Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transistor als Pull-Up-Widerstand


von Michael (Gast)


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Hallo,

Ich habe eine relativ einfache Frage:

Aus einem Komparator (LM339) erhalte ich ein Ausgangssignal, was an sich 
problemlos funktioniert (Schaltzeiten des Komparators usw.).

Mein Problem besteht aber darin, dass durch den Open-Collector-Ausgang 
ein Pull-Up-Widerstand erforderlich ist, der mir zu viel Strom 
verbraucht, da ich bei akzeptabler Anstiegszeit den Widerstand so 
dimensionieren müsste, dass die laut Datenblatt erlaubten 16 mA erreicht 
würden.

Hintergrund ist, dass das Signal für eine UART verwendet werden soll 
(Rx).

Ich würde das Prinzip daher nun gerne "umdrehen". Es soll nur noch Strom 
fließen, wenn der Ausgang nach "low" zieht. Mein erster Ansatz wäre ein 
Optokoppler am Ausgangspin. Einfach gesagt: Sobald der 
Ausgangstransistor im Komparator nicht mehr leitend ist, ist die LED im 
Optokoppler sofort aus - keine Anstiegszeit wie bei der digitalen 
Abtastung des Signals mit Pull-Up-Widerstand.

Dies erscheint mir aber auch nicht sehr sinnvoll, durch die weiteren 
Verzerrungen im zeitlichen Signalverlauf.

Nach meinem Verständnis müsste sich ein Bipolartransistor, als 
stromgesteuertes Schaltelement, hierzu prinzipiell ebenso eignen. Aber 
mir will es nicht gelingen dies umzusetzen.

Hat jemand einen Tipp für mich? Eine Invertierung des Signals wäre nicht 
schlimm.

Ich weiß, dass es Komparatoren mit Push/Pull-Ausgängen gibt. Die LM339 
sind jedoch in großer Menge vorhanden.


Vielen Dank,

Michael

von foo (Gast)


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Michael schrieb:
> Hintergrund ist, dass das Signal für eine UART verwendet werden soll

Dann sollte es mit einem Pull-up Widerstand aber noch lange keine 
Probleme geben.

>Nach meinem Verständnis müsste sich ein Bipolartransistor, als
>stromgesteuertes Schaltelement, hierzu prinzipiell ebenso eignen.

Das geht auch, wenn du einen pnp-Transistor nimmst, einen 
Emitterwiderstand zur Stromeinstellung und die Basis gegenüber Vcc um 
vielleicht 1..1,5V negativer festlegst. ---> Konstantstromquelle.

Noch einfacher geht es mit einem JFET wie dem BF245C anstelle des 
Lastwiderstands. Dort einfach S und G miteinander verbinden, D an Vcc.

Wie gesagt wird ein solcher Aufwand bei einem  UART aber nicht nötig 
sein, da die meisten TTL-kompatiblen ICs bei etwa 1,4..1,6V entscheiden 
ob am Eingang H oder L anliegt.

von foo (Gast)


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Michael schrieb:
> Mein erster Ansatz wäre ein
> Optokoppler am Ausgangspin. Einfach gesagt: Sobald der
> Ausgangstransistor im Komparator nicht mehr leitend ist, ist die LED im
> Optokoppler sofort aus - keine Anstiegszeit wie bei der digitalen
> Abtastung des Signals mit Pull-Up-Widerstand.

Da täuscht du dich!
Die meisten Optokoppler sind ausgesprochen lahm.
Besonders das Abschalten dauert lange.

von Mawieder (Gast)


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foo schrieb:
> Die meisten Optokoppler sind ausgesprochen lahm.
> Besonders das Abschalten dauert lange.

Sind solche unpräzisen Aussagen nicht den TOs vorbehalten?

von Oliver R. (orb)


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Michael schrieb:
> es soll nur noch Strom  fließen, wenn der Ausgang nach "low" zieht.

ähh, genauso funktioniert ein PullUp-Widerstand.
Wenn der Ausgang auf High liegt ist der Transistor offen und der 
Ausgangspegel wird vom PullUp auf die Betriebspannung gezogen., es 
fließt nur der Strom, der in den Eingang der nächsten Stufe fließt.
 Bei einem Low am Ausgang schaltet der Transistor durch, am PullUp liegt 
die gesammte Betriebspannung und U/R fließt als Strom.

von WehOhWeh (Gast)


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Hallo,

es gibt auch Kompratoren mit Push-Pull-Ausgängen. Damit wäre das Problem 
umschifft.
Beispiel:
http://www.ti.com/product/tlv3501

Alternativ:
Die Kapazität am Ausgang des Komparators klein halten und einen Treiber 
dahinterschalten (Wahllos herausgepicktes Beispiel: 74HCT1G125) . Dann 
muss der Pullup nicht zu klein werden.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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WehOhWeh schrieb:
> Damit wäre das Problem umschifft.
Welches denn überhaupt?

Michael schrieb:
> Hintergrund ist, dass das Signal für eine UART verwendet werden soll
Ja, und bei welcher Baudrate? Ich frage mich auch: warum ist überhaupt 
ein Komparator im UART Signalpfad?

von Karl H. (kbuchegg)


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Lothar Miller schrieb:

> Ja, und bei welcher Baudrate? Ich frage mich auch: warum ist überhaupt
> ein Komparator im UART Signalpfad?

Ich frage mich bei der Frage mehrere Dinge.
Zb. wie ist dieser Satz zu verstehen
> Sobald der Ausgangstransistor im Komparator nicht mehr leitend ist, ist
> die LED im Optokoppler sofort aus - keine Anstiegszeit wie bei der
> digitalen Abtastung des Signals mit Pull-Up-Widerstand.


Wie tastet man ein Signal digital mit einem Pullup ab?


Die ganze Fragestellung klingt für mich danach, dass irgendetwas nicht 
richtig verstanden wurde. Ich kann allerdings nicht dingfest machen, was 
das sein könnte.

: Bearbeitet durch User
von Michael (Gast)


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Erst einmal vielen Dank für eure Antworten.

Der Komparator ist erforderlich weil das UART-Signal auf die 
Stromversorgung aufmoduliert ist. (Quasi wie 1-Wire)

Die Versorgungsspannung hat zwei Höhen: Einmal mehr und einmal etwas 
weniger.

Die Schaltung erzeugt ganz normal mit einem Linearregler ihre 3,3 Volt 
aus der Versorgungsspannung.

Die Schaltschwelle wird mit einem Spannungsteiler zwischen 3,3 Volt und 
Ground erzeugt und an einen Komparatoreingang gelegt, die 
Versorgungsspannung mit einem weiteren Spannungsteiler an den anderen 
Eingang des Komparators.

Das funktioniert so weit auch völlig problemlos. Schwierigkeiten 
bereitet mir nur der Pull-Up-Widerstand. Das Signal braucht einfach zu 
lange um wieder "high" zu werden.

Die Baudrate ist 250 kHz, also 4 us lange Impulse. Wegen der Soft-UART 
und den möglichen Verschleifungen des Signals würde ich gerne im 800 
ns-Raster abtasten (also fünffach). Dann gewinnt die Mehrheit.

Folglich sollte das Signal nach spätestens 400 ns "high" sein.

Der Komparator selbst schaltet jedoch ausreichend schnell. Ich sehe am 
Oszilloskop ganz genau den Zeitpunkt wo der Pull-Up-Widerstand aktiv 
wird.

Wenn ich den Pull-Up-Widerstand so dimensioniere, dass die erlaubten 16 
mA fließen, dann funktioniert es ja auch einwandfrei. Ich möchte nur 
einfach diesen hohen Strom weghaben.

Meine Idee war ja folgende: Wenn der Komparator "high" ist fließt kein 
Strom, wenn der Komparator "low" ist dürfen maximal die 16 mA fließen. 
Wenn man jetzt beispielsweise einen Transistor so an den 
Komparatorausgang anschließen könnte, dass dieser das Signal sofort 
niederohmig auf 3,3 Volt verstärkt, sobald meinetwegen weniger als 0,5 
mA Strom aus dem Komparator fließen, wäre das Problem gelöst.

Vereinfacht gesagt soll die Schwelle keine Spannung sein sondern ein 
Strom.

Ich hoffe, dass es nun etwas klarer ist, was ich vorhabe.

von jemand (Gast)


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In der Hoffnung ich verstehe dein System: Frage ist doch, was treibst du 
mit  dem Komparator? Pi*Daumen mit 16 mA über 400 ns, 1,5 V Hub kannst 
du 4,3 nF umladen. Ansonsten Doppelinverter hintendran liefert dir 
Treibfähigkeit?

von Karl H. (kbuchegg)


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Michael schrieb:

> Das funktioniert so weit auch völlig problemlos. Schwierigkeiten
> bereitet mir nur der Pull-Up-Widerstand. Das Signal braucht einfach zu
> lange um wieder "high" zu werden.

Dann müssen da aber irgendwo Kapazitäten im Spiel sein.
Ein Pullup per se ist ja nur ein Widerstand. Ok, pedantisch betrachtet 
hat auch ein Widerstand eine Kapazität, aber die kann man für praktische 
Zwecke ignorieren.

So wie ich das sehe, ist nicht der Pullup das Problem (und 
wahrscheinlich auch nicht der OpAmp), sonder das Bauteil, an das die 
ganze Sache dann weiter geht.
Irgendwo muss da eine nicht vernachlässigbare Kapazität sein.

von Possetitjel (Gast)


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Michael schrieb:

> Wenn ich den Pull-Up-Widerstand so dimensioniere, dass
> die erlaubten 16mA fließen, dann funktioniert es ja auch
> einwandfrei. Ich möchte nur einfach diesen hohen Strom
> weghaben.

Stop. Stop!
Bitte nicht nur diffuse Prosa liefern, sondern Zahlen (und,
wenn möglich, Bilder: Schaltbilder, Oszillogramme...).

Die minimal erreichbare Verzögerungszeit liegt laut
Datenblatt bei etwa 300ns.

1)
Gegen welche Spannung wird der Pullup-Widerstand geschaltet:
Gegen die 3.3V?

2)
Bei welchem Widerstandswert tritt welche Verzögerung auf?

3)
Ändert sich etwas am Verhalten, wenn Du einen 10:1-Tastkopf
verwendest?

von Possetitjel (Gast)


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jemand schrieb:

> Frage ist doch, was treibst du mit dem Komparator?

Ja.

> Pi*Daumen mit 16 mA über 400 ns, 1,5 V Hub kannst
> du 4,3 nF umladen.

Nee, falschrum gerechnet: Falls das parasitäre C gegen
Masse geschaltet ist, kann er 4.3nF ENTLADEN. Wie lange
das Laden dauert, hängt ja vom Pullup ab.

3k und 150pF (Tastkopf ;) gibt ungefähr 400ns. Ein Schelm,
wer Arges dabei denkt...

von c-hater (Gast)


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Michael schrieb:

> Aus einem Komparator (LM339) erhalte ich ein Ausgangssignal, was an sich
> problemlos funktioniert (Schaltzeiten des Komparators usw.).
>
> Mein Problem besteht aber darin, dass durch den Open-Collector-Ausgang
> ein Pull-Up-Widerstand erforderlich ist, der mir zu viel Strom
> verbraucht, da ich bei akzeptabler Anstiegszeit den Widerstand so
> dimensionieren müsste, dass die laut Datenblatt erlaubten 16 mA erreicht
> würden.

Hmm, wenn das wirklich so wäre (was ich allerdings kaum zu glauben 
vermag), wäre die naheliegendste logische Lösung, einen Komparator mit 
Push-Pull-Endstufe zu verwenden.

Ich bin felsenfest davon überzeugt, daß es welche auf dem Markt gibt. 
Schätzungsweise so ungefähr 100..1000 verschiedene für praktisch jede 
mit heutiger Technologie erfüllbare Anforderung an ihr Verhalten.

Die eigentliche Frage ist also: warum um alles in der Welt muß es ein 
LM339 sein?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Michael schrieb:
> Wenn ich den Pull-Up-Widerstand so dimensioniere, dass die erlaubten 16
> mA fließen, dann funktioniert es ja auch einwandfrei. Ich möchte nur
> einfach diesen hohen Strom weghaben.

Warum? Ist dir klar, daß die 16mA nur dann fleißen, wenn der Komparator- 
Ausgang auf low ist?

Und warum dimensionierst du den Widerstand auf 16mA? Mach den Widerstand 
halt mal größer. Wenn das stimmt was ein Vorredner rechnete, dann sollte 
auch 1/10 des Stroms noch reichen (vorausgesetzt, du mußt nicht mehr als 
~100pF umladen)

Ein Optokoppler hilft jedenfalls nicht weiter. Denn ein Typ der die 
2.5MHz schafft (entsprechend deinen 400ns) braucht auch ordentlich 
Strom.


XL

von Michael (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> 1)
> Gegen welche Spannung wird der Pullup-Widerstand geschaltet:
> Gegen die 3.3V?

Ja, gegen die 3,3 Volt.

> 2)
> Bei welchem Widerstandswert tritt welche Verzögerung auf?

Bei 3,3 kOhm braucht das Signal fast 2 us. Bei 162 Ohm (ja ich weiß, das 
sind 4 mA über Datenblatt) praktisch verzögerungsfrei.

> 3)
> Ändert sich etwas am Verhalten, wenn Du einen 10:1-Tastkopf
> verwendest?

Ich verwende einen 10:1 Tastkopf.

c-hater schrieb:
> Die eigentliche Frage ist also: warum um alles in der Welt muß es ein
> LM339 sein?

Der ist in ausreichender Anzahl vorhanden, günstig und leicht zu 
beschaffen.

> Hmm, wenn das wirklich so wäre (was ich allerdings kaum zu glauben
> vermag), wäre die naheliegendste logische Lösung, einen Komparator mit
> Push-Pull-Endstufe zu verwenden.

Falls es gar nicht anders geht, werde ich das wohl tun müssen.

von Possetitjel (Gast)


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Danke erstmal für die Angaben und die Oszillogramme.

Michael schrieb:
> Possetitjel schrieb:
>>
>> Bei welchem Widerstandswert tritt welche Verzögerung auf?
>
> Bei 3,3 kOhm braucht das Signal fast 2 us. Bei 162 Ohm
> (ja ich weiß, das sind 4 mA über Datenblatt) praktisch
> verzögerungsfrei.

Das entspricht ungefähr 500pF. Sehr rätselhaft.

Transitfrequenz und Stromverstärkung des Ausgangstransistors
hängen natürlich vom Kollektorstrom ab, aber 1mA ist auch
wieder nicht SOOO wenig, dass der Transistor so schlecht
werden sollte. Auch die Ausgangskapazität ist sicher nicht
500pF groß.
Miller-Effekt sollte keine Rolle spielen; die Ansteuerung
ändert sich ja nicht. ... Ahh, Moment, oder ändert sich die
Rückwirkung doch...?!
Sehr komisch.

>> Ändert sich etwas am Verhalten, wenn Du einen 10:1-Tastkopf
>> verwendest?
>
> Ich verwende einen 10:1 Tastkopf.

Ohhh. Hmm. - Ich werfe das Handtuch; ich habe keine Erklärung.

Als Abhilfe könntest Du eine Kaskode versuchen: Externen NPN-
Transistor verwenden; Basis auf ungefähr 1V (Strombegrenzung
nicht vergessen), Emitter an den offenen Kollektor, 1k in
die Kollektorleitung des externen NPN.

Fraglich ist, ob sich der Aufwand lohnt...

von Michael (Gast)


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Possetitjel schrieb:
> Das entspricht ungefähr 500pF. Sehr rätselhaft.

Also der Controller-Eingang hat zwischen 20 und 30 pF laut Angabe im 
Datenblatt.

> Transitfrequenz und Stromverstärkung des Ausgangstransistors
> hängen natürlich vom Kollektorstrom ab, aber 1mA ist auch
> wieder nicht SOOO wenig, dass der Transistor so schlecht
> werden sollte.

Kann es auch am Ausgangstransistor selbst liegen?

> Fraglich ist, ob sich der Aufwand lohnt...

Ich glaube dann nehme ich wirklich lieber einen Komparator mit 
Push-Pull-Ausgang. Es gibt ja genügend in CMOS-Technik - sogar 
pinkompatibel zum LM339.

> Ich werfe das Handtuch; ich habe keine Erklärung.

Danke, das beruhigt mich nun etwas. ;-)

Ich gebe ja zu, dass ich kein Experte in Sachen Analogschaltungen usw. 
bin, aber dieser Effekt hat mich schon etwas zweifeln lassen.

von foo (Gast)


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Miß mal deine Pullup Widerstände nach!
Vielleicht hast du dich mit den Farbringen grob vertan, und die 
Widerstände sind viel hochohmiger als du glaubst.

von Helmut L. (helmi1)


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Die Verzögerung des Komparators hängt auch stark von der übersteuerung 
am Eingang ab. Die 400ns gelten nur wenn das Signal mehr als 100mV 
Amplitude hat. Bei weniger kann er bis zu 2µs Verzoegerung haben. Im 
Prinzip ist der Komparator auch nur ein Verstärker.

von jemand (Gast)


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Sry, meine Rechnung oben war Quatsch, ich war zu sehr auf die 16 mA 
fixiert... Für den Widerstand gilt natürlich einfache Zeitkonstante als 
Maß für die "Verzögerung" (Ladekurve), da hat mein Vorredner vollkommen 
recht.

Was steht denn auf deinem Tastkopf als Eingangskapazität? Irgendwo muss 
da doch Last herkommen...

von Possetitjel (Gast)


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Michael schrieb:

> Possetitjel schrieb:
>> Das entspricht ungefähr 500pF. Sehr rätselhaft.
>
> Also der Controller-Eingang hat zwischen 20 und 30 pF
> laut Angabe im Datenblatt.

Ja... neee... selbst Deinen 10:1-Teilertastkopf eingerechnet
liegt das ungefähr Faktor 10 daneben. 30pF oder notfalls
auch 60pF kann man erklären, aber nicht 500pF.

>> Transitfrequenz und Stromverstärkung des Ausgangstransistors
>> hängen natürlich vom Kollektorstrom ab, aber 1mA ist auch
>> wieder nicht SOOO wenig, dass der Transistor so schlecht
>> werden sollte.
>
> Kann es auch am Ausgangstransistor selbst liegen?

Ja, klar, ich denke schon, dass es irgendwie am Ausgangs-
transistor des LM339 liegt. Aber woran genau? Mit genügend
Strom schafft er ja das Tempo, das Du Dir vorstellst. Nur
mit wenig Strom geht's halt nicht.

Eine Ausgangskapazität (=Kollektor-Emitter-Kapazität) von 500pF
habe ich bei einem Kleinsignaltransistor noch nie gesehen. Da
sind ein bis zwei Nullen zuviel an dieser Zahl. Das kann ich
nicht recht glauben.
Bleiben also Transitfrequenz und Stromverstärkung. Die sind
beide stromabhängig. Dass Bipolartransistoren abseits des
optimalen Arbeitspunktes schlechter werden ist ja normal.
Aber dass das dermaßen krass ist...

Ich fand schon verdächtig, dass im Datenblatt kein Diagramm
"Schaltzeit in Abhängigkeit vom Pullup-Widerstand" zu finden
war (z.B. beim 6N137 gibts das). Jetzt wissen wir, warum...

>> Ich werfe das Handtuch; ich habe keine Erklärung.
>
> Danke, das beruhigt mich nun etwas. ;-)
>
> Ich gebe ja zu, dass ich kein Experte in Sachen
> Analogschaltungen usw. bin, aber dieser Effekt hat mich
> schon etwas zweifeln lassen.

Der Anschiss lauert überall...

Der Standard-Anfängerfehler mit dem 1:1-Tastkopf war's offenbar
nicht. Wäre ja zu einfach gewesen... :)

von Possetitjel (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:

> Die Verzögerung des Komparators hängt auch stark von der
> übersteuerung am Eingang ab. Die 400ns gelten nur wenn
> das Signal mehr als 100mV Amplitude hat. Bei weniger kann
> er bis zu 2µs Verzoegerung haben.

Das stimmt. - Aber wieso sollte sich die Übersteuerung am
EINGANG mit der Größe des Pullup-Widerstandes am AUSGANG
ändern?

Logo: Das geht nur, wenn Ein- und Ausgang über die Betriebsspannung
verkoppelt sind! Das sollte man mal prüfen.

Frage an Michael: Sind die 3.3V auch bei 160 Ohm Pullup stabil?

Beschleunigung durch Mitkopplung. Das müsste sogar funktionieren.
Originell.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Michael schrieb:
> Possetitjel schrieb:

>> Bei welchem Widerstandswert tritt welche Verzögerung auf?
>
> Bei 3,3 kOhm braucht das Signal fast 2 us.

Die halbe Betriebsspannung ~= Schaltspannung eines CMOS-Eingangs bei 
Versorgung aus der gleichen Betriebsspannung erreicht der Komparator- 
Ausgang nach ca. 1µs. Für die gewünschten 400ns Verzögerung brauchst du 
also einen Faktor 2.5 kleineren Widerstand. Also 1K statt 3.3K und 
fertig. Der zieht dann weniger als 3.3mA, wenn der Komparatorausgang auf 
L liegt, im Mittel ca. 1.6mA. Ist das wirklich zuviel?

Andererseits wird U/2 bei 0.7*\tau erreicht. Das effektive \tau = RC ist 
dann 1.4µs, C folglich um die 400pF. Es ist mir schleierhaft, wie du 
400pF parasitäre Kapazität an den Komparatorausgang bekommst.


XL

von Michael (Gast)


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foo schrieb:
> Miß mal deine Pullup Widerstände nach!
> Vielleicht hast du dich mit den Farbringen grob vertan, und die
> Widerstände sind viel hochohmiger als du glaubst.

Ist SMD 0805, die haben in dieser Größe noch eine Beschriftung. 
Sicherheitshalber nochmal mit dem Multimeter nachgemessen: Stimmt!

Helmut Lenzen schrieb:
> Die Verzögerung des Komparators hängt auch stark von der übersteuerung
> am Eingang ab. Die 400ns gelten nur wenn das Signal mehr als 100mV
> Amplitude hat. Bei weniger kann er bis zu 2µs Verzoegerung haben.

Wenn das so stimmt, dann wäre das vermutlich die Erklärung für die 2 us 
Anstiegszeit.

Ist das Signal "low" haben beide Eingänge eine Differenz von etwa 260 
mV. In der Ruhelage beträgt die Differenz jedoch nur 32 mV.

Wo steht diese Angabe eigentlich im Datenblatt?

Possetitjel schrieb:
> Das stimmt. - Aber wieso sollte sich die Übersteuerung am
> EINGANG mit der Größe des Pullup-Widerstandes am AUSGANG
> ändern?

Das würde ich mich jetzt auch erst einmal fragen. Der Eingang sollte 
doch eigentlich nicht wissen, welche Last am Ausgang hängt?!

> Logo: Das geht nur, wenn Ein- und Ausgang über die Betriebsspannung
> verkoppelt sind! Das sollte man mal prüfen.

Also eine (bewusste) Rückkopplung besteht nicht.

> Frage an Michael: Sind die 3.3V auch bei 160 Ohm Pullup stabil?

Absolut stabil. Der Regler hält die zusätzliche Last durch den Pull-Up 
problemlos aus.

von Possetitjel (Gast)


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Michael schrieb:

> Wenn das so stimmt, dann wäre das vermutlich die Erklärung
> für die 2 us Anstiegszeit.

Ja. Ich glaube, Helmut hatte die richtige Idee.

Ich könnte mich ärgern. Ich Blödmann! Wir glotzen auf den
Ausgangstransistor, ohne uns zu fragen, was eigentlich am
Eingang passiert!

> Ist das Signal "low" haben beide Eingänge eine Differenz
> von etwa 260mV. In der Ruhelage beträgt die Differenz jedoch
> nur 32 mV.

Das ist doch schon mal ein Ansatzpunkt. Du kannst die
Spannungsteiler variieren und sehen, wie sich das auf die
Schaltzeiten auswirkt.

>
> Wo steht diese Angabe eigentlich im Datenblatt?

"Response time for various input overdrives"

In dem uralten TI/NS-Datenblatt, das mir vorliegt (SNOSBJ3C),
gibts die Diagramme. Da sieht man auch, dass steigende und
fallende Flanke unterschiedliches Verhalten haben.

> Possetitjel schrieb:
>> Das stimmt. - Aber wieso sollte sich die Übersteuerung am
>> EINGANG mit der Größe des Pullup-Widerstandes am AUSGANG
>> ändern?
>
> Das würde ich mich jetzt auch erst einmal fragen. Der
> Eingang sollte doch eigentlich nicht wissen, welche Last
> am Ausgang hängt?!

Ja... hihi... das war bewusst so formuliert: Unbeabsichtigte
Verkoppelungen über die Betriebsspannung passieren öfter, als
einem lieb ist.

>> Logo: Das geht nur, wenn Ein- und Ausgang über die
>> Betriebsspannung verkoppelt sind! Das sollte man mal
>> prüfen.
>
> Also eine (bewusste) Rückkopplung besteht nicht.

Soweit ist das klar :-)

Der Punkt ist: Ein Pullup von 160 Ohm verursacht einen
Lastsprung von 20mA. Wenn dadurch die Betriebsspannung am
Komparator auch nur 0.05V absackt, macht sich das ja über
den Spannungsteiler an einem seiner Eingänge bemerkbar.

>> Frage an Michael: Sind die 3.3V auch bei 160 Ohm Pullup
>> stabil?
>
> Absolut stabil.

Hmm. Schwer zu glauben.

> Der Regler hält die zusätzliche Last durch den Pull-Up
> problemlos aus.

"Aushalten" - ja. Natürlich. Das sagt noch nix darüber, ob
die Spannung eventuell etwas schwankt. Die 3.3V ändern sich
um 0.0mV, wenn der Komparator schaltet? Das hast Du geprüft?

Man kann den Gedanken auch umdrehen: Probiere doch aus, wie
sich eine (schwache) Mitkopplung auf die Schaltzeiten auswirkt.
Das wäre doch nur ein zusätzlicher Widerstand.

von Helmut L. (helmi1)


Angehängte Dateien:

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Bild 1:  Pullup 3.3KOhm 1 CMOS Last + Oszi dran  40mVss Eingang
Bild 2:  Pullup 620Ohm  1 CMOS Last + Oszi dran  40mVss
Bild 3:  Pullup 620Ohm  1 CMOS Last + Oszi dran  120mVss
Bild 4:  Pullup 3.3KOhm 1 CMOS Last + Oszi dran  120mVss Eingang

Komparator LM393
Hersteller ST
Versorgung 3.3V

Eingaenge: UB/2 = 1.65V

Wird Zeit das mal der Schaltplan von der Komparator Schaltung gezeigt 
wird.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Bild 1:  Pullup 3.3KOhm 1 CMOS Last + Oszi dran  40mVss Eingang
> Bild 2:  Pullup 620Ohm  1 CMOS Last + Oszi dran  40mVss
> Bild 3:  Pullup 620Ohm  1 CMOS Last + Oszi dran  120mVss
> Bild 4:  Pullup 3.3KOhm 1 CMOS Last + Oszi dran  120mVss Eingang
>
> Komparator LM393
> Hersteller ST
> Versorgung 3.3V

Danke dafür. Diese Bilder zeigen recht deutlich, daß die Übersteuerung 
keinen Einfluß auf die Steilheit der ansteigenden Flanke hat (wie zu 
erwarten war). Auch die Zeitkonstante am Komparatorausgang liegt mit 
geschätzt 300ns für den 3.3K Pullup (-> C ~= 10pF) im erwartbaren 
Rahmen.

Die Verzögerung im Komparator kann man leider nicht sehen, weil nicht 
klar ist, wann der Komparator schalten soll. Die Asymmetrie des 
Ausgangssignals kann genauso gut an einem Offset liegen wie an 
unterschiedlichen Verzögerungszeiten der beiden Flanken.


XL

von Helmut L. (helmi1)


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Hier das jetzt mit einem Rechtecksignal.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Ich schätze da ca. 370ns Verzögerung für die fallende und ca. 420ns für 
die steigende Flanke. Das ist deutlich fixer als das Datenblatt (hab 
hier nur das von NSC) vermuten läßt.


XL

von Helmut L. (helmi1)


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Ausgemessen:

580ns steigende Flanke
370ns fallende Flanke

Nur die lahmen Signalflanken von Michael habe ich noch nicht gesehen.
Bin mal gespannt wann er sich nochmal meldet und einen Schaltplan 
postet.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Ausgemessen:
> 580ns steigende Flanke

Das ist Nulldurchgang Eingang zu Vcc*90% am Ausgang? Das wäre die Summe 
aus interner Verzögerung und einem Großteil der langsamen L->H Flanke. 
Ich hatte nur bis zu dem Punkt geschätzt, wo der Komparator seinen 
Ausgang "losläßt". Was danach passiert, dominiert ja der Tiefpaß aus 
Pullup und parasitären C's.

Man sieht einen leichen Knick in der steigenden Flanke. Das ist ein 
Effekt der Millerkapazität des Ausgangstransistors.


XL

von Helmut L. (helmi1)


Angehängte Dateien:

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Axel Schwenke schrieb:
> Das ist Nulldurchgang Eingang zu Vcc*90% am Ausgang?

Weil du es bist mach ich noch eine Messung.

von Michael (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Nur die lahmen Signalflanken von Michael habe ich noch nicht gesehen.
> Bin mal gespannt wann er sich nochmal meldet und einen Schaltplan
> postet.

Mit den umdimensionierten Spannungsteilern funktioniert es jetzt. Mit 1k 
Pull-Up-Widerstand sind die Zeiten nun akzeptabel.

Einerseits ist die Differenz nun in jedem Falle mindestens 100 mV 
(sowohl bei "high" als auch bei "low") und andererseits sind die Signale 
an den Komparatoreingängen auch etwas weniger hochohmig.

Aus meiner Sicht ist das Problem nun gelöst. Ich danke euch für den 
Hinweis auf die 100 mV. Da wäre ich vermutlich nicht von alleine drauf 
gekommen.

von Helmut L. (helmi1)


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Michael schrieb:
> Aus meiner Sicht ist das Problem nun gelöst. Ich danke euch für den
> Hinweis auf die 100 mV. Da wäre ich vermutlich nicht von alleine drauf
> gekommen.

Kein Problem!

Du solltes aber vielleicht troztdem die Schaltung hier reinstellen. 
Eventuell ergibt sich da noch etwas Verbesserungspotential.

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