mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM Verstärkerstufe bricht bei kleinster Belastung ein


Autor: Tommy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mahlzeit!

Vor kurzem habe ich von einem Kollegen zufällig ein paar µC bekommen. 
Von einem benutzte ich den PWM Ausgang. Der liefert 5 Volt bei maximal 
0,5 mA. Um den Strom zu erhöhen, habe ich einen BC 107 in 
Emitterschaltung angehängt mit einem Rb von 20k. Damit ist Ibmax 0,25mA.

Im Kollektorkreis ist ein Rc mit ca 1k mit einer Gleichspannungsquelle 
von 5 V in Reihe.

Am Oszi bricht das Signal im Kollektorkreis bei der Belastung mit dem Rc 
sehr stark ein. Im Leerlauf kommt nichteinmal ein Rechteck heraus.
Ich gehe maximal bis 20kHz. Laut Datenblatt macht das der Transistor 
mit.
Weiß hier jemand weiter, denn ich verzweifle langsam...

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was sind das denn für Controller?

Autor: Tommy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist ein J-Control. Der ist von Conrad.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wahrscheinlich ein irgendein 8051-Derivat.
Die bringen kaum Strom bei H-Pegel.
Pullup-Widerstand (4k7) vom Port nach Vcc bringt Abhilfe.

Autor: Tommy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
aber worin liegt die ursache des spannungsabfalls. laut datenblatt 
liefert der ausgang ja 0,5 mA. In meiner Dimensionierung komme ich da ja 
nicht ran!?

Autor: Tommy (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gerade ist mir etwas aufgefallen.

Eine Vorraussetzung für das Schalten war doch, das Ucb nicht null sein 
darf, oder?

Wenn dies der Fall ist, kann er ja gar nicht Schalten, da das PWM Signal 
auch 5 V hat. Und die Spannungsquelle im Kollektorkreis mit ebenfalls 5 
V den Kollektorstrom treibt.

Mit einem Basisspannungsteiler könnte ich ja die Basisspannung 
verrringern, sodass Ucb > 0V ist.

Hat jemand Dimensionierungshinweise?

Autor: egberto (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nimm doch einfach n FET.....

Autor: Gregor B. (gregor54321)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tommy wrote:

> Eine Vorraussetzung für das Schalten war doch, das Ucb nicht null sein
> darf, oder?

Stimmt nicht. Entscheidend beim NPN ist eine positive Ube von ~0.7V. 
Dann kann Uce alles zwischen ~0.3 Volt und n-Volt sein.

Der Tipp mit dem Port-PullUp ist vielleicht gar nicht so schlecht.

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Eigentlich sollte es so funktionieren, wie du es gezeichnet hast.

> Am Oszi bricht das Signal im Kollektorkreis bei der Belastung mit dem
> Rc sehr stark ein.

Heißt das, dass das Signal die 5V nicht erreicht oder die 0V? Was ist
die minimale und was die maximale Spannung, die das Oszi anzeigt?

> Im Leerlauf kommt nichteinmal ein Rechteck heraus.

Was bedeutet "im Leerlauf"? Und was wird statt des Rechtecks angezeigt?

Was misst du am µC-Ausgang bei angeschlossener Transistorschaltung?
Bricht dort die Spannung ebenfalls ein?

> Eine Vorraussetzung für das Schalten war doch, das Ucb nicht null sein
> darf, oder?

Wenn der Transistor sperrt, sollte Ucb 5V sein, wenn er leitet (dabei
geht er bei deiner Dimensionierung deutlich in die Sättigung) etwa
-0,5V. Während des Schaltens durchquert Ucb folglich die 0V-Linie, was
aber in Ordnung ist.

> Mit einem Basisspannungsteiler könnte ich ja die Basisspannung
> verrringern, sodass Ucb > 0V ist.

Nicht nötig.

> Ich gehe maximal bis 20kHz.

Das sollte trotz des Sättigungsbetriebs des Transistors noch ganz gut
funktionieren. Trotzdem: Hast du auch schon niedrigere Frequenzen
ausprobiert oder den µC-Ausgang einfach einmal statisch High bzw. Low
ausgeben lassen?

Und ganz banal: Hast du die Widerstände und den Transistor nachgemessen
und die Kontakte zwischen den Bautzeilen geprüft?

Autor: jack (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Irgendetwas scheint mit Deiner Spannungsquelle nicht zu stimmen, wenn
sie nicht mal 5mA liefern kann. Die Ansteuerung ist jedenfalls i.O.
(Basiswiderstand 4,7 bis 10k).

Autor: Tommy (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Was misst du am µC-Ausgang bei angeschlossener Transistorschaltung?
> Bricht dort die Spannung ebenfalls ein?

Direkt am µc kommt das PWM Rechteck Signal perfekt heraus. 5 Volt peak.

Weil ich nicht mehr weiter wusste, habe ich einen anderen Transistor und 
andere Widerstände verwendet. Nun ist es ein BC548C.
Die Dimensionierung der Widerstände ist im Anhang erkenntlich.
Laut Datenblatt macht der Bc548C locker eine Stromverstärkung von 400 
mit. Ich übersteuere mit 4, daher rechne ich mit B = 100 weiter. 
Rechnerisch müsste Rb damit 100k groß sein, ich wählte 60k.

Zusätzlich habe ich noch eine Antisättigungsdiode zwischen Basis und 
Kollektor eingebaut, damit das Ausräumen schneller geht.

Soweit müsste die Rechnung und herleitung der Widerstände stimmen, oder 
habt ihr Einwände?

Trotz deutlicher Übersteuerung des Transistors habe ich am Oszi über dem 
Kollektorwiderstand maximal 0,8V peak. Im Kollektorkreis ist ja nur 
Spannungsquelle, Kollektorwiderstand und die Transistorstrecke Uce 
vorhanden. Das müsste doch heißen, das die Differenzsspannung (5 V - 
0,8V) über dem Rce abfallen, oder. Ich habe keine Ahnung warum die 
Spannung über Rc so gering ist... Meine Spannungsquelle hält konstant 
die 5 V.

Ziel ist es, das PWM Signal bis zu 5 mA belasten zu können bei einer 
Spannung von 5 V peak.

Autor: ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der Transistor ist falsch herum eingebaut ....

Autor: Marco Beffa (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also da läuft was ziemlich falsch bei dir..!

Zeichne doch mal deine Messschaltung genau auf, wo misst du welche 
Spannungen? Was meinst du mit über dem Kollektorwiderstand?

Du must vom Kollektor gegen Masse messen, da sollte dein verstärktes 
Signal (invertiert) zu messen sein...

Ansonsten überprüfe einmal deine KO Einstellungen.. Sonden auf x10 
eingestellt? Schaltung richtig aufgebaut? Abgleich der Volt und Timebase 
auf 0? DC gekoppelt?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Der Transistor ist falsch herum eingebaut ....
Wobei zu beachten ist, dass von den 6 Möglichkeiten,
den Transistor in die Löcher zu stecken 5 falsch sind.

Und bei mindestens 3 davon geht er kaputt ;-)
[War nur ein Witz]

Dir ist schon klar, dass die Pinbelegung des Transistors
im Datenblatt von unten angegeben ist?

Autor: Tommy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Dir ist schon klar, dass die Pinbelegung des Transistors
 > im Datenblatt von unten angegeben ist?

Ne leider nicht. vielen dank für den hinweis. ich werde es mir morgen 
nochmal am oszi anschauen.

Autor: Tommy (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nee, jetzt hab ich zu schnell geantwortet!

ich hab doch im datenblatt keine draufsicht gegeben. er war richtig 
herum eingebaut.

Autor: yalu (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Trotz deutlicher Übersteuerung des Transistors habe ich am Oszi über
> dem Kollektorwiderstand maximal 0,8V peak.

Heißt das, dass due die Masseleitung des Tastkopfs am Kollektor des
Transistors angeschlossen hast? Das macht man normalerweise nicht, es
sei denn, man weiß ganz sicher. dass die Tastkopfmasse oder die
Schaltungmasse nicht geerdet ist. Die Oszis sind aber meistens geerdet
und deine Schaltung spätestens dann, wenn der Mikrocontroller zum Zwecke
der Kommunikation oder Programmierung mit einem PC verbunden ist. Eine
falsch angeschlosse Tastkopfmasse führt bei geerdeten Geräten von
Fehlmessungen bis hin zu Rauch.

Aber angenommen, die 0,8V sind tatsächlich der Spannungsabfall am
1k-Widerstand. Das entspräche dann einem B von etwa (0,8V/1kOhm) /
((5V-0,7V)/60kOhm) = 11. Ein spiegelverkehrt angeschlossener BC548C, bei
dem Kollektor und Emitter vertauscht sind und der deswegen invers
betrieben wird, würde diese geringe, aber noch vorhandene
Stromverstärkung gut erklären.

> ich hab doch im datenblatt keine draufsicht gegeben. er war richtig
> herum eingebaut.

Schade. Aber drehe ihn spaßeshalber dennoch mal um :). Kaputt gehen tut
er deswegen nicht, solange die Versorgungsspannung nur 5V ist.

Autor: ich (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"er war richtig herum eingebaut."

Sicher?? In einer Simulation in Pspice kommt exakt eine Differenz von 
0.8V heraus, wenn man beim Transistor C und E vertauscht. Und das hast 
du ja auch gemessen....

Autor: Tommy (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Heißt das, dass due die Masseleitung des Tastkopfs am Kollektor des
> Transistors angeschlossen hast?

Ja das habe ich gemacht. Der Controller hat aber keinerlei Verbindung 
zum Netz. Gespeißt wird er über Batterien und eine Verbindung zum PC ist 
nicht vorhanden.

> Sicher?? In einer Simulation in Pspice kommt exakt eine Differenz von
> 0.8V heraus, wenn man beim Transistor C und E vertauscht. Und das hast
> du ja auch gemessen....

Wenn du so fragst bin ich mir nicht mehr sicher, obwohl ich vorher sehr 
sicher war. Ich werde es nachher einfach nochmal umgekehrt ans Oszi 
dranhängen.

Ich werde berichten...

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.