Hi, ich möchte mit einem small signal n-ch MOSFET ein analoges Signal (DC) im Bereich von 0…2 V schalten. Die Ansteuerung würde mit einer MCU erfolgen (3.3 V Pegel, 5 V wären auch möglich) ; der fließende Strom ist nicht nennenswert (Im Grunde nur die Eingangsimpedanz und der Offsetstrom von ein paar Opamps). Geht das überhaupt mit einem einzigen MOSFET wie einem BS170?
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Nö. Nimm Analogschalter ala 4066. Da ist alles drin was man braucht.
Diskrete MOSFETs scheitern dabei aufgrund der fast immer mit Source verbundenen Body-Diode.
Wieland schrieb: > Geht das überhaupt mit einem einzigen MOSFET wie einem BS170? Ja, wenn du dafür sorgen kannst, dass die Gatespannung immer hoch genug ist - bei CD4066 und ähnlichen sind deshalb 2 MOSFETS drin, weil der eine leitet bei (geschalteten) Spannungen nahe GND und der andere bei Spannungen nahe VCC. Dir bleiben dafür im Minimum 3 V, das ist zuwenig zum Durchschalten. Gruss Reinhard
Reinhard Kern schrieb: > bei CD4066 und ähnlichen sind deshalb 2 MOSFETS drin Deren Substrat liegt aber auf VDD/VSS. Nicht an Source. Zeichne deine beiden MOSFETs mal diskret mit der üblichen Body-Diode. Beim BSS83 wäre es bei 5V Gatespannung und Analogpegel bis 2V wahrscheinlich möglich. Der hat einen separaten Substratanschluss, der hier an Masse gehört. 3V Gatespannung reicht nicht, die 1V Differenz zu maximal zu schaltenden Spannung sind zu wenig.
Mit dem BS170 oder ähnlichem ist es schwer wegen der Bodydiode - der FET Sperrt nur in der einen Richtung, bzw. nur für kleine Spannungen. Auch reichen da 3 V nicht unbedingt, denn man braucht etwa 3-4 V mehr als die Signalspannung. Etwas besser ginge ein MOSFET mit separatem Substratanschluss (z.B.BSS83), oder noch besser ein CMOS Schalter IC (74HC4066, DG719 oder ähnlich). Mit dem passenden IC reichen auch 3 V.
Wieland schrieb: > Geht das überhaupt mit einem einzigen MOSFET wie einem BS170? Klar geht das, aber nur mit gewissen Einschränkungen. Entscheidend ist nicht nur der fließende Strom (der ja in deinem Fall sehr gering ist), sondern auch die auftretenden Spannungspegel an beiden Enden des Schalters. An einem Ende bewegt sich die Spannung zwischen 0V und 2V, aber wie sieht es am anderen Ende aus (bei geöffnetem Schalter)? Da sind ja sicher noch mehr Dinge als nur ein paar Opamp-Eingänge angeschlossen. Falls das Ganze ein Umschalter bzw. Multiplexer werden soll, solltest du aber tatsächlich ein IC verwenden, bspw. CD405x oder 74HC405x (x = 1, 2 oder 3). So etwas kann man diskret nur mit ziemlich exotischen Bauteilen nachbauen.
Auf "der anderen Seite" sind nur Eingänge, damit dort stabile Pegel herrschen, wenn der Analogschalter nicht leitend ist, würde ich einfach einen Pull-Down vorsehen. Die andere Alternative, die gerade in meinem Kopf rumschwirrt wäre die Spannung mit einem Opamp zu buffern, an den Ausgang einen kleinen Schutzwiderstand zu packen (300 Ω < R < 1000 Ω ca.) und dahinter mit einem BS170 das Signal auf Masse zu ziehen, wenn es aus/0V sein soll. Nur vermute ich mal, dass das der pufferende Opamp seinen Ausgang auf V+ stellt und somit in dem Augenblick, wo der FET nicht mehr leitend wird, erstmal ein ordentlicher Overshoot produziert wird…
Was stört dich an integrierten Analogschaltern/multiplexern? Wenn du deinen Analogpegel auf beispielsweise 0,2V reduzieren kannst, dann geht es auch mit deinem heissgeliebten BS170. Denn dann stört die Diode nicht mehr. Allerdings sind immer noch 5V Gatespannung sinnvoll.
Wieland schrieb: > Auf "der anderen Seite" sind nur Eingänge, damit dort stabile Pegel > herrschen, wenn der Analogschalter nicht leitend ist, würde ich einfach > einen Pull-Down vorsehen. Dann geht das prinzipiell, aber aus dem von Reinhard genannten Grund nicht sehr gut mit dem BS170. Du brauchst einen Mosfet, der schon bei Ugs=3V voll durchschaltet. > Die andere Alternative, die gerade in meinem Kopf rumschwirrt wäre die > Spannung mit einem Opamp zu buffern, an den Ausgang einen kleinen > Schutzwiderstand zu packen (300 Ω < R < 1000 Ω ca.) und dahinter mit > einem BS170 das Signal auf Masse zu ziehen, wenn es aus/0V sein soll. Das hätte ich auch vorgeschlagen, wenn du mir nicht zuvorgekommen wärst ;-) Wieland schrieb: > Nur vermute ich mal, dass das der pufferende Opamp seinen Ausgang auf V+ > stellt und somit in dem Augenblick, wo der FET nicht mehr leitend wird, > erstmal ein ordentlicher Overshoot produziert wird… Nein, wieso? Der puffernde Opamp hat seine eigene Gegenkopplung und hält seine Ausgangsspannung auch dann auf dem richtigen Wert, wenn der Mosfet durchgeschaltet ist.
Yalu X. schrieb: >> erstmal ein ordentlicher Overshoot produziert wird… > > Nein, wieso? Der puffernde Opamp hat seine eigene Gegenkopplung und hält > seine Ausgangsspannung auch dann auf dem richtigen Wert, wenn der Mosfet > durchgeschaltet ist. Denkbar, wenn der MOSFET schneller abschaltet, als ein langsamer Opamp seinen Ausgangstreiber drosseln kann. Der BS170 schaltet bei passender Ansteuerung in 10ns, für die Gegenkopplung ist das meist zu schnell. Das wär mal ein seltener Ansatz, wo ein MOSFET als Schalter es gemächlich angehen sollte.
Vielen Dank für eure Erläuterungen. Ich probiere es dann mal mit einem
"Pull-Down-MOSFET" (sozusagen).
So sollte das was werden, korrekt? R_Angst würde ich dann die
klassischen 1K reinsetzen.
In--|+\
| \
| --+--|R_Angst| ----+----- Ausgang
| / | |
+--|-/ | |
| | Steuer--| (BS170)
---------+ |
|
¯
A. K. schrieb: > Denkbar, wenn der MOSFET schneller abschaltet, als ein langsamer Opamp > seinen Ausgangstreiber drosseln kann. Ja, das hängt dann vom verwendeten Opamp ab. Nimmt man einen mit Emitterfolgerausgang an der High-Side (also einen Single-Supply- und keinen Rail-to-Rail-Typ) sollte er kaum überschwingen. Notfalls kann man ja auch den Mosfet etwas bremsen. Und selbst wenn bei einem langsamen Opamp ein Overshoot entsteht, wird dieser vom zweiten Opamp (der ja sicher ganauso langsam sein wird), nicht oder kaum weitergegeben :)
Der angedachte Opamp (LM158/258/358) hat laut Äquivalenzschaltbild einen Emitterfolger für die High-Side. Supi, das sollte also keine/kaum Probleme machen. Vielen Dank!
Ich hab's aber nicht ausprobiert. Und Theorien sind ja oft grau :) Du kannst ja mal – nachdem du die Schaltung aufgebaut hast – berichten, wie gut sie tatsächlich funktioniert.
Ein kleiner Steckbrett-Testaufbau zeigt leichtes überschwingen, wenn man am Gate vom BS170 manipuliert, allerdings sehr wenig. Wie prognostiziert, wirkt sich das auf die Regelung der "geschalteten" Opamps wenig aus, die fahren ihre Ausgänge sauber auf Nennlevel hoch (natürlich mit dem ganz leichten Opamp_Regel-Overshoot) und beim Abschalten auch wieder runter. Funzt also bestens.
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