Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik P-Mosfet als Schalter


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von Marco G. (grmg2010)


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Moin,

ich würde gerne einen P-Mosfet als Schalter einsetzen. Dieser soll 
jedoch nicht mit einem einfachen High/Low-Signal betätigt werden. Die 
Ansteuerung soll per Sinus oder Rechteck-Signal erfolgen. Dazu habe ich 
eine Simulation in LTSpice angefertigt. Leider funktioniert diese nicht 
wie gewünscht. Scheinbar stehe ich gerade etwas auf dem Schlauch, da ich 
den Fehler nicht finden kann. Vielleicht kann mir jemand einen Tipp 
geben, warum dies nicht wie gewünscht funktioniert.

von Helmut S. (helmuts)


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Du musst die Steuerspannung zwischen Gate und Source anlegen.
Source liegt an +12V.
Output ist dann sinnigerweise an R1.
Ach ja und 100kOhm solltest du z. B. durch 1kOhm ersetzen.

: Bearbeitet durch User
von Max H. (hartl192)


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Marco G. schrieb:
> Ansteuerung soll per Sinus
Und was soll dann raus kommen, auch ein Sinus? Das hört sich dann eher 
nach Transistorverstärker als Schalter an.

von Marco G. (grmg2010)


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An Source liegen doch 12V an, oder irre ich mich? Stimmt der Sollte an 
R1 sein, den ich auf 1k geändert habe. Dann funktioniert es auch mit 
einem Rechteck. Der Sinus will immer noch nicht recht.

Weiß jemand einen guten Mosfet, der auch mit Schaltfrequenzen (am Gate) 
von ca. 1.5MHz zurecht kommt? Der Strom ist maximal bei 500mA, also 
nicht außergewöhnlich hoch, die Gate-Spannung zwischen 5 und 10V, die 
Sourcespannung ca. 12V

von Joe F. (easylife)


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Ein P-Ch erfordert eine negative Gate-Spannung in Bezug auf Source.
In deinem Fall also
V_gate = 12V -> off
V_gate < 8V (ca.)  -> on

Du brauchst also einen Gate-Driver, der deine 0/5..10V in +12/+8V 
"übersetzt".
Für niedrige Frequenzen kann man das mit einem Widerstandsteiler und 
einem weiteren N-Ch oder NPN Transistor machen, bei höheren Frequenzen 
ist das ineffektiv, da der Pullup am Gate des P-Ch sehr klein werden 
muss, was insgesamt einen unangemessenen Stromverbrauch erzeugt.

Es gibt Möglichkeiten den Levelshift über einen Kondensator zu 
erreichen, funktioniert aber nur, wenn die Schaltfrequenz feststeht 
(z.B. für PWM Anwendungen).

Welchen Anwendungszweck hast du genau?
PWM mit 1.5 MHz? Datenübertragung mit bis zu 1.5MHz?

von Marco G. (grmg2010)


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Weder noch. Einfach eine Strom, bzw Spannungserhöhung eines Rechteck 
oder Sinussignals

von Joe F. (easylife)


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Ja, so einfach ist es eben nicht.

Was ist denn die jeweils kürzeste und die jeweils längste ON und OFF 
Zeit, die du benötigst.

Der schwierigste Fall ist, bis zu 1.5MHz UND DC (unendlich lang ON und 
OFF).

von Joe F. (easylife)


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Achso, und der Sinus soll also ein Sinus bleiben?

Dann nimm lieber einen Op-Amp.

von Marco G. (grmg2010)


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Reines DC (also 0Hz) ist nicht vorgesehen. Frequenzen. ~10Hz- ~1.5MHz. 
Die Signalform soll beibehalten werden.
Welchen OP (bevorzugt LT) würdest du vorschlagen?

von Joe F. (easylife)


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Naja, die 500mA werden da zum Problem...
Gibts sonstige Anforderungen? Rauschen? Rail-to-Rail?

: Bearbeitet durch User
von Marco G. (grmg2010)


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Ok, dann mal von den 500mA abgesehen

von Joe F. (easylife)


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Ja, lass dir doch nicht alles aus der Nase ziehen.
Wie viel mA brauchst du denn jetzt mindestens. 1? 10? 100?
Kann das Ausgangssignal einen Offset zu 0V/12V haben (also z.B. 
2V..10V)?

: Bearbeitet durch User
von Marco G. (grmg2010)


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Für den OP steht eine +/- 12V Versorgung bereit, ein Offset wäre also 
nicht unbedingt nötig; es wäre aber auch kein Problem wenn es einen 
Offset geben würde. 50mA wären schön, aber ich wäre auch mit 10mA 
zufrieden.

von Joe F. (easylife)


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Ok. Und wie sieht dein Eingangsignal nun genau aus?
Sinus/Rechteck 10Hz..1.5MHz ist jetzt klar.

Schwingt das Signal um 0V (also +/-5V oder +/-10V), oder ist es ein rein 
positives Signal?
Welche Maximalspannung (+/-) hat dieses Signal?

Um wie viel willst du verstärken?
Was soll genau rauskommen? Ebenfalls ein Signal zwischen 0 und +12V, 
oder -12V..+12V?

von Marco G. (grmg2010)


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Beides ist Möglich, das Signal kann schwanken oder rein positiv sein. 
Die Amplitude beträgt zwischen 1V und ca. 10V. Das hängt vom Signal ab. 
Der Sinus gerne zwischen -12V und 12V der Rechteck zwischen 0V und 12V. 
Die Verstärkung soll dabei 1 sein, also als Impedanzwandler geschaltet 
werden.

von Joe F. (easylife)


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Schau dir mal den LT1010 an.
Mit +/-12V Supply bekommst du Signale mit +/-9V in eine 1K Load und 
1.5MHz hin.

Wenn du +/-12V Signale brauchst, musst du mit der Versorgung etwas hoch 
gehen. z.B. +/-15V.

von Joe F. (easylife)


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LTSpice Simulation anbei.

von Joe F. (easylife)


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Sehe allerdings gerade, wenn man die Quellimpedanz auf 10K einstellt, 
verzerrt das Ding hässlich.
Muss man sich mal durchs Datenblatt wühlen.
Evtl. ist die erste Schaltung bei "Wideband Amplifiers" gut.

von Joe F. (easylife)


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LT1210 scheint mir besser geeignet.

von Joe F. (easylife)


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Hat auch schön Dampf am Ausgang.

: Bearbeitet durch User
von Marco G. (grmg2010)


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Der LT1210 sieht schon sehr gut aus. Bis 1A Ausgangsstrom, der würde 
sich dann ja für meine ursprünglich gewünschten 500mA locker ausreichen, 
solange die Amplitude ca. 8V hat.

Vielen Dank für deine Mühe :)

von Joe F. (easylife)


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In der Simulation macht er sogar 9V swing an 18 Ohm bei +/-12V.
Du solltest für ordentlich Kühlung sorgen, SO16 ist sicher ungeeignet, 
besser TO220-7 + Kühlkörper.
1.5-2W Wärme will der vermutlich abgeführt haben.

von Marco G. (grmg2010)


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Ich hatte auch vor den im DD7-Package zu nehmen und den Tab auf eine 
Fläche zu legen, da dieser ja die Versorgungsspannung führt. Trotzdem 
kann ein kleiner Kühlkörper nicht schaden :)

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