Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik fall time bei NPN-PNP Stufe


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von Slabbi ؜. (slabbi)


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Hallo,

ich habe ein kleines Problem mit der angehängten NPN-PNP Schaltung.

Die Schaltspannung beträgt 5V. Vdd in der Schaltung sind 12V.
Wenn die 5V angelegt werden, dann schaltet der PNP schnell durch und die 
12V liegen praktisch sofort an (rise time im ns Bereich).

Wenn die Schaltspannung aber auf GND gezogen wird, fallen die 12V recht 
gemächlich auf 0V (fall time >>2us). Beim schnellen Schalten werden 0V 
nicht mehr erreicht.

Ich habe mir jetzt damit beholfen, dass ich an den Ausgang einen 
Lastwiderstand lege. Dann sieht die fall time schon sehr viel besser 
aus, aber noch nicht ideal.

Wie kann ich die fall time beschleunigen?

Vielen Dank,
slabbi

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Stephan S. schrieb:

> ich habe ein kleines Problem mit der angehängten NPN-PNP Schaltung.
> Die Schaltspannung beträgt 5V. Vdd in der Schaltung sind 12V.

> Wenn die Schaltspannung aber auf GND gezogen wird, fallen die 12V recht
> gemächlich auf 0V (fall time >>2us).
>
> Ich habe mir jetzt damit beholfen, dass ich an den Ausgang einen
> Lastwiderstand lege. Dann sieht die fall time schon sehr viel besser
> aus, aber noch nicht ideal.

Na ja. Wie soll denn der Ausgang ohne Last überhaupt auf 0V kommen? Da 
muß in jedem Fall eine Last hin. Idealerweise die Last, die du damit 
schalten willst. Und falls das eine LED sein sollte, dann wird die 
Spannung auch nicht auf 0 fallen. Muß sie dann aber auch nicht.

> Wie kann ich die fall time beschleunigen?

Ganz generell:

- den Ableitwiderstand zwischen Basis und Emitter möglichst klein 
machen, das gilt besonders für den pnp, denn dessen Ansteuerung kann die 
Basis[1] ja gar nicht entladen. Der npn wird ja wohl mit einem 0V/5V 
Logiksignal angesteuert, da wird bei L die Basis ja über den 1K 
Vorwiderstand mit entladen.

- den Transistoren nur soviel Basisstrom geben, wie nötig. Bei 
Schaltstufen übersteuert man ja gern mit Faktor 3-10, um auf eine 
geringe U_ce_sat zu kommen. Der Geschwindigkeit ist das aber nicht 
dienlich. Und beim npn ist es auch vollkommen egal, ob der auf 1V oder 
0.2V U_ce runter kommt.


[1] die effektive Basis-Emitterkapazität. Das schließt die 
Millerkapazität mit ein (die ist typischerweise dominierend)

von (prx) A. K. (prx)


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Ergänzend: Da mit Abschaltung der Transistoren der Ausgang offen ist, 
hängt die fall time nicht nur von der Transistorschaltung ab, sondern 
eben auch von der Last, inklusive Leitung und Lastkapazität. Weshalb 
Logikbausteine, bei denen das Tempo relevant ist, eine Push-Pull-Stufe 
verwenden, also den Ausgang aktiv runterziehen.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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>Wie kann ich die fall time beschleunigen?

Mach je eine kleine Schottkydiode in Sperrrichtung zw. B und C eines 
jeden Transistors. Des hilft, die Sättigung der Transistoren zu 
vermeiden, was sicherlich die Ursache der Abschaltverzögerung ist.

von HildeK (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Mach je eine kleine Schottkydiode in Sperrrichtung zw. B und C eines
> jeden Transistors. Des hilft, die Sättigung der Transistoren zu
> vermeiden, was sicherlich die Ursache der Abschaltverzögerung ist.

Richtig, das ist Ursache für die Verzögerung, nicht aber für die fall 
time.

von Slabbi ؜. (slabbi)


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Anbei noch einmal ein Bild ohne Lastwiderstand.

: Bearbeitet durch User
von Slabbi ؜. (slabbi)


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Anbei noch einmal ein Bild ohne Lastwiderstand.

von Slabbi ؜. (slabbi)


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und noch einmal ein Bild mit Lastwiderstand.

Beitrag #6381517 wurde vom Autor gelöscht.
von Jens G. (jensig)


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Und wie sieht das Eingangssignal im Vergleich zum Ausgangssignal aus?
Und mach mal die Zeitbasis breiter, damit man auch wirklich was von den 
Flanken sieht.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Stephan S. schrieb:
> Anbei noch einmal ein Bild ohne Lastwiderstand.

Hängt hier ausser dem Scope trotzdem noch irgendwas am Ausgang?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Stephan S. schrieb:
> Wenn die Schaltspannung aber auf GND gezogen wird, fallen die 12V recht
> gemächlich auf 0V (fall time >>2us

Dein Ausgang wird gar nicht auf 0V gezogen.

Der schaltet einfach nur auf hochohmig.

Wenn du am Ausgang auf (fast) 0V gezogen werden willst, musst du was 
hinzubauen, was das tut.

Stephan S. schrieb:
> einen Lastwiderstand lege. Dann sieht die fall time schon sehr viel
> besser aus

Ja nun, wird der niederohmig genug, wird beim Einschalten auch ständig 
Strom verbraucht.

Der klassische Weg sind push pull Endstufen, wenn es nicht ganz 12V und 
0V sein müssen tut es auch eine Diode.
1
       +12V
2
       |      |
3
      4k7     |
4
       |      |
5
       +-----|< NPN
6
       |      |E
7
       +--|<|--+-- out
8
       |
9
--1k--|<
10
       |E
11
      GND

Beitrag #6381536 wurde vom Autor gelöscht.
von Slabbi ؜. (slabbi)


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Argh, ich hatte nur das Scope dran hängen und den Chip vergessen, damit 
ist das erste Bild natürlich unsinnig. :(

Idealerweise möchte ich eigentlich die Zustände 12V/0V und hochohmig 
haben. Die Schaltung ist aber so entworfen, dass ursprünglich nur 12V 
geschaltet werden können und eben hochohmig, wobei das Problem auftritt, 
dass beim abschalten der 12V die fall time eben sehr hoch ist, da die 
angeschlossene Last nicht ausreicht (es ist ein Intel 2107 mit seinem CE 
Eingang).

Wenn ich das vernünftig haben möchte, muss ich evtl. doch noch einen 
NPN-Transistor dazu schalten, der den Ausgang auf 0V zieht.

von MaWin (Gast)


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Stephan S. schrieb:
> Idealerweise möchte ich eigentlich die Zustände 12V/0V und hochohmig
> haben.
Stephan S. schrieb:
> es ist ein Intel 2107 mit seinem CE Eingang

Mann gehen mir diese Salamischeiben auf den Geist.

von (prx) A. K. (prx)


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CE bei diesem Urvieh (4Kb DRAM) benötigt <=1V low, >=11V high. Obige 
Push-Pull-Stufe ist also etwas knapp.

: Bearbeitet durch User
von Thomas O. (kosmos)


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was möchtest du den schalten?

von (prx) A. K. (prx)


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Schreibt er doch: Das Intel 2107 4kbit-DRAM mit 12V/5V/-5V Versorgung 
und einem sehr speziellen CE-Pin. Der Rest ist TTL.

So machte man das anno Altair 8800. "Z" ist ein 7406.
http://www.s100computers.com/Hardware%20Manuals/MITS/4K%20Dynamic%20RAM%20Schematic.pdf

: Bearbeitet durch User
von Slabbi ؜. (slabbi)


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MaWin schrieb:

>> es ist ein Intel 2107 mit seinem CE Eingang
> Mann gehen mir diese Salamischeiben auf den Geist.

Entschuldigung dafür, ich hatte das nicht als relevant angesehen. Die 
Beschreibung wäre sehr viel länger geworden und es ging mir nur um die 
fall time. Ich werde nächstes Mal von vorne herein ausführlicher sein.

von Slabbi ؜. (slabbi)


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A. K. schrieb:
> So machte man das anno Altair 8800. "Z" ist ein 7406.
> 
http://www.s100computers.com/Hardware%20Manuals/MITS/4K%20Dynamic%20RAM%20Schematic.pdf

Vielen Dank für das Schaltbild. So wie das aussieht, ist es genau das, 
was ich benötige. Der 2107 ist schon sehr speziell. Ich werde mir das 
nachher einmal aufbauen und unter dem Scope ansehen.

von Indel (Gast)


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> Der 2107 ist schon sehr speziell.

Der 1103 ist noch sehr viel spezieller!

: Wiederhergestellt durch Moderator
von Slabbi ؜. (slabbi)


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Indel schrieb:
>> Der 2107 ist schon sehr speziell.
> Der 1103 ist noch sehr viel spezieller!

Stimmt, der ist unschlagbar (noch schlimmer als der 1101).

btw: Schönes Datenbuch über den 1103:
http://www.decadecounter.com/vta/pdf/Intel%20Memory%20Design%20Handbook%20[1973-08].pdf

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Stephan S. schrieb:
> MaWin schrieb:
>
>>> es ist ein Intel 2107 mit seinem CE Eingang
>> Mann gehen mir diese Salamischeiben auf den Geist.
>
> Entschuldigung dafür, ich hatte das nicht als relevant angesehen. Die
> Beschreibung wäre sehr viel länger geworden

So. Du meinst also, der eine Satz: "es geht um die Erzeugung des CE 
Signals für einen Intel 2107 DRAM" hätte die Größenbeschränkung für ein 
Posting gesprengt?


Stephan S. schrieb:
> Vielen Dank für das Schaltbild. So wie das aussieht, ist es genau das,
> was ich benötige. Der 2107 ist schon sehr speziell.

Er ist vor allem museumsreif. Mir erschließt sich nicht, warum man eine 
Ansteuerung für einen 2107 neu entwerfen wollen würde. Man würde evtl. 
ein historisches Gerät, in dem er verbaut ist, reparieren wollen.

Oder (bei entsprechender Veranlagung und unter Beachtung der durch 
Corona neuerdings verlängerten Freizeit) würde man ein historisches 
Gerät evtl. nachbauen wollen.

Aber in beiden Fällen hätte man schon eine passende Ansteuerschaltung. 
Entwickelt von Ingenieuren aus der gleichen Zeit.

Beitrag #6382050 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Indel (Gast)


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Stephan S. schrieb:
> Indel schrieb:
>>> Der 2107 ist schon sehr speziell.
>> Der 1103 ist noch sehr viel spezieller!
>
> Stimmt, der ist unschlagbar (noch schlimmer als der 1101).
>
> btw: Schönes Datenbuch über den 1103:
>
http://www.decadecounter.com/vta/pdf/Intel%20Memory%20Design%20Handbook%20[1973-08].pdf

Ja danke, ich hab hier das original Valvo-Signetics Databook von 1979(?)
und auch schon praktisch (erfolgreich) mit dem 1103 zu tun gehabt.

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