Ich dachte bisher immer, dass der einzige Unterschied der Transistoren
BC847A, B und C die Stromverstärkung ist, die dynamischen Eigenschaften
aber sonst gleich sind.
Ich habe nun mal eine einfache Schaltung zur invertierenden
Pegelwandlung von 3.3V auf 5V mit LTSpice simuliert. Die rote Kurve ist
das Eingangssignal, die blaue das Potential am Kollektor des BC847A, die
grüne am BC847C. Wie man sieht, ist die C-Type deutlich langsamer als
die A-Klasse, bei ansonsten identischer Beschaltung. Die Schottky-Diode
soll die Sättigung verhindern.
Die Stromverstärkung liegt in beiden Fällen deutlich über dem, was
benötigt wird, sollte also auf die Funktion keinen wesentlichen Einfluss
haben.
Ist das nur ein Artefakt der Simulation oder in der Praxis auch so?
Mike schrieb:> Wie man sieht, ist die C-Type deutlich langsamer als> die A-Klasse,
Ist so. Grob betrachtet.
In der Zeit der Transistor-Rechner wurde bei Schalttransistoren selten
die Stromverstärkung angegeben.
Die lag mäßig bei 50.
Wichtig ist die Schaltflanke.
"Isso" finde ich jetzt keine gute Erklärung. Einen echten Grund kann ich
aber auch nur vermuten:
Es hängt offensichtlich nicht mit der Verstärkung selber zusammen, denn
es ist die Miller-Kapazität, die zusammen mit den Strömen über den
Basis-Widerstand den berühmten Miller-Integrator-Effekt ergibt. (Bei 1
kOhm an der Basis sind die Basisströme vernachlässigbar, das hat Mike
schon richtig erkannt.) Danach müsste die Miller-Kapazität bei C-Typen
höher als bei A-Typen sein, ungefähr doppelt so hoch.
In den Datenblättern findet sich dazu merkwürdigerweise nichts - ich
hätte eine solche Angabe erwartet. Also könnte man mal in den
Spice-Modellen nachsehen, was da angegeben ist.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> "Isso" finde ich jetzt keine gute Erklärung.
Das stimmt wohl, erklären kann ich es nicht. Ich weiß nur, dass der
Effekt normal ist.
Isso ist ein schlagendes Argument :-) dem ist nichts entgegenzusetzen.
Vergleiche doch mal die Modelle von BC847A/B/C. Ist da nur das B
unterschiedlich, oder sind vielleicht auch die Kapazitäten
unterschiedlich (was sie nicht sein sollten)?
Vor kurzem gab es eine ähnliche Diskussion: beim BC547 & BC847 wurde
auch ein Parameter (TR) um Größenordnungen falsch gesetzt, was dann zu
geändertem Schaltverhalten geführt hat:
Beitrag "Bitte um Hilfe bei einem Einschaltproblem"
Hier eine Übersicht über die Parameter, die in den LTSpice-Modellen
verwendet werden:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ersatzschaltungen_des_Bipolartransistors
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Danach müsste die Miller-Kapazität bei C-Typen höher als bei A-Typen> sein, ungefähr doppelt so hoch.
Das kommt mir unlogisch vor (oder ich verstehe es falsch). Die
Miller-Kapazität berechnet sich ja grob aus Ccb•A (mit A = Verstärkung).
Wobei als Verstärkung die Spannungsverstärkung der Stufe ist, nicht B.
Die Kapazitäten sind unter Spice im Modell gespeichert und sollten bei
A/B/C identisch sein. Die Transistoren sind ja identisch aufgebaut und
werden nach dem Prozess in die Verstärkungsklassen aufgeteilt.
Stefan ⛄ F. schrieb:> Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:>>> "Isso" finde ich jetzt keine gute Erklärung.>> Das stimmt wohl, erklären kann ich es nicht. Ich weiß nur, dass der> Effekt normal ist.
Wie gesagt, isso ist keine Erklärung. Wäre schon gut, das genauer zu
wissen.
Tritt dieser Effekt nur in der Simu auf oder auch in der Realität?
Ich finde die Frage und die Simulationsergebnisse interessant und habe
daher selber "Forschungen" angestellt. Zuerst habe ich in meinem
Simulator die Models der Transistoren verglichen, siehe Screenshot.
Irgendwo habe ich ein Buch über PSPICE, aber was das alles genau
bedeutet, will ich gar nicht erst ergründen. C Collector-Basis sehe ich
jedenfalls nicht direkt.
Dann habe ich selber simuliert - und bin zu ganz anderen Ergebnissen
gekommen:
1. Kein nennenswerter Unterschied bei A, B oder C.
2. Aber meine Zeiten (Signalgeschwindigkeiten) sind ganz anders als
beim Mike!?!
Habe ich etwas übersehen?
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Es hängt offensichtlich nicht mit der Verstärkung selber zusammen, denn> es ist die Miller-Kapazität, die zusammen mit den Strömen über den> Basis-Widerstand den berühmten Miller-Integrator-Effekt ergibt. (Bei 1> kOhm an der Basis sind die Basisströme vernachlässigbar, das hat Mike> schon richtig erkannt.) Danach müsste die Miller-Kapazität bei C-Typen> höher als bei A-Typen sein, ungefähr doppelt so hoch.
So sieht´s aus. Früher wurde das auch im Datenblatt angegeben, wie das
angehängte Beispiel zeigt. Die Kollektor-Rückwirkungszeitkonstante ist
das Produkt aus Kollektor-Basis-Kapazität (Miller-Kapazität) und
Basis-Bahnwiderstand. Wie man sieht, steigt die Zeitkonstante erheblich
mit der Stromverstärkung an.
ArnoR schrieb:>> C Collector-Basis sehe ich jedenfalls nicht direkt.>> Das ist die CJC.
Die ist in meinen Modellen ja für alle Versionen identisch angegeben. In
einem zufällig noch vorhandenen alten TFK-Datenbuch "Transistoren für
NF- und Schaltanwendungen" von 1985 fand ich für den BC107/8/9
ausführliche Angaben über die Unterschiede bei den Versionen, aber die
Ccbo ist für alle mit typ. 2,5 / max. 4,5 pf angegeben.
Es ist alles voller Widersprüche. Plausibel wäre, wenn mein
TFK-Datenbuch und meine Spice-Library falsch sind und tatsächlich Ccb
unterschiedlich sind.
Kann der Mike mal seine entsprechende Library posten?
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Kann der Mike mal seine entsprechende Library posten?
Ups - die habe ich ja auch... Also: Dort ist angeben:
A: CJC=3.287E-12
B: CJE=1.244E-11
C: CJC=3.379E-12
Was sagt uns das nun wieder? A und C fast identisch, B ganz anders???
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> Tschuldigung...> A: CJC=3.287E-12> B: CJC=3.347E-12> C: CJC=3.379E-12
3% Unterschied - kann nun nicht gerade die Ursache sein ...
H. H. schrieb:> Alles mit TR und TF anschauen!
Was sind das für Parameter?
LT-Spice:
BC847A: TF=6.04E-10 TR=0.00000011
BC847B: TF=4.908E-10 TR=9.00E-08
BC847C: TF=4.258E-10 TR=0.000000095
Meine (SiMetrix):
BC546A: TF=4.26E-10 TR=1.50E-07
BC546B: TF=4.26E-10 TR=1.50E-07
BC547C: TF=4.12E-10 TR=1.50E-07
ArnoR schrieb:> Siehe Anhang.
Aber auf die in den Modellen eingetragenen Parameter-Werte würde ich gar
nichts geben. Die stimmen nur extrem selten mit der Realität
einigermaßen überein. Das ist genau das Problem der Simulation. Ein
tolles Werkzeug wird durch falsche Modell-Parameter fast unbrauchbar
gemacht. Ist wohl auch ein Instrument der Hersteller, ihre Bauteile
besser aussehen zu lassen. Gute Leute wie z.B. Bob Cordell verwenden nur
ihre "eigenen" Modell-Parameter.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb:> [CJC] ist in meinen Modellen ja für alle Versionen identisch angegeben. In> einem zufällig noch vorhandenen alten TFK-Datenbuch "Transistoren für> NF- und Schaltanwendungen" von 1985 fand ich für den BC107/8/9> ausführliche Angaben über die Unterschiede bei den Versionen, aber die> Ccbo ist für alle mit typ. 2,5 / max. 4,5 pf angegeben.
Das Zauberwort heißt "Schaltanwendungen". BC547 bzw. BC847 sind keine
Schalttransistoren, für diesen Einsatz auch nicht spezifiziert - will
sagen: In den Datenblättern finden sich keine Angaben zu den Schatzeiten
und die entsprechenden Spice-Modelle sind für den Einsatz als Schalter
oft sehr schlecht parametrisiert.
Nur als Beispiel: jo hatte das hier
Beitrag "Re: Falsches BC547 Transistormodell in LTSpice?" schon mal
ansatzweise untersucht.
Der BC547B ist in der LT-Lib (standard.bjt) mit TR=1.00E-32 gelistet
(mfg=NXP). Das ist noch deutlich weniger als ein fantastillionstel einer
Femto-Sekunde. Andere Quellen sprechen von TR=1e-07 (100ns) ...
Wer's sich antun will, der möge sich informieren z.B. in Motorola's
Highs-peed Switching Handbook von 1963, oder wenn es um die Umsetzung in
Spice geht auch unter
https://class.ece.uw.edu/cadta/hspice/chapter_14.pdf S.40, 56
Die Spitze kommt durch die Basis-Kollektor-Kapazität und entsteht auch
ohne die externe Diode in nahezu gleicher Höhe, siehe meine Simulation.
"Schaltanwendungen" mag ein Zauberwort sein, es mag damit
zusammenhängen, dass ein Transistor für das Schaltverhalten optimiert
wurde. Aber die berechtigte Frage hier ist doch "wieso", also eine
technische Erklärung, und nicht "ob", also eine praktische Erfahrung (=
isso).
Der hier sichtbare Effekt ist kein Schaltverhalten, sondern ein das
eines (Miller-)Integrators. Die Anstiegs- und Abfallzeiten sind
überwiegend vom Basiswiderstand und der C-B-Kapazität bestimmt. Die
Abhängigkeit vom Basiswiderstand kann man sehr schnell simulieren.
Es bleibt der starke Verdacht, dass die C-B-Kapazitäten unterschiedlich
sind, obwohl in den Datenblättern, sofern überhaupt eine Angabe darüber
existiert, kein Unterschied erwähnt wird.
Schade, dass ich nur C-Typen hier habe...
> ist die C-Type deutlich langsamer als die A-Klasse
Hier schreiben ja nur widerliche Weicheier mit ihren widerlichen
Simulatoren.
Echte Männer konnten sich das schon im letzten Jahrtausend
auf ihren 10 MHz-Oszilloskopen ansehen.
Und die Weicheier wissen nicht mal warum das so ist.
Ich werde es ihnen nicht verraten,
sollen sie doch zum Aufklärungsunterricht gehen...
"Ich werde es ihnen nicht verraten,
sollen sie doch zum Aufklärungsunterricht gehen..."
Siehste, deswegen finde ich es schön hier.
Stadttheater, erste Reihe, Mitte.
Hallo,
ich melde mich nochmal mit den Modelldaten aus meiner LPSpice-Version.
Allerdings kenne ich mich mit den Modellen nicht gut auf, auffällig ist
aber, dass das Modell für den BC847C viel einfacher gestrickt zu sein
scheint als für die anderen Versionen. Die für den Miller-Effekt
wichtige Kapazität CJC ist tatsächlich beim 847C mit 20pF 6 mal größer
als beim 847A mit 3.3pF.
Das Schaltverhalten lässt sich übrigens beschleunigen, wenn man einen
kleinen Kondensator (33pF) zum Basiswiderstand parallel schaltet.
Letztendlich geht es darum, eine WS2812-LED mit einem
3.3V-Mikrocontroller anzusteuern. Auf die Nanosekunde kommt es dabei
nicht an. Ich werde das mal aufbauen und mit dem Oszilloskop
untersuchen.
.model BC847A NPN(IS=9.677E-15 NF=0.9922 ISE=5.44E-15 NE=2 BF=182.1
IKF=0.14 VAF=143.8 NR=0.9935 ISC=5.236E-12 NC=1.53 BR=7.004 IKR=0.06
VAR=31.15 RB=10 IRB=5.00E-06 RBM=4 RE=0.78 RC=0.656 XTB=0 EG=1.11 XTI=3
CJE=1.443E-11 VJE=0.733 MJE=0.3514 TF=6.04E-10 XTF=8.94 VTF=3.78
ITF=0.2711 PTF=0 CJC=3.287E-12 VJC=0.5444 MJC=0.3954 XCJC=0.6193
TR=0.00000011 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.333 FC=0.789 Vceo=45 Icrating=100m
mfg=NXP)
.model BC847B NPN(Is=70.000E-15 Bf=277.08 Vaf=114.03 Ikf=1
Ise=70.000E-15 Ne=1.8934 Br=11.565 Var=100 Ikr=.11266 Isc=1.0228E-12
Nc=1.3260 Nk=.71869 Re=.2 Rb=13.897 Rc=1.2190 Cje=11.342E-12 Mje=.38289
Cjc=4.0230E-12 Mjc=.34629 Tf=338.92E-12 Xtf=4.0449 Vtf=167.36 Itf=.85959
Tr=110.25E-9 Xtb=1.5000 Vceo=45 Icrating=0.1 mfg=Rohm)
.model BC847C NPN(IS=20f VAF=65 BF=360 IKF=1.3 XTB=1.5 BR=5 CJC=20p
CJE=8p TR=100n TF=600p RB=10 RC=3 RE=1 Vceo=32 Icrating=200m mfg=Rohm)
Mike schrieb:> Das Schaltverhalten lässt sich übrigens beschleunigen, wenn man einen> kleinen Kondensator (33pF) zum Basiswiderstand parallel schaltet.
Soso, 33p?
Sei glücklich damit bei deiner LED-Steuerung.
Kondensatoren sind immer schädlich.
Übrigens, die Zeit der Schalttransistoren ist seit 50 Jahren vorbei.
michael_ schrieb:> Mike schrieb:>> Das Schaltverhalten lässt sich übrigens beschleunigen, wenn man einen>> kleinen Kondensator (33pF) zum Basiswiderstand parallel schaltet.>> Soso, 33p?> Sei glücklich damit bei deiner LED-Steuerung.> Kondensatoren sind immer schädlich.
Da sind die, die völlig sachfremdes Zeug labern, noch besser. :-(
Selbstverständlich beschleunigt solch ein kleiner C parallel zum
Basisvorwiderstand SCHON den Schaltvorgang. Und zwar, weil er bis
er umgeladen ist kurzzeitig den R_Basis(vor) ÜBERBRÜCKT. Folglich
(kurzzeitig, wie gesagt) sehr viel höheren Basisstrom erlaubt.
(Was so kurzzeitig auch zum Glück zerstörungsfrei möglich ist.)
Daß sich das bei Bipolartransistoren auch beim Ein-, speziell aber
beim Ausschaltvorgang positiv bemerkbar macht, ist jedem klar, der
AUCH NUR ANSATZWEISE WAS DAVON VERSTEHT.
Unserem ahnungslosen Möchtegern-Ratgeber michael_ natürlich nicht,
aber aus Langeweile will er dringend sein "Wissen" vermitteln. :-(
Daß er Leuten schadet statt hilft ignoriert er oder merkt's nicht.
Mike schrieb:> Die für den Miller-Effekt wichtige Kapazität CJC ist tatsächlich beim> 847C mit 20pF 6 mal größer als beim 847A mit 3.3pF.
Das kann dann nur ein Fehler im Modell sein. Die unterschiedlichen
Verstärkungsklassen A/B/C stammen aus demselben Prozess und werden erst
durch Selektierung zu BC847A, BC847B, BC847C, usw.
Unterschiedliche Schreibweisen zeigen auch, daß die Modelle nicht aus
einem Guss sind:
CJC=3.287E-12
Cjc=4.0230E-12
CJC=20p
Und wie Mike schon schrieb: 3,3p beim BC847A, 4p beim BC847B, 20p beim
BC847C ist unerklärlich.
Wobei auch 5-stellige 'Genauigkeit' eine Präzision vortäuscht die nicht
vorhanden ist. 4,0p ist seriöser als 4,0230p. Tatsächlich können es 3,5p
sein oder auch 4,2p (Datenblatt, versch. Hersteller, typ./max.-Angabe).
Mike schrieb:> Letztendlich geht es darum, eine WS2812-LED mit einem> 3.3V-Mikrocontroller anzusteuern.
Das hatten wir schon mehrmals durchgekaut. Eine Transistorschaltung wäre
nur eine Notlösung, da teurer, aufwändiger und schlechter, als ein Logik
IC. Deswegen habe ich die Schaltung von meiner Homepage und aus meinem
Büchlein wieder entfernt.
Aktueller Stand ist: Nimm einen 74LVC1G17, wenn du kannst.
Kostet keine 20 Cent, ist sogar bei Reichelt vorrätig, und hat nur 4
oder 5 Pins, je nach Variante.
Mohandes H. schrieb:> Unterschiedliche Schreibweisen zeigen auch, daß die Modelle nicht aus> einem Guss sind:>> CJC=3.287E-12> Cjc=4.0230E-12> CJC=20p>> Und wie Mike schon schrieb: 3,3p beim BC847A, 4p beim BC847B, 20p beim> BC847C ist unerklärlich.>> Wobei auch 5-stellige 'Genauigkeit' eine Präzision vortäuscht die nicht> vorhanden ist. 4,0p ist seriöser als 4,0230p. Tatsächlich können es 3,5p> sein oder auch 4,2p (Datenblatt, versch. Hersteller, typ./max.-Angabe).
CJC muss man in Zusammenhang mit VJC, MJC und XCJC sehen.
Dazu werden viele Modellparameter automatisch "erzeugt". Im Kopf
'meines' BC547B findet sich:
Model Generated by MODPEX
*Copyright(c) Symmetry Design Systems*
All Rights Reserved
Wen's interessiert: https://www.modpex.com/
BTW, bei den Parametern finden sich:
CJC=4.04665e-12 VJC=0.95 MJC=0.343664 XCJC=0.799994
Wo die Bedeutung dieser Parameter erklärt ist, hatte ich an anderer
Stelle schon erwähnt.
Jenen, die ernsthaft Transistorschaltungen entwickeln wollen, will ich
noch weiteres ein Stück Literatur ans Herz legen -- aus der "Texas
Instruments Electronics Series" das Buch "Design and Application of
Transistor Switching Circuits".
Beim aktuellen Problem könnte das Kapitel "4-3. BASIC TRANSISTOR
SWITCHING CIRCUITS, Fig. 4-6. Modified-common-emitter switch bzw. Fig.
4-8. Common-base switch" interessant sein.
just my 2ct
Hannes
Transistor.jpg
(110 KB)
