Schalter für Logik

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Hallo alle zusammen,

ich versuche gerade in LtSpice einen High-side Switch aufzubauen. Der 3V 
Ausgangspegel den ich mir erhoffe wird für eine Logikspannung an einem 
Display benötig welche 3V braucht. Jetzt wollte ich das mal Simulieren 
jedoch scheitere ich an LtSpice. Ich habe im Anhang das Modell. Was 
mache ich Falsch. Der Logikeingang am Display wird sehr hochohmig sein. 
Da kommt mir die Frage ob ich 1MOhm zu Masse verwenden sollte.

Was kann ich besser machen?

Vielen Dank für euere Hilfe.

Beste Grüße

[Max M. (jens2001)]

Sawyer M. schrieb:
> Was kann ich besser machen?

.png posten!

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Anbei das Bild :) und dabei fällt mir auf das es ja Active Low ist. So 
dann ist das mal geklärt. Jetzt die Frage wie ich die Simulation 
verbessern kann.

[Stefan F. (Gast)]

Wo ist nun das Problem?

> Jetzt die Frage wie ich die Simulation verbessern kann.

Du meinst sicher, dass du die Schaltung verbessern willst, nicht die 
Simulation. Die wird schon ziemlich gut sein.

Was ist denn dein Ziel?

[Jens G. (jensig)]

Die erhofften 3V am Ausgang kommen nur, wenn Du die Basis Richtung Masse 
ziehst, und nicht gegen denselben Pegel wie der Emitter.
Offensichtlich weist Du scheinbar noch nicht, wie ein npn und pnp 
Transistor funktionieren. Beschäftige Dich also mal damit.

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Stefan U. schrieb:
> Wo ist nun das Problem?
>
>> Jetzt die Frage wie ich die Simulation verbessern kann.
>
> Du meinst sicher, dass du die Schaltung verbessern willst, nicht die
> Simulation. Die wird schon ziemlich gut sein.

Ja da hast du recht. :D Da habe ich mich eindeutig schlecht ausgedrückt.
>
> Was ist denn dein Ziel?

Ich möchte am Ausgang Vout = 3V bei Vuc = 0V. Also Low Active. Jedoch 
funktioniert die Schaltung nicht richtig. Bei Vuc = 3.3V habe ich Vout = 
3.3V und bei Vuc = 0V habe ich auch Vout = 3.3V.

Deshalb stimmt irgendwas mit meinen Parametern nicht. Rein logisch 
betrachtet muss was anderes heraus kommen. Stimmen meine Einstellungen 
in LtSpice laut Bild?

[HildeK (Gast)]

Probiere mal parallel zu den 100n noch einen Widerstand, der die Last 
repräsentiert. Das C wird geladen und bleibt es, auch wenn du wieder 
ausschaltest.
Ich sehe zumindest keinen prinzipiellen Fehler, auch wenn als Transistor 
ein LL-pMOSFET etwas besser wäre.

[Stefan F. (Gast)]

Ein idealer Transistor schaltet voll durch. An einem realten Transisotr 
fällt Spannung ab, wenn ein Laststrom fließt. Je höher der Strom, umso 
höher der Spannungsverlust. Da du aber keinen Lastwiderstand hast, fällt 
auch nichts ab.

Wenn du wirklich auf genau 3,3V ohne nennenswerten Laststrom kommen 
willst, solltest du einen Spannungsteiler verwenden.

Wenn du mit einem  unbekannten oder wechselhaften Laststrom 3,3V sicher 
stellen musst, brauchst du einen Spannungsregler. Es gibt auch welche 
mit Steuereingang zum ein/aus schalten. Aber beachte die Drop-Out 
Spannung. Eventuell kommst du nämlich mir 3,5V Eingangsspannung nicht 
aus.

Ich habe allerdings Zweifel, dass das wirklich nötig ist. Verrate doch 
mal mehr über den konkreten Anwendungsfall.

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Sodelle jetzt funktioniert es. Es lag an dem fehlenden Lastwiderstand. 
Jedoch habe ich immer noch eine Frage. Eigentlich dürfte bei Vout keine 
3.25V rauskommen Aufgrund von Vce sollte doch mindestens 0.3V abfallen. 
Warum passiert das in meinem Modell nicht??

[Jens G. (jensig)]

>Sodelle jetzt funktioniert es. Es lag an dem fehlenden Lastwiderstand.
>Jedoch habe ich immer noch eine Frage. Eigentlich dürfte bei Vout keine
>3.25V rauskommen Aufgrund von Vce sollte doch mindestens 0.3V abfallen.

Wieso? Steht das im DB so drin?
Die VCE (bzw. hier die Vce_sat) ist lastabhängig, un d bei gerade mal 
3mA sind das dann auch nur um die 10mV, wie man dem DB entnehmen kann.

[HildeK (Gast)]

Es ist ja etwas weniger und der Transistor ist mit IC zu IB = 10 recht 
gut übersteuert und der IC ist mit 3.3mA recht klein.  Kann schon 
richtig sein.
Klick mal auf das grüne V(out), dann kannst du die Ausgangsspannung 
ablesen.

[Stefan F. (Gast)]

Bei solchen Details, die von der Material-Streuung abhängen, ist das 
Ergebnis der Simulation allerdings nicht hilfreich.

Der Transistor, den du kaufst wird sich mit Sicherheit ein bisschen 
anders verhalten. Ein Spannungsteiler ist da einfacher und präziser 
auslegbar.

[Klaus R. (klara)]

Sawyer M. schrieb:
> Sodelle jetzt funktioniert es.

Ich habe Deine Anforderungen noch etwas anders verstanden.

Sawyer M. schrieb:
> er 3V
> Ausgangspegel den ich mir erhoffe wird für eine Logikspannung an einem
> Display benötig welche 3V braucht.

Am Display möchtest Du einen Logig-Pin schalten?

OK, dann versorgen wir erst einmal diesen PIN mit einem 
Pullup-Widerstand. Diese Spannung ziehen wir mit einem NPN-Transistor 
bei Bedarf herunter.
Ich gehe davon aus, Vuc soll wieder aus einem Logig-Baustein kommen. 
Beim Schalten haben wir einen Low-Pegel und einen High-Pegel. Der 
Spannungsteiler R1/R4 sorgt dafür, das der Transistor auch wirklich 
ausgeschaltet werden kann. Der Low-Pegel garantiert dies nicht 
unbedingt.
mfg Klaus

[Jens G. (jensig)]

@ Stefan Us (stefanus)

>Bei solchen Details, die von der Material-Streuung abhängen, ist das
>Ergebnis der Simulation allerdings nicht hilfreich.

Stimmt schon, aber nicht so sehr, wie der TO es erwartet. Das DB sagt da 
in den Diagrammen eindeutig was von um die 10mV bei Ic/Ib = 10 (was ja 
ungefähr dem Verhältnis seiner Schaltung entspricht).

[Klaus R. (klara)]

Die Hardcopy war leider nicht so groß wie sie sein sollte.

[Manfred (Gast)]

Stefan U. schrieb:
> Bei solchen Details, die von der Material-Streuung abhängen, ist das
> Ergebnis der Simulation allerdings nicht hilfreich.

Eine Simulation ist niemals hilfreich, solange man die zugehörigen 
Grundlagen nicht zuverlässig beherrscht.

[Sawyer M. (sawyer_ma)]

Vielen Dank euch allen erst einmal. Mir ist schon bewusst das Streuungen 
in der Realität vorliegen. Jedoch kann ich mit Hilfe der Simulation mal 
erste Näherungen treffen.

@Klaus Ra: vielen Dank für deine Vorschläge :)

Ich habe jetzt mal überlegt wie ich auf die 3V0 kommen könnte wenn Vce 
nicht ausreicht.

Ich dachte mir ich hänge noch eine BAT54 dazu. Was haltet Ihr von dieser 
Idee?
Oben ist das Bild dazu angehangen.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Sawyer M. schrieb:
> Vielen Dank euch allen erst einmal. Mir ist schon bewusst das Streuungen
> in der Realität vorliegen. Jedoch kann ich mit Hilfe der Simulation mal
> erste Näherungen treffen.

Wofür?

> Ich habe jetzt mal überlegt wie ich auf die 3V0 kommen könnte wenn Vce
> nicht ausreicht.
>
> Ich dachte mir ich hänge noch eine BAT54 dazu. Was haltet Ihr von dieser
> Idee?

Nichts.

Wozu soll das gut sein? Einen Logik-Eingang kennzeichnet, daß er 
Logikpegel braucht. in 99.9% aller Fälle ist das heutzutage CMOS-Logik, 
und typischerweise mit der L/H-Schaltschwelle bei 50% Vcc [1]. Wenn du 
da 70% Vcc für H reinsteckst, reicht das allemal. Für Vcc=3V wären das 
dann 2.1V.

Auch "nach oben" hat man ordentlich Luft. CMOS-Eingänge haben (außer für 
Spezialanwendungen wie Pegelwandler) Si-Schutzdioden nach Vcc und GND. 
Spannungen über Vcc+0.7V bzw. unter GND-0.7V werden auf die Vcc- bzw. 
GND-Schiene geklemmt, wobei man den Strom durch die Dioden irgendwie 
begrenzen muß. Sprich: Vorwiderstand. Aber bei Vcc=3V kann man locker 
bis 3.5V H-Pegel gehen, ohne irgendwelche Nebenwirkungen.

Wenn das wirklich ein Logikeingang ist (wie du selber schreibst) dann 
paßt über den Daumen gepeilt alles zwischen 2.1V und 3.5V für einen 
H-Pegel. Was soll dann der Unsinn mit der pnp-Schaltstufe und gar noch 
einer Seriendiode? Und vor allem: wie willst du den L-Pegel 
sicherstellen? Bis gestern hattest du noch nicht mal einen 
Pulldown-Widerstand am Ausgang deiner Schaltstufe ...


[1] Es gibt Ausnahmen, etwa Logik-Eingänge mit Schmitt-Trigger 
Charakteristik. Aber dann stehen die geforderten/garantierten 
Schaltschwellen im Datenblatt.

[aS (Gast)]

Manfred schrieb:
> Eine Simulation ist niemals hilfreich, solange man die zugehörigen
> Grundlagen nicht zuverlässig beherrscht.

Nun - Du hättest auch schreiben können: "Das volle Potential läßt sich 
aus so etwas nur schöpfen, wenn man notfalls auch ohne zurechtkäme." 
o.ä.

Simulationen können aber tatsächlich zum Erlernen von Grundverständnis 
nützlich sein - aber auch nur, wenn man die Einschränkungen kennt, und 
dazu noch "aus anderen Quellen schöpft".