Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lineare Widerstandsschaltung


von Lukas B. (lucky92)


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Hallo zusammen,

Für einen Doppelpuls Prüfstand möchte ich die Treiberschaltung mit 
schaltbaren Gatewiderständen versehen. Hierzu habe ich bereits eine 
erfolgreiche Platine mit festen Widerstandsabständen 
2,5;5;7,5;10;12,5;15;17,5;20 ohm und einer möglichen Paralellschaltung 
via Mosfetschalter realisiert. Die Mosfets werden extern angesteuert.

Die Paralellschaltung ermöglicht mir unter 10 ohm eine immer genauere 
Auflösung welche via Logiktabelle geschaltet werden kann.

Nun möchte ich für mein Prototyp 2.0 am liebsten eine lineare 
Widerstandsauswahl zwischen 0-20 ohm. Auflösung darf gerne bei 200 sein 
was bedeutet das zwischen 0-20 ohm 200 Einzelwerte gewählt werden 
können. Da diese linear sein sollen wäre es hier im Abstand von 0,1ohm 
ideal.

Wie schaffe ich es mit einer möglichen Widerstandsschaltung oder anderen 
Bauteilen solch ein lineares Widerstandsarray aufzubauen? Habt ihr 
Ideen? Google hat mir kaum geholfen und ein Poti fällt zwecks 
Automatisierung heraus.

Ich freue mich auf eine Antwort.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Lukas B. schrieb:
> 0-20 ohm 200 Einzelwerte

Also wie acht Bit D-A-Wandler. Alle eingeschaltet: 0.1 Ohm, der höchste 
Eingeschaltet 20 Ohm.
20, 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625, 0.3125, 0.15625
Oder von 0,1 bis 25,6 Ohm.

von MaWin (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Wie schaffe ich es mit einer möglichen Widerstandsschaltung oder anderen
> Bauteilen solch ein lineares Widerstandsarray aufzubauen?

Mit (Reed)-Relais oder 5mOhm MOSFETs als Schaltelement 8 in Reihe 
geschaltete Festwiderstände von 0.1, 0.2, 0.4, 0.8, 1.6, 3.2, 6.4, 12.8 
Ohm passend überbrücken.

von Lukas B. (lucky92)


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Dieter D. schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> 0-20 ohm 200 Einzelwerte
>
> Also wie acht Bit D-A-Wandler. Alle eingeschaltet: 0.1 Ohm, der höchste
> Eingeschaltet 20 Ohm.
> 20, 10, 5, 2.5, 1.25, 0.625, 0.3125, 0.15625
> Oder von 0,1 bis 25,6 Ohm.

Kannst du mir das mal mit einem Schaltplan erleutern. Ich kann euch 
nicht ganz folgen.

Anbei meine aktuelle Schaltung

von MaWin (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Anbei meine aktuelle Schaltung

Du hast scheinbar eine per MOSFET umgeschaltete Parallelschaltung, da 
bekommst du ja 1/(1/R1+1/R2).
Du solltest die R in Reihe schalten, der MOSFET überbrückt dann je 
einen.

von Wolfgang (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Anbei meine aktuelle Schaltung

Deine Abbildung zeigt eine PCBA. Wie wäre es mit einem SCHALTPLAN?

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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So wie MaWin geschrieben hat:

MaWin schrieb:
> Du solltest die R in Reihe schalten, der MOSFET überbrückt dann je
> einen.

Du hast in dem Falle acht Mosfet-Überbrückungen zu schalten.

Das geht dann wie beim DA-Wandler. Ein DA-Wandler hat 8 Bit, damit kann 
er 2⁸=256 verschiedene Spannungen ausgeben.

Durch Kombination der Überbrückungen als 8 Bit, kannst Du damit 2⁸=256 
verschiedene Widerstände einstellen.

von K. S. (the_yrr)


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Lukas B. schrieb:
> Anbei meine aktuelle Schaltung

sieht so aus, als könntest du die eventuell weiter verwenden, nur mit 
anderen Widerständen. poste doch mal bitte den Schaltplan

von Jetzt weg mit dem Troll (Gast)


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> .. Doppelpuls Prüfstand


und der kann, soll koennen ? Der Beschrieb erscheint mir mir eher etwas 
traumlastig zu sein.

von Lukas B. (lucky92)


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Hallo alle zusammen,

anbei meine Schaltung nochmal als PDF.

Ich habe das mit dem DA Wandler noch nicht ganz verstanden. Vielleicht 
wäre eine Beispiel Zeichnung von euch hier sehr hilfreich.


MaWin schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Anbei meine aktuelle Schaltung
>
> Du hast scheinbar eine per MOSFET umgeschaltete Parallelschaltung, da
> bekommst du ja 1/(1/R1+1/R2).
> Du solltest die R in Reihe schalten, der MOSFET überbrückt dann je
> einen.

Genau, ich betreibe bei "BEDARF" eine Paralellschaltung. Ich kann aber 
durch die Mosfets ebenfalls direkt einzelne Widerstände betreiben. 
Vielleicht wäre eine Kombination aus Reihe und dann Paralellschaltung 
hier Sinnvoll.

Also zum Beispiel 2,5 ohm + (1/R.....) , oder 10 ohm + (1/R.....)

Für alle nochmal zum Doppelpuls bzw. Treiberplatine. Um parasitäre 
Widerstände zu vermeiden sind die Leitungswege auf der Platine so klein 
wie möglich zu halten. Der schnelle Doppelpuls wird im mircosekunden 
bzw. nano sekunden Bereich (Je nachdem welcher Leistungsmosfet am Gate 
getestet wird und wie seine Schaltgeschwindigkeit ist) mit einem hohem 
Strom (max. 10A) erzeugt. Die 10A werden aber nur bei natürlich sehr 
geringem Gatewiderstand erreicht. Der Treiber UC27100 hat eine Leistung 
von 1W.

Freue mich auf eine Antwort.

: Bearbeitet durch User
von Rainer V. (a_zip)


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Lukas B. schrieb:
> Ich freue mich auf eine Antwort.

...ich auch...

Jetzt weg mit dem Troll schrieb:
> und der kann, soll koennen ? Der Beschrieb erscheint mir mir eher etwas
> traumlastig zu sein.

Zumindest ich weiß nicht, was ein Doppelpulsprüfstand ist.

Lukas B. schrieb:
> Doppelpuls Prüfstand möchte ich die Treiberschaltung mit
> schaltbaren Gatewiderständen

...na dann los...möchten kann man ja...
Gruß Rainer

von Homer S. (Gast)


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Rainer V. schrieb:
> Zumindest ich weiß nicht, was ein Doppelpulsprüfstand ist.

Dabei scheint es um die variabel gestaltbare Ansteuerung von
Leistungshalbleitern mit einem Gate (aka spannungsgesteuerte
Arten wie Mosfet oder IGBT) zu gehen.

Lukas B. schrieb:
> Treiberschaltung mit schaltbaren Gatewiderständen

Lukas B. schrieb:
> Für alle nochmal zum Doppelpuls bzw. Treiberplatine. Um parasitäre
> Widerstände zu vermeiden sind die Leitungswege auf der Platine so klein
> wie möglich zu halten. Der schnelle Doppelpuls wird im mircosekunden
> bzw. nano sekunden Bereich (Je nachdem welcher Leistungsmosfet am Gate
> getestet wird und wie seine Schaltgeschwindigkeit ist) mit einem hohem
> Strom (max. 10A) erzeugt. Die 10A werden aber nur bei natürlich sehr
> geringem Gatewiderstand erreicht.

Namensherkunft/Bedeutung v. "Doppel-", genaues Timing etc.
Gründe für Bauteilauswahl und exakten Zweck von weiterer
Beschaltung des Treiber ICs, gern umfassend beschreiben
(auch ein wenig das davor, dahinter, bzw. drumherum).

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)



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Lukas B. schrieb:
> Ich habe das mit dem DA Wandler noch nicht ganz verstanden.

Vielleicht hilft Dir die Skizze auf die Sprünge.

von Lukas B. (lucky92)


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Dieter D. schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Ich habe das mit dem DA Wandler noch nicht ganz verstanden.
>
> Vielleicht hilft Dir die Skizze auf die Sprünge.

Nein tut mir leid,

Könnte mit jemand die Funktion erklären, bzw. beschreiben was die 
Schaltung macht. Aufgrund der vielen Bauelemente bin ich mir nicht 
sicher oh die Schaltung mit den DA Wandlern geeignet wäre. Aber mal 
sehen. Ich würde nachdem ich die Schaltung verstanden habe, diese einmal 
mit LTSpice simulieren.

Freue mich auf eine Antwort.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)



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Lukas B. schrieb:
> Könnte mit jemand die Funktion erklären, bzw. beschreiben was die
> Schaltung macht.

Jetzt müßte der Groschen fallen.

von Lukas B. (lucky92)


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Dieter D. schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Könnte mit jemand die Funktion erklären, bzw. beschreiben was die
>> Schaltung macht.
>
> Jetzt müßte der Groschen fallen.

mhhh ich habe solch eine Schaltung noch nie gesehen. Die Stromquelle 
soll wahrscheinlich mein Ausgang vom Pulsgenerator darstellen und die 
Mosfets schalten bei Bedarf den Bypass über den in Reihe geschalteten 
Widerständen. Sehe ich das richtig? Was ist der Vorteil dieser Schaltung 
zu meiner Schaltung?  Wofür ist U_Out? ? Ich sehe irgendwie keinen 
Zusammenhang wie ich ein D-A Wandler wo mal eben 10A drüber fließen 
können im ys Bereich für mein Gatepfad einsetzen soll.

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Lukas B. schrieb:
> Wofür ist U_Out?

Dann rechne mal U_Out aus für alle Variatonen, wenn die Widerstände von 
Links nach Rechts folgende Werte haben: 1Ω, 2Ω, 4Ω, 8Ω.

von Hp M. (nachtmix)


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Jetzt weg mit dem Troll schrieb:
>> .. Doppelpuls Prüfstand
>
> und der kann, soll koennen ? Der Beschrieb erscheint mir mir eher etwas
> traumlastig zu sein.

Na ja, das Projekt ist halt so geheim, dass Lukas B selbst nicht weiss, 
was das werden soll.
Vielleicht ein universeller Transistorzerstörer?

von Lukas B. (lucky92)


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Dieter D. schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Wofür ist U_Out?
>
> Dann rechne mal U_Out aus für alle Variatonen, wenn die Widerstände von
> Links nach Rechts folgende Werte haben: 1Ω, 2Ω, 4Ω, 8Ω.

Ich verstehe das man mit dem DA Wandler in diesem 2R2 Netzwerk Uout per 
Digitalsignal einstellen kann. Aber was bringt mir das in einem Gatepfad 
eines Halbleiter Treiber? Ich möchte ja wie gesagt möglichst ein lineare 
Widerstandsnetzwerk mit einer Ansteuerung über Mosfet bzw. auch anderen 
möglichen Schaltelementen via Labview Controller realisieren.

Ich muss auch leider zu geben, dass ich mich eher im 
Leistungselektronikbereich auskenne und nicht in Elektronischen D-A 
Schaltungsnetzwerken. Wäre daher super , wenn ihr mich hier nicht die 
ganze Zeit auf dem Trocken Dock liegen lasst und mir einfach erklären 
könnt, wie man mein Problem nun lösen könnte und mir zu eurer Lösung 
eine vernünftige leicht verständliche Erklärung dazu schreibt.

von Lukas B. (lucky92)


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Hp M. schrieb:
> Jetzt weg mit dem Troll schrieb:
>>> .. Doppelpuls Prüfstand
>>
>> und der kann, soll koennen ? Der Beschrieb erscheint mir mir eher etwas
>> traumlastig zu sein.
>
> Na ja, das Projekt ist halt so geheim, dass Lukas B selbst nicht weiss,
> was das werden soll.
> Vielleicht ein universeller Transistorzerstörer?

Solche sinnfreien Beiträge wieder. Wie gesagt geht es immernoch um eine 
Treiberschaltung… für einen Doppelpulsprüfstand ;-) Treiberschaltung 
findet man bei google Massiv Informationen zu.

Und ein Doppelpulsprüfstand wird verwendet um die Charakterisierung 
eines Halbleiterschalter festzustellen bzw. zu analysieren.

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Lukas B. schrieb:
> die Mosfets schalten bei Bedarf den Bypass über den in Reihe geschalteten
> Widerständen. Sehe ich das richtig? Was ist der Vorteil dieser Schaltung
> zu meiner Schaltung?

Du hast 8 Widerstände und kannst 8 verschiedene Widerstandswerte 
schalten.

Diese Schaltung hat nur 4 Widerstände und kannst 16 verschiedene 
Widerstandswerte erzeugen.

Man könnte aber auch bei Deiner Schaltung etwas machen um 256 krumme, in 
krummen Abständen liegende Zwischenwiderstandswerte zwischen 0.1-20Ω zu 
erzeugen.

von Andrew T. (marsufant)


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Dieter D. schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Ich habe das mit dem DA Wandler noch nicht ganz verstanden.
>
> Vielleicht hilft Dir die Skizze auf die Sprünge.

N und P Kanal Fet(s) braucht es dafür nicht.

von Udo S. (urschmitt)


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Lukas B. schrieb:
> Treiberschaltung
> findet man bei google Massiv Informationen zu.

Lukas B. schrieb:
> Ich habe das mit dem DA Wandler noch nicht ganz verstanden. Vielleicht
> wäre eine Beispiel Zeichnung von euch hier sehr hilfreich.
Da findet man bei Google auch massiv was dazu.

Merkst du was?

Tipp: Hat mit Wald und hineinrufen und herausschallen zu tun.

von Udo S. (urschmitt)


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Um mal nochwas zum Thema zu sagen:

Lukas B. schrieb:
> Um parasitäre
> Widerstände zu vermeiden sind die Leitungswege auf der Platine so klein
> wie möglich zu halten. Der schnelle Doppelpuls wird im mircosekunden
> bzw. nano sekunden Bereich (Je nachdem welcher Leistungsmosfet am Gate
> getestet wird und wie seine Schaltgeschwindigkeit ist) mit einem hohem
> Strom (max. 10A) erzeugt. Die 10A werden aber nur bei natürlich sehr
> geringem Gatewiderstand erreicht.

Ohne jetzt viel Ahnung zu Leistungselektronik im Nanosekundenbereich zu 
haben.
Kommt ein schneller Impuls überhaupt noch sauber an, wenn da 6 oder 8 
Widerstände bzw Bypass-Pfade über Mosfets in Reihe liegen?

Ich würde da eher zu der bestehenden Parallelschaltung tendieren.
dazu hätte ich zwei Fragen
1. Was passt dir denn nicht an den Werten die Dieter D vorgeschlagen 
hat.
2. Warum lineare Abstände? Bei niedrigeren Werte ist es doch sinnvoller 
genauer aufzulösen als bei hohen.
Beispiel: 0,1 zu 0,2 sind 100% Änderung. 19,9 zu 20,0 sind gerade mal 
0,5% Änderung.

von Axel R. (axlr)


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https://www.pgs.eonerc.rwth-aachen.de/cms/E-ON-ERC-PGS/Forschung/Ausstattung/~http/Hochspannungspruefstand/
Beisst sich da was vom Anspruch und der Aufgabenstellung?
n Kollege in der Abteilung weiss auch nicht Bescheid?
Deine Schaltung kann ja so bleiben. Du müsstest die Widerstände 
runternehmen und durch andere ersetzen.
Da ich gestern schon eine Bleistiftskizze in meiner Arbeitszeit erstellt 
habe
Beitrag "Re: Powerbanks zusammenschließen / 230V Steckdose"
und das für die katz' war, male ich heute nix auf.
R20 bis R27 müssen eben binär gewichtet bestückt werden. weiter nix.
Wurde doch aber oben schon genannt...
Beitrag "Re: Lineare Widerstandsschaltung"
Links R20: 20R
daneben der R21 dann: 10R
dann R22: 5R
uswusf.

Wenn ihr dort aber Schaltvorgänge im sub-µ-Sekunden Bereich vornehmen 
wollt/müsst/dürft, wird das mit dem ganzen Aufbau eher nix. Schon die 
Zuleitungsinduktivitäten und die langen Leiterbahnen spucken Dir/euch da 
in die Suppe.
Der treiber-Chip ist schonmal geil, gefällt mir.
Aber wo sind den auf dem PCB die Abblock-C's. Im gezeigten Ausschnitt 
kann man die nicht erkennen...
Den Drain -Anschluss vermag ich auch nicht auszumachen.
Aber die Frage nach dem tatsächlichen Verlauf der U_GS in Korrelation 
zum Gesamtaufbau wurde ja noch garnicht gestellt. Hier gings nur um die 
Widerstände.

von Lukas B. (lucky92)


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Axel R. schrieb:
> R20 bis R27 müssen eben binär gewichtet bestückt werden. weiter nix.
> Wurde doch aber oben schon genannt...
> Beitrag "Re: Lineare Widerstandsschaltung"
> Links R20: 20R
> daneben der R21 dann: 10R
> dann R22: 5R
> uswusf.
>
> Wenn ihr dort aber Schaltvorgänge im sub-µ-Sekunden Bereich vornehmen
> wollt/müsst/dürft, wird das mit dem ganzen Aufbau eher nix. Schon die
> Zuleitungsinduktivitäten und die langen Leiterbahnen spucken Dir/euch da
> in die Suppe.
> Der treiber-Chip ist schonmal geil, gefällt mir.
> Aber wo sind den auf dem PCB die Abblock-C's. Im gezeigten Ausschnitt
> kann man die nicht erkennen...
> Den Drain -Anschluss vermag ich auch nicht auszumachen.
> Aber die Frage nach dem tatsächlichen Verlauf der U_GS in Korrelation
> zum Gesamtaufbau wurde ja noch garnicht gestellt. Hier gings nur um die
> Widerstände.

Hallo Axel,

vielen Dank für deine Antwort. Die Abblock-ICs befinden sich auf der 
Rückseite. Ich habe die Drainseite bewusst auf die Rückseite des PCBs 
gesetzt, da ich in der Zwischenlage des PCB den GROUND Layer gelegt habe 
um die hohen Spannungen im Drainpfad gegen den Gatepfad etwas 
abzuschirmen.

Für den aktuellen Prototyp habe ich folgende 
Widerstandsparalellschaltung ja bereits gewählt (Im Anhang). Es ist wie 
gesagt auch schon ziemlich gut. Nur ich hätte gern ein etwas lineareren 
Verlauf. Eine Möglichkeit wäre ja zum Beispiel zweimal meine 
Paralellschaltung hintereinander zu schalten um dann die erste 
Paralellschaltung einen Widerstand in Reihe zu der 2. Paralellschaltung 
zu schalten.

: Bearbeitet durch User
von Rainer V. (a_zip)


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Lukas B. schrieb:
> Eine Möglichkeit wäre ja zum Beispiel zweimal meine
> Paralellschaltung hintereinander zu schalten um dann die erste
> Paralellschaltung einen Widerstand in Reihe zu der 2. Paralellschaltung
> zu schalten.

Ja, mach das doch einfach mal. Bevor wir uns hier weiterhin einen 
abbrechen, alle möglichen Widerstandskombinationen auszudenken :-)
Gruß Rainer

von Uli S. (uli12us)


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Sowas gibts fertig zu kaufen 
https://www.ebay.de/itm/7-Decade-Resistor-Board-1R-9999999R-1R-Programmable-Resistance-SMD-Module/193930442635
Du müsstest halt alles um ein Feld versetzen und dir 0,1R Widerstände 
zusätzlich besorgen

von Homer S. (Gast)


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Udo S. schrieb:
> Kommt ein schneller Impuls überhaupt noch sauber an, wenn da 6 oder 8
> Widerstände bzw Bypass-Pfade über Mosfets in Reihe liegen?

So etwas dachte ich auch, weswegen ich um Beschreibungen
des Gesamtaufbaus und möglichen Timings bat. Im Timing
steckt sicher auch das "Doppel-" erkennbar drin. Wenn es
nicht, was ich aber bezweifelte, einfach meint, daß eben
ein- und ausgeschaltet werden soll, was aber dann?

Das zitierte war nicht als (diesbezüglich auch wertlose)
Antwort für Rainer, sondern als Hinweis, daß und worüber
weiter Fragen bestehen, gedacht. Rainers Frage zuvor war
nur die Einleitung - wurde vielleicht mißverstanden.

Und "Nanosekundenbereich" ist weitläufiger, als scheinbar
angenommen. Einstellige Nanosekunden sind auch was völlig
anderes als zwei- oder sogar dreistellige. Klar sind µs
unkritischer, aber der Stand soll eben auch ns können.

Nur wie flott solls genau gehen? Die bisher angegebenen
möglichen Werte für R_gate (bei ggbnr. Treiber-V_CC den
Peakstrom am stärksten bestimmend, besonders bei einem
hochstromfähigen Treiberbaustein wie hier) lassen leider
ohne groben Wert für die kleinste geplante Ladung Q_gate
kaum Rückschlüsse zu.

Vielleicht soll es nicht ganz so schnell gehen, weil es
nur um recht dicke Fets geht. Oder es gibt eine m.o.w.
bekannte Festlegung auf minimale Schaltzeit / maximale
Schaltgeschwindigkeit oder Flankensteilheit, die jedoch
nicht genannt wurde, und alles entschärft.

Aber ich fürchte ja eher, Du hast völlig recht. Und die
parasitären Einflüsse werden ganz einfach unterschätzt.

@Lukas: Leider scheinst Du mit konkreteren Infos geizen
zu wollen. Das erschwert Hilfe ungemein.

Unter Beibehaltung dieser Einstellung: Viel Glück.

von Axel R. (axlr)


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ich hab mir mal die excel Tabelle kurz angesehen.
Ich nehm alles zurück ;=
eine binäre Wichtung funktioinert natürlich nur, wenn man die 
Widerstände in reihe schaltet und nicht parallel.
So müsste man der binären aufteilung n-1/x entgegewirken, bei der 
Bestückung.
Genau das hast Du ja gefragt. Kein Plan 1/Ln(n-1)?
Ich mache mir trotzdem Sorgen um die Bereitstellung der U_GS.
Wie wird das Signal an an Anschlüssen des FETs Gate und Source am Ende 
wohl aussehen?
Um dort nen doppelimpuls im sub-mikrosekundenbereich zu erzeugen, 
brauchts ne gute Anbindung an die Gate und Source-Elketroden des DUT.
10A-Treiber hin oder her: das Design würde mich ja mal interessieren.

Auch die 8 FETs als Schalter freuen sich natürlich über solche 
unerwarteten Impulse quer über drain und Source.

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