ingeniørdebat.dk

Diagrammet er god nok. Funktionen er som følger:
Ønsker vi, at motoren løber den ene vej, aktiveres øverste optokobler . Udgangen af denne, trækker mod plus. Transistor T3, er en emitterfølger, og det betyder, at dens udgang også går mod plus. En emitterfølger er ikke inverterende, og udgangen følger indgangen, med et tab på ca. 0.7V, og 1.4V ved darlingtontransistorer som her. Modstanden R1 betyder intet, og kan ofte kortsluttes. Der kan være spikes, gå kortvarrige store strømme mv. som gør, at man ofte sætter en modstand på, af hensyn til "skrøbelige udgange". Og den er derfor en udmærket idé. Konklussionen er, at øverste udgang går høj (til ca. 9V, pga spændingsfald i darl. transistor og modstand samt forsyning). Du skal ikke lade dig forvire af, at det ikke er en PNP som trækker høj, men en NPN - det betyder bare, at  den er ikke inverterende, og anvender en anden kobling end fælles emitter.

T6 trækker lav, når basis hives op. Det er standard fælles emitter, som flertallet forstår. Fælles emitter, har en række ulemper, såsom mætning. Det betyder, at når indgangen senere går lav, så vil den blive ved med at trække et stykke tid. Derfor, skal være en lille pause, fra optokobler 1 holder op med at lede, og til optokobler 2 bringes til at lede. Ellers belastes transistor, og strømforsyning hårdt - typisk går store strømme, og hvis ikke transistorerne tager skade, så vil strømforsyningens lyt kunne tage skade langsomt med tiden. Sker skift sjælden, vil det dog nok aldrig ske. Med mange skift per sekund, går transistorer og lyt hurtigt.

Diagrammet du henviser til, at et diagram, hvor alle transistorer er i fælles emitterkobling. Det er der intet mystisk i. Indgangene til transistorerne er dog inverteret for dem der trækker op, i forhold til den med emitterfølger, som er brugt, og du kan derfor ikke direkte udskifte transistorerne med PNP typer. De vil simpelthen trække høj, når de ikke skal - og ikke trække høj, når de skal.

En simpel måde, at lave en udgangsdriver, er med 4 transistorer koblet som emitterfølger. I modsætning til dit diagram med PNP til at trække op, og NPN transistorer til at trække ned, så går emitterfølgerne ikke i mætning. Det betyder, at de ikke brænder af, eller belaster strømforsyning, uanset hvordan du bruger dem. Samtidigt spares komponenter. I princippet behøves kun to modstande, til pull-down, samt 4 transistorer. Og derudover de 2 optokoblere. Klampingdioderne er også overflødige ved emitterfølgere.

Ved fælles emitter, skal klamping dioder på, ved induktiv belastning, såsom motorer og relæer.

Når emitterfølgere ikke bruges så tit, skyldes det, at mange elektronikdesignere ikke kender transistorens 3 grundkoblinger. Dertil, har den større spændingsfald - for normale NPN og PNP transistorer op til 1V, og ved darlington ca. 0.6V-0.7V ekstra. En mulighed, for at opnå mindre spændingstab ved emitterfølgeren, er at drive den med større spænding på input, således indgangen drives over forsyningsspændingen og under 0V. Derved kan den i princippet drives op til mætning, og samtidigt undgås stadigt, at udgangene kortslutter. Har du eksempelvis en 12V udgang, men også 24V og -24V i kredsløbet, kan du bruge den større spænding til at drive basis'erne med til emitterfølgeren, gennem en begrænsermodstand. Derved går din emitterfølger i mætning (selvom man normalt siger den ikke gør). Dog, trækkes mætningsladningen hurtigt og aktivt ud ved skift, og ved typiske konstruktioner med en NPN til at trække høj, og en PNP til at trække lav, vil basis forbindes på de to transistorer, og forhindrer de leder begge samtidigt. Derfor opstår ikke problem med samtidigt ledende transistorer. Kun éen af basis emitter dioderne kan lede, når de er forspændt modsat over hinanden. I princippet, kan modstande mv. i tilslutniger gøre at den vedbliver at lede, trods den forspændes negativ med 0,7V, men det kræver relativ stor strøm, og forhindres af formodstanden. Der er kun éen formodstand til transistorerne, ellers vil det gå galt.

Emitterfølgeren, er også blandt de koblinger, der skifter hurtigst - den kan følge med til mange megahertz eller gigahertz. Fælles emitter, den står ofte af ved få hundrede kilohertz, og er den ringste af koblingerne, ved høj frekvens, med mindre der gøres noget aktivt, for at hindre mætning.

Indenfor CMOS transistorer, er tilsvarende tre grundkoblinger: Fælles source (svarende til fælles emitter), fælles gate (svarende til fælles basis), og fælles drain eller sourcefølger (svarende til fælles kollektor eller emitterfølger). Egenskaberne er omtrent de samme, men på grund af mos transistorens højere tærkselværdi, og dårlige ledeegenskaber, bruges fælles drain (sourcefølgere) ikke så ofte. Ved digitale kredse ses så godt som kun fælles source. I visse tilfælde, eksempelvis kontakter på digitale chips, bruges dog en slags sourcefølgere (weak-nmos pull-up), hvor der anvendes NMOS som pull-up. Det kan løses, ved at have P-mos transistorer, til at hjælpe med at trække op, eller forstærkere bagefter. Typiske ramlagre fungerer sådant, og har ikke fuld spændingssving på udgangen. I nogle tilfælde, er det grundet N-mos transistorernes bedre ledning, og mindre kapacitet, at der kun bruges N-mos transistorer, og så til gengæld noget kredsløb, der giver større spænding på disses gate. Derved undgås så mange P-mos transistorer, og ved multiplexere kan nøjes med éen transistor, og reduceres areal betydeligt. Men, det kræver en kondensatorpumpe, eller spændinger der giver mulighed for større spænding på gate, hvis de skal kunne lede godt. Ellers, må man have en hjælpetransistor på, til at trække op, og kun bruge N-MOS'en til at trække over tærskelspændingen. De mindre kapaciteter ved brug af kun N-MOS transistorer, kan også give lavere strømforbrug, udover de giver større hastighed.

En rutineret designer, bruger sædvanligvis transistorenes grundkoblinger effektivt, for at opnå de bedste kvaliteter for sit kredsløb. De dårligere "average" designere, bruger normalt kun fælles emitter, og fælles source.

Du skal bruge PNP'er, vende dem rundt så emitter vender op og så lade basis strømmen trækkes mod 0 (stel).

Du behøver ikke at bruge PNP'er. Diagrammet, som det er nu, er for NPN'er.

Transistorer, kan anvendes i mange koblinger. Meget almindeligt, er fælles emitter - her bruges PNP'er, for de transistorer der trækker mod plus, og NPN for transistorer der trækker mod minus.

Imidlertid har fælles emitter mange ulemper - eksempelvis går de i mætning - langt bedre er fælles kollektor, eller emitterfølgeren.

Emitterfølgeren bruger NPN transistorer, for dem der trækker mod plus, og PNP transistorer, hvor der trækkes mod minus.

Den konstruktion som du har, er en kombination af fælles kollektor (emitterfølger), og fælles emitter. For transistorer der trækker høj, anvendes fælles kollektor, og der anvendes fælles emitter, for dem der trækker lav. Det er meget normalt.

Ulempen ved emitterfølger, fremfor fælles basis, er at den har lidt større spændingstab. Der er mindst 0.6V - 0.7V, og typisk kommer 0.3V oveni. Altså et tab på 1V. For fælles emitter, med transistoren i mætning, er et typisk tab på kun 0.3V. Men det afhænger af strømmen.

Det som er galt, er sandsynligvis modstandsværdier, og måske er optokoblerne ikke i stand til at trække tilstrækkelig strøm. Krafttransistorer, har ofte lav strømforstærkning, måske kun 20 gange. Har ikke tjekket typen du bruger.

Drives optokobleren med 20mA, og får du kun 2mA ud af transistoren (har ikke tjekket data, måske er de bedre), så vil du kun kunne få 2mA * 40 = 80mA ud, ved 40 ganges forstærkning. Du har samtidigt modstande, der måske også sænker strømmen.

Der er også den mulighed, at du simpelthen har vendt transistorerne forkert. Bytter du emitter og kollektor, virker de til en vis grad alligevel, men forstærkningen er nu under 5.

Skal du have lav spændingstab, er MOS transistorer oftest at foretrække. Det nemmeste er måske at bruge en driver kreds. Der findes mos driver kredse der kan drive op til 6A.

Jeg foretrækker often emitterfølgere, hvis jeg kan acceptere spændingstabet på 1V (2V, når det går gennem to transistorer). Årsagen er, at emitterfølgere ikke behøver basismodstand, og derfor er utrolig simpel. Principielt kan R1 og R2 derfor fjernes, men det er sandsynligvis ikke godt, for spikes vil da nemmere kobles tilbage til optokoblerne. Optokoblere er nogenlunde robuste, så jeg tror ikke det sker noget ved det. Hvis det var CMOS kredse, kunne det være katastrofalt at fjerne R1 og R2.

Ved emitterfølgere undgår du, at transistorerne går i mætning, og derved måske brænder af. Metoden som her, hvor bare det ene hold transistorer (f.eks. dem der trækker op), er emitterfølgere, er meget brugt. Du burde ideelt set få spændingstab på højst 2V. (1V for emitterfølger, 0.3V for den i mætning ialt 2V, incl. nødvendig tollerance...)

Endeligt har emitterfølgere en beskyttelsesmæssig fordel. De virker i princippet som clamping dioden, der beskytter, ved eksempelvis relæer og induktiv belastning, og derfor er ikke kritisk med klamping dioder, hvis du kun bruger emitterfølgere. Her, har du kun emitterfølgere mod plus, og skal som minimum have klampingdioder for at beskytte transistorerne der trækker lav - altså beskyttelsesdioder fra udgangen, og til VDD. Transistorerne der virker som emitterfølgere giver ikke god beskyttelse her, da de arbejder inveteret, og ikke leder, samt nærmere fungere som zener, der brænder af.

Dette er så den tredie mulighed for fejl: At dine transistorer netop er brændt af, fordi du ikke har haft beskyttelsesdioder på.

Næsten alle elektronikting står samlet, og bruger strøm. Der kan spares ganske lidt strøm, ved at bruge samme adapter. Men i det store hele, er forbruget det samme. Effektiviteten på nye switch-mode adaptere er næsten uafhængig af forbruget. Og kan i nogle tilfælde, endog blive dårligere, når der trækkes større strøm.

Jeg har lavet en "splitter", som deler 5V ud, på flere udgange, og dermed driver både router, IP-telefon, og modem. Alt, som er tændt i døgndrift, er derved på samme forsyning, og resten tændes/slukkes sammen med PC'en. Men den største besparelse kom ikke, ved at sætte alt på samme forsyning. Den kom, ved at sænke forsyningsspændingen fra 5V til kun 4.5V. De 10% gav lidt over 10% i besparelse.

Min morale er, at den største besparelse kommer, ved at købe en adapter der kan indstilles til kun 4.5V i stedet for 5.0V. Og ikke ved at drive flere enheder fra samme forsyning. Det blev dog gjort, på grund af udgiften til adapterne.