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Transistor als schneller Schalter
Gast
#1847257
Hallo, ich habe einen Transistor(SF225 ich glaube das sind noch DDR altlasten)als Schalter in Emitterschaltung beschaltet.Dieser Transistor kann laut Datenblatt bis zu 500MHz schalten kann... ab einer impuls länge von ca 500ns schafft er es aber nicht mehr ordentlich zu schalten. Beim "ausschalten" kommt ein starkes Nachschwingen. Einschalten sieht gut aus. Kann mir jemand eine Schaltung nennen, mit der man ihn schneller schalten lassen kann?
Gast
#1847300
RB schrieb: > Kann mir jemand eine Schaltung nennen, mit der man ihn > schneller schalten lassen kann? Basis-Schaltung? (Eingang ist der Emitter, Ausgang Kollektor). Ein Transistor ist umso schneller je höher der Strom. Allerdings nur solange wie er nicht in Sättigung gerät. Folgende Tricks (außer Basis-Schaltung) sind möglich: - Differenzverstärker (2 Emitter auf dieselbe Stromquelle). - Schottky-Diode zwischen Basis und Kollektor (verhindert Sättigung). Gruß Anja
Gast
#1847358
Könnte mir wer erklären, was Sättigung ist? Die Stromverstaerkung nimmt ab. Die Kollektor Emitter Spannung ist minimal. Nochwas ?
Gast
#1847422
Die Schottky Diode reicht nicht aus....Basisschaltung auch nicht. Gibt es nicht noch eine komplett andere Beschaltung?
Gast
#1847429
... Die Schottky Diode reicht nicht aus....Basisschaltung auch nicht ... Woher weißt du, dass das nicht ausreicht? Zeig mal den Schaltplan und die Signale...
Gast
#1847501
>Dieser Transistor kann laut Datenblatt bis zu 500MHz schalten kann... ab >einer impulslänge von ca 500ns schafft er es aber nicht mehr ordentlich >zu schalten. >Beim "ausschalten" kommt ein starkes Nachschwingen. Einschalten sieht >gut aus. Kann mir jemand eine Schaltung nennen, mit der man ihn >chneller schalten lassen kann? Sag doch erst mal, was du konkret schalten willst, wie deine Last aussieht, etc. Es ist ein riesen Unterschied, ob du eine ohmsche, eine induktive oder eine kapazitive Last schalten willst. Also, so ganz ohne Schaltplan wird das nichts... Kai Klaas
Gast
#1847511
Also Basisschaltung und Schottky reichen nicht aus, weil ich es probiert habe... Ich möchte ein Signal, welches ca. 150 ns lang ist, und maximal 6,8V hat auf TTL Pegel bringen. Das Signal kommt von einem Monoflop (74hc4538), und soll auf den External Clock Drive vom Atmega 32. Zeig mal den Schaltplan und die gemessenen Signale...
Gast
#1847527
Kann die gemessenen Signale jetzt nicht Zeigen....hab jetzt gerade kein Oszi da.... Aber bei der Emitterschaltung mit Schottky hat er beim Einschalten eine Kurve ähnlich einer E-Funktion bis zu VCC(beim schnellsten ca. 500ns) und dann Konstant VCC. Ausgeschalten hat er sehr schnell, dannach jedoch stark um die 0V geschwungen, beim 1. Überschwinger ca. 1V. Bei der Basisschaltung war das selbe, nur Ein und Ausschalten nur vom Verlauf her vertauscht. Ich nehme an, dass es nicht der Transistor ist, der überschwingt, sondern die Last. Aber ohne Schaltplan wird das nichts. Kai Klaas schrieb: > Also, so ganz ohne Schaltplan wird das nichts... Genau so ist es. Dass immer noch welche denken, wir würden den lieben langen Tag vor unseren Kristallkugeln sitzen.... Die Dimensionierung einer Schaltung ist ja nicht ganz unwichtig. ;) Detlev T. schrieb: > Genau so ist es. Dass immer noch welche denken, wir würden den lieben > langen Tag vor unseren Kristallkugeln sitzen.... Wird zeit mikrocontroller.net in kristallkugel.net umzubenennen. Gruß, Magnetus
Gast
#1847577
Magnus Müller schrieb: > Wird zeit mikrocontroller.net in glaskugel.net umzubenennen. Die Domain gibts leider schon. Villeicht lässt sich ja eine Partnerschaft einrichten^^
Gast
#1847588
Die 74HCxxx kann man direkt mit dem Mega32 verbinden. Zumindest wenn beide mit der gleichen Spannung versorgt werden. Von der kleineren zur einer etwas höheren Spannung geht auch noch. Bei der Emitterschaltung gibt es 3 Gründe für ein zu langsames abschalten: 1) Der Transistor kommt langsam aus der Sättigung. Das ist vor allem eine Verzögerung bis sich am Ausgang überhaupt was tut. 2) Der Arbeitswiderstand ist relativ groß, und die Spannung steigt einfach nur langsam an, auch wenn der Transistor schon voll sperrt. Der Anstieg wird dabei immer langsamer wie bei einem RC Glied. Den Effekt kann man auch bei der Basisschaltung haben. 3) Über die Millerkapazität koppelt die steigende Spannung am Kollektor auf die Basis zurück. Das Problem tritt vor allem auf, wenn die Basis zu hochohmig angesteuert wird. Der Verlauf ist ähnlich wie vor, eher mit konstanter anstiegsgeschwindigkeit.
Gast
#1847611
Der SF225 taugt auch nicht als Schalter, der ist für HF gedacht. Ein SS218 sollte tun. >kann laut Datenblatt bis zu 500MHz schalten kann... ab einer impuls
Komplett falsch. Das steht mit Sicherheit nicht im DB,
Im DB steht nur drin, daß seine fT bei 500MHz liegt. Und fT wird mit
Sinussignalen gemessen, und gilt auch nur für Sinussignale, und zwar im
linearen Bereich.
Also vergeß den Traum, mit diesem Ding 500MHz schalten zu können
(schafft sowieso kaum ein bipolarer Transistor, groß unter 1µs oder gar
100ns Ausschaltgeschwindigkeit zu kommen (irgendwelche Spezialisten
gibt's aber).
Das Problem mit der Sättigung (was beim Ausschalten die große
Verzögerung bewirkt) kann man mit der Schottky (Kleinleistungstypen!!!,
wie die BAT-Typen) zw. B und C beseitigen (Kathode nach C).
Ansonsten niederohmiger Aufbau, notfalls Rc unter 1kOhm, solange es der
T verträgt.
Basisansteuerung sollte ebenfalls flott (niederohmig) geschehen.
>Also vergeß den Traum, mit diesem Ding 500MHz schalten zu können (schafft sowieso kaum ein bipolarer Transistor, groß unter 1µs oder gar 100ns Ausschaltgeschwindigkeit zu kommen (irgendwelche Spezialisten gibt's aber). Eine Frage des Transistors. Man muss sich nur von Kloetzen wie dem 2N3055 fernhalten zB der BFR 193 geht bis 12V.
Gast
#1847658
Also zur Last.....zur Zeit gibt es keine Last....der ausgang des Schalters hängt am Oszi. Die das mit dem niedrigen Rc und Rb hab ich auch versucht....das wurde nicht schnell genug. Kann mir jemand eine andere Schaltung ohne Transistor nennen? Kann ich den 74HC....wirklich an den Atmega hängen? auch wenn ich ihn mit 6V VCC betreibe?
Gast
#1847684
RB schrieb: > Kann ich den 74HC....wirklich an den Atmega hängen? auch wenn ich ihn > mit 6V VCC betreibe? Bau nen Serienwiderstand von ca 1kOhm ein und teste es. Die Überspannung wird dann über die integrierte Diode nach Vcc abgeleitet. :-) @ RB >Die das mit dem niedrigen Rc und Rb hab ich auch versucht....das wurde >nicht schnell genug. Was ist denn bei Dir schnell genug? >Kann mir jemand eine andere Schaltung ohne Transistor nennen? So gut wie alles, was irgendwie verstärkend wirkt, ist mit Transistor (bis auf wenige Ausnahmen, die hier sicherlcih keine Rolle spielen) Nabend, Floh schrieb: > Bau nen Serienwiderstand von ca 1kOhm ein und teste es. > Die Überspannung wird dann über die integrierte Diode nach Vcc > abgeleitet. > :-) das ist keine gute Idee! Die integrierten Dioden sind zum Schutz und nicht zur Signalbegrenzung. Bei leitenden Dioden garantiert kein Hersteller die einwandfreie Funktion. Besser ist ein Spannungsteiler: o------------o-------o 6V | | | | .-. | 1k | | --- 47p | | --- '-' | | | o-------o--------o TTL 5V | .-. | | 4k7 | | '-' | | o-----------o----------------o | === GND GN8
Gast
#1847872
Wenn man ein bißchen mit dem Basiswiderstand und der üblichen Neutralisierungs-Kapazität parallel dazu spielt, kann man auch mit einem gewöhnlichem Transistor beachtliche Resultate erzielen. Wichtig ist, daß der Basiswiderstand nicht zu klein und der Kollektorwiderstand nicht zu groß gewählt wird. Im Anhang habe ich das mal mit einem 2N4264 simuliert. Es geht auch ein BC547B, aber dann mit anderem Basiswiderstand. Kai Klaas
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Hohe Frequenzen brauchen hohe Ströme, da sind wir uns wohl einig. Man muss die Ladungsträger ja schnell in die Sperrzone und auch wieder heraus bekommen. Hier eine Simulation für 100MHz mit einem nicht sonderlich exotischen BF199 als Transistor. Man kann nicht sagen, dass ein bipolarer das nicht kann.
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@ Detlev T. Und - haste das mal in der realen Welt getestet? (nicht nur simuliert). Vielleicht fehlen dem Modell auch nur die Daten für den Schaltbetrieb (weil der T ja nicht dafür explizit gemacht ist). @Jens G. Es ging mir nur um ein "proof of concept" und da reicht IMO eine SPICE-Simulation. Das notwendige Oszilloskop mit einer Bandbreite mit 500MHz (oder mehr) hätte ich ohnehin nicht.
Gast
#1848741
>Hohe Frequenzen brauchen hohe Ströme, da sind wir uns wohl einig. Ja, aber die müssen nicht als Dauerstrom in der Basis fließen. Außerdem gibst du so hohe Ströme ja auch nicht auf die Basis, das meiste fließt ja über den 150R Widerstand am Transistor vorbei. >Hier eine Simulation für 100MHz mit einem nicht sonderlich exotischen >BF199 als Transistor. Man kann nicht sagen, dass ein bipolarer das nicht >kann. TINA erhält übrigens ein etwas anderes Resultat mit deiner Schaltung (siehe Anhang). Außerdem reagiert die Schaltung äußerst empfindlich auf Streukapazitäten und Änderungen der Neutralisations-Kapazität. Im zweiten Bild habe ich gezeigt, wie TINA optimale Ergebnisse erzielt. Hier wurden noch 5pF Lastkapazität vorgesehen. In den nächsten beiden Bildern ist das Verhalten mit einem BC547 gezeigt, vor und nach der "Optimierung". Verkleinere ich den Basis-Vorwiderstand, verschwindet das Ausgangsignal... >Und - haste das mal in der realen Welt getestet? (nicht nur simuliert). >Vielleicht fehlen dem Modell auch nur die Daten für den Schaltbetrieb >(weil der T ja nicht dafür explizit gemacht ist). Diese Simulationen sind in der Tat mit Vorsicht zu genießen. Und selbst, wenn man die Simulationen Ernst nehmen kann, zeigt sich eine erhebliche Abhängigkeit von Streukapazitäten, was einen wirklichen zuverlässigen Schalterbetrieb bei 100MHz in meinen Augen doch sehr zweifelhaft erscheinen läßt. Einen 150nsec breiten Impuls sollte RB aber problemlos mit einem Transistor schalten können. Das kann die Neutralisations-Kapazität über dem Basis-Vorwiderstand locker stemmen. Wenn man die Bauteilwerte meßtechnisch optimieren möchte, sollte man darauf schauen, daß am Ausgang auch wirklich die reale Lastkapazität sitzt und nicht die eventuell viel zu hohe Kapazität eines Tastkopfs! Kai Klaas
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Ich musst auch mal einen NECL zu TLL Konverter simulieren. Ziel war ein Stueck besser wie 10ns zu sein. Gebaut hab's noch nicht, denk aber es geht. Die Transistoren duerfen nicht saettigen.
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Das Timing dazu. Der Strom durch die widerstaende
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Zugegeben, 100MHz sind bei einem Transistor mit 300MHz Transitfrequenz vielleicht wirklich etwas zu hoch gegriffen, aber du hast weiter oben in Zweifel gezogen, dass mehr als 1MHz noch möglich sei: Jens G. schrieb: > Also vergeß den Traum, mit diesem Ding 500MHz schalten zu können > (schafft sowieso kaum ein bipolarer Transistor, groß unter 1µs oder gar > 100ns Ausschaltgeschwindigkeit zu kommen (irgendwelche Spezialisten > gibt's aber). Und das stimmt nun einmal gar nicht. Ah. Ja. Eine Sache des Transistors. Der in meiner Simulation verwendete BFR193 hat eine Transifrequenz von 8GHz. 100 Stueck gibt's fuer 18 euro oder so.
Gast
#1850456
Hallo, habs jetzt mit FETs gelöst....geht ohne Probleme bis ca. 50ns. Vielen Dank für die Tipps
Gast
#1850622
>habs jetzt mit FETs gelöst....geht ohne Probleme bis ca. 50ns.
Welchen nimmst du?
Kai Klaas
@Detlev T. (detlevt) >Zugegeben, 100MHz sind bei einem Transistor mit 300MHz Transitfrequenz >vielleicht wirklich etwas zu hoch gegriffen, aber du hast weiter oben in >Zweifel gezogen, dass mehr als 1MHz noch möglich sei: >Jens G. schrieb: >> Also vergeß den Traum, mit diesem Ding 500MHz schalten zu können >> (schafft sowieso kaum ein bipolarer Transistor, groß unter 1µs oder gar >> 100ns Ausschaltgeschwindigkeit zu kommen (irgendwelche Spezialisten >> gibt's aber). >Und das stimmt nun einmal gar nicht. Bezog sich erstmal auf die nicht-optimierte Schaltung (also ohne Schottky, Basis-C, usw.) - also ganz normale Transistorschaltstufe. @ Gnadenloser Labberer (Firma: Oha) (hacky) >geht. Die Transistoren duerfen nicht saettigen. Ja - wenn man das beachtet, wird's sehr flott. Erreicht wird dies in einfachen Schaltstufen mit der berühmten Schottky zw. C und B (wobei deren Erfolg aber auch von Uce-sat abhängt), bzw. sachter Basisansteuerung (sanfte Übersteuerung) . Trotzdem kommt man mit diskreter Schaltungstechnik nur paar 10MHz weit, weil einfach zu viele parasitäre C's herumlungern, bzw. man die Sache nicht beliebig niederohmig gestalten kann. 50MHz sind noch ohne weiteres als realistisch zu betrachten, wenn man die Sättigung vermeiden kann. Übrigens kommt bei mir der BF199 mit den von Kai Klass gezeigten 1k+150 Basiswiderständen gar nicht erst in den Schaltbetrieb, selbst mit 220 als Rc (ja ja - ich hab's mir mal aufgebaut). Kommt also nicht annähernd an Uce-sat heran. Ist also Analogbetrieb pur, und hat nichts mehr mit Schalten zu tun. In dem Fall habe ich dann auch wirklich super "Schalt"zeiten ;-) >>habs jetzt mit FETs gelöst....geht ohne Probleme bis ca. 50ns. >Welchen nimmst du? wird wohl mit jedem Kleinleistungsmosfet gehen (z.B. BSxxx)
Gast
#1850686
>Übrigens kommt bei mir der BF199 mit den von Kai Klass gezeigten 1k+150 >Basiswiderständen gar nicht erst in den Schaltbetrieb, selbst mit 220 >als Rc (ja ja - ich hab's mir mal aufgebaut). Kommt also nicht annähernd >an Uce-sat heran. Die Simulation bestätigt dies, wenn du die Kapazität über dem 1k Widerstand wegläßt. Welche Caps hast du ausprobiert? Im Datenblatt des 2N4264 kann man übrigens Interessantes zum Schalterbetrieb lesen: http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/on_semiconductor/2N4264-D.PDF Kai Klaas
Gast
#1850707
>ich habe einen Transistor(SF225 ich glaube das sind noch DDR >altlasten)als Schalter in Emitterschaltung beschaltet.Dieser Transistor >kann laut Datenblatt bis zu 500MHz schalten kann... ab einer impuls Die Frage zeugt doch schon von Unwissen der Elektronik. Wie kann man denn daraus ein hochqualifiziertes Projekt erstellen wollen. Der besagte Transi wurde für Emitterschaltung MW/KW/ZF entwickelt, was etwa im Bereich von 10MHz liegt. Der Bruder dazu war der SF235, der für Basisschaltung gedacht war. Diese Transis wurden speziell dafür entwickelt. Meines Wissens wurden dafür bestimmte Kapazitäten integriert. Keinesfalls für Schalterbetrieb vorgesehen. Lieber TE, immer erst die Idee und erst danach die Bauelementeauswahl. Michael_ schrieb: > Der besagte Transi wurde für Emitterschaltung MW/KW/ZF entwickelt, was > etwa im Bereich von 10MHz liegt. Der Bruder dazu war der SF235, der für > Basisschaltung gedacht war. Diese Transis wurden speziell dafür > entwickelt. Meines Wissens wurden dafür bestimmte Kapazitäten > integriert. Keinesfalls für Schalterbetrieb vorgesehen. > Lieber TE, immer erst die Idee und erst danach die Bauelementeauswahl. Ein einfacher DDR-Transistor mit extra integrierten Caps? Halte ich für ein Gerücht. Aber um auf schnelle FETs zurückzukommen: Der 2N7000 und der J309 sollen sehr schnell sein. Für den 2N7000 so an die 1ns machbar. Infos aus zuverlässigen Munden. Prinzipiell werden die FETs schneller, wenn sie kleiner sind. @Kai Klaas (Gast) >>Übrigens kommt bei mir der BF199 mit den von Kai Klass gezeigten 1k+150 >>Basiswiderständen gar nicht erst in den Schaltbetrieb, selbst mit 220 >>als Rc (ja ja - ich hab's mir mal aufgebaut). Kommt also nicht annähernd >>an Uce-sat heran. >Die Simulation bestätigt dies, wenn du die Kapazität über dem 1k >Widerstand wegläßt. Welche Caps hast du ausprobiert? Naja - solche C's im unteren pico-Bereich bringens auch nicht. Zumal die auch nur die Umschaltflanken verschönern sollen, und nicht den Pegel auf einem bestimmten Wert halten sollen (das macht der Spannungsteiler). Mein test hatte nöch den Schönheitsfehler, daß ich zum Ansteuern nur Signalflanken mit um die 10-15ns hatte - da geht der Effekt von 10pF ohnehin schon ziemlich flöten. Simuliere doch mal mit nur 10MHz (aber denselben Flankensteilheiten), dann wird wohl der Collector nur noch kurze L-Spitzen liefern, und der Rest der Halbperiode wird gegen H tendieren.
Gast
#1851401
>Simuliere doch mal mit nur 10MHz (aber denselben Flankensteilheiten), >dann wird wohl der Collector nur noch kurze L-Spitzen liefern, und der >Rest der Halbperiode wird gegen H tendieren. Dachte ich auch zuerst, aber siehe selbst. Du hast natürlich Recht, die ganze Geschichte reagiert äußerst empfindlich auf Änderungen dieses Basiswiderstands. Ist er zu groß, geht die Ausgangsspannung nicht mal in die Nähe von Ucesat. Ist er zu klein, bleibt der Transistor dauernd durchgeschaltet. Welcher Widerstand optimal ist, hängt wohl von der genauen Stromverstärkung ab, und die kann ja von Typ zu Typ stark schwanken. Also nur eine sehr bescheidene Reproduzierbakeit der Ergebnisse. Ein Schalten mittels MOSFET (z.B. BSN20) erscheint da wesentlich zuverlässiger. Vorausgesetzt die Gate wird genügend niederohmig getrieben, um die Eingangskapazität genügend schnell umzuladen. Im Vergleich zu einem bipolaren Transistor bietet der MOSFET einen weiteren Vorteil: Seine Drain Source Strecke verhält sich nahezu wie ein idealer Widerstand und ist sogar geeignet HF-Signale weich zu muten. Ein bipolarer Transistor kann das zwar auch, wenn er voll durchgeschaltet ist, aber im halb durchgeschalteten Zustand erzeugt er erhebliche Verzerrungen. Kai Klaas
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