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Thema: PWM per NPN-Transistor

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    PWM per NPN-Transistor

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    Hi,

    wie ich schon in einem anderen Thread festgestellt hatte, bricht die Spannung an einem µC-Ausgang um wenige mV ein, wenn andere Pins desselben Ports belastet werden. Da dies für meine Anwendung aber unbedingt vermieden werden muss, möchte ich einen NPN Transistor (BC817) einsetzen.
    Der Pin gibt ein PWM-Signal aus (125kHz), welches dann von einem RC-Tiefpass zweiter Ordnung geglättet wird (10k , 1µF). Der Transistor wird so beschaltet: http://www.elektronik-kompendium.de/...t/02080311.gif und soll zwischen den µC und den Tiefpass.
    Als Basiswiderstand werde ich wohl 1k nehmen, aber welchen Wert sollte ich für den Collectorwiderstand verwenden?
    Wenn ich mich nicht irre, wird der Tiefpass dann ja unsymmetrisch? Für eine Push-Pull Schaltung habe ich leider keinen Platz, deswegen muss ein Transistor reichen.

    Vielen Dank & Gruß
    Chris

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi,

    ok, da hab ich wohl meine Frage etwas zu lasch gestellt...
    Was bedeutet das für mich dann, wenn es unsymetrisch ist? Geht der Ausgang des Tiefpasses dann nicht mehr bis Vcc? Und va. wie berechne ich dann die Grenzfrequenz? Wenn der Transistor sperrt: Rges = Rtiefpass + Rcollector, wenn der Transistor leitet: Rges = Rtiefpass .

    Gruß
    Chris

  3. #3
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    Wenn man aus dem PWM Signal ein genaue DC Signal gewinnen will, ist eine klassicher Transistor (BJT) keine so gute wahl: da hat man eine Restspannung in eingeschaltetem Zustand von einige 10 mV und auch Verzögerungen beim Ausschalten. Die bessere Wahl wäre da ein CMOS Gatter (z.B. 74HC04 - es gibt aber viel Auswah, ggf. auch kleine Single Gate Chip) das eine genau definierte Versorgung bekommt. Als direkter Ersatz für den transistor wäre auch ein kleine MOSFET (z.B. BS170 oder BSS13. Beim Drain Widerstand wären etwa 1-5 K eine passende Größenordnung. Die Kurve wird aber halt etwas nichtlinear, weil der Ausgangswiderstand unterschiedlich ist. Da ist dann wirklich die Frage ob der µC Port direkt nicht so die bessere Wahl ist - ggf. die Anderen Ausgänge entlasten.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi,

    den direkten µC-Pin nehmen kann ich nicht ( http://www.roboternetz.de/community/...?highlight=pwm ). Den Pin oder andere Pins auf einem anderen Port nutzen geht auch nicht, sind fast alle Pins belegt (außer die analogen, aber die können kein Pwm).
    Ich schildere am besten mal mein Problem / Anforderung:
    Ich brauche für den negativen Eingang eines OP eine sauber geglättete Spannung (Ripple < 500µV), das kriege ich mit dem Tiefpass auch hin, die absolute Genauigkeit des Ganzen spielt sogut wie keine Rolle, nur relativ sollte es passen. In dem verlinkten Thread habe ich dann das Problem beschrieben, dass wenn andere Pins des Ports eingeschaltet werden, die Ausgangsspannung des Ports um wenige mV einbricht --> Oszillation auf der geglätteten Spannung.
    Was bedeutet den der Einsatz eines npn Transistors in meiner Lage? Wird nur der absolute Punkt verschoben? Das stellt kein Problem dar, die Ausgangsspannung muss auch nicht Rail-to-Rail sein, es reicht von ca. 0.25V bis 3.0V (Vcc = 3V3).
    Oder sollte ich einen MOSFET verwenden? BS138 hätte ich sogar da.

    Gruß
    Chris

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    beim schalten des mosfet muss die interne kapazität vom pin und vom mosfet umgeladen werden, interessant wäre wie groß der rippel ist wenn garkeine last am pin hängt
    was gibt es noch zu sagen

  6. #6
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    Hallo,
    Ich brauche für den negativen Eingang eines OP eine sauber geglättete Spannung (Ripple < 500µV)
    Was macht denn der nachfolgende OP mit dieser Spannung? Je nach Anwendung gibt es vielleicht auch eine ganz andere Lösung...?
    Zur Erzeugung der Spannung könnte - außer PWM & Glättung - auch ein digitales Potentiometer oder ein D/A-Wandler verwendet werden.
    Grüße, Bernhard
    "Im Leben geht es nicht darum, gute Karten zu haben, sondern auch mit einem schlechten Blatt gut zu spielen." R.L. Stevenson

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi,

    interessant wäre wie groß der rippel ist wenn garkeine last am pin hängt
    Sorry, ich weiß nicht, was du mir damit sagen willst

    Nun, der OP ist im µC fest "eingebaut" (ATXMega192A3U) und wird auf Gain = 64 gestellt, danach hängt dann der ADC dran.
    Der Chip hat einen eingebauten DAC, welcher aber auch einen relativ stark ausgeprägten Ripple hat. Die Lösung mit dem PWM funktioniert prinzipiell schonmal sehr gut, weswegen ich das gerne beibehalten würde
    Größere externe Bauteile als einen Transistor kann ich platztechnisch nicht unterbringen, das Layout ist ziemlich voll.

    Vielen Dank & Gruß
    Chris

  8. #8
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    "dass wenn andere Pins des Ports eingeschaltet werden, die Ausgangsspannung des Ports um wenige mV einbricht" ich hatte schon bedenken das ein einbruch der Spannung allein schon durch das schalten eines pins zustande kommen kann also allein durch das umladen der kapazität des pins
    was gibt es noch zu sagen

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hi,

    achso, jetzt versteh ichs
    Dieser Effekt trat auf, als ich zwei Leds am selben Port hängen hatte. Die wurden mit 0.5Hz getoggelt, das konnte man deutlich am PWM-Ausgang mit dem Oszi sehen. Die Leds sind immer noch da, außerdem noch 3 weitere PWMs am selben Port, die allerdings nur insgesamt ca. 2mA treiben.

    Gruß
    Chris

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo!

    Stabilisierend wäre auch "abschneiden" ("voltage clamping") der Amplitude vom PWM z.B. auf 4 V o.ä. Das ist mir bekannt aus Frequenzmodulation (FM) um störende Amplitudenmodulation (AM) bei Radios zu eliminieren.
    Geändert von PICture (06.06.2014 um 09:14 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

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