinzugefügt wird schaltet 
aber der Koppler auf beiden Kanälen nicht mehr ????
Ich bin ratlos, vielleicht sagt mir wenigstens einer was ich da fürn 
Mist gebaut habe,

Svenja

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Welche Betriebsspannung hast du? Wie groß sind die Widerstände und 
welche Durchlaßspannungen haben die LEDs?

Miß mal nach, welche Spannungen in beiden Zuständen an den Dioden 
abfallen.

Autor: Svenja (Gast)
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Versorgungsspannung ist 5V. Vorwiderstände vorm Koppler je 470 ohm (je 
750 ohm ging auch). Basiswiderstand ist 4k7 Ohm (bzw. 3k und 2k 
probiert).
Die Leddurchlassspannung ist 1,1Volt (gemessen und nach Datenblatt). 
Wenn der Collector auf Null zieht (ohne die rote Verbindung am ersten 
Kanal) zieht der den auf fast 0Volt runter - mein Oszilloskop ist 
ungenau, war aber weniger wie von mir zuerst erwartete 0,7Volt.

Mit den Widerständen funktionieren einzeln geschaltete Koppler auch 
durchgängig. Ich denk mal das kommt so ungefähr hin.

Svenja

Autor: Magnus Müller (Gast)
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Mit der von dir geposteten Beschaltung schalten im Ruhezustand beide 
Koppler durch. Wenn du den Transistor durchschalten lässt, macht der 
linke Koppler auf, und der rechte bekommt mehr Saft als zuvor.

Autor: Rahul Der trollige (rahul)
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[Oberlehrermodus an]
Überleg doch mal, warum es nicht gehen kann!
[Oberlehrermodus aus]

So wie du die Schaltung gemalt hast, liegt der rechte Opto-Eingang 
parallel zum Vorwiderstand des linken. Es würden also beide leuchten, 
wenn der Transistor beide treiben könnte. Kann er scheinbar aber nicht.

Eine Möglichkeit, die beiden Optokoppler invertiert zu betreiben ist, 
den einen an die Basis des Transistors zu hängen, so dass er durch den 
Portpin geschaltet wird. (Einfachstes Nicht-Glied, wo gibt!)
Eine zweite Möglichkeit wäre es, einen weiteren Transistor zu spendieren 
und diesen mit der Basis (über einen Widerstand) an den Kollektor des 
ersten zu hängen.

Autor: Dieter Werner (dds5)
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Wenn ich davon ausgehe, dass die Lampensymbole die LEDs der Optokoppler 
darstellenn sollen dann sind schonmal (wenn der Transistor sperrt) über 
den rechten Widerstand beide Koppler in Reihe geschaltet.

Autor: Chrisi (Gast)
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In Deiner Version leuchten entweder beide LEDs oder eine. Wenn zwei LEDs 
abwechselnd anzusteuern sind, würde ich eine dieser Varianten nehmen.

Autor: Svenja (Gast)
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.... ichs habs noch wie es auf der Platine sitzt gemalt - Teil zwei ist 
nur meine Ausgangsüberlegung mit zwei Transistoren wo ich den einen denn 
wegrationalisieren wollte.

Die Ausgangsüberlegung funktioniert auf jeden Fall - auch richtig. Mit 
zwei BC547 (NPN) und probiert.

Die 'Vereinfachung' (Grund ist das ich sicherstellen wollte das ein 
Transistor beide gleichzeitig schaltet ) hingegen macht absolut 
garnichts. Hab eben nochmal nachgemessen, und sehe und messe da auch 
keine Reihenschaltung ...
Irgendwo muss es aber schon vom Prinzip her falsch sein, sonst würde es 
ja gehen ????????

@chrisi: ja danke. Die dritte (rechte Möglichkeit) einen Kanal direkt 
mit dem Port anzusteuern und nur den anderen zu invertieren hatte ich 
zwischenzeitlich schon dazugebaut. Passt aber vom Timing wieder nicht.
Werde gleich mal die andere mit PNP probieren - da wusste ich nicht mehr 
wie das noch geht.

Svenja

Autor: Chrisi (Gast)
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...oder noch einfacher...

Autor: Magnus Müller (Gast)
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> Sinn der Sache: Ich wollte zwei Kanäle eines 4-fach Optokopplers
> invertiert ansteuern. Da das Timing etwas eng ist gedachte ich es über
> einen Transistor vom Port des Controlers angesteuert gleichzeitig zu
> bewerkstelligen.

Mal ne Frage:

Was verstehtst du unter "Timing etwas eng"? Dir ist schon klar, dass so 
ein Optokoppler auch schon ziemlich träge ist, oder?

Ich wüsste auch nicht, wie die ursprüngliche Schaltung (mit den 2 
Transistoren) dieses Timing hätte negativ beeinflussen sollen.

Gruß,
Magnetus

Autor: Svenja (Gast)
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>>>>>Was verstehtst du unter "Timing etwas eng"? Dir ist schon klar, dass so ein 
Optokoppler auch schon ziemlich träge ist, oder?

das ist das Problem überhaupt - ich komme gleich dazu.

Worher noch kurz zum Vorschlag von Chrisi mit Sink&Source Lösung. Frag 
mich nicht, aber die geht nicht. Probierte ich bereits letztes 
Wochenende und verzweifelte da auch schon dran. An zwei 
grundverschiedenen Stellen/Controllern probiert wo beidesmal aber das 
original Steuergerät lief, die also irgendwo passen sollten.

>>> Das Timing.
Die Schaltung (steuert die Drehrichtung einer Bohrmaschine um) ist im 
Original Optokopplerfrei mit dem Ergebnis das laufent bei Gewitter 
(Überspg.) die halbe Elektronik ausfällt weil der sch... Bohrer keinen 
eingebauten Hauptschalter hat und ständig im Standby vor sich her 
dudelt. Vor acht Wochen baute ichs aufs Optos um, und der erste Versuch 
klaptte. Dumm nur das es am Controllerausgang genau falschrum steht und 
es beim automatischen Drehrichtungswechsel (Gewindeschneiden) denn 
zufällig laut knallte. Die Optokoppler packen es also und das Problem 
ist auch klar. Das Eingangssignal muss bei Anlauf (der in der 
Leistnúngsstufe automatisch korrigiert immer rechtsrum startet) richtig 
zum Steuergerät stehn sonst polt die Gewindeschneid Automatic, sofern 
mal benutzt,  dagegen. Und eigentlich fummelt man da ja auch nicht 
zwischen ...
Das began ich dann zu invertieren und es geht nichts mehr. Grund kann 
nur sein das in der gesamten alten Schaltung der Steuerstrom für die 
Anlaufdrehrichtung fest (per Drahtbrücke) über einen Kontakt mit dem 
Einschalter verbunden war und dieser bei Drehrichtungswechsel auf null 
gezogen wurde. Mehr ist da nicht.
Wenn ich die Brücke rausnehme und es invertiert dann schaltungstechnisch 
wieder richtig drehe geht der sofort in Stop. (Das ist der 
Wideranlaufschutz). Mit Drahtbrücke (gg. Plus oder Minus, je nachdem wo 
ich hin will) hingegen gehts. Wieso, weshalb, warum ????
Die Herstellerfirma rückt auch keinerlei Schaltpläne raus, da bleibt nur 
die richtige Stelle zu finden wie es umgedreht werden muss oder kann. 
Fakt is jedenfalls das die vorgeschaltete Zwischenplatine mit den 
Kopplern das erstmal umdreht - und ich das vor dem Koppler invertieren 
müsste das beide  hinter dem Koppler entgegengerichteten Signale 
zeitgleich umschalten. Theoretisch sollte auch gehen die 
Drehrichtungsumschaltung voreilen zu lassen (wie von Hand bei der 
Drahtbrücke) - aber praktisch geht der denn auch aus ....

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Problemlösung unmöglich wegen völlig unklarer Aufgabenstellung...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Einen Transistor einsparen zu wollen um die Geschwindigkeit zu erhöhen 
ist ausgemachter Humbug. Du könntest da noch bequem 37 Ebenen von 
Transistoren davorhängen ohne langsamer als der Optokoppler zu werden 
(von der Bohrmaschine wollen wir mal gar nicht reden), schau dir mal die 
Innenschaltungen von OPAmps an und die haben Flankensteilheiten die sich 
gewaschen haben.
Eher das Gegenteil ist der Fall, wenn du das schnell haben möchtest 
baust du besser mehr Transistoren ein, die die Dioden anständig Treiben. 
eine Halbbrücke kommt einem da in den Sinn (wobei das auch übertrieben 
wäre).
Mach einfach zwei Treibende Transistoren, und einen der das signal für 
einen Treiber invertiert, oder benutze einen pnp und einen npn 
Transistor (siehe Schaltungen von Chrisi), aber hier aus 
"Geschwindigkeitsgründen" einen Einzusparen ist überhaupt nicht 
sinnvoll.

Svenja:
> Irgendwo muss es aber schon vom Prinzip her falsch sein, sonst würde es
> ja gehen ????????
Korrekt, die ursprüngliche 2 Transistorversion, macht bedingt Sinn, ist 
aber auch schon übel weil dein "pullup" der Vorwiderstand der LEDs des 
Optokopplers ist, das ist zu klein, der eine Transistor (der obere bei 
dir) muss die LED richtig kurzschliessen, das macht das Ganze auch nicht 
schneller. Der untere Transistor ist richtig verschaltet.
Deine "Alternative" mit nur einem Transistor ist aber schlicht broken. 
Du willst eine OR verschaltung aber die bekommt man aber leider nicht 
mit einem Stück Draht.

Wie kommst du auf die Idee das Transistoren langsam wären? Vor allem 
bipolare Transistoren sind mit das schnellste was einem zur verfügung 
steht. Und jeder LED eines Optokopplers einen Transistor zu spendieren 
erscheint auf keinen Fall übertrieben. -wiebel

Autor: Chrisi (Gast)
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Ich möchte noch erwähnen, dass die Ausschaltzeiten solch einfacher 
Inverterstufen sehr viel höher liegen, wie die Einschaltzeiten. Da ist 
die Version mit Emitterfolgern sicherlich klar im Vorteil. Aber wer ahnt 
schon dass es hier tatsächlich auf ein paar Mikrosekunden ankommt.

Die Transistoren werden den Schaltvorgang sicher nicht beschleunigen. Im 
Gegenteil. Direkte Ankopplung an den Port ist schneller, da wette ich 
:-)

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Chrisi wrote:
> Ich möchte noch erwähnen, dass die Ausschaltzeiten solch einfacher
> Inverterstufen sehr viel höher liegen, wie die Einschaltzeiten. Da ist
> die Version mit Emitterfolgern sicherlich klar im Vorteil. Aber wer ahnt
> schon dass es hier tatsächlich auf ein paar Mikrosekunden ankommt.
>
> Die Transistoren werden den Schaltvorgang sicher nicht beschleunigen. Im
> Gegenteil. Direkte Ankopplung an den Port ist schneller, da wette ich
> :-)
Da halte ich dagegen. Die Pins werden nicht schneller wenn man die 
ordentlich belastet (LEDs), wie du ja selbst in deinem ersten Absatz 
schon schreibst. Eine echte Halbbrücke wäre mit Sicherheit das 
schnellste, selbst mit einem (echten) Inverter, bei bipolaren 
Transistoren muss man ja auch einen shoot-through nicht so sehr 
fürchten. Aber ich gebe zu um viel Zeit geht es da sicher nicht, auch 
befinde ich mich im "wettmodus" ich würde nicht meine Hand dafür ins 
Feuer legen, denoch glaube ich nicht das Pins, die am Limit betriebn 
werden, schneller sind als eine Ebene Transistoren (wenn nicht sogar 
mehrere).
Auf den Punkt gebracht: Ich wette die Transistoren würden den 
Schaltvorgang beschleunigen.

[edit: Ich hoffe wir sind uns einig das wir uns im vielleicht 
zweistelligen ns Bereich bewegen, was den Unterschied angeht.]

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ok, nach einem Blick ins DB des BC547 bin ich mir jetzt sogar sehr 
sicher.
Der kann ohne weiteres 100mA liefern hat aber die Höchste Bandbreite 
(250MHz - 4ns) bei 10mA, aber nur 150MHz (6.7ns) schon bei 50mA demnach 
könnte man ganz frei interpetieren das die Ausgangspins eines AVR ihre 
höchste Geschwindigkeit bei 1-2mA bringen, bei 20mA (LED) sollten die so 
langsam sein das die zusätzlichen 4ns (oder weniger bei der richtigen 
Wahl des Transistors) immer noch schneller sind als der PIN alleine bei 
Volllast.

Die Zeitangaben sind natürlich unzulässig vereinfacht aus der Bandbreite 
abgeleitet, die sollten beim Bertrieb als Schalter eigentlich noch 
Schneller sein, den Vergleich zw. 10mA und 50mA halte ich dennoch für 
zulässig, da die Schalttzeit in jedem Fall Antiproportional zur 
Bandbreite ist.

Das ist jetzt zugegebenermassen sehr Off-Topic, aber ich finde es 
dennoch Spannend. Es sollte völlig klar sein das alles <50ns nahezu nier 
eine Rolle Spielt bei uC, bei CPUs sieht das heutezutage natürlich 
anders aus, aber man kann sich dann ja auch ein Bild davon machen wie 
"langsam die Transistoren in einem aktuellen Prozessor sein müssen 
(25ps), und das sind auch noch alles FETs, die bekanntermassen 
wesentlich langsamer sind als bipolare Transistoren.

Das Alles ist natürlich läacherlich da ein Pin-Change zw 0.5 und 1.5 
Takten (bei 8Mhz 63...188ns) verzögert erst in Erscheinung tritt. Wenn 
ich mich jetzt irgendwo wild vertan hab sagt mir das bitte. -wiebel

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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Da der Thread eh schon OT ist... ;)

@Chrisi (Gast): Yep, das hat was mit der Räumung der Ladungsträger zu 
tun. Dagegen hilft eine Schottky-Diode zwischen B-C, die eine Sättigung 
des Transistors verhindert.

@Michael Waiblinger: Die fT ist definiert als der (hFE=1)-Transitpunkt 
in Emitterschaltung, hauptsächlich verursacht durch die 
Miller-Kapazität. Kann man nicht einfach so auf das Schaltverhalten 
übertragen, da hier keine Sättigung vorliegt - siehe oben.

Ändert nichts an der Tatsache, dass Svenja sich erstmal über das 
eigentliche Problem klar werden sollte...

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Tcf Kat wrote:
> Da der Thread eh schon OT ist... ;)
Bietet sich ja auch für ne zünftige Grundsatzdiskussion an. ;)

> @Michael Waiblinger: Die fT ist definiert als der (hFE=1)-Transitpunkt
> in Emitterschaltung, hauptsächlich verursacht durch die
> Miller-Kapazität. Kann man nicht einfach so auf das Schaltverhalten
> übertragen, da hier keine Sättigung vorliegt - siehe oben.

Ok damit wäre meine Vereinfachung also doch unzulässig, gut zu wissen.
Die Miller-Kapazität hängt ja laut Wikipedia nur von der Fläche ab, ist 
also grösser je mehr Leistung geschaltet werden muss (Bauartbedingt), 
nicht jedoch je mehr Srtom tatsächlich fliesst. Erscheint mir aber nicht 
ganz logisch da der Strom sich irgendwie in jedem Fall auf die 
Schaltzeiten auswirken muss.
Irgendwas übersehe ich hier.
Wenn ich dich richtig verstehe werden die Ausgangspins nicht in 
Sättigung sondern genau an der Grenze zum Triodenbereich betrieben, ja?
Was für einen Sinn macht das?
Bei Bipolaren Transistoren kann doch eigentlich die Millerkapazität nur 
in Form von einer Sperrschichtkapazität auftreten und diese ist 
zumindest von der Spannung abhängig.
Bzw. sind die Treiber in einem uC nicht ohnehin FETs, wodurch auch hier 
die Gate Kapazität ausser von der Bauform auch von dem Kanal und somit 
auch wieder von der Spannung ahängt.
Somit fängt das Ganze an noch spannender zu werden. Über weitere 
erleuchtungen würde ich mich freuen.

[edit:
Wer lesen kann ist klar im Vorteil. schäm
Was du mir eigentlich sagen wolltest ist, dass die Angaben im Datenblatt 
sich nicht auf die Sättigung beziehen, richtig?
Also werden die "Schalt"transistoren bei uns schon alle in Sättigung 
betrieben. Jetzt bin ich aber beruhigt. ;)]

Autor: Chrisi (Gast)
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Solange "Svenja" noch grübelt...

@Tcf Kat
Jupps, deswegen sagte ich auch "einfacher" Inverter. Man kann auch noch 
ne Schottky über den Basisvorwiderstand (Anode an Basis) legen, der die 
Basis schneller "leersaugt".

@Michael
Für mich ist die Sache eindeutig: Was willst Du an der Flanke eines 
AVR-Ports noch beschleunigen? Ich habe auf die schnelle keine Spec bez. 
Rise-/Falltime gefunden, aber die gefühlte Zeit dürfte sicherlich 
kleiner als 30ns sein. Die LED mit Ihrem Vorwiderstand stellt quasi 
keine kapazitive Last dar. Insofern werden die unbelasteten Pegel nicht 
erreicht, aber die Anstiegszeit bleibt. So ein Schlabber-BC547 kommt 
doch erst nach vielen Dutzend Nanosekunden in die Gänge. Als 
Emitterfolger kann er die Anstiegszeit des AVR nicht ändern, in 
Emitterschaltung kommt er erst recht nicht in die Gänge. Mein 
persönlicher Dank geht an die Millerkapazität und Raumladungszone :-)

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Chrisi wrote:

> @Michael
> Für mich ist die Sache eindeutig: Was willst Du an der Flanke eines
> AVR-Ports noch beschleunigen? Ich habe auf die schnelle keine Spec bez.
> Rise-/Falltime gefunden, aber die gefühlte Zeit dürfte sicherlich
> kleiner als 30ns sein.
Ich will die nicht beschleunigen ich will lediglich einer Verlangsamung 
(Last!?) entgegenwirken.

> Die LED mit Ihrem Vorwiderstand stellt quasi
> keine kapazitive Last dar. Insofern werden die unbelasteten Pegel nicht
> erreicht, aber die Anstiegszeit bleibt.
Sicher? Ich denke schon das die Flanke unter einer 20mA Last leidet.

> So ein Schlabber-BC547 kommt
> doch erst nach vielen Dutzend Nanosekunden in die Gänge.
Ernsthaft? Also wenn der in Sättigung geschaltet wir kann man doch 
eigentlich eine wesentlich geringere Schaltzeit annehmen als im 
TranitPunkt, von daher denke ich eher das der schon im sub-ns bereich 
anspricht. Auch so ein "Schlabber BC547" ist ein verdammt schnelles 
Teil, bipolare Transistoren wissen doch gar nicht was sie "ein paar 
Dutzend" ns lang tun sollen. ;)

> Als
> Emitterfolger kann er die Anstiegszeit des AVR nicht ändern, in
> Emitterschaltung kommt er erst recht nicht in die Gänge. Mein
> persönlicher Dank geht an die Millerkapazität und Raumladungszone :-)
Also gut jetzt würden mich aber schon langsam mal Zahlen interessieren, 
ich bereit euch alles zu glauben aber mit der Millerkapazität (<10pF) 
könnt ihr mir da nicht kommen.

Also nix für ungut wenn das jetzt etwas penetrant wirk aber ich glaub 
euch das so noch nicht. Auch wenn ich mich langsam auch dem Standpunkt 
nähere das der Pin selbst nicht langsamer wird wenn er belastet ist, was 
ich mir zwar überhaupt nicht vorstellen kann, aber ok.

Ich werd nochmal etwas weiterecherchieren. -wiebel

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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@Michael Waiblinger:
Im Datenblatt zum BC546...550 von Fairchild ist der Verlauf der 
Millerkapazität (hier "Cob" genannt) gezeigt, in Abhängigkeit von Ubc. 
Es ist ein negtiver Verlauf, was zur Verbreiterung der Sperrschicht 
passt (wie eine Kapazitätsdiode).

Die fT wird ermittelt, indem der Transistor als linearer Verstärker 
betrieben wird, also nicht in Sättigung - das macht Sinn, weil das Ding 
ursprünglich als Verstärker, und nicht als Schalter gedacht ist.
Bei reinen Schalttransistoren sind die Schaltzeiten angegeben, 
interessant ist da die Freiräumzeit, also wenn die Basis von 
Ladungsträgern geräumt werden muss. Kritische Anwendungen wie HOT 
(Horizontalendstufe CRT) werden mit bis über 1A negativem(!) Basisstrom 
schneller freigeräumt.

Was für ein Triodenbereich? Wenn schon Analogie zur Röhre, dann 
verhalten sich Transistoren eher wie Pentoden.

Selbstverständlich sind alle µC komplett in CMOS aufgebaut, da ist 
nichts bipolares drin. Bei FETs heisst diese Kapazität anders, es treten 
auch völlig andere Umladungseffekte auf. Das, und ebenso wie Details zur 
Millerkapazität gehören aber mehr in das Thema Halbleiterphysik. Da ich 
als Anwender damit nicht gerade 100% firm bin, muss ich da auf 
Fachliteratur verweisen, bevor ich hier Unsinn erzähle - dieses Thema 
ist aber auf jeden Fall so ca. 10.000% komplexer, als alle Wikipedien 
dieser Welt das widergeben können... ;) Das Thema ist ein eigener 
Wissenschaftszweig.

Autor: Tcf Kat (tcfkat)
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@Michael Waiblinger Post von 27.08.2007 17:55
Beim Einschalten verzögert die Miller-Kapazität: Der Spannungshub am 
Collector (sinkende Spannung) wirkt gegen den Basisstrom. Abhilfe bietet 
hier die sog. Kaskoden-Schaltung: Zwei Transistoren in Reihe, der untere 
in Emitterschaltung, der obere in Basisschaltung. Der untere hat eine 
nahezu konstante Collectorspannung, und daher kaum Einfluß durch die 
Miller-Kapazität; er macht die Stromverstärkung. Der obere Transistor 
ist durch die Basisschaltung ebenfalls weniger durch die M-K 
beeinflusst. Das Signal wird am Collector des oberen Transistors 
ausgekoppelt. Verwendung z.B. in schnellen Videoendstufen, die großen 
Hub und Frequenz können müssen.
Ausschalten: Hier kommt es darauf an, die Basis möglichst schnell zu 
räumen; bze. besser ist es, den Transistor erst gar nicht in Sättigung 
zu bringen (Prinzip Schottky wie in 74LSxxx).

BC547 sind nicht(!) die schnellsten Transistoren! Dafür gibt es 
HF-Transistoren (BFxxx), oder im GHz Bereich Verbindungshalbleiter wie 
z.B. GaAs (Gallium-Arsenid) - auch hier wieder, Halbleiterphysik, 
nachlesen.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Hab sogar was feines gefunden.
Die Millerkapazität setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:
-Sperrschicht B-C
-Sperrschicht B-E beide langweilig, aber...

-Diffusionskapazität infolge gespeicherter Ladungen. Das meintet ihr ja 
auch schon die ganze Zeit, daher ja auch die Shottkys.
"Die Diffusionskapazitäten bestimmen im wesentlichen die Grenzfrequenz 
bei schnellen Schaltanwendungen."
Die daraus berechenbare Zeit tau_tr (die besagte Transitzeit) ist in 
meinem script beispielhaft mit 1,3 ns für bipolartransistoren angegeben, 
diese Transitzeit hängt von der breite der Basis ab und von der 
Driftgeschwindigkeit der Elektronen ab
die 1,3ns gelten für D=30cm²/s(Silizium) und w=2ym
Ich denke nicht das der BC547 sehr weit davon abweicht, auch wenn diese 
Daten schwer zu beschaffen sind. Ich glaube meine Abschätzung über die 
angegebene Bandbreite war doch richtig. Also ca. 4ns bei 10mA

[edit: sorry hab die letzten beiden beiträge verpasst, kommt gleich. ;)]

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Du willst mir jetzt aber nicht weissmachen, dass nach Deiner Berechnung 
der einfache Inverter in Emitterschaltung in der Lage ist

fmax = 1/(t_rise+t_fall) = 1/(4ns+4ns) = 125MHz

zu übertragen? Ich denke, nun sollte mal langsam der praktische Versuch 
folgen. Ich gebe Dir 1MHz, mehr nicht.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ok da mir selbst die Festkörperphysik und Haölbleiterbauelemente doch 
sehr am Herzen (lieblingsprof. ;) liegt (und ich auch bald eine Prüfung 
darin hab ;)) kommt es mir grade gelegen mein Wissen hier nochmal 
aufzufrischen. (Scheint ja auch dringend nötig schäm)

Bipolar:
Die gesammte Millerkapazität besteht aus den Drei genanten Komponenten.
Die beiden Sperschichtkapazitäten sind Spannungsabhängig, daher die 
Kurve.
Die Diffusionskapazität macht den Löwenanteil ist aber rein 
Bauart/Geometrie abhängig (daher auch schneller mit GaAs da höhere 
Driftgeschwindigkeit).

MOSFET:
Die Gatekapazität setzt sich aus folgendem zusammen:
-C_GSO, C_DSO Overlapp kapazitäten zw G-S und G-D (Bauartbedingt)
Dazu kommt im Sperrbereich (V_GS<V_TS Schwellenspannung:
-C_GB Also die Kapazität zum Bulk-Potential (Bauartbedingt)
Leitend (V_GS>=V_TS):
- Im Sättigungsbereich, wenn der Kanal sich aufbaut (V_DS<=V_Dsat, mit 
V_Dsat=V_GS-V_TS):
 * C_GS und in Reihe dazu C_SB. Also die Kapazität zu dem, mit der 
Source verbunden Kanal und von diesem dann zum Bulk.
- Im Triodenbereich (Der heisst wirlich so) (V_DS<V_Dsat), der Kanal ist 
vollständig.
 * zu den Bisherigen kommt noch parallel C_GD und dazu in Serie C_DB, 
das selbe wie bei der Sättigung nur diesmal eben auch noch zum Drain.

blah blah blah , da kann man sich tatsächlich sehr länglich drüber 
Auslassen.
Summa summarum ergibt sich für FETs eine Grenzfrequenz von:
Wenn man vereinfachend annimt die Kapazität nur Geometrieabhängig, 
ergibt sich mit g_m (Übertragungsleitwert)
Mit C_OX' als dem Kapazitätsbelag der Oxydschicht (F/m²).
Das erklärt auch warum man FETs mit hohen Gatespannungen treiben möchte.

So jetzt hab ich euch zu Tode gelangweilt, aber zumindest bin ich mir 
dieser Sachverhalte recht sicher.

Geklärt ist damit zwar immer noch nix aber ich hab mein gelerntes 
wenigstens wieder aufgefrischt, ich hoffe ihr fühlt euch nicht 
missbraucht.


P.S. Ja den Triodenbereich scheint es doch nur bei den FETs zu geben, 
man bezeichnet den ohmschen Bereich im V_DS-I_D Diagramm so (alles was 
nicht Sättigung ist. Da wo sich bei Bipolaren der Sättigungsbereich 
befindet.
Man, das ist echt alles superkomplex.


@Chrissi: Nicht als einfacher Inverter, aber im Push-Pull Betrieb, auf 
jeden Fall.
Wenn tcfkat recht hat und ich ihn richtig verstanden habe, sind die 
Messwerte im DB in Sättigung aufgenommen, wenn man den aber im 
Normalbereich (Schalter) betreibt ist er noch viel schneller (t<<4ns).

Autor: Eddy Current (chrisi)
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@Michael

Ich ziehe den Hut vor dieser Abhandlung :-)

Nun zur Praxis: Ich habe mir erlaubt, mal den einfachen Inverter zu 
bauen. Kollektorwiderstand 470 Ohm (ohne LED, wir wollen ja nicht zu 
praxisnah werden). BC547B, ß > 200. VCC = 5V. Der Basisvorwiderstand 
errechnet sich:

Ic = 10.6mA
Ib = Ic/ß x 5 (wegen Schaltbetrieb, da könnte man jetzt streiten)

Daher Ib = 265µA, woraus sich der Basisvorwiderstand ergibt:

Rb = (VCC-0.7V)/Ib = 16.2kOhm, habe 18kOhm verwendet.

Ansteuerung mit Funktionsgenerator (Rechteck!). Bei 870kHz ist Schluss, 
da kommt dann nur noch ein Dreieck raus...

Was der Push-Pull-Betrieb daran ändern soll, ist mir allerdings 
schleierhaft, denn Push-Pull setzt man eher als Emitterfolger ein, sonst 
gibt's wieder Probleme wegen gleichzeitigem Leiten und Querstrom.

Der Emitterfolger aber invertiert nicht, verstärkt nicht, und macht 
somit auch nicht "steiler".

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Da staun ich tatsächlich. Nachdem ich mich grade als Theoretiker geoutet 
hab. ;)
Aber der einfache Inverter ist ja auch, wie gesagt, nicht ideal, kannst 
du mal eine Kaskodenschaltung und/oder Shottky testen, das fände ich 
jetzt schon interessant, vielleicht auch mal einen 10K Rb testen.
Leider hab ich keinen anständigen Signalgenerator, sonst würde ich das 
ja mal selber testen.
Aber die bipolaren transistoren müssen auf jeden Fall mehr kännen als 
1MHz, egal wie.
Schön dass du das gleich ausprobiert has. ;) -wiebel

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Chrisi Das original wrote:

> Der Emitterfolger aber invertiert nicht, verstärkt nicht, und macht
> somit auch nicht "steiler".
Ohne eine (sehr schnelle) Kristallkugel kann nix und niemand eine Flanke 
steiler machen als sie kommt (zumindest nicht ohne andere 
Einschränkungen eines Schmitt Triggers).
Das geht nicht, ich will ja auch nicht die Flanke steiler machen, sonder 
verhindern das die Flanke aufgrund der übermässigen Belastung des 
Ausgangspins schon an der Quelle abflacht.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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> Aber der einfache Inverter ist ja auch, wie gesagt, nicht ideal, kannst
> du mal eine Kaskodenschaltung und/oder Shottky testen, das fände ich
> jetzt schon interessant, vielleicht auch mal einen 10K Rb testen.

Och nääääh... ;)

Bez. Emitterfolger: Ok, verstehe was Du meinst.

Ich denke, im Wesentlichen sind alle Klarheiten beseitigt. Ich schlage 
vor, wir machen hier dicht. Jetzt ist "Svenja" (oder Fritz? Oder Horst?) 
wieder dran.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
Datum:

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nicht lesenswert
Chrisi Das original wrote:
>> Aber der einfache Inverter ist ja auch, wie gesagt, nicht ideal, kannst
>> du mal eine Kaskodenschaltung und/oder Shottky testen, das fände ich
>> jetzt schon interessant, vielleicht auch mal einen 10K Rb testen.
>
> Och nääääh... ;)
Hehe, schon klar, war auch mehr ein Scherz. ;)

Aber ich werde mir auf jeden Fall merken das man nicht einfach einen 
Inverter nehmen darf wenn man schnell sein will, danke für deine 
Experimentelle Unterstützung. ;)

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