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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pulsweitenmodulation!


Autor: Micha H. (hennih)
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Hallo,

ich arbeite aktuell an einem Projekt. Hiermit soll es möglich sein einen 
DC Motor, einen Phasen Schritt Motor und einen Servo Motor anzusteuern.

Die Ansteuersignale werden mithilfe einer Pulsweitenmodulation 
erzeugt... zumindest soll dies so sein.

Ich verwende den im Anhang abgebildeten Schaltplan. Dieser wurde 
übernommen, ich bin mir allerdings nicht ganz sicher ob er richtig ist.

Die Steuerspannung ist ein Sinussignal mit einer Amplitude von ca. 3V 
(f=200Hz). Die Dreieckspannung hat eine Amplitude von ca 4V (f=10kHz).

Normalerweise sollte aus dem Hex Inverter am Ende ein 
Pulsweitenmoduliertes Signal herauskommen... das passiert aber aktuell 
nicht.

Was ich nicht verstehe, ist warum dieser Widerstand von 4,7kOhm noch vor 
dem Transistor geschaltet ist... welchen Sinn hat der?

Weitere Informationen. Transistor und Hex Inverter hängen an 5V und 
Masse. Der LM339 an +12V und -12V!

Hoffe mir kann jemand von euch helfen. Ich bin etwas verzweifelt!

Gruß, Michael

Autor: HildeK (Gast)
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>Ich verwende den im Anhang abgebildeten Schaltplan. Dieser wurde
>übernommen, ich bin mir allerdings nicht ganz sicher ob er richtig ist.
Sieht richtig aus.
Allerdings könnte man den Transistor und dessen Kollektorwiderstand auch 
weglassen und den (uralten) LS04 durch eine HC(T)04 ersetzten und direkt 
an den Ausgang des LM339 schalten.

>Was ich nicht verstehe, ist warum dieser Widerstand von 4,7kOhm noch vor
>dem Transistor geschaltet ist... welchen Sinn hat der?
Das ist ein Pull-Up, der LM339 hat Open-Collector. Er muss an die 
Versorgungsspannung des Inverters geschaltet sein (ist hier so, nur zur 
Erinnerung).

>Normalerweise sollte aus dem Hex Inverter am Ende ein
>Pulsweitenmoduliertes Signal herauskommen... das passiert aber aktuell
>nicht.
Wie gemessen? Hast du ein Scope? Miss auch mal am LM339-Ausgang. Da 
sollte zunächst mal das Signal zwischen 0V und 0,7V schalten.

Autor: HildeK (Gast)
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Nachtrag:
Haben Sinus- und Dreiecksignal am Eingang des LM339 auch den selben 
DC-Level?

Autor: Micha H. (hennih)
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Was meinst du mit Level!?

Sorry, ich wirke etwas unwissend... aber ich hab bisher noch nicht so 
viel gebastelt.

Zu den anderen Antworten:

Wenn ich den Transistor weglasse! Sollte der Pullup dann trotzdem da 
sein!?

Und noch was zum LM339! Warum sollte da am Ausgang irgendwas zwischen 0 
und 0,7V sein. Schaltet der nicht gegen V-?

Autor: HildeK (Gast)
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>Was meinst du mit Level!?
Level = Pegel.
Das Sinussignal und auch das Dreiecksignal bewegen sich jeweils um einen 
Gleichspannungswert. Dieser sollte bei beiden Signalen der selbe sein - 
im einfachsten Fall 0V. Dann müsste sich das Sinussignal zwischen -3V 
und +3V bewegen (s.o. in deinem Ursprungspost: Amplitude 3V) und das 
Dreiecksignal zwischen -4V und +4V.
Falls z.B. das Sinussignal zwischen +5V und +11V läge, so wären es immer 
noch 3V Amplitude, aber der Komparator würde nie umschalten.

>Wenn ich den Transistor weglasse! Sollte der Pullup dann trotzdem da
>sein!?
Ja klar, sonst wird der Ausgang des LM339 nie nach oben gehen.

>Und noch was zum LM339! Warum sollte da am Ausgang irgendwas zwischen 0
>und 0,7V sein. Schaltet der nicht gegen V-?
Ups! Das hatte ich übersehen - du hast recht. Aber dann haben wir auch 
das Problem: der Ausgang geht auf -15V und ich denke mal, der Transistor 
hat den Versuch nicht überlebt! -6V Sperrspannung an der BE-Diode sind 
z.B. beim BC547 die absolute Grenze!
Schalte der Basis nochmal 4k7 vor. Und zum Schutz noch parallel zu 
Basis-Emitter eine Diode in Sperrrichtung (Kathode an B, Anode an E bzw. 
GND).

Dieser Widerstand und die Diode (jetzt Schottky) ist auch bei direktem 
Anschluss an einen HC04 notwendig.

Warum versorgst du den LM339 mit +/-15V? Der geht auch schon prima mit 
einseitiger Versorgung (hier mindestens 10V oder eben einseitig mit 
15V), wenn du den DC-Level [ :-), siehe oben ] deiner Eingangssignale 
auf UB/2 legen kannst.

Autor: Micha H. (hennih)
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Das DC Level (Ich depp... jetzt wo du es sagst, kommts auch wieder) ist 
immer bei 0!

Leichter zu realisieren wäre für mich den LM339 einfach auf Masse zu 
legen! Kommt der dann aber mit den Bipolaren Signalen klar!? Ich 
vergleiche sa Signale von -4 bis +4V! Wenn nun die Eingangssignale 
positiv sind... ok! Aber geht das auch ohne weiteres wenn sie im 
negativen sind!?

Scope ist übrigends vorhanden! Kann dir also alle Messungen machen die 
benötigt werden. Ist ein Tektronix TDS 2004B (60MHz, 1 Gs/s). Nicht das 
schnellste, aber reicht für den Heimgebrauch!

Nun noch das schlimmste zum Schluss... das ganze ist bereits fertig auf 
einer Platine. Ich bin nun dafür zuständig das ganze zum laufen zu 
bringen.

Dreieckspannung wird mit nem XR-2206 gemacht.

Sinus mithilfe eines Mega8 und nem Max 509! Anschliessend noch etwas 
verstärkt und bipolar gemacht...

Autor: Micha H. (hennih)
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Also... gegen GND schalten ist nicht wirklich toll! Dann gibts irgendwie 
Ärger mit den SIgnalen davor. Messe ich ohne den LM339, kommt ein gutes 
Dreiecksignal / Sinussignal an den Pins an wo der LM339 sein sollte. 
Nehme ich den LM339 gegen Masse dazu... fehlt die untere SInushällfte!

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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das wird dann auch der Grund für den Transistor sein - der 339 muss in 
dem Fall (negative Eingangsspannung) auch mit negativer Betriebsspannung 
betrieben werden. -5V genügen. Und die verträgt auch der Transistor als 
Sperrspannung an der Basis.

Autor: Micha H. (hennih)
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Verträgt er auch -12 an der Basis! -5 sind auf dem Board nicht 
vorhanden!?

Autor: HildeK (Gast)
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>Leichter zu realisieren wäre für mich den LM339 einfach auf Masse zu
>legen! Kommt der dann aber mit den Bipolaren Signalen klar!? Ich
>vergleiche sa Signale von -4 bis +4V! Wenn nun die Eingangssignale
>positiv sind... ok! Aber geht das auch ohne weiteres wenn sie im
>negativen sind!?
Nein, das geht dann natürlich nicht mehr.
Bisher wurde das aus deinen Angaben ja nicht klar.

Ich hätte die Signale über Kondensatoren abgetrennt und mit einem 
Spannungsteiler auf die halbe Versorgungsspannung des LM339 angehoben. 
Oder sie bereits so erzeugt. Und dann den 339 einseitig versorgt.
Da jetzt aber die Aussteuerung um die Null herum gegeben ist, bleibt als 
minimale Änderung nur der bereits genannte Basisvorwiderstand übrig - 
mit der Diode als Schutz-Option.

>Scope ist übrigends vorhanden! Kann dir also alle Messungen machen
- Ist das gewünschte Signal am Ausgang des LM339 noch vorhanden?
Wenn nicht, dann prüfe die Eingangssignale auf den oben diskutierten 
DC-Level. Ev. wurde auch der LM339 beim Durchbruch der BE-Diode des 
Transistors in Mitleidenschaft gezogen.
- ist es auch am Kollektor des Transistors noch vorhanden (kann fast 
nicht sein, denn der ist ja wahrscheinlich schon gestorben ...).

>Nun noch das schlimmste zum Schluss... das ganze ist bereits fertig auf
>einer Platine. Ich bin nun dafür zuständig das ganze zum laufen zu
>bringen.
Ein paar Weisheiten aus dem täglichen Leben:
Ist doch ganz normal, dass man das erst mal auf eine Platine bringt. Und 
dann ein Redesign macht ...
Es ist auch normal, dass diese erste Version mindestens einen Fehler 
beinhaltet.
Nicht normal ist, dass der, der es verbrochen hat, die Fehler nicht 
selber suchen und beheben muss.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
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ne.
typischerweise 6..7V Durchbruch BE.
Zumindest sollte dann eine Strombegrenzung rein.
Oder ne Diode in die Basisleitung, 1N4148.

Autor: HildeK (Gast)
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>Verträgt er auch -12 an der Basis! -5 sind auf dem Board nicht
>vorhanden!?
Nein, definitv nicht!
Aber du könntest den Transistor durch einen kleinen pMOSFET ersetzten, 
z.B. durch einen BS170. Der kann +/- 20V am Gate und wäre ohne andere 
Dimensionierung austauschbar.

Autor: Micha H. (hennih)
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> Ein paar Weisheiten aus dem täglichen Leben:
> Ist doch ganz normal, dass man das erst mal auf eine Platine bringt. Und
> dann ein Redesign macht ...
> Es ist auch normal, dass diese erste Version mindestens einen Fehler
> beinhaltet.
> Nicht normal ist, dass der, der es verbrochen hat, die Fehler nicht
> selber suchen und beheben muss.

lol... sehe ich eigentlich genauso! Das ist in dem Fall aber etwas 
problematisch. Ich habe während meines Studiums Mikroelektronikdesign 
studiert. Bedeutet, ich kenne mich mit Layouts, EMV und programmieren 
aus.
Nun ist es im Grunde genommen meine Aufgabe, die ganze Schaltung zu 
erweitern und EMV gerecht zu realisieren. Der Schaltplan der 
Pulsweitenmodulation stammt nicht von mir. Er sollte übernommen werden. 
Wurde daher auch nicht von mir getestet.

Da das ganze Teil meiner Diplomarbeit ist, muss ich aber trotzdem 
zusehen, das das ganze funtkioniert... ich hoffe spätestens mit dem Wort 
Diplomarbeit ist das Ausmass des Dilemmas wohl klar.

Meine Neuerungen funtionieren auch. Auch das Layout wurde bereits 
mehrfach geprüft und als gut empfunden. Die PWM is eigentlich nur ein 
ganz kleiner Teil... der aber leider Aktuell nicht geht.

Also um das nochmal zusammenzufassen. EIne Möglichkeit das ganze zu 
retten wäre nun einen Vorwiderstann zwischen den LM339 und die 
Transistor Basis zu schalten... den Transistor natürlich auszuwechseln 
und anschlissen noch eine Diode Parallel zu Basis und Emitter zu 
schalten...!?

Hab noch ne 1N5818 da... WIderstände eigentlich alles von 1k bis 2M... !

Autor: Micha H. (hennih)
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HildeK wrote:
>>Verträgt er auch -12 an der Basis! -5 sind auf dem Board nicht
>>vorhanden!?
> Nein, definitv nicht!
> Aber du könntest den Transistor durch einen kleinen pMOSFET ersetzten,
> z.B. durch einen BS170. Der kann +/- 20V am Gate und wäre ohne andere
> Dimensionierung austauschbar.

Das ist bisher die Lösung die mir am besten gefällt! Den könnte ich vor 
allem einfach mit dem Transitor austauschen, ohne sonst etwas am Board 
rumzupfuschen. Werde den auf jeden Fall mal bestellen.

Autor: HildeK (Gast)
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>Das ist bisher die Lösung die mir am besten gefällt!
Mir auch :-)
>Den könnte ich vor
>allem einfach mit dem Transitor austauschen, ohne sonst etwas am Board
>rumzupfuschen.

Prüfe aber vorher noch die Belegung - ich weiß nicht auswendig, ob beim 
Transistor BCE und beim FET GDS im Layout 1:1 aufeinanderpassen.

Autor: Micha H. (hennih)
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Nicht hundertprozentig... aber das lässt sich mit etwas biegen machen.

Wie du schon sagtest, ein zweites Layout muss eh nochmal gemacht werden. 
ABer bis die Platine wieder bestellt ist und anschließend gefertigt und 
da ist, gehen wieder 2 WOchen dahin und so kann es spätestens Mittwoch 
weitergehen... vorausgesetzt Reichelt liefert schnell!

So, dann bedanke ich mich recht herzlich für die mehr als kompetente 
Hilfe! Hab richtig was gelernt heute und werde nun in Ruhe ein Bierchen 
auf machen.

Vielen dank... werde berichten wie es geklappt hat!

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