Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik NPN Transistor als Schalter, aber warum zwei Schalt Plateaus?


von Daniel C. (dani_c)


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Hallo,

ich hab ein Problem bzw. eine Verständnissfrage. Warum hat mein 
Transistorsignal am Kollektor zwei Schaltplateaus? Ich hab mir gedacht 
das es vl vom Millereffekt stammen könnte, jedoch verstehe ich die ganze 
Sache noch nicht so richtig.

In meiner Anwendung schalte ich mit einem +3,4V Rechteck der Länge 100ns 
mit einer Frequenz von 10kHz den Transistor Q101 um ein -9V Impuls zu 
bekommen. Der Kondensator C105 dient hier zum entkoppeln der 3,4V 
Spannung von der -9V Spannung.

Achso das Eingansrechteck beginnt bei der sinkenden Flanke des Signals 
und endet nach dem ersten Plateau. Das zweite negativere Plateau ist 
nicht mehr innerhalb des Eingangsrechteck

: Bearbeitet durch User
von Raymund Hofmann (Gast)


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Basisstrom zu hoch.

von Michael B. (laberkopp)


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Daniel C. schrieb:
> Warum hat mein Transistorsignal am Kollektor zwei Schaltplateaus?

Das ist die Zeit, die es brauchtm die Basis auszuräumen, nach deinem 
Einschaltimpuls, und da so lange eine niedrigere Spannung an der Basis 
anliegt als zuvor, fliesst der Strom rückwärts über die 10nF statt über 
den Emitterwiderstand, damit sinkt die Spannung über den 
Emitterwiderstand was zu einer höheren BE-Spannung führt.

Simuliere einfach mal 100 Impulse nacheinander, in 20ns Zyklus.

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


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Daniel C. schrieb:
> Achso das Eingansrechteck beginnt bei der sinkenden Flanke des Signals
> und endet nach dem ersten Plateau. Das zweite negativere Plateau ist
> nicht mehr innerhalb des Eingangsrechteck
Lass dir doch mal den Basisstrom anzeigen...

> Das zweite negativere Plateau ist nicht mehr innerhalb des
> Eingangsrechteck
Und viel kurioser ist, dass dort die Spannung negativer als deine 
Versorgung ist. Somit kommt diese Spannung woanders her. Der einzige Weg 
für eine zusätzliche Spannung ist die V3 über den C105. Das sind dann 
auch /genau die -10,4V-7V = -3,4V

> um ein -9V Impuls zu bekommen.
Den kannst du nie bekommen, selbst wenn der Transistor mit 0 Ohm 
durchschalten würde. du kannst entsprechend dem Spannungsteiler R2/R3 
dort bestenfalls 8V bekommen. Und dann ziehst du da noch die Ucesat ab, 
und voila: die Schaltung bringt genau die möglichen 7V.

: Bearbeitet durch Moderator
von Cerberus (Gast)


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Dürfte an C 105 liegen. Bei den Rechteckflanken entstehen am
Kondensator ein + und - Spannungsspike mit entladender e-Funktion.
Man sagt dazu auch Verschiebeladung.
Diese Spikes muss man entsprechend vorzeichenbehaftet rechnerisch
beim Basistrom des Transistors mit berücksichtigen.
Man muss das in Ströme umdenken, weil Ströme den Transistor steuern.

von Daniel C. (dani_c)


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Also den +Spike ist gut erkennbar, der -Spike ist aber im vergleich zum 
positiven fast doppelt so hoch oder ist das der zweite negative 
ausschlag, dann würden beide gleich groß sein.

von oldeurope O. (Gast)


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Raymund Hofmann schrieb:
> Basisstrom zu hoch.

Sehe ich auch so. Bringt einen Spannungsabfall
an R2, der das Plateau bildet.
R2=0 und das Plateau ist weg.
(Habe es aber noch nicht simuliert.)

LG
old.

von M.A. S. (mse2)


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Lothar M. schrieb:
> Und viel kurioser ist, dass dort die Spannung negativer als deine
> Versorgung ist. Somit kommt diese Spannung woanders her.

Nee. Wenn Du Dir mal genau anguckst, wie der TO die Versorgungsspannung 
angeklemmt hat, siehst Du, warum das so wirr aussieht:
Er hat den Pluspol seiner Versorgungsquelle auf Masse gelegt.

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


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Es würde uns (und hauptsächlich dir) durchaus helfen, wenn du die V3 
auch einblenden würdest...

M.A. S. schrieb:
> Er hat den Pluspol seiner Versorgungsquelle auf Masse gelegt.
Schon klar.
Aber allein aus er Versorgung mit -9V, die zudem über den 
Spannungsteiler R2/Uce/R3 gehen, können ohne weiteres Zutun niemals 
-10,5V werden...

: Bearbeitet durch Moderator
von Dieter (Gast)


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C105 in Verbindung mit der Diodenstrecke Basis-Emitter.  Ohne R20 waere 
es sogar moeglich, das nach ein paar Spikes das Signal am Ausgang immer 
schwaecher bis fast nichts mehr, veraendert.

von Stefan F. (Gast)


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> Basisstrom zu hoch.

> Dürfte an C 105 liegen.

> Wenn Du Dir mal genau anguckst, wie der TO die
> Versorgungsspannung angeklemmt hat

Alles richtig.

Ich glaube, das sollte ein Aufmerksamkeits-Test werden, keine ernst 
gemeinte Frage.

von Andreas M. (amesser)


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In der Schaltung gibt es überhaupt gar keine Basisstrombegrenzung. Der 
Transistor kann nicht in NULL Zeit abschalten wie oben schon erwähnt. 
Wärend dieser Abschaltzeit sind Basis und Emitter immer noch quasi 
leitend verbunden, über C105 wird dann die negative Flanke des 
Steuersignals ohne Strombegrenzung auf den Emitterwiderstand geblasen 
und voila, der Emitter des Transistors wird sogar negativer als die 9V.

Bei Dioden nennt man dass (Reverse) Recovery Time. Die sind bei 
Polaritätswechsel auch nicht sofort (zu) oder offen.

Wenn du das Signal nicht verlängern willst, brauchst du einen 
schnelleren Transistor mit der Schaltung. Oder eine bessere Schaltung.

von oldeurope O. (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich glaube, das sollte ein Aufmerksamkeits-Test werden, keine ernst
> gemeinte Frage.

Das ist interessant, ich simuliere gerade.

Michael B. schrieb:
> Das ist die Zeit, die es brauchtm die Basis auszuräumen, nach deinem
> Einschaltimpuls, und da so lange eine niedrigere Spannung an der Basis
> anliegt als zuvor, fliesst der Strom rückwärts über die 10nF statt über
> den Emitterwiderstand,

Gute Antwort. :-)

LG
old.

von Daniel C. (dani_c)


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Danke für die vielen Antworten, ich hab jetzt meinen C105 so angepasst 
das die Entladung viel kürzer geworden ist (von 0,1u auf 0,0003u) und 
den Emitterwiderstand kleiner gemacht um die Peakhöhe der entladung zu 
verkleinern.

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


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Andreas M. schrieb:
> brauchst du einen schnelleren Transistor mit der Schaltung. Oder eine
> bessere Schaltung.
Zweiteres...
Was uns zur Frage führt: was soll denn das überhaupt werden? Woher kommt 
die V3 in der Realität und wofür brauchst du da -9V Pegel am Ausgang?

Daniel C. schrieb:
> ich hab jetzt meinen C105 so angepasst
Viel Erfolg, das kannst du dann auch in jeder realen Schaltung so 
machen: am C105 so lange im pF Bereich herumbasteln, bis es irgendwie 
passt.

Nur solltest du dann auch die Temperatur deiner Schaltung konstant 
halten...

: Bearbeitet durch Moderator
von Felsentreu (Gast)


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Hi,

die Schaltung ist immer noch nicht "schön". Emitter-> Widerstand ist 
zwecklos.

Grüße

von Daniel C. (dani_c)


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das ist die erste Stufe meines Push-pull Treibers um einen Mosfet im 
nanosekundenbereich zu Schalten. Dieser macht dann einen -250V Impuls 
damit ich einen Photomultiplier gaten kann um kurze Fluoreszenzsignale 
zu messen. Hab schon eine Prototyplatine gemacht aber die ist noch 
verbesserungswürdig.

von oldeurope O. (Gast)


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Lass den C105 mal auf 10nF und Schalte 100 Ohm in Reihe.
R2 kannst Du überbrücken.

LG
old.

von Daniel C. (dani_c)


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Dann wird aus dem 100ns Eingangsimpuls ein ca doppelt so langer

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


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Daniel C. schrieb:
> Dann wird aus dem 100ns Eingangsimpuls ein ca doppelt so langer
Das mit dem anderen Transistor hast du schon beachtet?

Merke: in dieser Bastelschaltung hast du so viele Abhängigkeiten, dass 
du nie eine Zeit garantieren kannst. Und schon gar nicht, wenn du die 
Schaltung noch ein zweites Mal aufbaust...

> Dann wird aus dem 100ns Eingangsimpuls ein ca doppelt so langer
Bau doch mal die andere Schaltung mit der Diode nach.

von Andreas M. (amesser)


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Wenn Du schnell werden willst, darf der Transistor nicht in Sättigung 
gehen. Der muss im Linear-Betrieb und als Verstärker arbeiten.

Vorschlag: Steuersignal mit 50/50 Spannungsteiler gegen Masse. 
Mittelabgriff Spannungsteiler an Basis von PNP(!) Transistor. Emitter 
PNP Transistor per Widerstand an 3.4V (Ich vermute deine Schaltung läuft 
mit 3.3V) Kollektorwiderstand des Transistors gegen -9V (Für den 
Anfang). Abgriff des Signals am Kollektor.

Spannungsteiler, Emitter und Kollektorwiderstand können(müssen) dann 
evtl so berechnet werden, dass Du im Off Zustand unter V_gsth(min) des 
Mosfets bleibst.

[Edit: Zu doof zum Rechnen]

: Bearbeitet durch User
von oldeurope O. (Gast)


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Andreas M. schrieb:
> Der muss im Linear-Betrieb und als Verstärker arbeiten.

Pling (D.h.: Der Groschen ist gefallen.)
Jetzt verstehe ich dani's Schaltung und
erkenne den Zweck von R2.

LG
old.

von Felsentreu (Gast)


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Hi,

Daniel C. schrieb:
> das ist die erste Stufe meines Push-pull Treibers um einen Mosfet im

es wäre ganz gut diese Schaltung zu sehen. Ich vermute mal, dass das 
nicht zusammenpassen wird, und wir fangen von vorn an.

Grüße

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