Announcement: there is an English version of this forum on 
Guten Abend, Ich hätte eine Frage zur Emitterschaltung: wie stellt man es denn (richtig) an das invertierte Signal am Ausgang zu modifizieren damit es dem Eingangssignal folgt. Also nicht invertiert. Der Grund warum ich mich damit beschäftige ist, dass ich gerne mit einem Arduino eine LED Leiste ( keine Neopixel, sonder eine mit R,G,B,GND ) zu betreiben. Da auf der Leiste viele LEDs drauf sind , Reicht der Strom aus dem Arduino nicht aus. Daher dachte ich dass ich mir einen Verstärker mittels Transistoren basteln könnte. Am Arduino hängt als DAC ein MCP4725 dran. Das war aber eigentlich nur zum Hintergrund was ich eigentlich machen will. Habe in den letzten Tagen einige Informationen hier auf der Seite (aber auch an anderen Stellen im Internet) zu den Grundschaltungen gelesen. Mir ist dann die Emitterschaltung am Besten als Ausgangsbasis erschienen. Leider ist das Ausgangssignal invertiert. ( mir auch klar warum das passiert ) Mir ist schon klar dass es da vielleicht einige ICs gibt die das hinbekommen würden, aber ich würde es gerne mit Transistoren und Widerständen lösen. Einfach um es zu lernen. Habe ein paar BC547B herumliegen und mit diesen experimentiert. Habe das jetzt auch noch mal schnell im LTSpice simuliert um besser zu verstehen wie sich die Schaltung verhält ( siehe Bild ) Mein Ansatz wäre jetzt mal zwei BC547B hintereinander zu schalten, aber vermutlich gibts das bessere Lösungen von Leuten die schlauer sind als ich. Deshalb wollte ich gerne hier fragen. Ich glaube das Bild sollte die meisten Infos enthalten was ich mir denn als Lösung vorgestellt habe. Jeder Input wäre mir gerne willkommen.
Angehängte Dateien:
Günter schrieb: > wie sich die Schaltung verhält Dank der fehlenden Gegenkopplung wird sich diese Schaltung abhängig von Typschwankungen und Temperaturänderungen ständig anders verhalten. So eine analoge Ansetuerung per Spannung ist bezogen auf den LED-Strom, der letztlich die LED-Helligkeit bestimmt, völlig nichtlienar und nicht temperaturkonstant. > aber vermutlich gibts das bessere Lösungen Man nimmt eine Schaltstufe und ein PWM-Signal. > dass ich gerne mit einem Arduino eine LED Leiste (R,G,B,GND) zu betreiben. Dazu nimmt man drei High-Side-Treiber und 3 PWM-Kanäle. Falls die HArdware keine 3 Compare-Ausgänge hat, ist das Stichwort: Soft-PWM
Beitrag #7749023 wurde von einem Moderator gelöscht.
Günter schrieb: > hängt als DAC Deine Schaltung ist vollkommen ungeeignet, um aus einer Analogspannung aus einem DAC einen passenden Strom für die LEDs und damit Helligkeit zu regeln. Auch wenn die Simulation einen Zweiten Zusammenhang zwischen Spannung und Strom zeigt, ist der noch viel mehr von Exemplarstreuungen und Temperatur der Transistoren abhängig. Da absolut keine Daten zum LED Streifen, wie Strom und Spannung bekannt sind weil du dir das lieber geschenkt hast sie anzugeben, und nicht geklärt ist was du als Versorgung hast, machen Vorschläge auch keinen Sinn.
Hallo , Danke für die raschen Antworten ! Was ich vergessen habe, war zu erwähnen, dass ich die LEDs dimmen möchte. Also je nach R,G,B Reihe die Helligkeit variieren. Verwendet wird übrigens ein Arduino UNO R3. Wie gesagt ist es mir bei der Frage mal vorrangig gegangen zu verstehen, wie man das denn mit normalen Transistoren schaltungstechnisch angehen könnte. Habe jetzt mal kurz zu den High Side Treibern recherchiert. Soweit ich das verstehe ist das ein Schalter der hohe Ströme verträgt. Damit würde dann über den Schalter das PWM Signal übertragen werden. richtig ? Baut man eigentlich üblicherweise solche Transistor Schaltungen noch selbst ( mit all den Problemen, Linearität, Temparatur etc ) oder ist das einfach zu aufwändig weil es andere Lösungen gibt ? Beziehungsweise, was wären denn einfache Anwendungen wo ihr direkt einen/mehrere Transistoren verwenden würdet ?
Günter schrieb: > Hallo , > Danke für die raschen Antworten ! > Was ich vergessen habe, war zu erwähnen, dass ich die LEDs dimmen > möchte. Also je nach R,G,B Reihe die Helligkeit variieren. Verwendet > wird übrigens ein Arduino UNO R3. > > Wie gesagt ist es mir bei der Frage mal vorrangig gegangen zu verstehen, > wie man das denn mit normalen Transistoren schaltungstechnisch angehen > könnte. Etwa so, wenn die eine gemeinsame Anode haben. Beitrag "Re: Spannungsregler parallel schalten?" > Habe jetzt mal kurz zu den High Side Treibern recherchiert. Soweit ich > das verstehe ist das ein Schalter der hohe Ströme verträgt. Und die positive Versorgungsspannung schaltet, die deutlich über der 3,3 oder 5V Ansteuerlogik liegt. > Damit würde > dann über den Schalter das PWM Signal übertragen werden. richtig ? Der IST der Schalter für die PWM! > Baut man eigentlich üblicherweise solche Transistor Schaltungen noch > selbst ( mit all den Problemen, Linearität, Temparatur etc ) Meistens nicht, es gibt tonnenweise fertige Treiber oder gar Schaltungen.
Günter schrieb: > Habe das jetzt auch noch mal schnell im LTSpice simuliert um besser zu > verstehen wie sich die Schaltung verhält ( siehe Bild ) Nö. Wo sind denn deine LEDs? Haben die eine gemeinsame Anode oder Kathode? > Jeder Input wäre mir gerne willkommen. Den musst du erstmal liefern. Welche LEDs hast du denn GENAU?
Michael B. schrieb: > Günter schrieb: >> hängt als DAC > > Deine Schaltung ist vollkommen ungeeignet, um aus einer Analogspannung > aus einem DAC einen passenden Strom für die LEDs und damit Helligkeit zu > regeln. > > Auch wenn die Simulation einen Zweiten Zusammenhang zwischen Spannung > und Strom zeigt, ist der noch viel mehr von Exemplarstreuungen und > Temperatur der Transistoren abhängig. > > Da absolut keine Daten zum LED Streifen, wie Strom und Spannung bekannt > sind weil du dir das lieber geschenkt hast sie anzugeben, und nicht > geklärt ist was du als Versorgung hast, machen Vorschläge auch keinen > Sinn. sorry Du hast recht, das habe ich vergessen: Das ist billiger China-LED Streifen. Es sind 100 LEDs auf dem Streifen. Die Betriebsspannung ist 5V und pro LED hätte ich jetzt mal ca 17 mA gemessen. Ich habe ein Netzteil was 5V und 2A liefern kann. Das ist jetzt unabhängig von der Stromversorgung für den UNO. Da gibt es sicher hochwertigere LED Streifen und Netzteile, aber ich will ja auch kein Raumschiff bauen ;-)
Angehängte Dateien:
-
20241006_204614.jpg
240 KB
Falk B. schrieb: > Günter schrieb: > >> Habe das jetzt auch noch mal schnell im LTSpice simuliert um besser zu >> verstehen wie sich die Schaltung verhält ( siehe Bild ) > > Nö. Wo sind denn deine LEDs? Haben die eine gemeinsame Anode oder > Kathode? > Die Schaltung war gedacht als Schaltbild für die Verstärkerschaltung, weil ja die Frage war ob das so überhaupt Sinn macht , oder ob man es besser machen kann. >> Jeder Input wäre mir gerne willkommen. > > Den musst du erstmal liefern. Welche LEDs hast du denn GENAU? Wie gesagt ist ein LED Streifen mit 5V und R,G,B ( siehe Bild ) Genaue Bezeichnung steht nicht drauf. Pro LED werden ca 17 mA gezogen. Was würdest du sonst noch benötigen ?
Günter schrieb: > Genaue Bezeichnung steht nicht drauf. Pro LED werden ca 17 mA gezogen. > Was würdest du sonst noch benötigen ? Eine Antwort auf meine expliziten Fragen. . . . Aber wenn ich das so sehe, haben sie eine gemeinsame Anode. Das macht die Sache einfach. Denn die LEDs haben alle ihre eigenen Vorwiderstände oder Konstanststromquelle im Bauteil. Du brauchst nur drei ausreichend stromstarke MOSFETs, die du direkt mit dem Arduino mit 5V ansteuern kannst. IRLZ34N reicht hier, auch wenn der leicht überdimensioniert ist.
:
Bearbeitet durch User
Normale Leute machen das mit drei N-Kanal MOSFET, zum Beispiel dem IRLML6344. Mich wundert, dass du dich an der Invertierung störst, denn für deinen LED Streifen wird genau das gebraucht. http://stefanfrings.de/transistoren/index.html#n-mosfet
Monk schrieb: > Günter schrieb: >> Pro LED werden ca 17 mA gezogen. > > Und wie viele LED sind es? Es sind 100
Angehängte Dateien:
-
LED-Streifen-RGB.png
2,2 KB
Günter schrieb: > Monk schrieb: >> Günter schrieb: >>> Pro LED werden ca 17 mA gezogen. >> >> Und wie viele LED sind es? > Es sind 100 Sind das 17mA pro RGB Farbe oder Insgesamt? Egal, siehe Anhang.
Günter schrieb: > Monk schrieb: >> Günter schrieb: >>> Pro LED werden ca 17 mA gezogen. >> >> Und wie viele LED sind es? > > Es sind 100 Also 3 mal 1,7 Ampere. Da passen die empfohlenen MOSFET beide. Ich würde die größeren IRLZ34N nehmen, da sie leichter zu kühlen sind.
Monk schrieb: > Also 3 mal 1,7 Ampere. Da passen die empfohlenen MOSFET beide. Dafür passt das genannte Netzteil hier nicht .... Günter schrieb: > Mir ist dann die Emitterschaltung am Besten als Ausgangsbasis > erschienen. Leider ist das Ausgangssignal invertiert. Und warum ist das ein Problem?
:
Bearbeitet durch User
Falk B. schrieb: > Günter schrieb: >> Monk schrieb: >>> Günter schrieb: >>>> Pro LED werden ca 17 mA gezogen. >>> >>> Und wie viele LED sind es? >> Es sind 100 > > Sind das 17mA pro RGB Farbe oder Insgesamt? Egal, siehe Anhang. Danke für die Schaltung :-) Ich lese mich mal in das Thema MOSFets ein...
Da fehlt der Kopplungs-C zwischen den beiden Stufen um die Arbeitspunktverschiebung durch die Hleichspannungskopplung zu vermeiden. https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/verstkop.html
Jens G. schrieb: > Monk schrieb: >> Also 3 mal 1,7 Ampere. Da passen die empfohlenen MOSFET beide. > > Dafür passt das genannte Netzteil hier nicht .... > Das mit dem Netzteil ist nicht das große Problem aus 2 Gründen : 1. Ich habe den Strom gemessen mit der LED weiß ( also R,G,B ziehen Strom ) 2. Kann ich ggf den Streifen kürzen damit ich das ausprobieren kann > Günter schrieb: >> Mir ist dann die Emitterschaltung am Besten als Ausgangsbasis >> erschienen. Leider ist das Ausgangssignal invertiert. > > Und warum ist das ein Problem? Wie ich eingangs erwähnt habe, stand für mich jetzt mal im Vordergrund zu verstehen wie man mit einem NPN Transistor es hinbekommt eine Verstärkung zu erzielen die analog ( also nicht invertiert ) zum Eingang verläuft. Eine kleine Schaltung wie ich mir das vorgestellt habe ( ohne LEDs ) habe ich ja im Anhang beigefügt. Wüsste gerne ob Ihr das ggf. auch so designed hättet oder was daran schlecht ist ? Thema Bauteilstreuung + Temp ist ja schon angesprochen worden. MOSFets sind auch angesprochen. Oder ich kann die Frage auch nochmals anders formulieren: Welche Schaltung würde ich brauchen um ein Signal zu invertieren ?
Bradward B. schrieb: > Da fehlt der Kopplungs-C zwischen den beiden Stufen um die > Arbeitspunktverschiebung durch die Hleichspannungskopplung zu vermeiden. > > https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/verstkop.html Danke !
Günter schrieb: > Wie ich eingangs erwähnt habe, stand für mich jetzt mal im Vordergrund > zu verstehen wie man mit einem NPN Transistor es hinbekommt eine > Verstärkung zu erzielen die analog ( also nicht invertiert ) zum Eingang > verläuft. Was willst du verstärken? Ein analoges Signal (Audio) oder ein Schaltsignal (PWM)? Willst du Strom, Spannung oder beides verstärken? Wenn du einen µC Pin zur Ansteuerung hast willst du eher ein digitales Signal verstärken, kein analoges. Und ob der Pin jetzt bei High oder Low die Leds einschaltet ist erst mal egal, das kann man mit der Software ausgleichen. Falks Schaltung verstärkt das Schaltsignal, sowohl Strom als ggf. auch die Spannung. Mit Bipolartransistoren würde das ganz genauso aussehen (Emitter auf Gnd, Last zwischen positiver Spannung und Collektor. Nur brauchen die dauerhaft Strom, Mosfets sind hier günstiger.
Bradward B. schrieb: > Da fehlt der Kopplungs-C zwischen den beiden Stufen um die > Arbeitspunktverschiebung durch die Hleichspannungskopplung zu vermeiden. > > https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/verstkop.html Nur ist ein Verstärker für analoge Signale für seine RGB Led Ansteuerung sehr wahrscheinlich nicht zielführend.
Günter schrieb: > Oder ich kann die Frage auch nochmals anders formulieren: > Welche Schaltung würde ich brauchen um ein Signal zu invertieren ? Wenn es nicht darum geht, die LED zu schalten, sondern analoge Signale zu verarbeiten, dann ist der Operationsverstärker das übliche Bauteil. https://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker
> Nur ist ein Verstärker für analoge Signale für seine RGB Led Ansteuerung > sehr wahrscheinlich nicht zielführend. Dann ist die vom TO propagierte Grundidee von den Bipo's und Emitterschaltung ohnehin ne krasse Fehlentscheidung.
Udo S. schrieb: > Nur ist ein Verstärker für analoge Signale für seine RGB Led Ansteuerung > sehr wahrscheinlich nicht zielführend. Und schon gar nicht, wenn dieser Verstärker nur Wechselspannungen übertragen kann. Günter schrieb: > Danke ! Du hast nicht wirklich verstanden, wofür dieser Koppelkondensator gut/nötig ist, stimmts? Denn wenn du da eine Kopplung im AC-Bereich einführst, dann musst du das Licht dauernd ändern, denn eine AC-Kopplung überträgt nur Signaländerungen. Du willst aber eine Spannung einstellen und die dann für eine lange Zeit (z.B. mindestens ein paar Minuten) gleich lassen. Dann kannst du mit AC-Kopplung nichts anfangen. Was du für eine stabile analoge Transistorschaltung brauchst, habe ich dir gesagt: eine Gegenkopplung. Aber für die Lösung deiner Aufgabe "Helligkeit einstellen" brauchst du eben schon gar keine analoge Transistorschaltung, sondern nur die mehrfach beschriebene PWM-Treiberstufe und die passende Software. Günter schrieb: > eine LED Leiste ( mit R,G,B,GND ) zu betreiben. Blöd nur, wenn das Foto dann eine mit RGB und +5V zeigt... Kurz: Falk hat im Beitrag "Re: Transistor (Emitterschaltung) ohne Invertierung" die nötige Hardware gezeigt.
Möchtest du das immernoch mit dem DAC MCP4725 (3x) aufbauen? Oder hast du dich nun für PWM entschieden? Für die DACs brauchst du eine steuerbare Konstantstromquelle, welche Dir aus der Spannung, die der DAC liefert, genau den Strom bereitstellt, den die jeweilige Farbe der LED-Leiste bei gewünschter Helligkeit „zieht“. Dazu kann man im Emitter einen Widerstand einbauen und dessen Spannungsabfall mit der Vorgabe vom DAC vergleichen und mitm Operationsverstärker regeln. Geschickt dimensioniert, geht das bestimmt auch mit zwei Transistoren. PWM ist aber eher zeitgemäß. Analog macht man, wenn es nicht flimmern darf oder sonstige Bedingungen nichts anderes erlauben. https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#MOSFET
Günter schrieb: > was wären denn einfache Anwendungen wo ihr direkt einen/mehrere > Transistoren verwenden würdet ? Was ist denn das für eine blöde Frage, hast du zu viele Transistoren übrig die weg müssen ? Es sind jetzt 100 Antwortversuche weil du einfach nicht klärst, was bei dir Sache ist. Du hast also angeblich einen 5V RGB LED Streifen mit je 100 LED a 17mA, Vorwiderstände scheinen auf dem Streifen drauf zu sein, 5.1A gesamt die du mit einem 2.1A 5V Netzteil an einem Arduino betreiben willst um die Helligkeit einzustellen. Warum jetzt unbedingt analog mit DAC an statt digital per PWM mit MOSFETs wie es alle anderen machen erschliesst sich nicht. Günter schrieb: > Wie ich eingangs erwähnt habe, stand für mich jetzt mal im Vordergrund > zu verstehen wie man mit einem NPN Transistor es hinbekommt eine > Verstärkung zu erzielen die analog ( also nicht invertiert ) zum Eingang > verläuft Häh ? Was ist denn das für eine Begründung. Du willst es analog machen weil du verstehen willst wie es analog geht ? Die Antwort ist einfach: So nicht. Du hast es nicht verstanden. Der LED Streifen ist für PWM Betrieb, viele parallele LED über stromverteilende Vorwiderstande werden nicht gleichmässig dunkler wenn man die Spannung reduziert, sondern einige LED werden schneller dunkler als andere, die Lichterzeugung wird ungleichmässig. Zudem verhalten sich rot, grün und blau sehr unterschiedlich. Du bist auf dem Holzweg. 3 LogicLevel NMOSFET machen das, so was wie IRLML6244.
:
Bearbeitet durch User
Danke mal an alle, die mir konstruktiven Input geliefert haben !!! Die Lösung von Falk mittels PWM werde ich jetzt umsetzen.
Günter schrieb: > Habe jetzt mal kurz zu den High Side Treibern recherchiert. Soweit ich > das verstehe ist das ein Schalter der hohe Ströme verträgt. Um auch das noch klarzustellen: Mit hohen Strömen hat das Wort "high" hier gar nichts zu tun. Wenn man eine Verstärkerschaltung o. Ä. zeichnet, dann liegt oben (high side) die Versorgungsspannung und unten (low side) Masse. Ein High-side-Treiber liefert also Versorgungsspannung/-strom an eine Last, deren anderes Ende unten (auf Masse oder in Richtung Messe) liegt.
Beitrag #7749545 wurde von einem Moderator gelöscht.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.