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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe bei einfacher Schaltungstechnik mit Transistoren


Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

im Rahmen eines Gruppenprojektes im ersten Semester gilt es einen 
Pegelwandler  mit potentialtrennung für Schnittstellen etc. zu 
entwerfen. Erweiterungen sind erlaubt und können sich positiv auf die 
Bewertung auswirken.
Deshalb entschieden wir uns die Schaltung für verschiedene 
Eingangsspannungen, beliebige Augangsspannungen inkl. optischer Anzeige, 
Inversionsmöglichkeit und Leistungsausgang per Relais auszulegen.
Derzeit hänge ich am "Low Signal - Zweig" (am rot markierten Bereich) 
und komme nicht so ganz weiter.

Der Transistor kann ja ein paar mA ab und sollte dementsprechend auch 
kleine Lasten schalten können (Emitterschaltung, Abgriff am Kollektor). 
Dementsprechend muss der Vorwiderstand  R14 entsprechend klein 
ausfallen, wodurch ja eine riesige Verlustleistung (beim Schalten gegen 
Masse) entsteht, auch wenn die Leistung gar nicht benötigt wird. Bei 
höheren gewünschten Ausgangsspannugen wird diese Leistung dann ja sogar 
noch größer und es ist mit nur 20 Ohm Widerstand so nicht mehr 
einsetzbar.
Selbstverständlich habe ich mir schon Gedanken über andere Beschaltungen 
gemacht. Open Collector würde ja nicht wirklich Sinn ergeben, eine 
Kollektorschaltung mit Abgriff hinter dem Emitter hat Spannungsverluste 
zur Folge.

Hat irgend jemand eine eine gute Idee, mit welcher Beschaltung man das 
Problem lösen kann ?

Ansonsten wäre ich dankbar, wenn ihr allgemein die Schaltung mal grob 
überfliegen könntete, ob Teile unnötig oder grob Fehlerhaft 
dimensioniert sind. Der Prof. lässt uns lieber ein paar Teile mehr 
bestellen und dann auch mal was in die Hose gehen, als uns Anhaltspunkte 
für Fehler zu geben :)

Vielen Dank

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Chris (Gast)

>Deshalb entschieden wir uns die Schaltung für verschiedene
>Eingangsspannungen, beliebige Augangsspannungen inkl. optischer Anzeige,
>Inversionsmöglichkeit und Leistungsausgang per Relais auszulegen.

Eierlegende Wollmilchsau. Naja, was dabei meist rauskommt ist bekannt.

>Hat irgend jemand eine eine gute Idee, mit welcher Beschaltung man das
>Problem lösen kann ?

Pegelwandler
Ausgangsstufen Logik-ICs

>Ansonsten wäre ich dankbar, wenn ihr allgemein die Schaltung mal grob
>überfliegen könntete, ob Teile unnötig oder grob Fehlerhaft
>dimensioniert sind.

- Die Intvertierung der Teiber-Led kann man problemlos ohne extra 
Inverter erreichen. Durch HIGh- bzw. LOW aktive Ansteuerung.

- Die Eingangsstufe ist nicht sonderlich schnell, ein paar Dutzend kHz 
wird sie aber schaffen.

- Kann es sein, dass eurer Optokopler gar nicht im Signalpfad drin ist?? 
;-)

- D1 ist als Freilaufdiode ungeeignet, siehe

Relais mit Logik ansteuern

- Open Collector Stufen sind nur für mässige Geschwindigkeiten bei 
kleinen Strömen sinnvoll, für alles was Dampf oder Geschwindigkeit 
braucht nimmt man Push-Pull, siehe Link oben.


MFG
Falk

Autor: Chris (Gast)
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>>Deshalb entschieden wir uns die Schaltung für verschiedene
>>Eingangsspannungen, beliebige Augangsspannungen inkl. optischer Anzeige,
>>Inversionsmöglichkeit und Leistungsausgang per Relais auszulegen.

>Eierlegende Wollmilchsau. Naja, was dabei meist rauskommt ist bekannt.

Ach, wir sind da recht optimistisch - sind ja noch einige Wochen Zeit 
...

>>Hat irgend jemand eine eine gute Idee, mit welcher Beschaltung man das
>>Problem lösen kann ?
>Pegelwandler
>Ausgangsstufen Logik-ICs

Danke, Integrierte Schlatungen sind abgesehen vom Optokoppler zwar nicht 
erlaubt aber das get ja auch so.

>>Ansonsten wäre ich dankbar, wenn ihr allgemein die Schaltung mal grob
>>überfliegen könntete, ob Teile unnötig oder grob Fehlerhaft
>>dimensioniert sind.
>- Die Intvertierung der Teiber-Led kann man problemlos ohne extra
>Inverter erreichen. Durch HIGh- bzw. LOW aktive Ansteuerung.

Bevor ich jetzt blöd frage google ich erstmal :)

>- Die Eingangsstufe ist nicht sonderlich schnell, ein paar Dutzend kHz
>wird sie aber schaffen.

Ist mir bewusst. FETs wären vermutlich etwas besser wegen der Tücken 
bzgl.  der Gate-Kapazitäten wage ich mich da (und die anderen 
Gruppenmitglieder erst recht nicht) ran.

>- Kann es sein, dass eurer Optokopler gar nicht im Signalpfad drin ist??
>;-)
Autsch, natürlich hast du recht. Im Switchercad-Schaltplan war es auch 
noch richtig .. :)

>- D1 ist als Freilaufdiode ungeeignet, siehe
>Relais mit Logik ansteuern
Danke für die Info. Das komt davon wenn man anwendet, was man irgendwo 
mal aufgeschnappt hat, die Hintergründe aber nur grob kennt.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Chris (Gast)

>Danke, Integrierte Schlatungen sind abgesehen vom Optokoppler zwar nicht
>erlaubt aber das get ja auch so.

Die Links waren vor allem als Hintergrundinformationen gedacht. ICs muss 
man nicht zwingend nutzen, wenn gleich es in der Praxis meist sinnvoll 
ist.

>>- Die Eingangsstufe ist nicht sonderlich schnell, ein paar Dutzend kHz
>>wird sie aber schaffen.

>Ist mir bewusst. FETs wären vermutlich etwas besser wegen der Tücken
>bzgl.  der Gate-Kapazitäten wage ich mich da (und die anderen
>Gruppenmitglieder erst recht nicht) ran.

;-)
Auch ein 0815 NPN ala BC846 oder BC337 schafft bei richtiger Beschaltung 
locker 10 MHz und mehr. Dazu braucht man aber die richtige Schaltung, 
die "etwas" anders ist, als das einfache Prinzipschaltbild in den 
Lehrbüchern.

MFG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Falk Brunner wrote:

> Auch ein 0815 NPN ala BC846 oder BC337 schafft bei richtiger Beschaltung
> locker 10 MHz und mehr.

Wobei mir andererseits ein gesättigter BC639 auch schon eine 
Abschaltverzögerung von 6µs einbrachte (Basiswiderstand 1K an 
5V-Ausgang).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas Kaiser (a-k)

>> Auch ein 0815 NPN ala BC846 oder BC337 schafft bei richtiger Beschaltung
>> locker 10 MHz und mehr.

>Wobei mir andererseits ein gesättigter BC639 auch schon eine
>Abschaltverzögerung von 6µs einbrachte (Basiswiderstand 1K an
>5V-Ausgang).

Ach Leute, macht doch mal halblang!

Klar, wenn ich totalen Murks zusammenmurkse kommt Murks raus.

Grabage in -> Garbage out.

Man bachte den kleinen, nicht unwesentlichen Zusatz "bei richtiger 
Beschaltung"

MFG
Falk

Autor: Unbekannter (Gast)
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Jo, ein Transitor mehr und vier zusätzliche Widerstände und im 
Eingangsbereich braucht es keine Jumper mehr und das Eingangssignal kann 
bis 60 Volt gehen. Zusätzlich wäre dann der Strom in den Eingang 
unabhängig von der angelegten Spannung... Und nochmals ein Widerstand 
mehr und der Eingang hätte sogar Hysterese...

Ansonsten verschwendet ihr im Eingangsteil viel zu viel Strom...

Kleiner Tip: Es gibt nicht nur die Emitterschaltung. Kollektorschaltung 
und Basisschaltung sind auch schon erfunden...

Autor: Chris (Gast)
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>Jo, ein Transitor mehr und vier zusätzliche Widerstände und im
>Eingangsbereich braucht es keine Jumper mehr und das Eingangssignal kann
>bis 60 Volt gehen. Zusätzlich wäre dann der Strom in den Eingang
>unabhängig von der angelegten Spannung... Und nochmals ein Widerstand
>mehr und der Eingang hätte sogar Hysterese...

>Ansonsten verschwendet ihr im Eingangsteil viel zu viel Strom...

>Kleiner Tip: Es gibt nicht nur die Emitterschaltung. Kollektorschaltung
>und Basisschaltung sind auch schon erfunden...

Interessant, Problem ist nur, dass wir in der entsprechenden Vorlesung 
bis jetzt nicht weiter als Reihen- und Parallelschaltung von 
Widerständen sind. Von daher reicht dieser kleine Tipp leider nichts 
aus. Hat die Schaltungsmethode, die du meinst, denn einen Namen, wonach 
ich mal suchen kann ?

Übrigens: wenn man genau hinsieht finden im Schaltplan sowohl 
Kollektor-als auch Emitterschaltung Verwendung (eben nur nicht die 
Basisschaltung) :)

Autor: Andreas K. (a-k)
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Chris wrote:

> Übrigens: wenn man genau hinsieht finden im Schaltplan sowohl
> Kollektor-als auch Emitterschaltung Verwendung

Wo Kollektorschaltung?

Autor: Chris (Gast)
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Ich dachte eigentlich bei dem Relais, bloss das die Last nicht hinter 
dem Emitter sondern vor dem Kollektor hängt. OK, wenn ich schon so 
gefragt werde, habe ich vermutlich falsch gedacht. Und wie nennt sich 
dann die eingesetzte Variante ?

Autor: Andreas K. (a-k)
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Daumenregel: "x"-Schaltung heisst "x" liegt auf Bezugspotential, egal ob 
GND oder Vcc. Diese Regel passt nur bei gegengekoppelter 
Emitterschaltung nicht ganz, aber die siehst du heute eher selten, war 
früher im Audio-Bereich stark verbreitet.

Und hier liegen sämtliche Emitter an GND.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Übungsbeispiel: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:7400_Circuit.svg
Welche Schaltung haben V1, V3 und V4? Denk dir den zweiten Emitter von 
V1 weg wenn du willst.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Autor: Chris (Gast)
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Bevor ich jetzt hier Übungen mache :) :
Nochmal zu der beliebigen Eingangsspannung etc.
Worauf follte der Schreiber hinaus ? Konstantstromquelle ? Oder doch 
viel einfacher ?

Autor: Chris (Gast)
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Habe heute mal den Prof darauf angesprochen, was es denn für 
Möglichkeiten gibt, eine so stark variierende Spannung ohne Umschaltung 
zu handeln, sowohl am Eingang als auch am Ausgang (da, wo man die 
Spannung für das Ausgangssignal anliegt). Aus dem Stehgreif konnte er 
mir aber auch keine weitergehenden Hinweise geben und verwies darauf, 
dass man im Tietze / Schenk eventuell was finden könnte. Da ich den aber 
erst noch besorgen muss starte ich hier vorab noch einen letzen Versuch, 
ob mir denn jemand ein paar konkretere Hinweise als den "kleinen Tipp" 
geben kann.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Stromspiegel. Ist auch sehr schnell.

MfG
Falk

Autor: Chris (Gast)
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Danke. Google findet da ein paar Ergebnisse, mit denen ich baldmöglichst 
versuchen werde, weiterzuarbeiten.

Jetzt ist aber erstmal anderer Stoff dran, ist ja schließlich auch 
wichtig :)

Autor: Wigbert Picht (wigbert) Benutzerseite
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Hi,
wenn schon Potenzialtrennung, dann auch mit der Spannungsversorgung.
Mach ein DC/DC Wandler zwischen oder 2 Netzteile(Trafo mit 2 getrennten
sek. Wicklungen)

Wigbert

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