Ich möchte eine LED niederohmig Treiben und somit hohe Bitrate
erreichen.
Dazu habe ich folgende Kollektorschaltung (Emitterfolger) aufgebaut. Die
kapazitive Last stellt die LED dar (led equivalent circuit).
Ich habe die Ausgangs- und Eingangsimpedanzen ausgerechnet:
Zin=3,8kOhm
Zout=2,27Ohm
Wenn ich mit meiner Rechnung die f3dB ausrechne, komme ich auf 1,4GHz
aber bei der Simulation werden 586Mhz gemessen.
Kann mir jemand erklären wieso? Oder sind meine Werte für Zin und Zout
falsch?
Robin schrieb:> Ich habe die Ausgangs- und Eingangsimpedanzen ausgerechnet:> Zin=3,8kOhm> Zout=2,27Ohm>
Bedenke das dein Transistor auch noch Bahnwiderstaende hat.
> Wenn ich mit meiner Rechnung die f3dB ausrechne, komme ich auf 1,4GHz> aber bei der Simulation werden 586Mhz gemessen.
Hier ein Ohm mehr und da ein pF mehr und schon weicht das bei den
Frequenzen Meilenweit voneinander ab. Die Simulation ist nur so genau
wie die Modelle die dahinter stehen. Und die sind bei hoeheren
Frequenzen nun mal ungenauer.
Robin schrieb:> Wenn ich mit meiner Rechnung die f3dB ausrechne, komme ich auf 1,4GHz> aber bei der Simulation werden 586Mhz gemessen.
Also ich komme auf ~436MHz (2,27R+5R und 50pF). Aber egal, so kannst du
die LED nicht steuern (Spannungstseuerung), die muss in die
Kollektorleitung (Stromsteuerung).
aber ich will die LED niderohmig treiben und die Impedanz ist am Emitter
klein nicht in der Kollektorleitung oben. Hier habe ich auch ein
Schaltplan als LED Driver gefunden (s. Bild) zum Beispiel.
ArnoR schrieb:> Robin schrieb:>> Wenn ich mit meiner Rechnung die f3dB ausrechne, komme ich auf 1,4GHz>> aber bei der Simulation werden 586Mhz gemessen.>> Also ich komme auf ~436MHz (2,27R+5R und 50pF). Aber egal, so kannst du> die LED nicht steuern (Spannungstseuerung), die muss in die> Kollektorleitung (Stromsteuerung).
muss man 2,27 Ohm in Reihe mit 5 Ohm nehmen? Dann komme ich auch auf
436MHz.
Robin schrieb:> muss man 2,27 Ohm in Reihe mit 5 Ohm nehmen? Dann komme ich auch auf> 436MHz.
Die 2.27 Ohm sind ja deine Emitterimpedanz die der Transistor aufgrund
seiner Stromverstaerkung, seines Bahnwiderstandes und seines
Generatorwiderstandes am Eingang hat. Und die liegen nun mal in Reihe zu
den 5 Ohm die in deinem Schaltplan als Festwiderstand eingezeichnet
sind.
Helmut Lenzen schrieb:> Robin schrieb:>> muss man 2,27 Ohm in Reihe mit 5 Ohm nehmen? Dann komme ich auch auf>> 436MHz.>> Die 2.27 Ohm sind ja deine Emitterimpedanz die der Transistor aufgrund> seiner Stromverstaerkung, seines Bahnwiderstandes und seines> Generatorwiderstandes am Eingang hat. Und die liegen nun mal in Reihe zu> den 5 Ohm die in deinem Schaltplan als Festwiderstand eingezeichnet> sind.
ok, danke!
aber jetzt bleibt die Frage ob es so überhaupt geht?
ich möchte demnächst eine Leiterplatte in Eagle für so einen Led Treiber
für hohe Frequenzen entwickeln. Alle Bauteile als SMD, alle Leitungen so
kurz wie möglich.
Robin schrieb:> aber jetzt bleibt die Frage ob es so überhaupt geht?
Nein.
50pF sind viel zu viel für den Frequenzbereich. Bei 320MHz fließen schon
100mAeff bei 1Veff Hub in die 50pF, das kann der Transistor nicht
liefern.
Die Stromverstärkung des Transistors nimmt mit der Frequenz ab. Dadurch
steigt auch der Ausgangswiderstand des Emitterfolgers und die
Grenzfrequenz ist kleiner als mit dem Niederfrequenz-Ausgangswiderstand
berechnet.
Dein LED-Ersatzschaltbild stimmt überhaupt nicht. Du hast einfach die
Flussspannung durch den Strom geteilt und das als "Innenwiderstand"
angesetzt (rote Kurve). So ist das aber nicht. Die Diode hat einen
kleinen differentiellen Widerstand und eine gewisse Flussspannung. Man
kommt sehr viel näher an die Realität, wenn man den Übergang als
Spannungsquelle in Reihe mit dem differentiellen Widerstand ansetzt
(grüne Kurve). Im Anhang sieht man die fast perfekte Simulation der
Diodenkennlinie durch mein Ersatzschaltbild. Über dieser Reihenschaltung
liegt dann die Kapazität und wiederum in Reihe dazu der Bahn- und
Kontaktwiderstand (5R).
Wenn man diese Ersatzschaltung verwendet, ist der Unterschied zwischen
Emitterfolger und Emitterschaltung gering - in Übereinstimmung mit der
Erfahrung.
@ Robin (Gast)
>aber jetzt bleibt die Frage ob es so überhaupt geht?
Eben.
>ich möchte demnächst eine Leiterplatte in Eagle für so einen Led Treiber>für hohe Frequenzen entwickeln. Alle Bauteile als SMD, alle Leitungen so>kurz wie möglich.
Mein hochfrequenter Freund, du solltest vielleicht erst einmal
versuchen, das Ganze auf Lochraster bzw. BReadboard aufzubauen und zum
Laufen zu kriegen. Dann kann man über Eagle & Co nachdenken. Denn
entgegen der landläufigen Meinung ersetzt auch das beste Werkzeug kein
Wissen und Können.
Und ehe du eine Schaltung mit 1 GHz Bandbreite auf die Beine bzw. die
Platine stellst, geht noch viel Wasser die Elbe runter ;-)
Mach erstmal einen LED-Treiber mit 10 MHz, dann reden wir weitern. Dann
kannst du über 100 MHz nachdenken. DANN vielleicht mal 1 GHz anpeilen.
Ich habe das selber nicht ausgedacht, mir wurde vom Professor gesagt,
dass für hohe Frequenzen mit Lochrasterplatine es nicht gehen wird.
Und dass man die LED in Kollektorleitung zu plazieren, auch nicht. Die
"LED equivalent circuit" wurde auch vom Professor gegeben.
Bei hohen Frequenzen geht das mit dem Lochraster tatsächlich nicht,
jedenfalls nicht brauchbar. Die HF Alterntive ist eher ein ungeätzte
Platine als Massefläche und dann fliegend da drüber.
Das Ersatzschaltbild mit Widerständen und Kondensator ist für eine LED
halt nicht besonders gut - je nach Schaltung aber auch nicht so
schlecht, wenn man den Widerstand entsprechend kleiner wählt, und
sozusagen die Spannungsquelle weglässt und damit lebt das die
Ersatzschaltung eine kleinere Flussspannung hat.
Die Schaltung am Emitter ist schon OK für hohe Frequenzen - man muss nur
trotzdem dafür sorgen das der mittlere Strom nicht wegläuft, wenn die
LED langsam warm wird. Auch darf die Amplitude nicht sehr groß (etwa 20
mVss) werden, weil sonst der Strom zu hoch wird, und die lineare
Näherung bei der Simulation (und auch dem Modell, insbesondere der
Kapazität) auch nicht mehr passt.
@ Robin (Gast)
>Ich habe das selber nicht ausgedacht, mir wurde vom Professor gesagt,>dass für hohe Frequenzen mit Lochrasterplatine es nicht gehen wird.
Bei 1GHz sincher nicht, bei 100 MHz schon, wenn man weiß wie.
>Und dass man die LED in Kollektorleitung zu plazieren, auch nicht. Die>"LED equivalent circuit" wurde auch vom Professor gegeben.
Aha. Und wo ist DEIN Anteil? Und weil das der Herr Ppofessor so sagt,
ist das alles richtig? Hat der schon mal so eine Schaltung REAL
aufgebaut?
Irgendwie glaub ich das alles nicht.
Robin schrieb:> aber ich will die LED niderohmig treiben
Du brauchst eine Gegentaktendstufe.
> niderohmig
Nicht alles, was mit Widerständen zu tun hat, wird ohne -ie-
geschrieben...
@ Robin (Gast)
>habe die Schaltung erweitert, was ist eure Meinung dazu?
Dass du immer noch nicht verstanden hast, dass man eine STROMQUELLE für
die Modulation der LED braucht. Und du mit deinen
Schaltungstechnikkentnissen noch meilenweit von 1Gbit/s entfernt bist,
selbst 100 Mbit/s sind im Moment noch illusorisch.
Falk Brunner schrieb:> Dass du immer noch nicht verstanden hast, dass man eine STROMQUELLE für> die Modulation der LED braucht.
Da ist doch eine Stromquelle in der Schaltung.
Robin schrieb:> Da ist doch eine Stromquelle in der Schaltung.
Es reicht nicht aus, irgendwo irgendeine Stromquelle zu haben. Die
Stromquelle, die du brauchst, muss die Frequenz, die du brauchst,
können...
Robin schrieb:> habe die Schaltung erweitert, was ist eure Meinung dazu?
Der gleiche Murks. Das kannst du einfacher haben, indem du die LED
einfach anstelle des 1K Emitterwiderstands einbaust und den
Kollektorstrom auf 20mA dimensionierst (mit zusätzlichem,
C-überbrücktem, niederohmigen Emitterwiderstand). Ist eh besser so, weil
der BFR93 dann näher am ft-Maximum arbeitet. Und das mit den 50Ohm ist
hoffentlich als Scherz gemeint, der gehört vor den
Eingangskoppelkondensator.
Kannst es ja mal so versuchen. Wenn der AP nicht sehr stabil sein muss,
dann kannst du auch die 100R/1µ weglassen (AP anpassen!). Der
Diodenmodulationsstrom ist im wesentlichen durch die 33R bestimmt, also
~30mA Modulation bei 1V Eingangsspannung.
ArnoR schrieb:> Der> Diodenmodulationsstrom ist im wesentlichen durch die 33R bestimmt, also> ~30mA Modulation bei 1V Eingangsspannung.
wie bist du auf 30mA gekommen? kanst du mir das bitte erklären?
Robin schrieb:> wie bist du auf 30mA gekommen? kanst du mir das bitte erklären?
Die Frage ist hoffentlich nicht dein ernst. I=U/R=1V/33R=0,03A.
Tatsächlich ist es etwas weniger, weil sich die Eingangswechselspannung
noch über 2 weitere Widerstände aufteilt, die aber deutlich
niederohmiger sind. Welche das sind, solltest du wissen, oder
schleunigst lernen. Ohne die Funktion dieser einfachen Schaltung zu
verstehen, ist es aussichtslos.
Falk Brunner schrieb:> Bei 1GHz sicher nicht, bei 100 MHz schon, wenn man weiß wie.
Naja, in der Simulation läuft eine Schaltung mit 1 Teraherz
genausogut wie eine mit 1 Milliherz. :-)
Ich habe jetzt folgendes Problem:
ich gebe am Eingang einen einfachen Sinus Signal und möchte es auch am
out2 möglichst vollständig sehen, aber ein Teil vom Signal geht so
zusagen nach oben und ich messe am out3 auch ein Sinus, nur mit
kleineren Amplitude. Es ist ein Bias-Tee da. Von oben lässt die Spule
mein DC Strom durch und soll mein HF Signal blockieren.
Robin schrieb:> aber ein Teil vom Signal geht so> zusagen nach oben und ich messe am out3 auch ein Sinus, nur mit> kleineren Amplitude.
Und was ist daran so überraschend? Das ist eine normale (komplexe)
Spannungsteilung, XL von 200µH ist bei 10kHz etwa 12Ohm.
ArnoR schrieb:> Robin schrieb:>> aber ein Teil vom Signal geht so>> zusagen nach oben und ich messe am out3 auch ein Sinus, nur mit>> kleineren Amplitude.>> Und was ist daran so überraschend? Das ist eine normale (komplexe)> Spannungsteilung, XL von 200µH ist bei 10kHz etwa 12Ohm.
ja, das ist klar. kann man das verhindern bzw. noch irgendwas einfügen
um das zu verhindern?
Ich habe die Schaltung auf die Leiterplatte übertragen und vermessen.
Als Bandbreite kommt bei mir 30MhZ raus. Das heißt dass man ca 60Mbit
über optische Strecke übertragen kann.
Wie kann man die Bandbreite erhöhen?
Danke für eure Hilfe.
@ Robin (Gast)
> AUGENDIAGRAMM_60Mhz-60mBIT.png
Sieht aus wie Mike Tyson nach 12 Runden, also die Augen ;-)
>Als Bandbreite kommt bei mir 30MhZ raus. Das heißt dass man ca 60Mbit>über optische Strecke übertragen kann.
Noch ein weiter Weg bis 1 Gbit/s ;-)
Robin schrieb:> Ich habe die Schaltung auf die Leiterplatte übertragen und vermessen.> Als Bandbreite kommt bei mir 30MhZ raus. Das heißt dass man ca 60Mbit> über optische Strecke übertragen kann.>> Wie kann man die Bandbreite erhöhen?>> Danke für eure Hilfe.
<Offtopic>
Was ist das für ein Oszi?
</offtopic>
> kann mir jemand noch helfen, wie kann man den Dynamikbereich eines
Transistors berechnen?
Einfach darauf achten, dass beim NPN-Transistor Ucb>0V bleibt und Ucemax
nicht überschritten wird.
So sind die Ströme zurzeit bei mir.
Das Problem ist, wenn ich zum Beispiel ein Sinussignal am Eingang gebe
mit der Amplitude 1V-2V ist noch alles in Ordnung. Wenn man die
Amplitude erhöht auf 3V, dann wird mein Signal am Empfängerseite unten
abgeschnitten.
Ich habe bei der Modulation der Test-LED jetzt 120Mbit erreicht. Aber
man kann die LED noch nicht ganz ausmodulieren. Ein Teil der Spannung
wird irgendwo verloren. Woran kann das liegen?
@ Robin (Gast)
> Unbenannt.jpg>Ich habe bei der Modulation der Test-LED jetzt 120Mbit erreicht.
Aber das Thema Bildformate verfehlt. Ist deine Test LED nebst Test
Schaltung real oder nur eine Simulation?
Falk Brunner schrieb:> Aber das Thema Bildformate verfehlt. Ist deine Test LED nebst Test> Schaltung real oder nur eine Simulation?
Die ist real. Die Schaltung ist auf einer Leiterplatte gelötet und es
wurde mit Hilfe eines Empfängers das Augendiagramm untersucht.
Harald Wilhelms schrieb:> Falk Brunner schrieb:>>> Bei 1GHz sicher nicht, bei 100 MHz schon, wenn man weiß wie.>> Naja, in der Simulation läuft eine Schaltung mit 1 Teraherz> genausogut wie eine mit 1 Milliherz. :-)
Nicht, wenn die Bauteilmodelle einigermaßen realistisch sind...
Robin schrieb:> kann mir jemand bitte erklären, warum mein Sinussignal am> Transistorausgang im Vergleich zu Eingang abgeschnitten wird?
ohne mich groß in die Schaltung einzulesen, aber:
wie soll denn am Ausgang ein Potential von unter 0V entstehen, wenn die
Versorgungsspannung zwischen 0 und +irgendwas liegt?
Die rote Kurve kann natürlich nicht den Versorgungsbereich verlassen.
Robin schrieb:> was muss ich ändern um das zu vermeiden aber bei 5V Vcc zu bleiben?
Du hast nicht den blassesten Schimmer von dem was du da machst?
Du musst natürlich das Emitterpotential von Q3 anheben. Also z.B. den
Wert von R1 verringern. Aber der Kollektorstrom von Q3 ist eigentlich zu
groß, nimm für R4 mal 22R.
ArnoR schrieb:> Robin schrieb:>> was muss ich ändern um das zu vermeiden aber bei 5V Vcc zu bleiben?>> Du hast nicht den blassesten Schimmer von dem was du da machst?>> Du musst natürlich das Emitterpotential von Q3 anheben. Also z.B. den> Wert von R1 verringern. Aber der Kollektorstrom von Q3 ist eigentlich zu> groß, nimm für R4 mal 22R.
...oder/und den Spannungsteiler R1/R2 entsprechend ändern, so dass die
Basisspannung höher wird (sprich: den Arbeitspunkt nach oben
verschieben).
mse2 schrieb:> ...oder/und den Spannungsteiler R1/R2 entsprechend ändern
hatte ich doch geschrieben:
ArnoR schrieb:> Also z.B. den Wert von R1 verringern.
Aber egal, das funktioniert sowieso nicht. Die Ersatzschaltung der LED
ist Quatsch und ich möchte mal sehen wie an der mit 20mA vorgespannten
LED ein Spannungshub von 4Vss auftreten soll, wenn die mit 30mAss
moduliert wird.
Ein besseres LED-Ersatzschaltbild mit Begründung und eine
funktionierende Schaltung hab ich schon oben gezeigt. Aber nach fast 3
Monaten gibts nicht den geringsten Fortschritt.
@ ArnoR (Gast)
>funktionierende Schaltung hab ich schon oben gezeigt. Aber nach fast 3>Monaten gibts nicht den geringsten Fortschritt.
Das heißt heute Konstanz!
led_niederohmig_treiben.jpg
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bandbreite_f3db.jpg
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