Hallo zusammen, ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren. Es handelt sich um diese LEDs: https://www.osram.com/ecat/OSLON%C2%AE%20Black%20SFH%204715/com/en/class_pim_web_catalog_103489/global/prd_pim_device_2219802/ Ich bin auf die LEDs gestoßen, weil sie in einem TOF Kit verwendet werden, dort aber 4 in Reihe - sie sollten also schnell genug ein. Mit ca. 1,5-2A werden die betrieben. Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint ja zu gehen... Vf ist 3,2V und 4 in Reihe an 15V bedeutet 2,2V für den FET und den Reihenwiderstand im TOF Kit. RDSon vom FET sind 280mOhm. Rs wäre dann ca. 1 Ohm, also 4x 3,9Ohm Widerstände Parallel wegen der Verlustleistung. Muss ich bei einer solchen Dimensionierung noch etwas beachten? Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm Widerstand) in Reihe schalten? Vielen Dank! Erik
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Erik schrieb: > Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint > ja zu gehen... im Datenblatt steht rise & fall time 7ns/14ns. Erik schrieb: > Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den > gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm > Widerstand) in Reihe schalten? Ich denke schon, wobei ich in diesem Fall den Widerstand größer machen und den FET vernachläßigen würde. Oder brauchst du die volle Leistung? PS: pass auf deine Augen auf, es ist schon verdammt viel uV power, auch wenn es nicht kollimiert ist.
Erik schrieb: > Hallo zusammen, > > ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren. > > Es handelt sich um diese LEDs: > Laserdioden lassen sich bis in den GHz Bereich modulieren, müssen aber im Laserbereich bleiben. Jede Diode aus einem DVD Writer eignet sich. Mit LEDs habe ich keine Erfahrung.
Erik schrieb: > Hallo zusammen, > > ich möchte gerne 5 oder besser 6 LEDs in Reihe mit 25Mhz modulieren. > Ich bin auf die LEDs gestoßen, weil sie in einem TOF Kit verwendet > werden, dort aber 4 in Reihe - sie sollten also schnell genug ein. > > Mit ca. 1,5-2A werden die betrieben. Ganz schön viel. > Vf ist 3,2V und 4 in Reihe an 15V bedeutet 2,2V für den FET und den > Reihenwiderstand im TOF Kit. Bei so wenig Restspannung nimmt man keinen Vorwiderstand sondern nutzt gleich den Transistor als modulierte Konstantstromquelle. > RDSon vom FET sind 280mOhm. Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm. > Muss ich bei einer solchen Dimensionierung noch etwas beachten? Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein NE555. > Oder kann ich einfach 6 solcher LEDs in Reihe an 24V hängen, den > gleichen FET verwenden und dafür dann 1,6Ohm (FET 0,28 + 1,32 Ohm > Widerstand) in Reihe schalten? Ohje, und DU willst das Ding mit 25 MHz betreiben?
Mir scheint da einiges an Theorie zu fehlen. Ich denke das wird nichts. Aber probier's doch einfach einmal. Es ist sicher lehrreich
A. F. schrieb: > im Datenblatt steht rise & fall time 7ns/14ns. Es gibt keine Angaben über die Sperrschichtkapazität. Vielleicht wäre es gut die LED niederohmig push-pull anzusteuern um die Kapazität zu entladen.
Weswegen willst du die Sperrschichkapazitaet entladen ? Du willst heftig Strom durchtreiben. Also bring einen Schalter, der in 10ns oder so die 2A ein-/ausschaltet. Ich wuerd's vergessen den Fet auf 25mOhm auszusteuern. Nimm mal einen vernuenftigen Wert, der auch schnell erreicht ist.
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Hallo und Danke! > Bei so wenig Restspannung nimmt man keinen Vorwiderstand sondern nutzt > gleich den Transistor als modulierte Konstantstromquelle. Der "Vorwiderstand" wird direkt als Shunt verwendet um den Strom an einem ADC zu überwachen. > Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm. Wieso ist das Rdson des FET bei den Strömen vernachlässigbar? Das spielt bei der Dimensionierung des/der Shunt keine unerhebliche Rolle? > Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein > NE555. In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht. 15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know How" erkennen, oder übersehe ich etwas? > Mir scheint da einiges an Theorie zu fehlen. Ich denke das wird nichts. > Aber probier's doch einfach einmal. Es ist sicher lehrreich Folgenschwere Fehler wollte ich eigentlich vermeiden, daher meine Nachfrage hier bei den Profis :) Vielen Dank! Erik
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Erik schrieb: > Mich wundert, dass sie die 20-25Mhz so klaglos mitmachen. Aber scheint > ja zu gehen... Kaum zu glauben, wenn man mit dem Osram-Spice-Model der Diode mal Spannungs- bzw. Stromsteuerung simuliert. Schaltfrequenz sind 5MHz, Signalanstiegszeit 1ns, Strom jeweils 1,5A/0A.
>Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know How" erkennen, oder übersehe ich etwas? Nun. Bring die 25MHz erst mal auf das Board. Mit genuegend Signaltreue, dass ein FET treiber auch damit schalten kann. Dann lass den Fettreiber mal den FET treiben. Wie sieht das signal am Gate aus ? Und dann lass mal den Strom durch die LEDs, und schau dir den Strom an.
So ein 50W Sender auf 25 MHz (und Oberwellen) gefällt nicht jedem...
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Joe F. schrieb: > So ein 50W Sender auf 25 MHz (und Oberwellen) gefällt nicht jedem... Die ABER Fraktion ist auch schon da!
Erik schrieb: > Der "Vorwiderstand" wird direkt als Shunt verwendet um den Strom an > einem ADC zu überwachen. Naja, der kann bestenfalls den Mittelwert messen, wenn da WIRKLICH mit 25 MHz geschaltet wird. >> Braucht kein Mensch, denn 2A an 2V sind 1 Ohm. > > Wieso ist das Rdson des FET bei den Strömen vernachlässigbar? Wenn man den FET im Linearbetrieb betreibt. Im Schaltbetrieb so wie in deiner Schaltung ist das natürlich anders, da sind die 280mOhm schon nützlich. Trotzdem ist die Schaltung fragwürdig. >> Ja, denn 1A bei 25 MHz zu modulieren ist schon ne andere Liga als ein >> NE555. > > In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht. In welchem denn? Link? Datenblatt? > 15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND > Sieht ziemlich straight forward aus und ich kann bis auf unbestückte > Beschaltung zur Anpassung der rise/fall Zeiten kein "anderes Liga Know > How" erkennen, Da ist auch keins. Das RC-Glied mit 10R und 470pF ist fragwürdig.
Hallo, > In welchem denn? Link? Datenblatt? https://www.espros.com/downloads/02_Cameras_and_Modules/Datasheet_DME_660-V1.06.pdf Hier ist auf Seite 19 die LED Ansteuerung zu finden. Modulationsfrequenz sind 0.675, 1.25, 2.5, 5, 10, 20MHz Als ich die Schaltung gesehen habe, war ich auch von Anfang an skeptisch was die hohen Frequenzen angeht - aber "irgendwie" scheint es ja zu gehen?!
Erik schrieb: > Hallo, > >> In welchem denn? Link? Datenblatt? > > https://www.espros.com/downloads/02_Cameras_and_Modules/Datasheet_DME_660-V1.06.pdf > > Hier ist auf Seite 19 die LED Ansteuerung zu finden. > Modulationsfrequenz sind 0.675, 1.25, 2.5, 5, 10, 20MHz Und die läuft WIRKLICH mit 20MHz? Das ist irgendwie schwer zu glauben. Da würde mich mal eine Messung interessieren. Denn allein die Treiberleistung ist bei 25 MHz gigantisch, auch wenn das Ding nur kurze Bursts raushaut.
> Da würde mich mal eine Messung interessieren. Ich versuche mal an das Kit zu kommen und zu messen. Idealerweise ja direkt das Licht der LEDs... zur Not dann den Strom oder die Spannung an den Shunts...
Falk B. schrieb: > Und die läuft WIRKLICH mit 20MHz? Das ist irgendwie schwer zu glauben. > Da würde mich mal eine Messung interessieren. Denn allein die > Treiberleistung ist bei 25 MHz gigantisch Der BSD316 hat wirklich sehr kleine Kapazitäten bzw. Ladungen, da ist das schon denkbar. Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht. Der Mosfet braucht typisch knapp 4V Ugs für 2A Drainstrom. Am Sourcewiderstand fallen dabei 2V ab. Ug muss also ~6V sein. Berücksichtig man noch etwas Spannung am Gatevorwiderstand und etwas Drop am Treiberausgang während der Schaltflanken, brauch man noch mehr. Daher die Versorgung des 74ACT04 mit dem absoluten Maximum von 7V.
ArnoR schrieb: > das schon denkbar. Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht. Der Eben. Das hätte ich so nicht gebaut. Der klassische Emitterfolger als Stromquelle mit NPN-Transistor wäre deutlich besser und hätte auch sehr wenig Eingangskapazität.
Falk B. schrieb: > Das hätte ich so nicht gebaut. Ich wohl auch nicht, aber mir macht da mehr das Verhalten der IR-LED Sorgen (siehe Simu oben). Die verwendeten SFH4715S haben jeweils 2 SFH4715 in Reihe drin, also insgesamt 8 LEDs mit seltsamem Verhalten in Reihe und grenzwertig schnell geschaltet. Die von Osram empfohlene Korrekturbeschaltung unterstützt nicht sonderlich die Hoffnung auf kontrollierbares Verhalten.
Erik schrieb: > LED.png Das wird m.E. mit der dortigen reinen Schalterlösung nichts, weil das Ausräumen der LED viel zu lange dauert. Und aus dem Grund ist im Datenblatt die tf mit einem Lastwiderstand angegeben. Erik schrieb: > In dem Ref-Kit ist es aber genauso gemacht. > 15V - 4x LED - FET - Widerstand - GND Im Refkit ist ein RL-Glied mit einer Zeitkonstante von 33ns parallel zum den LEDs für das schnelle Ausräumen zuständig... ArnoR schrieb: > Aber in der Schaltung ist alles auf Kante genäht. Ein Blitz für ein Consumergerät. Da ist "auf Kante nähen" das Designziel. Mich wundert eher, dass da recht viele Bauteile drin sind. Aber offenbar war da entsprechende Not. Erik schrieb: > weil sie in einem TOF Kit verwendet werden, dort aber 4 in Reihe - sie > sollten also schnell genug ein. Da kann man mit dem Layout noch einiges verbocken...
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Lothar M. schrieb: > Im Refkit ist ein RL-Glied mit einer Zeitkonstante von 33ns parallel zum > den LEDs für das schnelle Ausräumen zuständig... Das RL-Glied ist nicht bestückt. Es würde auch dazu führen, dass die LEDs nur einen kurzen Strompuls an der Einschaltflanke sehen.
ArnoR schrieb: > Das RL-Glied ist nicht bestückt. Interessant, dass es vorgesehen und hinterher wegoptimiert wurde. Also reicht es für diese Blitzschaltung auch aus, wenn die LEDs nicht die schnelle tf haben. Wenn eine Information mit 25MHz aufmoduliert werden soll, sieht das aber anders aus.
Was soll denn ausgeraeumt werden ? Wenn kein Strom mehr kommt, gibt's auch keine Photonen mehr. Es ist ja nicht so, dass da noch ein Elko zu entladen waere.
Megatroll schrieb: > Was soll denn ausgeraeumt werden ? Wenn kein Strom mehr kommt, gibt's > auch keine Photonen mehr. Es ist ja nicht so, dass da noch ein Elko zu > entladen waere. Doch, die Raumladungszone. LEDs leuchten nach Abschalten des Stromes noch eine ganze Weile nach. Wenn es wirklich schnell sein muss, dann ordnet man den Schalttransistor parallel zur LED an, nicht in Reihe. D.h. die LED wird in den Dunkelphasen kurzgeschlossen. Das liefert deutlich kürzere Abfallzeiten.
In dieser Raumladungszone ist doch keine Energie mehr, zumindest nicht im linearen Massstab. Dass da noch etwas nachleuchtet im 10^-6 er Bereich ist klar. Von welcher Zeitkonstante reden wir denn ?
soul e. schrieb: > Wenn es wirklich schnell sein muss, dann ordnet man den Schalttransistor > parallel zur LED an, nicht in Reihe. D.h. die LED wird in den > Dunkelphasen kurzgeschlossen. So wie dort z.B: https://www.mouser.de/new/broadcom/broadcom-afbr-1555arz-afbr-2555arz/ Megatroll schrieb: > Von welcher Zeitkonstante reden wir denn ? Nimm für halbwegs anständige Flanken mal den Kehrwert von 25MHz und teile den durch 5.
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Für die TOF Anwendung brauchen die LEDs denke ich keine allzu steilen Flanken. Es wird ja nur "Licht" an/aus Moduliert und keine Informationen wie bei FIber usw. Solange die Lichtmenge erheblich reduziert wird, sollte das für die "Tiefeninformation" ausreichen. Das Delay durch Buffer und FET wird ja rauskalibriert. Moduliert werden muss ja nur, um ausreichend genug Energie in den Pixeln zu sammeln und dennoch Pulse zu haben die kurz genug sind, um eine entsprechende Auflösung in der Tiefe zu haben. Ich werde erst am Montag an dem Kit messen können. Kann es leider ohne Hilfe nicht in Betrieb nehmen und der passende Labor-Ingenieur ist schon im WE. Vielen Dank erstmal allen für den unfangreichen Input. Ich nehme erstmal mit, dass die Lösung eher schlecht ist und man für eine Serie besser designen müsste. Aber für ein proof of concept bei einer Abschlussarbeit tut es das vielleicht doch erstmal. Aber ich schaue mal, ob und wie ich die Ansteuerung verbessern kann. Dachte nur ein bereits funktionierendes Ref-Kit als Vorlage kann nicht schaden. Nur leider brauche ich eben 10-12 LEDs, also nochmal 1-2 LEDs pro Strang mehr. Dann kann ich mir den 24V => 15V Converter sicher auch sparen und kann direkt die 24V nehmen. Dann sollte ich bei 10 LEDs wieder ausrechend Restspannung zur Verfügung haben. Viele Grüße, Erik
Über das Wochenende lese ich mal dieses Paper: https://www.mpi-hd.mpg.de/gerda/public/2008/t08_vlvnt08_led_bl.pdf https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0709/0709.0453.pdf
Erik schrieb: > schaden. Nur leider brauche ich eben 10-12 LEDs, also nochmal 1-2 LEDs > pro Strang mehr. Dann kann ich mir den 24V => 15V Converter sicher auch > sparen und kann direkt die 24V nehmen. Richtig. > Dann sollte ich bei 10 LEDs > wieder ausrechend Restspannung zur Verfügung haben. Naja, bei 3,2V Flußspannung bei 2A kann man da sinnvollerweise max. 6 Stück in Reihe schalten. Im Prinzip geht das so. Beitrag "Re: Emitterschaltung als Laserdiodentreiber" Wenn gleich ich es hier schon ein wenig anders machen würde. Als Treiber für die Basis würde ich ein niederohmiges AC-Gatter mit 3,3V nehmen. Da bleiben dann ca. 2,6V für R1 übrig. Für die 2 A braucht es natürlich einen anderen Transistor, aber den findet man.
Was ist ein TOF Kit? Time of flight, um Distanzen zu messen?
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Philipp G. schrieb: > Was ist ein TOF Kit? Time of flight, um Distanzen zu messen? Ja, siehe Doku. Beitrag "Re: LED Modulation 25MHz"
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Anbei die Spannung über einer LED bei 24MHz. Leider war das Oszi zu komisch und die Darstellung sehr schlecht. Sicher habe ich auch noch viele parasitäre Effekte mitgemessen, weil die Masseleitung nicht kurz genug zu bekommen war. Immerhin sieht man eine recht steile Anstiegszeit von ca. 4ns und dann passieren komische Sachen, die sicher auf die Messung zurückzuführen sind. Aber die 24MHz sind über einer LED gemessen zu erkennen, so dass diese Taktraten zumindest funktionieren. Woher das zweite Maximum kommt, kann ich mir aber nicht erklären, denn die LEDs werden mit 24MHz und D=0.5 angesteuert. Die Vf der LED kann man auch nur erahnen :-/ In Summe keine allzu gute Messung! Aber das Kit musste wieder weg. Ich hoffe, dass ich diese Woche nochmal ran darf.
Erik schrieb: > Anbei die Spannung über einer LED bei 24MHz. > > Leider war das Oszi zu komisch und die Darstellung sehr schlecht. Diese "Darstellung" ist vollkommen sinnlos. > Aber die 24MHz sind über einer LED gemessen zu erkennen, so dass diese > Taktraten zumindest funktionieren. Eine vollkommen unsinnige Aussage! Du hast rein gar nichts gemessen, schon gar nicht die relevanten Dinge, also kann man auch keinen belastbaren Aussagen treffen. > In Summe keine allzu gute Messung! Eben. Man hätte die Spannung über den Shunts messen können, auch wenn dort noch der Gatestrom drüber geht. Aber ohne eine gescheite, HF-taugliche Anbindung wird das nix. Die Flußspannung der LED bzw. U_DS des MOSFETs sind die unwichtigsten Parameter einer LED-Ansteuerung.
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Hier noch eine Messung über den Shunts... Hat jemand eine Idee, wieso zum Ansteuern des FET so viele Buffer in Reihe und dann am Ende zwei parallel geschaltet sind? Die 24mA der Single-Buffer reichen aus, um den FET schnell genug ansteuern zu können und am Anfang der Kette hätte ein Inverter gereicht, um den Open Drain Ausgang vom TOF Sensor auf die 7V zu bringen. Auch der 47R Pull Up am Buffereingang ist merkwürdig. Oder wird hier der niederophmige Pullup verwendet, weil der Buffer hochohmig genug am Eingang ist und dadurch das Schaltverhalten wesentlich verbessert wird? Also wieso nicht einfach einen Inverter verwenden und gut ist? Da tut es ja ein weiterer schneller n-channel FET, oder NPN und gut ist?
Erik schrieb: > Hier noch eine Messung über den Shunts... > > Hat jemand eine Idee, wieso zum Ansteuern des FET so viele Buffer in > Reihe und dann am Ende zwei parallel geschaltet sind? Damit man mehr Treiberleistung hat. Wenn gleich die teilweise durch die 10 Ohm Gatewiderstand ausgebremst werden. > Die 24mA der Single-Buffer reichen aus, um den FET schnell genug > ansteuern zu können Wirklich? Schon mal gescheit gemessen? > Also wieso nicht einfach einen Inverter verwenden und gut ist? Mein Gott, das Ding kostet NICHTs und hat 6 Inverter in einem Gehäuse! > Da tut es ja ein weiterer schneller n-channel FET, oder NPN und gut ist? Nein, denn der ist 1. größer und 2. noch lange nicht so gut und schnell wie ein integrierter Inverter. Du verrennst dich gerade in absoluten Nebensächlichkeiten.
> Du verrennst dich gerade in absoluten Nebensächlichkeiten. Da hast Du Recht.. ich konzentriere mich auf die LEDs! Ich hatte nur überlegt, ob man den Hex-Inverter wegoptimieren könnte, sollte der Platz irgendwann eng werden.
Orientiere ich mich an der Schaltung vom Kit: Möchte ich nun 6 LEDs pro Strang an 24V verwenden bei allerdings ca. 1A, habe ich - 19.2V an den LEDs - 0,23V am FET (RDson 230mOhm bei 1A) - 4,57V an den Shunts Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige. Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn. Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann. Aktuell sieht es doch danach aus, dass ich einen komplett eigenen Weg gehen muss.
Erik schrieb: > Orientiere ich mich an der Schaltung vom Kit: Ist NICHT sinvoll! > Möchte ich nun 6 LEDs pro Strang an 24V verwenden bei allerdings ca. 1A, > habe ich > - 19.2V an den LEDs Ja. > - 0,23V am FET (RDson 230mOhm bei 1A) Hmm. > - 4,57V an den Shunts Braucht kein Mensch, wenn gleich es den Strom stabilisiert. > Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit > dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige. > > Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn. > Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann. Jeder normale MOSFET-Treiber kann das. https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-Übersicht#MOSFET-Treiber Die gibt es meistens auch im Doppelpack. > Aktuell sieht es doch danach aus, dass ich einen komplett eigenen Weg > gehen muss. Ich habe eine Empfehlung ausgesprochen. Du mußt das Rad nicht neu erfinden. Beitrag "Re: LED Modulation 25MHz"
Vielen Dank Falk für Deine Hilfe! > Ich habe eine Empfehlung ausgesprochen. Du mußt das Rad nicht neu > erfinden Ich dimensioniere gerade eine Schaltung mit der Konstantstromquelle deiner Empfehlung. Mal sehen wie weit ich komme.
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Hallo, ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig. Folgender NPN: http://www.farnell.com/datasheets/2239687.pdf Habe den TL431 dazugenommen, weil die LEDs ja warm werden und da wären die Temperaturstabilität nur mit einer Diode zu schlecht. IB vom Q5 habe ich jetzt auf 8mA ausgelegt, damit ich bei Verstärkung hFE 400 aus dem Datenblatt /3.3 (Erfahrungswert im Netz?) auf die 1A komme. Das Poti soll dazu dienen, den Strom einstellbar zu machen, so dass ich die Helligkeit der LEDs noch einstellen kann. Da muss ich dann ein Poti nehmen, was wieder temperaturstabil ist. Als Buffer habe ich den mit 3.3V betriebenen bekannten 74AC genommen aus dem Ref-Kit. Ist das soiwet nachvollziehbar, oder totaler Unsinn? Vielen Dank!
Darf ich fragen was ihr da baut? Wir haben mit IR-LEDs und 25MHz einen Laser-Störer gebaut. Wollt ihr den ELS von ESO eine Fehlmessung einschleusen?
In meiner Abschlussarbeit geht es um TOF und genau das ist auch das Thema hier. Ich möchte also keine bösen Maschinen bauen oder sowas :D
Erik schrieb: > ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig. ... > Habe den TL431 dazugenommen Du bist ja ein Witzbold. Der TL431 soll also bei 25MHz Eingangstakt immer schön den Strom einregeln? Hast du mal ins DB geschaut was der so für Reaktionszeiten hat? Der ist um Größenordnungen zu langsam.
In deiner Schaltung steht jetzt wieder SFH4715 und Uf=3,2V (1A). Ich hatte oben schon mal (vergeblich) darauf hingewiesen, dass in den TOF-Kit SFH4715s mit je 2 internen LEDs verwendet werden. Deine LED-Kette hat also nicht 19V Uf, sondern nur 9V. Den Rest zu 21,5V muss der Transistor verheizen, überaus sportlich im SOT223.
Erik schrieb: > Ich möchte also keine bösen Maschinen bauen oder sowas :D Schade! Hätt dir dabei eher helfen können :-)
Falk B. (falk) >> Da der FET ca. 3,5-4V Ugs braucht für den Id ist also ein Betrieb mit >> dem 7V 74AC nicht mehr möglich, da ich eher 8,5-9V benötige. >> >> Ich finde aber keinen Buffer, der >10V VCC hat, aber auch ähnliche dyn. >> Parameter wie der 74AC04 aufweisen kann. >Jeder normale MOSFET-Treiber kann das. Einen Mosfet-Driver kann man aber auch gleich direkt zum Treiben der LEDs nehmen. Einen extra-Mosfet braucht man da nicht unbedingt. Allerdings sind die rel. hochohmig, so daß man die schon fast als LED-Driver mit integriertem Vorwiderstand betrachten kann ;-). Z.B. MCP1406, hatte lt. meinem Oszi um die 5ns Schaltflanke mit 100mA-IREDs, was schon besser ist, als das Datenblatt eigentlich erlaubt (war ohnehin schon nahe an der Grenze des Oszis selbst - kann also nur besser werden ;-) Bis reichlich 1A mindestens kann man den jedenfalls mißbrauchen, je nach Gehäuse. Könnte man zumindest mal in Betracht ziehen ...
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Erik schrieb: > Hallo, > > ich habe meine Schaltung nach deiner "Idee" fertig. Naja. > Folgender NPN: > http://www.farnell.com/datasheets/2239687.pdf Sieht gut aus. > Habe den TL431 dazugenommen, weil die LEDs ja warm werden und da wären > die Temperaturstabilität nur mit einer Diode zu schlecht. Totaler Käse. Der ist locker um Faktor 100 zu langsam, wenn du dprt 25 MHz draufgeben willst. > IB vom Q5 habe ich jetzt auf 8mA ausgelegt, damit ich bei Verstärkung > hFE 400 aus dem Datenblatt /3.3 (Erfahrungswert im Netz?) auf die 1A > komme. Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen Basiswiderstand, der ist eher hinderlich. > Das Poti soll dazu dienen, den Strom einstellbar zu machen, so dass ich > die Helligkeit der LEDs noch einstellen kann. Da muss ich dann ein Poti > nehmen, was wieder temperaturstabil ist. Unsinn. Das macht man, wenn überhaupt, durch ein variable Steuerspannung an der Basis, hier die Betriebsspannung des Basistreibers U2A. > Ist das soiwet nachvollziehbar, oder totaler Unsinn? Beides ;-) Der TL431 und der Basiswiderstand müssen raus. Dann passt das auch mit der schnellen Stromquelle.
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Noch was. An den 24V fehlen ein paar hundert nF als Keramikkondensator und ein größerer Elko, sagen wir um die 10-100uF mit möglichst kleinem ESR. Das Layout sollte auch passen, bei den Strömen und Frequenzen. Siehe https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator
Vergesst doch diesen AC Gatter Scheiss als Treiber. Dafuer gibt es Chips mit richtig Rumms. zB MIC4422, MIC4427, LTC1693-1, Ich hatte sogar mal welche von IXYS, die brachten 30Apeak, gingen aber sehr schnell kaputt. Damit konnte man ein Gate in 4ns schalten.
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Weiterer Treiber mit noch mehr Rumms: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=ucc27321&fileType=pdf
Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre Turn off time (t_off) 1300ns!!! Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes Sättgungsverhalten erkauft wurde. Hmmm. Oder man hat "Glück", daß der im ungesättigten Betrieb wie in dieser Schaltung deutlich schneller ist.
OT Falk B. schrieb: > Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre > > Turn off time (t_off) 1300ns!!! > > Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes > Sättgungsverhalten erkauft wurde. Ist das nicht ein zu erwartender und (praktisch) unvermeidbarer Effekt wegen der Miller-kapazität?
2 Cent schrieb: >> Hmm, dieser High Gain NPN ist vielleicht doch nicht so ganz das Wahre >> >> Turn off time (t_off) 1300ns!!! >> >> Scheint so, als ob duch die hohe Verstärkung eine starkes >> Sättgungsverhalten erkauft wurde. > Ist das nicht ein zu erwartender und (praktisch) unvermeidbarer Effekt > wegen der Miller-kapazität? Nein, das ist in erster Linie ein Effekt der NPN Geometrie.
Falk B. schrieb: > Nein, das ist in erster Linie ein Effekt der NPN Geometrie. Ja, ok. Meine Frage war gemeint innerhalb der NPN-Welt.
> Ich hatte oben schon mal (vergeblich) darauf hingewiesen Ich verwende die 3.2V Version - also die S Variante. Das ist nur eine ungenaue Bezeichnung. Danke dennoch! > Du bist ja ein Witzbold. Der TL431 soll also bei 25MHz Eingangstakt > immer schön den Strom einregeln? > Totaler Käse. Der ist locker um Faktor 100 zu langsam, wenn du dprt 25 > MHz draufgeben willst. Ich hatte mich zu sehr auf die Temperatur konzentriert. Das hatte ich dann wieder übersehen. Ich werfe ihn wieder raus! > Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen > Basiswiderstand, der ist eher hinderlich. Ich habe bisher alle bipolaren mit einem Basiswiderstand betrieben. Was begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe? Geht der NPN dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik komplett vergessen? > Noch was. An den 24V fehlen ein paar hundert nF als Keramikkondensator > und ein größerer Elko, sagen wir um die 10-100uF mit möglichst kleinem > ESR. Kondenstaoren habe ich dann gestern Abend noch hinzugefügt. 100uF Elko und 100nF. > Turn off time (t_off) 1300ns!!! Ich hatte noch diesen hier im Blick: https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30809.pdf ton 35ns toff 230ns bei VCC = 10V, IC = 500mA, IB1 = IB2 = 50mA Basisstrom 50mA klingt schon ziemlich fies... Ich brauche ja bei hFE 185 bei 1A nur ca. 5-6mA. Aber ohne Basisvorwiderstand - wie stelle ich das ein? Ich überlege gerade wegen mangelnder Erfahrung in diesem Bereich das Ref-Kit Design einfach um einen weiteren Strang zu erweitern. Dann habe ich 3x 4LEDs und weiß zumindest, dass es "unschön aber eben irgendwie" funktioniert ^^ Dann muss ich aber die LED Versorgung umbauen auf mehr Strom, oder es reicht vielleicht sogar, weil ich ja kleineren Peak Strom verwenden möchte und weitere 74AC04 verwenden. Der Rest sollte "copy & paste" sein.
Erik schrieb: > Was begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe? Der Emitterwiderstand. Würde der Strom größer als 1A werden, dann steigt die Spannung über ihm entsprechend an und die Ube sinkt ab, weil die Eingangsspannung ja fest vorgegeben ist (3V3). Der Transistor würde abgeregelt werden. > Geht der NPN > dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik > komplett vergessen? Nein, siehe oben, es ist ein Regelvorgang auf einen bestimmten Strom. Sättigung tritt nicht auf, solange die Versorgungsspannung groß genug ist.
Erik schrieb: >> Die Emitterfolgerschaltung (= Kollektorschaltung) braucht keinen >> Basiswiderstand, der ist eher hinderlich. > > Ich habe bisher alle bipolaren mit einem Basiswiderstand betrieben. Mag sein. > Was > begrenzt dann den Strom, wenn ich 3,3V auf die Basis gebe? Die Stromgegenkopplung durch den Emitterwiderstand. Denn sobald ein Basisstrom fließt, fließt der verstärkte Emitterstrom durch den Emitterwiderstand. Damit steigt die Spannung an diesem und die BE-Spannung bleibt praktisch konstant. > Geht der NPN > dann nicht erst recht in die volle Sättigung und ich kann die Dynamik > komplett vergessen? Nö, das ist ja gerade der Trick des Emitterfolgers. Eine ganze Logikbaureihe (ECL) basiert darauf und ist SAUSCHNELL. > >> und ein größerer Elko, sagen wir um die 10-100uF mit möglichst kleinem >> ESR. > > Kondenstaoren habe ich dann gestern Abend noch hinzugefügt. 100uF Elko > und 100nF. Für den Anfang sollte das reichen, ggf. muss man bei der Inbetriebnahme was anpassen. >> Turn off time (t_off) 1300ns!!! > > Ich hatte noch diesen hier im Blick: > https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30809.pdf > > ton 35ns > toff 230ns > > bei VCC = 10V, IC = 500mA, IB1 = IB2 = 50mA Naja, das ist meist alles in Emitterschaltung gemessen. Die hast du aber nicht. > Basisstrom 50mA klingt schon ziemlich fies... Nö, das ist normal, um den Transistor sicher und fett in die Sättigung zu treiben. Das macht ihn aber langsam beim Ausschalten. > Ich brauche ja bei hFE 185 bei 1A nur ca. 5-6mA. Aber ohne > Basisvorwiderstand - wie stelle ich das ein? Das stellt sich automatisch über den Emitterwiderstand und die Stromverstärkung ein. Das ist einer der Vorteile dieser Schaltung, daß sie ziemlich robust gegen Toleranzen von hfe ist. > Ich überlege gerade wegen mangelnder Erfahrung in diesem Bereich das > Ref-Kit Design einfach um einen weiteren Strang zu erweitern. Dann habe > ich 3x 4LEDs und weiß zumindest, dass es "unschön aber eben irgendwie" > funktioniert ^^ Würde ich nicht empfehlen.
Ich wiederhole hier zwar nun vieles, das schon gesagt wurde. Vieles kenne ich aber aus der Masterarbeit, in welchem wir ähnliches gemacht haben - Verwende vernünftige MOSFET-Treiber mit richtig Leistung, 1 A Ausgang Minimum, sollten für n paar zehn MHz reichen - Verwende vernünftige MOSFETs - Wenns richtig gut sein soll, musst du die LEDs aktiv entladen, z.B. mit ner negativen Spannung. Bei 25 MHz gehts aber auch noch ohne - Verwende möglichst keine Widerstände, schon gar nicht am Gate oder dem Signalpfad - Verwende eine richtig richtig gute Spannungsversorgung und Pufferung und auch das dafür benötigte Layout, Stecker, Kabel etc. Jeden Einbruch in der Spannungsversorgung siehst du als modulierte Amplitude deiner LED Ich kann mal gucken, ob ich noch die Infos zu meinem Testschaltplan finde. Ein Kollege hat damals einen Peak-Generator gebaut, der einen 10 ns Impuls (optisch!) erzeugen konnte, waren dann etwa 8 A durch eine 700 mA LED ;)
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> Der Emitterwiderstand. Würde der Strom größer als 1A werden, dann steigt > die Spannung über ihm entsprechend an und die Ube sinkt ab, weil die > Eingangsspannung ja fest vorgegeben ist (3V3). Der Transistor würde > abgeregelt werden. Ah ok... ich habe bisher immer nur die Emitterschaltung verwendet. Ich muss meine Synapsen wohl neu trainieren :-/ Danke! > Würde ich nicht empfehlen. Bei der sensationellen Hilfe hier - Einverstanden! Ich werde jetzt diesen NPN verwenden, da wir an der Hochschule einfacher bei Farnell bestellen können: http://www.farnell.com/datasheets/2239713.pdf Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A. Wie dimensioniere ich dann die Shunts? 24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack. Also 4 || 18 Ohm sollten so um die 1.04A ergeben. Eigentlich wollte ich noch einen Step Down DC/DC bauen, um von 24V auf 5V zu kommen und dann nehme ich einen mit Poti einstellbaren LDO, um aus den 5V 2-4V zu machen, um die VCC des Buffers und damit den Strom einstellen zu können. Aber bei dem Emitterfolger geht das ja nun nicht mehr, weil der Transistor dann automatisch selber gegenregeln würde? Außer dem Wechseln der Shunts habe ich keine Chance, den Strom einzustellen, oder? Danke!
> Ich kann mal gucken, ob ich noch die Infos zu meinem Testschaltplan > finde. Ein Kollege hat damals einen Peak-Generator gebaut, der einen 10 > ns Impuls (optisch!) erzeugen konnte, waren dann etwa 8 A durch eine 700 > mA LED ;) Das würde sehr helfen! ------------------------ Den LDO hinter dem DC/DC kann man auch weglassen, wenn ich einen einigermaßen sauberen und einstellbaren Step-Down hinbekomme.
Erik schrieb: > Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der > sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A. > Wie dimensioniere ich dann die Shunts? > 24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt > > Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack. Nein, du hast die Sache noch nicht verstanden. Der Strom wird durch den Emitterwiderstand und die Steuerspannung (3V3) festgelegt (geregelt), nicht durch einen zusätzlichen Shunt. Der Transistor darf auf keinen Fall bis Uce~0,1V durchgesteuert (gesättigt) werden. Die Rechnung wäre eher so: 24V(Ucc)-19,2V(LED)-2,5V(Re)=2,3V(Uce)
Erik schrieb: > http://www.farnell.com/datasheets/2239713.pdf Naja, er ist einen Versuch wert. >> Beim FET hatte ich ja ein festes RDson, nun muss ich ja hier mit der > sich einstellenden VCE rechnen bei meinen 1A. > Wie dimensioniere ich dann die Shunts? > 24V - 19.2V LEDs - VCE - Vshunt > > Hier sehe ich bei 1A ca. 0.1V VCE, also bleiben 4.7V für das Shunt Pack. NEIN! Der Transistor soll ungesättigt arbeiten, da kann man schon mal 1-2V MINDESTENS als V_CE ansetzen. Warum in aller Welt meinst du, 4,7V am Shunt zu brauchen? > Also 4 || 18 Ohm sollten so um die 1.04A ergeben. Menschenskinder, du hattest doch schon ein brauchbare Dimensionierung. Warum jetzt wieder alles anders? > Eigentlich wollte ich noch einen Step Down DC/DC bauen, um von 24V auf > 5V zu kommen und dann nehme ich einen mit Poti einstellbaren LDO, um aus > den 5V 2-4V zu machen, um die VCC des Buffers und damit den Strom > einstellen zu können. Unsinn. Für die paar mA reicht ein LM317. > Aber bei dem Emitterfolger geht das ja nun nicht mehr, weil der > Transistor dann automatisch selber gegenregeln würde? Was redest du hier? Klar kann man den Strom durch eine veränderliche Treiberspannung einstellen! Bissel weniger Red Bull saufen und einfach mal locker bleiben . . .
Erik schrieb: > Den LDO hinter dem DC/DC kann man auch weglassen, wenn ich einen > einigermaßen sauberen und einstellbaren Step-Down hinbekomme. Du beschäftigst dich schon wieder mit Nebensächlichkeiten! Selbst der Selberbau dieser LEDs ist wahrscheinlich NICHT deine Kernaufgabe. Man konzentriert sich so weit wie möglich auf die WIRKLICH WICHTIGEN Dinge, von denen man Ahnung hat und kauft den Rest so weit wie möglich fertig. Jeden Scheiß selber zu basteln ist einfach nur Unsinn und hochgradiger Bastlermurks. Basteln um des bastelns Willen. Und gerade für bei einem Prototypen sind die Bauteilkosten voll nebensächlich, der Zeitaufwand und dessen Kosten dominieren in den allermeisten Fällen.
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> NEIN! Der Transistor soll ungesättigt arbeiten, da kann man schon mal > 1-2V MINDESTENS als V_CE ansetzen. Warum in aller Welt meinst du, 4,7V > am Shunt zu brauchen? Ich denke mir ist die Kausalitätskette der Schaltung noch nicht ganz klar. Welcher Strom wo zu fließen beginnt und dann welchen Spannungsabfall bewirkt. Die UCE mit 0.1V in der Sättigung anzunehmen, war zugegeben Blödsinn (das sollte nur im direkten Einschaltmoment passieren?). UBE sinkt ja mit steigendem Strom, da UShunt größer wird. Durch sinkendes UBE stellt sich dann die ungesättigte Situation mit weit größerem UCE ein. Die Spannung am Emitterwiderstand (Shunt) und damit der Strom ergibt sich also aus der UCE und nicht anders herum. Ich hoffe ich habe das nun richtig wiedergegeben. Im LTSpice kann ich das Verhalten nicht nachvollziehen, daher stehe ich auf dem Schlauch. Im LTSpice habe ich nämlich einen negativen Strom. Aber kann auch daran liegen, dass die Komponenten nicht direkt identisch zu meiner Schaltung sind und ich nur Symbole gesucht habe, die vorhanden waren. Mal sehen, wie ich Symbole an meine Settings anpassen kann.
LTSpice war/ist auch der Meinung, dass 0.6A-1A als Basisstrom fließen. Daher konnte ich "paar mA" nicht nachvollziehen, die am Ende der Buffer und damit dessen VCC zur Verfügung stellen muss.
Die Modellierung ist unrealistisch! Mach mal einen Quellenwiderstand für den Generator rein! Typisch sind das 50 Ohm Messungen in den Datenblättern. Die Sperrschichtkapazität der LED ist immer höher als man denkt. Daher würde ich auch die richtigen Werte DEINER LED einsetzen und nicht die einer weißen irgendwas LED.
Erik schrieb: > Im LTSpice kann ich das Verhalten nicht nachvollziehen, daher stehe ich > auf dem Schlauch. > Im LTSpice habe ich nämlich einen negativen Strom. Du zeigst nicht Ic (Iled), sondern den Strom durch R1, dem ist noch der Basisstrom überlagert. Außerdem passt das was mit den Strömen/Spannungen nicht. Wenn bei Ue=3,3V nur 640mA durch R1 fließen, bedeutet das eine Ube von 1,7V, da stimmt was nicht. Wie sieht die Kollektorspannung des Transistors aus? Ist die Flußspannung der LEDs vielleicht zu hoch?
Durch die Nullohm seines Generators pumpt er den Strom bidirektional vom Generator quer durch die Transe. So kann die Schaltung nicht funktionieren. Daher auch der negative Strom zeitweise.
"startup" rausmachen oder die Rampe der Spannungsversorgung mit aufzeichnen lassen. Du befindest dich mit startup eben in dieser Startup-Phase, was falsch ist.
Wenn ich ohne 25MHz simuliere, also statisch 3,3V anlege erreicht die Schaltung nach ca. 20us einen stabilen Zustand mit Ic = 1A U(R1) = 2.4V U(CE) = 1,9V I(B) = 6mA U(BE) = 760mV U(LEDs) = 19.4V Mit einem Serienwiderstand an den 3.3V ergibt sich am Ende etwas weniger Strom und etwas andere Verhältnisse, aber ansonsten sieht es ähnlich aus. Statisch klappt es also, aber dynamisch passiert Mist... hoffentlich doffe Effekte durch falsche Modelle.
> "startup" rausmachen Das war es! Danke! Nun kann ich auch sinnvoll alles nachvollziehen und messen... das hat bisher gefehlt! Die 24V waren in der Zeit der Pulse noch nicht da und dadurch gab es fiese Effekte. startup ist raus, die 24V liegen stable an und es sieht nun gut aus, wie von Euch hier beschrieben! Wieder eine Nebensache: Nun habe ich einen I Basis Peak von 80-100mA... das bei zwei Strängen... sind bei einem LDO von 24V => 3.3V aber immer noch 4W statisch und bei einem Duty Cycle von 0.25 ca. 1W... vielleicht kann ich das mit dem LDO wirklich riskieren. Die LEDs werden genug heizen, da macht der LDO auch nix mehr aus.
Na ich weiß nicht. Die Ausgangsimpedanz eines 74ACx ist bei 5V Vcc so irgendwas 12 Ohm. Die solltest du auf jeden Fall mitsimulieren. Bei 3,3V sind es natürlich mehr (Hab ich bei 3,3V nie gemessen). Parallelschalten mehrer Gatter ist in dieser Logikfamilie auch mit Vorsicht zu genießen, da sie eigentlich für ihre Gehäuseform zu schnell sind. Auf einem sehr schnellen Scope wird da vielleicht aus einer Flanke auf einmal eine Treppenkurve...
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