Svenska ElektronikForumet

För att få uträkningarna lite samlat så redigerade jag min senaste post och lade till en uträkning om PWM:en är 3,3V.
Tog en snabbkik i ett av databladen till en µC jag har men hittade inte vart detta var specat. Är utspänningen från en µC PWM-port alltid samma som en IO-port om dessa delas?

Det är en väldigt bra poäng att detta givetvis måste verifieras och var också en av mina följdfrågor:
Om basspänningen inte är samma som C-E spänningen, är det inte svårare än att man bara räknar om som jag gjorde?

Här nedan är en graf som jag utgått från när jag räknade med Hfe 185. Den röda cirkeln jag gjort i grafen, är det ungefär det här spannet man kan räkna med pga tempskillnader i både trissan samt variationer i Ic pga olika orsaker?
(databladet också bifogat, grafen finns på sidan 7)

Magnus_K skrev:

EDIT:
R1 med 3,3Vp-p PWM:
Ibe = Ic / Hfe
Ibe = 0,01 / 185
Ibe = 0,000054A = 54µA
Kirchoffs spänningslag: 0 = Ucc - Ibe * R1 - Ube
0 = 3,3 - 0,000054 * R1 - 0,7
4,3 / 0,000054 ~ 48148
R1 ~ 48148Ω (alltså skulle en 22kΩ resistor fungera ganska väl


Jag har några följdfrågor men dom kan komma lite senare tills jag fått ordning på det här.

@Glenn: Kul, verkar vara ett välskrivet dokument. Bra för en novis lik en annan!

Schema3.jpg

Den rödmarkerade 4,3V förstår jag vad den kommer ifrån, men är inte riktig i detta fallet. Fel i kopieringen om jag förstår rätt!

Magnus_K skrev:För att få uträkningarna lite samlat så redigerade jag min senaste post och lade till en uträkning om PWM:en är 3,3V.
Tog en snabbkik i ett av databladen till en µC jag har men hittade inte vart detta var specat. Är utspänningen från en µC PWM-port alltid samma som en IO-port om dessa delas?

Det är en väldigt bra poäng att detta givetvis måste verifieras och var också en av mina följdfrågor:
Om basspänningen inte är samma som C-E spänningen, är det inte svårare än att man bara räknar om som jag gjorde?

Här nedan är en graf som jag utgått från när jag räknade med Hfe 185. Den röda cirkeln jag gjort i grafen, är det ungefär det här spannet man kan räkna med pga tempskillnader i både trissan samt variationer i Ic pga olika orsaker?
(databladet också bifogat, grafen finns på sidan 7)

BC847A_C.pdf

Hfe graf.JPG

Om PWM port och I/O port delas borde det ju rimligen vara lika utspänning.

Hänger inte med på frågan om basspänning och C-E spänning är lika? De är normalt sett aldrig lika. Men normalt sett är ju inga av dom några fixa spänningar. Både UBE och UCE varierar med strömmen. Finns kurvor på detta i databladen.

Kan inte ge dig ett bra svar på Hfe skillnaderna pga temperatur men normalt sett borde ju din ring ligga lite mer förskjuten uppåt i temperatur. Det är ju sällan grejorna utsätts för - grader. Naturligtvis får man fundera på vad det är för grej i sådana fall om de kan utsättas för -grader.

Samma sak med basresistorn. Om det är en pryl som är batteridriven brukar jag välja ett större värde på resistorn än om det är en pryl som är matad från nätet. Störningskänslighet kan vara en annan faktor som ändrar gränser.

Mindmapper skrev:Den rödmarkerade 4,3V förstår jag vad den kommer ifrån, men är inte riktig i detta fallet. Fel i kopieringen om jag förstår rätt!

Du har helt rätt. Jag ber om ursäkt. Gjorde kalkylen på papper först vilket gjorde att värdet till slut stämmer med missade detta vid kopieringen. Editerat min tidigare post och tack för påtalandet!

Tror jag låter PWM/IO-port delen vara för nu. Givetvis ska jag reda ut och verifiera det här innan det slutliga uträkningen.

Förstår att du inte hängde med på min fråga angående spänningsskillnaderna men gör gärna ett nytt försök:

Säg att vi nu har +5V på matningen till kollektorn och ut från µC är det 3,3V, dvs in på basen (nu har jag inte räknat med spänningsfallen över komponenterna men bara för att förstå).
Räknar jag.. hmm... nu tror jag att poletten trillade ner.
Det du säger låter ju logiskt. Det kan väl i stort sett aldrig bli exakt samma spänning in på basen som in i kollektorn, med andra ord gäller denna uträkningsmetod även om jag hade haft +100V in på kollektorn och 5V till basen. Tänker jag rätt nu?

Mindmapper skrev:Kan inte ge dig ett bra svar på Hfe skillnaderna pga temperatur men normalt sett borde ju din ring ligga lite mer förskjuten uppåt i temperatur. Det är ju sällan grejorna utsätts för - grader. Naturligtvis får man fundera på vad det är för grej i sådana fall om de kan utsättas för -grader.

Ja just det. Ser att ringen går nästan neråt -15 grader, lite extremt kanske.

Jättetack än en gång att du tar dig tid!

En bipolär transistor är strömstyrd! Vbe har det värde den har vid en viss basström - och den är temperaturberoende.

Vce och Vbe har inget med varandra att göra, det enda som är viktigt är strömmen.

Ibe kan utlösa en Ice (om belastningen på kollektorn tillåter det) och det är vad som gäller. Då Vbe ligger över en diodsträcka ligger den runt 0,7V vid en viss skaplig Ibe.

Vad Vce har av värde beror helt på hur kopplingen ser ut. Har du en LED med strömbegränsermotstånd mellan VDD och kollektorn kommer spänningen att vara "hög" (VDD - Vf) så länge Ibe är noll, när Ibe är "hög nog" kommer transistorn att leda med beta * Ibe om möjligt, om belastningen är mindre än det värde vill transistorn "bara" slå på.

Driver man den hårt (räknar 10% beta) går den i mättning, ett tillstånd som ger skaplig låg Vce men som samtidig har långa switch-tider. Ska transistorn drive mindre kritisk last räcker det att räkna 50% beta för att vara säker.

Magnus_K skrev:

Mindmapper skrev:Den rödmarkerade 4,3V förstår jag vad den kommer ifrån, men är inte riktig i detta fallet. Fel i kopieringen om jag förstår rätt!

Du har helt rätt. Jag ber om ursäkt. Gjorde kalkylen på papper först vilket gjorde att värdet till slut stämmer med missade detta vid kopieringen. Editerat min tidigare post och tack för påtalandet!

Tror jag låter PWM/IO-port delen vara för nu. Givetvis ska jag reda ut och verifiera det här innan det slutliga uträkningen.

Förstår att du inte hängde med på min fråga angående spänningsskillnaderna men gör gärna ett nytt försök:

Säg att vi nu har +5V på matningen till kollektorn och ut från µC är det 3,3V, dvs in på basen (nu har jag inte räknat med spänningsfallen över komponenterna men bara för att förstå).
Räknar jag.. hmm... nu tror jag att poletten trillade ner.
Det du säger låter ju logiskt. Det kan väl i stort sett aldrig bli exakt samma spänning in på basen som in i kollektorn, med andra ord gäller denna uträkningsmetod även om jag hade haft +100V in på kollektorn och 5V till basen. Tänker jag rätt nu?

Mindmapper skrev:Kan inte ge dig ett bra svar på Hfe skillnaderna pga temperatur men normalt sett borde ju din ring ligga lite mer förskjuten uppåt i temperatur. Det är ju sällan grejorna utsätts för - grader. Naturligtvis får man fundera på vad det är för grej i sådana fall om de kan utsättas för -grader.

Ja just det. Ser att ringen går nästan neråt -15 grader, lite extremt kanske.

Jättetack än en gång att du tar dig tid!

Precis som Icecap säger så är transistorn strömstyrd. Fast ändå är det bra att ha koll på Uce och Ube. Har du för lågt Ube kan aldrig transistorn börja leda, har du ett högt Ube kan det vara ett tecken på att du har väldigt stor Ib. Fast det kan också vara ett tecken på en felaktig transistor. Eftersom man oftast mäter spänning vid felsökning blir ju oftast också resonemanget utgående från det. Men som Icecap säger ska man inte glömma att transistorn är strömstyrd.

Bottningen av transistorn vid höga frekvenser är ju också en orsak till att oscilloskåpet är så ovärderligt vid mätningar. Detta gäller även vid låga frekvenser och omslag av alla slag.

En annan sak som är bra för transistorns förståelse är att testa de andra grundkopplingarna och tränga in i deras värld. Att t.ex ställa in arbetspunkten för ett klass A steg och mäta linjäriteten på detta är lärorikt, bland många andra saker.

Även att förstå switchar med FET.

För det första, vilken kunskap ni besitter! Helt otroligt hur naturligt och självklart det här låter för er.

För det andra, jag snöade in för mycket på spänning då jag blev alldeles upphetsad över beräkningarna för R1 och R2. Förstår att transistorn är strömstyrd och en strömförstärkare och spänningen mer eller mindre "åker med".

@Icecap:

Icecap skrev:Driver man den hårt (räknar 10% beta) går den i mättning, ett tillstånd som ger skaplig låg Vce men som samtidig har långa switch-tider. Ska transistorn drive mindre kritisk last räcker det att räkna 50% beta för att vara säker.

Här skulle jag uppskatta en förtydling i dagisnivå. Förstår inte riktigt sambandet med att "driva trissan hårt" och 10% beta. Trodde det var att inte driva trissan alls hårt.


@Mindmapper:

Mindmapper skrev:Bottningen av transistorn vid höga frekvenser är ju också en orsak till att oscilloskåpet är så ovärderligt vid mätningar. Detta gäller även vid låga frekvenser och omslag av alla slag.

Jag kommer verkligen göra mätningar i kretsen när jag känner mig redo men tydligen har jag missförstått "bottning". Jag har fått för mig att när man bottnar en trissa så innebär det att man ger mer än tillräckligt med Ibe för att förstärkningen ska kunna driva lasten. Alltså en fullt ledande/förstärkande transistor.
Kan du/ni ge tips om vart jag kan läsa mer om det här på "lågnivå-språk"?

Mitt slutliga mål ligger ganska långt bort men jag ska traggla mig igenom detta tills det sitter. Min plan ser ut som följer:

* Förstå grunderna av funktion och beräkning av en BJT
* Koppla och verifiera enkel krets med en BJT
* Beräkning och koppling av en Darlingtontransistor
* Beräkning och koppling av Schmitt-trigger
* Börja om från början med med FET

Tycker du har en bra koll på bottning av transistorer. Visst är det när transistorn leder ordentligt. Sedan kan du fortsätta att öka basströmmen till basen ända till dess att något ger vika inne i transistorn. Du har då sedan länge passerat när transistorn i princip var bottnad. Svårt att uttrycka men hoppas att du förstår.

Har inte riktigt koll på var det finns bra beskrivet, har läst för länge sedan i en del engelskspråkiga biblar men är inte riktigt säker på vilken. Icecap kommer nog att förklara det bättre än vad jag kan.

Tycker inte du ska gräva ner dig i det just nu. Det finns så mycket annat att lära om transistorer som känns viktigare än att lära sig hur du dimensionerar bottning av transistorer för att få snabba switchar. Du vet att det finns en sådan begränsning och kan komma tillbaka till dt senare när det känns mera behövligt.

Tycker du har en bra tidsplan för transistor studierna. Antar att de första punkterna omfattar grundkopplingarna.

Bra, tack Mindmapper! Precis vad jag ville höra!
Började ärligt talat känna mig själv lite bottnad men nu känner jag att jag har mycket bättre koll.
För ett par dagar sen var transistorn enbart en switch, ge ström på basen så sluter den lik ett relä mellan kollektorn och emittern.
Kanske i väldigt grova drag rätt men så fruktansvärt givande att gått ner djupare än så. Du ska ha tack för all tid du lagt ner.

Kommer självklart försöka klara mig själv men måste nog fråga ytterligare saker när det dyker upp oklarheter!

Liten kommentar, en bipolär transistor är som alla transistorer spänningsstyrd och inte strömstyrd.
Jämfört med en FET är Ib större än Ig men det gör den inte strömstyrd.
Det är Vbe som avgör Ic, Vbe ger även upphov till en Ib som en "förlust", denna anges som Hfe eller B (Beta) beroende på om det är småsignal(AC) eller DC. T.ex har en BC548 samma Vbe -> Ic funktion som en 2N3055 men Ib -> Ic skiljer sig väldigt mycket. Utöver detta så påverkas Ic av Vce och Vbe påverkas av Ic genom Rei som motkopplar, mm mm mm.

I exemplet här där en BJT ska användas som switch är det inte relevant att räkna på arbetspunkt eftersom lägena man önskar är strypt och bottnad och då är man utanför överföringsfunktionen i alla fall. Det är lämpligt att räkna med en Ib = Ic / 100 eftersom de flesta småsignaltransistorer har ett B på över 100 och då behöver man inte fundera på vilken sort man har i labblådan.
Ska det switchas lite större strömmar kan kvoten minskas ytterligare för att bottna hårdare och ge en lägre Vce = lägre förlust.

Hur hårt transistorn bottnar är bara intressant vid höga switchfrekvenser då det tar längre tid att gå ur bottning än att gå ur strypning vilket gör att pulsbredden påverkas och därmed max frekvens.

GE koppling är oftast den mest fördelaktiga när en BJT ska användas som switch om man vill slippa blanda in källan och lasten i beräkningen.

Det verkar ju råda delade meningar om det här med ström eller spännings-styrd. Wikipedia säger just "spänning eller ström".
Jag är givetvis tacksam över din information RoPa men det kan vara lite överkurs just nu, i alla fall ditt första stycke.

Det jag har gjort har nog varit lite överkurs men syftet var inte bara att driva LED:en utan att även få alla siffror rätt för att i sin tur lägga en bra grund till vidare kopplande. Det kanske blev lite mer komplicerat i och med att jag valde en LED men det var också syftet. Hade det varit en vanlig glödlampa så hade det väl blivit lite enklare med tanke på att jag inte hade behövt beräkna värdet på ytterligare en resistor.

Vad är en "GE koppling"?

Det här kanske lät som ett otacksamt svar men det var det inte menat som!

Nu erkänner jag att jag inte har läst hela tråden särskilt noga, men måste säga att trådstartens koppling har också vissa poänger.

Den säkrar att lysdioden inte börjar lysa vid "tveksam" utspänning från mikroprocessorn. Det krävs minst ett lysdiodspänningsfall plus ett bas-emitter-spänningsfall för att dioden ska lysa. I praktiken behövs alltså minst nånstans omkring 2,5V. I vissa applikationer kan det vara bra att ha en sådan "brusimmunitet" inbyggd utan att behöva kosta på ett extra motstånd mellan bas och emitter (vilket annars är det normala sättet att ordna detta).

När transistorn leder så kommer kollektormotståndet utgöra den huvudsakliga strömmen genom dioden men basmotståndet bidrar också med ström genom dioden. Varierande spänning som "etta" kan vara svagt synligt på lysdiodens ljusstyrka, det är nackdelen med denna koppling.

Det är dock inte precis den vanligaste kopplingen.

@Magnus_K ingen fara. I ditt fall så räcker det med att räkna ut ett Rb så att tillräcklig Ibe kan flyta. Var bara en allmän kommentar om att man i arbetsområdet för en transistor inte kan se den som strömstyrd.

GE står för Gemensam Emitter, insignal läggs på via Bas - Emitter och utsignal tas över Kollektor - Emitter (Emittern är gemensam). Finns GB och GC steg också.

MiaM's kommentar är fiffig om man har en signal där man inte kan vara säker på att den vid låg (t.ex. tri-state) är verkligen låg (under ett diodspänningsfall) och man vill spara in ett motstånd (jag skulle iofs. offra ett motstånd om jag var osäker) men från en PIC så är den "låg" både vid "noll" och i tri-state.

RoPa skrev:Liten kommentar, en bipolär transistor är som alla transistorer spänningsstyrd och inte strömstyrd.
Jämfört med en FET är Ib större än Ig men det gör den inte strömstyrd.
Det är Vbe som avgör Ic, Vbe ger även upphov till en Ib som en "förlust", denna anges som Hfe eller B (Beta) beroende på om det är småsignal(AC) eller DC. T.ex har en BC548 samma Vbe -> Ic funktion som en 2N3055 men Ib -> Ic skiljer sig väldigt mycket. Utöver detta så påverkas Ic av Vce och Vbe påverkas av Ic genom Rei som motkopplar, mm mm mm.
.
.
.
.

Hur betraktar du en LED, anser du att den är strömstyrd eller spänningsstyrd?

Magnus_K: OK. Om Hfe t.ex. anges som 300 gg i databladet kan man mätta transistorn vid att beräkna basströmmen efter 10% av Hfe, alltså i detta exempel (300 * 10% =) 30. Detta betyder att basströmmen då blir 10 gg högre än nödvändigt (om nu basen tål detta, kolla databladet!) medan Vce kan nå värden runt 0,3V eller lägre, beroende på transistor och kollektorström.

Den definition jag lärde mig i sin tid var att "mättnad" var när Uce < Ube. Och kollar man på t.ex. en darlingtonkoppling är den just för att säkra att den inte driver krafttransistorn i mättnad. Kolla schemat för ULN200x, även dom kan inte gå i mättnad på utgångstransistorn, just för att få bra switchtider. Det betyder dock att man då får en minimal "Uce" på 0,9V eller högre.

50% Hfe betyder i grunden att man styr med den dubbla av den nödvändiga basström osv.

Om man analyserar TTL-kretsars koppling internt (transistornivå) ser man att de är designad för att inte gå i mättnad då detta påverkar switchtider ganska avsevärd. Slutsatsen är att en "hård" drivning ger långsammare switchtid - men kan ge lägre förlust vid låga frekvenser. Och en blinkande LED är definitivt en låg frekvens.

Men är det en fråga om att blinka en LED är det mycket sällan anledning att använda en transistor mellan µC och LED och behövs det ändå är MOSFET ett bättre alternativ, speciellt om man jagar strömsnålhet.