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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zum Emitterfolger bei LED-Matrizen Ansteuerung


Autor: Christian T. (shuzz)
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Hallo Forum,

ich habe eine (vermutlich) dumme Frage, aber erstmal erkläre ich wie ich 
dazu komme:
Im Artikel zur LED-Matrix findet sich ein Schaltungsbeispiel das ich 
auch recht eingängig finde.

Dabei wird der Transistor vor der LED (Zeilentreiber) in 
Kollektorschaltung (Emitterfolger) beschaltet, der zweite Transistor 
(Spaltentreiber) in Emitterschaltung.
Den Spaltentreiber kann man in dem Beispiel nicht gleich dem 
Zeilentreiber beschalten, da man dadurch die Basis des Spaltentreibers 
quasi gegen Masse kurzschliessen würde.

Diese Art der Beschaltung ist in der kleinen Skizze im Anhang als 
Variante A aufgeführt.

Nun meine Frage: Könnte man nicht einfach den Vorwiderstand der LED 
zwischen den Spaltentreiber und Masse hängen und somit den 
Spaltentreiber ebenfalls als Emitterfolger beschalten? (Variante B in 
der Skizze)

Vorteile wären für mich, daß ich weniger Bauteile benötige 
(Basiswiderstände) und ausserdem die Schaltgeschwindigkeit der 
Transistoren doch höher sein müsste da die Spaltentreiber nicht mehr in 
die Sättigung gehen.

Stimmen meine Überlegungen oder bin ich aus irgend einem Grund auf dem 
Holzweg?


Grüße,

Christian

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Variante B ist ebenfalls möglich. Allerdings wird durch den R im 
Emitterzweig der untere Transistor als Stromwquelle betrieben.

Ich würde, von VarianteA ausgehend, den Vorwiderstand an der LED lassen, 
und in den unteren Zweig einen PNP (ebenfalls als Emitterfolger) 
einbauen. somit fällt der Basiswiderstand ebenfalls weg.

So hast du:
oben den NPN, mit H-aktiver Ansteuerung,
unten den PNP, mit Low aktiver Ansteuerung...

Autor: Christian T. (shuzz)
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Hi Matthias,

vielen Dank für die Antwort.

Kannst Du vllt. nochmal ein bissl genauer erklären was Du mit 
"Transistor als Stromquelle betrieben" meinst? Was wäre der Nachteil 
daran? Höhere Belastung der Basisspannungsquelle?

Der obere Transistor wird doch im Prinzip genauso betrieben oder?

Liege ich denn mit den Vorteilen bei der Schaltgeschwindigkeit richtig?

Die Lösung mit den PNPs ist mir bekannt, dafür müsste ich allerdings 
extra nochmal Transistoren bestellen. NPNs habe ich in Masse da, PNPs 
leider nicht.
Trotzdem danke daß Du diese Möglichkeit nochmal erwähnt hast, ich werde 
sie auf jeden Fall im Hinterkopf behalten.


Grüße,

Christian

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Vorteile wären für mich, daß ich weniger Bauteile benötige
>(Basiswiderstände) und ausserdem die Schaltgeschwindigkeit der
>Transistoren doch höher sein müsste da die Spaltentreiber nicht mehr in
>die Sättigung gehen.

Die Transistoren duerften auch in Saettigung noch schnell genug sein 
fuer LED ansteuerungen.

Wenn du nur Emitterfolger einsetzt ist dir klar das oben und unten dir 
ca. 1V fehlt (Basis-Emitterspannung + VL b.z.w. VH des steuerernden 
IC's)

Gruss Helmi

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Kannst Du vllt. nochmal ein bissl genauer erklären was Du mit
>"Transistor als Stromquelle betrieben" meinst? Was wäre der Nachteil
>daran? Höhere Belastung der Basisspannungsquelle?

Deine Basisspannung ist ja im dem Fall konstant (VH des Ausganges) 
abzueglich der Basis-Emitterspannung steht an deinem Emitterwiderstand 
dann VH - 0.7V an. Konstante Spannung an Widerstand = konstanter Strom.

Der Nachteil dieser Loesung ist das die Spannung am Emitterwiderstand 
dir oben am Kollektor fehlt.

Angenommen dein Logikausgang ist 5V dann stehen am Emitter 5V - 0.7V = 
4.3V an. Die Kollektorspannung muss jetzt dabei mehr als 4.3V betragen 
sonst wuerde der Transistor nicht als Stromquelle arbeiten. Wenn jetzt 
kein Kollektorstrom fliessen kann dann steigt dein Basisstrom auf 
folgendem Wert:  IB = (VH - 0.7V) / RE . Also auf dem Wert des 
Kollektorstromes. Folge hoeherer Basisstrom. (wenn der Logikausgang 
nicht vorher in die Knie geht)

Gruss Helmi

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>...uch in Saettigung noch schnell...
Yo. Also in der EMitterschaltung gehen die Transistoren nicht in die 
Sättigung.

>Liege ich denn mit den Vorteilen bei der Schaltgeschwindigkeit richtig?
Ja. tust du, allerdings, wie helmi1 sagte, wird das bei LED Anwendungen 
nicht so tragisch sein.

>Transistor als Stromquelle betrieben...
die Schaltung:

       + XX Volt     Unter der Annahme, dass das Signal an der Basis
          |          zwischen 0V und zB 5V schaltet, also ein µC/TTL
        Last         Ausgang ist: Liegen 5V an der Basis an, so fließt
          |          durch den Rv die Summe von zwei Strömen: Ib und Ic.
 0V/5V  |/C          Der Ib, Basisstrom aus der TTL Gatterausgang, und
 -------|  npn       der Ic durch die Last. Beide Ströme sind über das
        |\E          Stromverstärkunsverhltnnis B=Ic/Ib des Transtors
         |           verknüpft. Da über einer leidenden Basis ca 0,6V
        Rv           abfallen, gilt somit:
         |                     5V - 0,6V   Wie du siehst, ist das un-
 GND ----o-----       Ic+Ib = ----------   hängig von der oberen
                                 Rv        Betriebsspannung UND der 
Last.
                                           Warum: Nimm mal an, der
Strom Ib+Ic wäre größer als nach der FOrmel. Das würde einen größeren
Spannungsfall über Rv bedeuten. Da aber die Spannung an der Basis fest 
ist,  muss bei steigender Spannung über Rv (also an E) die 
Basis-EMitterspannung sinken. Wenn das passiert, kann nicht mehr soviel 
Basisstrom fließen. Dadurch sinkt auch der Kollektorstrom => 
Stromgegenkopllung => Konstant-
stromquelle.

Autor: Christian T. (shuzz)
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OK, ich glaube nun hab ich's kapiert.

Danke euch allen für eure Erklärungen, ich werde mir nun in Ruhe 
überlegen ob ich mir noch ein Rudel PNPs zulege und invers ansteuere 
oder versuche, die Basiswiderlinge noch mit auf die Platine zu 
quetschen.

Grüße,

Christian

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Warum nimmst du nicht fuer den Lowside Transistor einen ULN2803 und fuer 
den Highside Transistor einen UDN2981.

Da ist schon alles drin.

Gruss Helmi

Autor: Christian T. (shuzz)
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Das ist eine sehr gute Frage, die Antwort ist aber ein bissl peinlich:
Weil ich es zum Zeitpunkt meiner Bestellung nicht besser wusste und 
deshalb nun ein Rudel BC337 hier zu liegen habe. ;)

Von daher will ich nun erstmal mit dem klarkommen was ich da habe.

Aber aus Interesse: Wie wird eigentlich z.B. beim ULN2803 der Pin für 
die Freilaufdioden beschaltet? Einfach auf Masse?

Autor: Thorsten (Gast)
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Für sachen mit Leds kann man den Pin auch unbeschaltet lassen. Wenn man 
mit dem ULN n Relais oder was anderes induktives schalten möchte, sollte 
man die Dioden mit an die Versorgungsspannung hängen.

Gruß

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn du denn Pin auf Masse ziehst kannst du damit einen Lampentest 
machen.
Ansosnten frei lassen oder an VCC haengen.

Gruss Helmi

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