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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ge-Tansistor vs. Leckstrom


Autor: Klaus R. (klaus2)
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...Hallo!

Für eine Schaltung, die automatisch ein Boxensystem einschalten soll 
verwende ich ein CMOS ret. Monoflop. Dieses detektiert über einen Ge 
Trans (AC127) ein Audiosignal. Unglücklicher Weise steigt MIT Ge Trans 
die Stromaufnahme auf "inakzeptable" 23uA - ohne oder mit Si Trans sind 
es lediglich 5uA. Der GE Trans birgt Vorteile, da er das Signal auch bei 
geringeren Pegeln einwandfrei erkennt.

Die ganze Schaltung soll mit einem 9V Block (evtl auch Goldcap) "lange 
laufen", daher minimalste Stromaufnahme. Bis jetzt auch genau nach Plan, 
bis auf die Stromaufnahme...

Frage: Sind die Leckströme bei GE immer so hoch bzw sind da 
Unterschiede?

Autor: 3374 (Gast)
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Nimm doch n'Fet

Autor: Klaus (Gast)
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Dient der Transistor als Verstärker? Wie sieht die Schaltung aus? Ge hat 
eine geringere Stromverstärkung als Si, das könnte die erhöhte 
Stromaufnahme erklären.

Wenn's um minimalen Ruhestrom geht würde ich in Richtung FET oder JFET 
gehen.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...und was ist mit V(GS) - das wird nix, Ge hat ~0.2V U(BE) - quasi 
unschlagbar, oder?! Wie gesagt, das Audiosignal soll auch "sehr leise" 
den Transistor durchsteuern und das MF triggern.

Autor: Gast (Gast)
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Darlinton?

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Oh oh oh, jetzt ist die Ratestunde eröffnet, was :)

Klaus.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Nimm einen Spannungsvervielfacher-Gleichrichter mit Ge- oder Schottky-
Dioden, dann kannst du zur Auswertung einen Si-Transistor nehmen.

Restströme im Bereich 100 µA ... 1 mA waren bei Ge-Transistoren völlig
normal.  Die 23 µA scheinen da schon eher ein guter Wert zu sein (aber
das können bei 10 K mehr Temperatur auch schon über 100 µA sein).

Autor: oszi40 (Gast)
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Ge-Transistoren haben eigentlich immer eim paar uA Reststrom. Es könnten 
auch noch mehr werden, wenn es wärmer wird! Der AC127 ist jedoch ein 
kleiner "Endstufentransistor", der von Natur aus einen etwas größeren 
Reststrom hat.

Man könnte eine Hand voll nehmen und ausmessen, wenn es unbedingt 
Germanium sein soll.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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@Klaus R. (klaus2)

Das Zauberwort heist Arbeitspunkteinstellung. Auch mit Si-Transistoren 
kann man Spannung im uV Bereich verstaerken wenn mans richtig macht. Die 
Schwellspannung von 0.2V b.z.w. 0.7V hat nichts damit zu tuen ab welcher 
Spannung ein Transistor verstaerken kann. Schon mal was von OPs gehoert 
?
Anbei eine Schaltung womit du dein Audiosignal detektieren kannst.

Gruss Helmi

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Er möchte ja aber minimalen Ruhestrom haben, solange kein Audio-Signal
am Eingang anliegt.  Damit dürfte die OPV-Lösung unpraktikabel sein.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Genau...

Aber das hat der feine Herr Lenzen wohl überlesen :)

OP kann ja jeder, Ziel ist es hier aber ein "autarkes" System zu 
entwerfen, welches die Boxen einschaltet aber über zB 3-5 Jahre mit 
einer 9V Batterie auskommt. Ist zugegeben zwar schwachsinnig, aber sehr 
bequem. Zumal sich das ganze nach 5 Minuten wieder ausschaltet und dann 
doch ne Menge Strom spart...zumindest vergesse ich es sonst :)

Gruß, Klaus.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Wobei: Wie hoch ist der Ruhestrom bei der OP Lsg...sieht ja halbwegs 
optimiert aus?! Zu schlagen sind wünschenswerte 5uA.

Klaus.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...das Datenblatt spricht bereits Bände :)

Zugegeben: Da das ganze dann einen MOC30xx befeuert (dann schaltet das 
Schaltnetzteil der Boxen und die Schaltung wird extern versorgt), sind 
die 3 Jahre auch eher Wunschtraum, da ich für einen kurzen Moment 
natürlich xx mA benötige - aber das muss ich nochmal "genau 
überschlagen".

Aller guten Dinge sind 3, Klaus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Du kannst mit dem Schaltnetzteil einen Goldcap laden dann hast du 
Energie fuer die Schaltung.

Auch OPs brauchen heutzutage wenig Strom.

http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H...

Diesem Type reichen schon 1uA. Wenn du die Schaltung damit bestueckst 
und die Widerstaende noch ein bisschen hochohmiger auslegst bis du 
deinem Ziel 5uA aber recht nahe. Zusammen mit dem erwaehnten Goldcap 
Kondensator duerfte das funktionieren. Must halt dann alle paar Monate 
mal einschalten.

Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Genau so hatte ich das vor, ich versuchs aber erstmal mit dem 
"vorhandenen Material" - wenn mir die Empfindlichkeit dann noch nicht 
reicht, steige ich testweise mal auf den OP um.

Gruß, Klaus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Es geht auch mit Vorspannung am Transistor (Hier ca. 0.5V). Ist zwar 
etwas kritischer einzustellen aber sollte funktionieren. Am Kollektor 
noch einen 4093 Schmitt-Trigger und du solltest deine Triggerimpulse 
haben.

Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...und die Vorspannung erzeuge ich durch 2 unterschiedliche Massen 
(Schaltungs GND vs. Signal GND), korrekt?

Das wäre auch eine Alternative, dann könnte ich mir den Ge-Trans 
ebenfalls sparen und den "proven in use" Si nehmen.

Klaus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Die Vorspannung erzeugst du mit dem Basisspannungsteiler (8.2M , 470K)
Die sorgen dafuer das die Basis auf ca. 0.5V vorgespannt ist das also 
der Transistor gerade anfaengt leitend zu werden. So wuerden dann kleine 
Spannung am Eingang der Schaltung den Transistor mehr aufsteuern. Im 
gegensatzt zu normal dimensionierten Verstaerkerschaltungen liegt der 
Kollektor hier nicht auf UB/2 sonder fast an der Betriebsspannung. Nur 
so kann man auf einen geringen Stromverbrauch von wenigen uA kommen. Die 
Verzerrungen die dabei entstehen sind ja in deinem Anwendungsfall egal 
du willst ja nur ein Schaltsignal ableiten. Die Massen sind ueberall 
gleich. Allerdings ist diese Schaltung ein bisschen 
Temperaturempfindlich was du mal ausprobieren must. Eventuell must du 
auch noch den 470K Ohm ein bisschen anpassen. Zwecks 
Temperaturstabilisierung koenntest du noch eine kleine Schottkydiode in 
reihe zum 470 KOhm schalten. Dann muesste der allerdings niederohmiger 
Dimensioniert werden (100 K oder so). Wie gesagt probier es halt mal aus 
und berichte weiter.

Auch must das jetzt nicht ein 2N3904 sein BC547x und so tuns  auch. War 
halt der erste den LTSPICE ausgegeben hat.

Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...ich berichte, sobald ich mal Zeit habe, weiter zu testen.

Danke!

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...also das mit dem Goldcap 1F / 5.5V klappt schonmal ganz gut, bis 
jetzt aber erst 24h Test - LED des ret MF leuchtet dann aber noch volle 
30sec, es scheint also noch genug Energie über. Mal schauen, was nach 3 
- 5 Tagen so los ist. Eine "Fremdstarttaste" wird aber leider wohl 
unumgänglich sein.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Naja laenger Zeit zum testen seit gestern hattest du ja auch nicht.
Eine Fremdstarttaste wuerde ich in jedem Fall vorsehen fuer den Fall der 
Faelle. Da die Goldcaps ja keine Spitzenstroeme koennen waere es 
vielleicht noch sinnvoll einen normalen Elko dazu parallel zu schalten 
um den "Spitzenstrombedarf" beim einschalten abzufangen.


Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hallo Helmi,

heute hatte ich mal etwas mehr Zeit.

Dank PNP-NPN Kombi und Basisspgsteiler bin ich nun bei ca. 0.2V eff 
U(ein) gelandet - das ist von der "resultierenden Laustärke her" 
schonmal ganz gut, wenn auch nicht perfekt. Noch empfindlicher wäre 
besser, aber im "Grenzbereich" der Einstellungen treten merkwürdige 
Effekte wie "Schwingen des Monoflops (ein..aus...ein...aus...)" auf. 
Also belasse ich es dabei.
Fremd/Notstarttaste sind natürlich vorgesehen, "meistens" werde ich das 
Machwerk wohl eh per Taste starten, da ansonsten "der Anfang des Liedes" 
verschwindet. Nach 40sec. gehts selbstständig aus, ein 1F Goldcap macht 
über 2-3 Tage locker 5 Startvorgänge ohne Nachladen mit, daher wirds 
wohl eine Woche reichen.

Danke für die Ideen & Gruß, Klaus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Klaus,

schoen das es geklappt hat. Kannst du mal deinen Schaltplan posten 
vielleicht sich da noch kleine verbesserungen.

Gruss Helmi

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Ich würde es mit einem kleinen Audioübertrager versuchen, der den 
Signalpegel erst mal etwas anhebt. Dann "sollte" (haha, schon wieder so 
ein Entwicklerspruch) die Schaltung eigentlich auf jeden Pups reagieren.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hab ich nicht, so einen Übertrager :)

Läuft ja jetzt auch so, der maßgebliche Zweck war eigentlich auch, das 
automatische Abschalten bzw das "energielose" (und damit CO2 
freunldiche) Wiedereinschalten - mittels GoldCap.

Klaus.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hallo Helmut,

hier der Schaltplan mit einer Freeware von Eagle.

Stromaufnahme quasi optimal, ca 3-5uA. Audioeingang Standard PC Signal. 
Nach dem 40106 folgt NPN mit MOC3040 und TIC226. Läuft sehr gut, nur die 
Empfindlichlkeit ist zu gering. Erhöhe ich den BE Widerstand am Eingang 
zu sehr (ab ca. 680k), wird der Kondenstaor stets nachgeladen und die 
Schaltung schaltet nicht mehr ab.

Wunsch: Stromaufnahme gleich, Empfindlichkeit aber besser, ca 0.2V 
eff...weiß aber nicht, ob das mit der Idee so geht?!

Danke, Klaus.

PS: Goldcap 1F nicht eingezeichnet, Versorgung im Betrieb durch 
Boxennetzteil.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Hallo Klaus

sieht aber eher nach Freihandskizze aus.

Dein PNP ist verkehrt gezeichnet (Pfeil)

Die beiden Widerstaende sind vertauscht (6.8M und 560K) damit duerfte 
der PNP durchgechaltet sein.

Ich habe die Schaltung mal etwas umgebaut versuch mal damit.

Rote linie = Kollektor vom 1 Transistor
hellblau = Kollektor vom 2 Transistor
Dunkelblau = Ladekurve vom 10 uF Elko
gruen = Ausgang vom Schmitttrigger

probier die mal aus

Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hi Helmut,

ja, als NPN Mensch hab ich das falsch eingezeichnet, in der Schaltung 
ist es aber "richtig"...PNP nutzt man so selten :) Die jetztige 
Schaltung ist recht minimalistisch, erfüllt dafür aber schon recht gut 
ihren Zweck. Der neue Vorschlag ist ja deutlich komplexer - mal sehen, 
wann ich mal Zeit habe ihn aufs BreadBoard zu steckern. Wenn das aber 
keinen deutlichen(!) Vorteil bringt, lasse ich es, wie es ist (Rest ist 
ja bereits gelötet und eingebaut). Aber vielen Dank, SW-Cad werd ich mir 
auch mal zulegen - hatte mal Spice, aber das ist lang her :)

Klaus.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...wenn ich mir das so anschaue - was macht C2? Den Rest verstehe ich 
und besonders der Vorteil durch den SchmittT 1&2 mit dem 2.2M und der 1k 
+ Diode ist gut. Knackpunkt bleibt aber wieder, so vermute ich, die 
Einstellung von T1 - ich werd mir das mal anschauen, was genau passiert, 
sobald ich den BasisSpT verändere bei einem "echten Signal" - das Oszi 
wirds mir wohl verraten.

Klaus.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Auch sehr minimalistisch gehts mit einem MAX951 ;-)
(den bekommt man wieder nirgendwo, ich weis)

Kann man R5 nicht deutlich höher auslegen? 10K scheinen mir sehr gering, 
gerade wenn man auf geringste Ströme angewiesen ist. Die Trigger sind 
doch recht hochohmig.

Gruß
Axelr.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Geringste STANDBY-Ströme, darum gehts - sobald der ganze Apparillo aktiv 
wird, lädt sich der GoldCap durch das dann aktivierte Netzteil der Boxen 
ja nach. Man muss nur ganz kurz genug Energie zur Lösung des Henne-Ei 
Problems haben :)

Klaus.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Stimmt auch wieder

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>...wenn ich mir das so anschaue - was macht C2?

Ganz einfach der verhindert das ohne Signal der PNP Transistor 
aufgesteuert wird. Nur negative Impulse vom NPN steueren den kurz auf.

>Kann man R5 nicht deutlich höher auslegen? 10K scheinen mir sehr gering,
>gerade wenn man auf geringste Ströme angewiesen ist.

Da fliest im Ruhezustand ueberhaupt kein Strom (naja einige nA Leckstrom 
vielleicht). Erst wenn ein Signal ankommt fliest dort ein nenneswerter 
Strom. Von daher ist das egal ob der 10 Kohm hat der PNP ist ohnehin 
ohne Signal dank C2 komplett gesperrt.

Wie gesagt spiel das mal mit LTSPICE mal durch.

>Der neue Vorschlag ist ja deutlich komplexer -

So komplexer aber nun auch wieder nicht

Gruss Helmi

Autor: Klaus R. (klaus2)
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...gut, ich dachte, C2 wäre evtl überflüssig. Habe gerade mal bei Maxim 
den OP gesampled, mal sehen ob das auch gut geht. Vorerst bleibt es mal 
wie es ist, funktioniert ja bereits sehr gut. Alles andere ist rein 
akademischer Ehrgeiz :) - wird aber noch getestet.

Klaus.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Na ich werde doch keine ueberfluessigen Bauteile einbauen wo denkst diu 
denn hin. Es sei denn ich haette Aktien an einer Koni-Fabrik.

Gruss Helmi

Autor: Bruno Keiser (Firma: Privat) (bruno1)
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Hallo miteinander,
könnt ihr mir den genauen und ganzen Schalplan von dieser Schaltung die 
funktioniert hier, oder auf meine E-Mail geben ?
Gruss
Bruno1

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Bruno Keiser schrieb:
> könnt ihr mir den genauen und ganzen Schaltplan von dieser Schaltung die
> funktioniert hier, oder auf meine E-Mail geben ?

Setze dich lieber mit der Schaltung, die man dir hier gezeigt hat 
auseinander:
Beitrag "Re: Signal Gesteuerter Schalter für 9 Volt"

Die ist einfacher zu verstehen und daraus kannst du auch schon eine 
Menge lernen.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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Hallo bruno1,

der ganze Kram ist verbaut und Schaltplan habe ich keinen. Im großen & 
ganzen wars ein sehr hochohmiger spgsteiler an einem BC337, der ein RC 
Glied läd welches über cmos schmitt trigger einen optokopller steuert, 
der dann den triac - standard kram halt. versorgt wird cmos und trans 
aus nem 1f goldcap, standby mehrere (!) wochen. empfindlichkeit 
ausreichend bis gut, ge-trans nicht nötig.

Klaus.

Autor: Bruno Keiser (Firma: Privat) (bruno1)
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Hallo Klaus,
danke für Deine Info, leider kenne ich mich in der Elektronik nicht so 
gut aus, deswegen der Wunsch von mir, dass du mir den Plan wieder 
zeichnen könntest, ein Freund von mir, kann dann diesen Plan dann für 
mich
zusammenbauen.
Gruss
Bruno1

Autor: Esko (Gast)
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Der Plan ist doch oben eingezeichnet, wenn du nicht mal in der Lage bist 
den zu finden...

Autor: Bruno Keiser (Firma: Privat) (bruno1)
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Ich sehe hier sprechen Fachmänner, da habe ich eigentlich nichts 
verloren,
aber ich werde mal die 2 Schalpläne zusammen löten, den Audioteil
und den Schmitt-Tigger, ich hoffe es funktioniert.

Autor: Klaus R. (klaus2)
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ICH habe mir selber was zusammengefrickelt, also weiß ich nicht, von 
welchen Plänen hier die Rede ist. Aber deshalb macht man es ja selber - 
um sagen zu können: "Das is mir!" :)

Klaus.

Autor: Bruno Keiser (Firma: Privat) (bruno1)
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Ich hab nicht so viel Wissen, deswegen frage ich nach einer Möglichkeit
bei Euch nach.

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