Hallo Männer, vielleicht macht ja jemand mit, weil, diese durchaus interessante Info steht in keinem Datenblatt...
Ich teste aktuell sämtliche zufällig vorhandenen Transistoren auf ihre Eignung als Avalanche-Oszillator. Genauer gesagt die bekannte, extrem einfache Schaltung nur bestehend aus Transistor, parallelgeschaltetem Kondensator und Vorwiderstand, die einen Sägezahn ausgibt, aufgrund des diff. neg. Widerstands. Angeblich sollen wohl nur NPNs funktionieren, aber ich teste dennoch alles durch.
Der Transistor wird hierbei lediglich an Emitter und Kollektor angeschlossen, aber verpolt, um den ersten Durchbruch zu provozieren. Die Basis bleibt offen.
Vorteil ist neben den nur drei Bauteilen auch, daß der Transistor so ja nur ein Zweipol ist, also man ihn an ein beliebiges Potential legen kann, daher der Sägezahn auch umgedreht, die Spannung geändert werden kann. Ferner ist dieser Betrieb zwar abseits des Datenblatts, aber dennoch unerreicht zuverlässig, der wenigen Bauteile wegen. Wenn man nicht gerade mit hohen Strömen und fettem Elko arbeitet, die dem Transistor zusetzen...
Selbst ohne die Absicht, einen Oszillator zu bauen, kann diese Eigenschaft wunderbar z.B. als Ersatz eines Diacs genutzt werden, bei sehr viel niedrigeren Durchbruchspannungen.
In ähnlichen Tests hatte ich vor Urzeiten bereits den BC639 (Philips, THT) als unglaublich gut geeignet ausgemacht, weil dessen Durchbruch tatsächlich bis null Volt erfolgt. Heute soll es zumindest von meiner Seite aus eher um SMD-Transistoren gehen. Die Rahmenbedingungen habe ich für alle Test eher zufällig so gewählt:
17V Quelle
10K
33n
Es würden auch völlig andere Werte gehen, aber ich möchte den Strom niedrig halten, dennoch auf brauchbare Frequenzen kommen. Als Obergrenze habe ich von damals noch einige -zig KHz in Erinnerung, teste dies aber evtl. die Tage nochmal mit den neu ermittelten Transistoren.
Hier nun die Liste, welche Transistoren unter o.g. Bedingungen zum Sägezahn führen und welche nicht. Ich liste beides auf, um eventuell Interessierten Tests mit denselben Transistoren zu ersparen.
Wie man sieht, ist diese Eignung in SMT noch seltener als in THT. Es wäre daher nett, wenn jemand seine verfügbaren Transistoren daraufhin prüft. Ist ne simple Sache, einfach kleinen Kondi und Widerstand in Reihe löten, an ein Netzteil legen, Oszi an den Kondi klemmen. Dessen Anschlüsse auf übliche Rastermaße zurecht biegen, die vorhandenen Transistoren kurz per Pinzette dran halten. Eine eventuelle Schwingung sieht man sofort...
Hochinteressant wäre natürlich ein SMD-Typ, dessen Durchbruch auch bis null reicht.
Zwar habe ich nur die drei geeigneten Typen gefunden, aber damit ließ sich auch mal die Exemplarstreuung der Frequenz eingrenzen. Ich komme auf maximal 5% Abweichung bei je 4 getesteten Transistoren. Das ist nicht schlechter, als wenn man z.B. irgendwas mit normalem RC-Gedöns aufbaut.
Und, wie lange bekannt, funktionieren diese Oszillatoren zuverlässig mit jedem Exemplar von Transistortyp X, während es bei Typ Y niemals klappt...
Gern könnt ihr natürlich auch THT-Transistoren testen. Ich würde das dann zusammenfassen und in einem getrennten Thread veröffentlichen. Vielleicht findet sich sogar jemand, der einen Artikel verfassen möchte, habe davon leider null Ahnung...
Und bitte Leute, das hat bis hierhin durchaus etwas Arbeit gemacht, soll allein der Info dienen. Wenn ihr quatschen wollt, finden sich dazu reichlich andere Threads. Wer alles wieder viel besser wusste, es ganz anders gemacht hätte, mich als Blödmann wahrnimmt usw., der gibt der Übersichtlichkeit halber bitte einfach nur einen Negativen ab! Danke.
Das hier ist der Versuch, diese völlig willkürliche Eignung unterschiedlicher Transistoren mal etwas zu beleuchten. Es geht nicht darum, wie man einen Sägezahngenerator viel besser bauen kann.
bislang sieht das so aus, als ob diese Eigenschaft bei neueren
Produktionen verschwunden ist.
Der Verdacht liegt natürlich nahe. Kann leider zum Alter meiner Transistoren kaum was sagen, weil ich immer alles abrolle, nur Typ und Hersteller aufschreibe. Ist aber selten nagelneues Zeug...
Hallo,
ich nehme an das es letztendlich um den Bau eines schnellen Pulsers geht?
Das habe ich vor fünf Jahren mal gemacht. Ergebniss-geht so. Am Ende bin ich bei Leo Bodnar gelandet, wenn es um steile Flanken für Testzwecke geht.
Da ist Preis Leistung absolut Spitze- sorry für die Werbung- aber das musst gesagt werden, wenn ich sehe, wie man anderswo abgezockt wird.
Ich werde gleich nach der Sendung mit der Maus um 9:25 Uhr (Thema MRT) auf jeden Fall bei dieser Transistor-Challenge mitmachen, denn ich habe hier das Oszilloskop für den Optokopplerversuch von gestern aus dem Parallelthread noch aufgebaut.
ich nehme an das es letztendlich um den Bau eines schnellen Pulsers
geht?
Nicht unbedingt, es geht erstmal nur darum, ob ein einzelner Transistor im Reversebetrieb einen sich langsam aufladenden Kondensator plötzlich von selbst ein gutes Stück entladen kann. Also gemäß Ottos Schaltung. Nutzen kann man das später ja auf vielfältige Weise.
Bin ebenfalls gerade dran, allerdings auf der Suche nach maximalen Frequenzen. Ausgerechnet mit dem BC817-25 ohne bekannten Hersteller kommt man an knapp 100KHz dran (470R/33n). Das ist doch schon mal eine brauchbare Frequenz.
Mit sehr viel kleineren Kondis wollte übrigens keiner schwingen, es braucht also schon eine nennenswerte Kapazität. Man muss ggf. den Strom erhöhen, was nicht gerade schön ist.
Ein SS218 macht bei ca. 200 V Speisespannung und Ansteuerung mit
einem Pulsgenerator, auch schoene Avalanchenadeln beim Ausschalten.
Die Nadeln haette ich auf dem damals verwendeten Oszi mit nur
10 MHz Bandbreite fast uebersehen. :)
Die Amplitude der Pulse war aber definitiv groesser als 620 mV.
Der Manfred koennte ja mal die ZTX312 darauf testen... ;)
Die Amplitude der Pulse war aber definitiv groesser als 620 mV.
Man beachte den Spannungsteiler R3/R5 mit 43/3,3 R.
Wer mehr möchte kann den gern ändern.
R4 dient der 50 Ohm Anpassung, sonst wird das auch nichts mit schnell.
Das Teil war gebaut, um schnelle Verstärker am Eingang anzusteuern und bei 10 ... 20 dB kommen da einige schon an die Grenze der Spannung, die sie am Ausgang machen können. Meist brauchte ich sogar noch Dämpfungsglieder zwischen Pulser und Verstärker.
Habe gerade mal zurückgerechnet- also hatte der BFP640 bei zirka 19V seinen Avalanchedurchbruch.
Die Amplitude der Pulse war aber definitiv groesser als 620 mV.
Man beachte den Spannungsteiler R3/R5 mit 43/3,3 R.
Ja, richtig.
Wer mehr möchte kann den gern ändern.
R4 dient der 50 Ohm Anpassung, sonst wird das auch nichts mit schnell.
Das Teil war gebaut, um schnelle Verstärker am Eingang anzusteuern und
bei 10 ... 20 dB kommen da einige schon an die Grenze der Spannung, die
sie am Ausgang machen können. Meist brauchte ich sogar noch
Dämpfungsglieder zwischen Pulser und Verstärker.
Schnelle Verstaerker baute man zu der Zeit mit SRS4452(QQE3/20) auf. :)
Es war die reine Neugier, was bei sehr hohen Speisespannungen passiert.
Auf dem Oszi war auf den ersten Blick ueberhaupt kein Signal zu sehen.
Erst eine drastische Verringerung des vertikalen Ablenkkoeffizienten
foerderte dann die ueberaus schmale Nadel zu Tage...
Habe gerade mal zurückgerechnet- also hatte der BFP640 bei zirka 19V
seinen Avalanchedurchbruch.
Ich habe hier noch BFP640. Die sollten von ihrer auesseren Geometrie
her (Marke Feinstaub), auch recht brauchbare Pulse abgeben.
Bei einer Versorgungsspannung von 17 Volt erhält man mit einem BC337-40 einen 700Hz Sägezahn.
Was mich bei dieser Schaltung immer gestört hat war, dass die Basis vom Potential her in der Luft hängt. Ein 220k Widerstand von der Basis zur Masse erhöht sogar noch die Amplitude, sie liegt dadurch zwischen 5V und 10V. Mit einem Koppelkondensator am Ausgang könnte man noch den DC-Anteil eliminieren. Dann hätte man einen reinen Wechselspannungsanteil von 5Vss.
Avalanche-Breakdown ist nicht unbedingt die gesündeste Betriebsart für einen Transistor. Bei geringer Energie gehen die nicht kaputt, aber für Anwendungen, wo es auf geringes Rauschen ankommt, sollte man sie hinterher nicht mehr einsetzen.
Was mich bei dieser Schaltung immer gestört hat war, dass die Basis vom
Potential her in der Luft hängt.
Oh, ganz und gar nicht. Je einfacher, desto besser.
Wenn man allerdings die Amplitude vergrößert kriegt, wäre das natürlich ein interessanter Bereich zum Testen. Ein Widerstand mehr ist ja auch kein Beinbruch.
Danke für deinen Test. Kennst du vom BC337-40 auch den Hersteller? Ist später nicht unwichtig...
Ich hatte mir damals ein 100er Pack, ich glaube von Reichelt bestellt, davon kann man ja ruhig einen Transistor opfern. Wenn der nach dem Sägezahnversuch stärker Rauschen sollte, dann ist das ja nicht so schlimm. Den wirft man dann einfach vorsorglich weg und gut.
Ein richtiges Logo ist auf den Transistoren leider nicht zu finden.
Der Widerstand sollte am besten 10 mal größer sein als der Arbeitswiderstand, dann erhöht sich die Durchbruchspannung von 7V nur um 10% auf 7,7V. Die Schaltung funktioniert aber auch wenn beide Widerstände den gleichen Wert haben. Dadurch erhöht sich die Durchbruchspannung auf mindestens 14 Volt (Spannungsteilerprinzip).
Hallo,
nur mal so. Bei mir kippt gar nichts. Wenn R2 weg ist tut sich natürlich auch nichts. Und wenn R2 nur 22k hat fliessen dann immer noch nur 12 pA.
mfg klaus
Hallo,
nur mal so. Bei mir kippt gar nichts. Wenn R2 weg ist tut sich natürlich
auch nichts. Und wenn R2 nur 22k hat fliessen dann immer noch nur 12 pA.
mfg klaus
Ich glaube nicht, das der TO sich auf virtuelle Transistoren bezogen hat, deren Modelle eh' nicht wissen, wie die Realität in Sonderfällen funktioniert.
Ich glaube nicht, das der TO sich auf virtuelle Transistoren bezogen
hat, deren Modelle eh' nicht wissen, wie die Realität in Sonderfällen
funktioniert.
Das ist mir schon klar. Man müßte sich auch andersherum fragen, wie real sind die Modelle? Ich könnte mir vorstellen das ein Transistor in einer Schaltung ungewollt zeitweise mit verpolten Spannungen zu tun hat.
mfg klaus
Hierzu ist auch die Applikation Linear Technology AN47 ab S.93 interessant.
Der Impulsgenerator dort erzeugt aber Nadelimpulse, der Sägezahn ist gewissermaßen ein Nebenprodukt.
Der Transistor ist aber "richtigrum" betrieben.
In der Anlage ist die Schaltung wie ich diese nachempfunden habe.
Es war auch hier eine sehr starke Exemplarabhängigkeit der 2N2369A festzustellen.
Foto des Aufbaus und ein Oszillogramm als Beispiel.
Pulse mit tr, tf von ca. 2 ns, tp ca. 4..5 ns, upk ca. 12 V.
Die Frequenz war hier uninteressant, aber die Pulse.
Die Vermutung ist richtig, dass die Pulse steiler sind - und wohl auch noch größer.
Ich habe die Messwerte aber absichtlich noch nicht um tr korrigiert, weil man hier im Graubereich gleicher Größenordnung von Signal und Messmittel fischt.
Gemessen wurde mit einem Picoscope 5443B mit tr 3,5 ns, einkanalig, 8 bit Auflösung. Abschluss 50 Ohm am Scope. Ich habe halt nix besseres.
Vom BFP640 würde ich mir hinsichtlich der Amplitude nicht viel
erhoffen, mit VCEo = 3.5 bis 4.1V.
Wir hatten in den 80ern einen Pipeline-Molch gebaut mit
1024 Messkanälen, der hatte für jeden Kanal einen Avalanche-
Transistor um "seinen" Ultraschall-Schwinger beim Senden anzuregen.
Ich erinnere mich so dunkel an Pulsspannungen von 100...150 Volt.
Die Versorgungsspannung war natürlich weit höher als hier,
400V???. Das waren ziemlich normale Transistoren ohne besonders
hohe Transitfrequenz.
Mit Spice kann man das nicht simulieren. Spice weiß nichts von
der Plasmawolke die da von C nach E durchrast.
Die korrekte Schaltung ist übrigens die von Lothar.
Ferner ist dieser Betrieb zwar abseits des Datenblatts, aber
dennoch unerreicht zuverlässig
Zuverlässig ist jede Schaltung für mich nur dann, wenn sie auch mit dem Transistortyp aus verschiedenen Batches, Jahren, von verschiedenen Herstellern ohne Abgleich funktioniert. Und natürlich über den garantierten Temperaturbereich des Bauteils, z.B. für Multicomp 2N2222: -65..200°C.
Bei Basis in der Luft hätte ich aber immer Bauchschmerzen.
Was ist denn Dein konkreter Anwendungsfall für diese Schaltung?
Zuverlässig ist jede Schaltung für mich nur dann, wenn sie auch mit dem
Transistortyp aus verschiedenen Batches, Jahren, von verschiedenen
Herstellern ohne Abgleich funktioniert.
Bei ner Großserie, ja. Als Bastler hingegen reicht ne Rolle mit geeigneten Transistoren völlig.
Diese "Funktion" einiger Transistoren hatte ich ganz aus den Augen verloren, aber jetzt nach der Idee sehe ich gleich zwei kürzliche Projekte, bei denen das sofort Verwendung gefunden hätte, weil es einfacher gewesen wäre. Einmal bei einem diskret aufgebauten Schaltregler, das andere wäre das Zünden eines Thyristors gewesen.
Bei beiden Anwendungen war übrigens die genaue Durchbruchspannung egal, es ging nur darum, überhaupt an ein Bauteil zu kommen, das bei halbwegs üblichen Spannungen durchbricht. Die Kür wäre natürlich ein Transistor, der das sogar bei 5V Betriebsspannung schafft. Weil, mit 12V oder so baut man eigentlich auch kaum noch. Die FMMT617/FMMT717 haben erstaunlich niedrige Durchbruchspannungen, aber leider schwingen sie nicht...
Möglicherweise teste ich die Tage nochmal alles durch, bei diesmal veränderlichem Strom. Bestimmt versteckt sich noch der eine oder andere Typ, weil er diesen neg. Widerstand nur in einem sehr kleinen Fenster aufweist.
Einmal bei einem diskret aufgebauten
Schaltregler, das andere wäre das Zünden eines Thyristors gewesen.
Für solche Aufgaben nehme ich grundsätzlich einen µC (ATtiny).
Gewünschte Frequenz und Pulsbreite in Klartext ins Programm geschrieben, compilieren, flashen und dann stimmt es auch. Die nötigen Umrechnungen macht der Präprozessor in float zur Compilezeit.
Natürlich macht der µC noch viele andere Sachen mit (Rampe fahren, Ablaufsteuerung, Schutzfunktionen usw.).
Schaltregler baue ich nicht mehr diskret auf. Den Wirkungsgrad moderner ICs kann man auf keinen Fall mehr erreichen. Und auch die Schutzschaltungen in den ICs sind sehr aufwendig und machen sie fast unkaputtbar.
Es gibt schöne fertige ICs bis zu 8A mit den beiden MOSFETs intern. Die löte ich allerdings nicht mehr selber von Hand ein.
Für höhere Leistungen gibt es dann Controller-ICs, wo man die MOSFETs extern anschließt. Beim Hersteller gibt es schöne Simulationstools, wo man nur die Eckdaten eingibt und kriegt dann die fertig dimensionierte Schaltung ausgespuckt.
Und es läuft alles "out of the box". Teile einkaufen, Layout machen, bestücken, läuft.
Ich hatte mal versehentlich einen IC gewählt, der keinen Hiccup-Mode konnte.
Nach 3-mal Überstrom schaltete er dauerhaft ab. Wer denkt sich bloß solchen Blödsinn aus.
Für ganz kurze Signale bzw steile Flanken kann man auch ein 74AS00-Gatter (Advanced Schottky, evtl. mit R-C-Verzögerung vor einem Eingang für Nadeln) verwenden. Die anderen Gatter zur Flankenversteilerung vorschalten. Wenn das Scope zu langsam ist, man kann die Pulse im UKW-Radio/TV hören. Flanken sind 2-3 ns mit 3 V Peak.
Die kürzesten Pulse bekommt man mit 50-Ohm-Vorwiderstand, einem schnellen Schalter gegen Masse und 3-5 cm 50-Ohm-Koaxkabel (offen) in HF-gerechtem Aufbau. Der allerschnellste Schalter ist ein Quecksilberbenetzter Relaiskontakt (gibts immer noch außerhalb der EU).
Ich hatte mal versehentlich einen IC gewählt, der keinen Hiccup-Mode
konnte.
Nach 3-mal Überstrom schaltete er dauerhaft ab. Wer denkt sich bloß
solchen Blödsinn aus.
Geplante Obsoleszenz. Das war am Ende eine Vorgabe vom Kunden, der den IC in Stückzahlen haben wollte...
Ansonsten noch zum Thema:
Mit einem Flip-Flop aus der ECL-Serie, welches sich selbst zurücksetzt, kann man auch kurze Pulse (<500 ps) erzeugen. Die Anregungsfrequenz läßt sich dabei vorgeben, nur die Pulshöhe ist begrenzt...
P.S.: Und Grüße an Lothar, den ich Anfang der Woche persönlich kennenlernen durfte. Ein feiner und kompetenter Gesprächspartner!
Geplante Obsoleszenz. Das war am Ende eine Vorgabe vom Kunden, der den
IC in Stückzahlen haben wollte...
Ne, aber man mußte von extern eine neue Enable-Flanke erzeugen, d.h. ein µC muß den Regler permanent überwachen.
Oft möchte man Regler aber auch ohne µC benutzen, also Enable fest eingeschaltet.
Für ganz kurze Signale bzw steile Flanken kann man auch ein
74AS00-Gatter (Advanced Schottky, evtl. mit R-C-Verzögerung vor einem
Eingang für Nadeln) verwenden. Die anderen Gatter zur
Flankenversteilerung vorschalten.
74AS ist ja sowas von flower-power-retro!
Das hier ist billigstes 74LVC von TI. Ohne die R zum Fressen
der Reflektionen wäre womöglich noch weniger zu erreichen.
Sorry für dunkelblau auf schwarz, das sah auf dem Bildschirm
besser aus. Runterladen und reinzoomen.
Ich kann mich noch an den Prof im Hörsaal erinnern:
"und nun, meine Dame(!) und Herren verstehen Sie, warum
CMOS NIEMALS schnell werden wird!" Er lag grandios falsch.
Wenn das Scope zu langsam ist, man
kann die Pulse im UKW-Radio/TV hören. Flanken sind 2-3 ns mit 3 V Peak.
Die kürzesten Pulse bekommt man mit 50-Ohm-Vorwiderstand, einem
schnellen Schalter gegen Masse und 3-5 cm 50-Ohm-Koaxkabel (offen) in
HF-gerechtem Aufbau. Der allerschnellste Schalter ist ein
Quecksilberbenetzter Relaiskontakt (gibts immer noch außerhalb der EU).
Der ist schon mechanisch viel zu groß um gegen ein CML-Gate
auch nur annähernd anzustinken. Sagen wir 15 ps rise time.
Was mich interessieren würde: die Abhängigkeit der Durchbruchsspannung /
Frequenz von externen Faktoren.
Die Frequenz ist hauptsächlich von der Versorgungsspannung und
dem R*C am Collector abhängig. Solange, wie's halt dauert um
den Kondensator aufzuladen bis der Transistor durchbricht.
Die Entladezeit kann man da vergessen.
Die Durchbruchspannung ist bei gegebenem Transistor wohl
hauptsächlich von der Temperatur abhängig weil die Restströme
die Ladungsträger ins Basisgebiet befördern bis es dann
irgendwann schnackelt. Wenn man die Basis immer schön mit
einem Widerstand leerräumt, dann kann der Transistor viel
mehr Sperrspannung ab. (statt der VCEo im Datenblatt, s.o.)
Die Frequenz ist hauptsächlich von der Versorgungsspannung und
dem R*C am Collector abhängig. Solange, wie's halt dauert um
den Kondensator aufzuladen bis der Transistor durchbricht.
Die Entladezeit kann man da vergessen.
Die Entladezeit nicht, aber die Entladetiefe spielt eine Rolle.
Genauso wie die Durchbruchspannung. Beide Werte variieren stark mit dem Transistor(exemplar).
