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20/05/2014 #1

Avatar de chugus

Elevar tensión de salida a 5V
Hola gente, tengo un problema. Estoy trabajando con un micro ARM y sus neiveles de tension son de 3v en estado alto y 0v en estado bajo. Opte por un bc548 para amplificar el pulso de salida a 5v y funciona bien. El tema es cuando trabajo por encima de los 100Khz de frecuencia el transistor no responde bien y en vez de una cuadrada me da una rampa en su salida porque no llega a copiar la salida por falta de velocidad.

Empece a probar con el buffer cmos 74hc244 con muy buenos resultados pero estoy muy al borde del limite de decisión ya que la compuerta logica necesita 2,5v minimos para lograr un estado alto a la salida y yo tengo 2,9v aprox.

Mi consulta es si alguien sabe de algún método para amplificar un pulso de salida de 3v a 5v trabajando a mas de 100Khz.

Saludos!
20/05/2014 #2

Avatar de ecotronico

Hola:

si intentaste con un transistor BJT BC548,
por qué no intentas con un transistor JFET?
por ejemplo, 2N5458, entre muchos otros.

solamente tengo entendido que se invierte la lógica al usar un transistor en la salida de una compuerta lógica.
20/05/2014 #3
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Que raro , con un BC548 yo invertía video
20/05/2014 #4

Avatar de jmth

Hay una forma de evitar que en conmutación un transistor sufra por retardarse demasiado la variación de tensión, con un condensador, pero no me acuerdo cómo se conectaba ¿Quizás en paralelo con la resistencia de base?. Es éso, un condensador.

Edito: he revisado los apuntes y efectivamente, hay que poner el condensador en paralelo con la resistencia de base.
20/05/2014 #5

Avatar de chugus

si intentaste con un transistor BJT BC548,
por qué no intentas con un transistor JFET?
por ejemplo, 2N5458, entre muchos otros.
Hola, si estaba pensando en eso mismo antes de implementar una solución con compuertas lógicas. El problema es que no puedo encontrar un fet de canal N de poca potencia como el que me recomendas por aquí donde vivo. Y tampoco se si eso me va a servir ya que nunca utilice mosfet para este tipo de trabajos.

solamente tengo entendido que se invierte la lógica al usar un transistor en la salida de una compuerta lógica
Si eso es cierto pero lo que menos importa.

Que raro , con un BC548 yo invertía video
A que frecuencia?? Porque hasta 20Khz trabaja bien el bc548. Me baso en mi osciloscopio mirando la gráfica de entrada/salida que puedo hacer.

Hay una forma de evitar que en conmutación un transistor sufra por retardarse demasiado la variación de tensión, con un condensador
La verdad nunca ecuche eso..


Mi consulta es si alguien uso micros con salida a 3v y como solucionaron sus problemas..
20/05/2014 #6

Avatar de SSTC

Hola

DOSMETROS dijo: Ver Mensaje
Que raro , con un BC548 yo invertía video
chugus dijo: Ver Mensaje
A que frecuencia?? Porque hasta 20Khz trabaja bien el bc548. Me baso en mi osciloscopio mirando la gráfica de entrada/salida que puedo hacer.
puede que tengas un problema de osciloscopio o que el BC548 sea trucho... por que YO los usaba para los SSTC como DRIVER o BUFFER (como quieras llamarlo)

Saludos Atte SSTC
20/05/2014 #7

Avatar de chugus

puede que tengas un problema de osciloscopio o que el BC548 sea trucho... por que YO los usaba para los SSTC como DRIVER o BUFFER (como quieras llamarlo)
Hola te comento que probe con al menos 5 bc548 y obtengo el mismo resultado. Adjunto imagen para que veas lo que hace el transistor.

El pulso amarillo es el canal de entrada del generador de señales (onda cuadrada 3vpp@200Khz) y la onda de color azul es la salida en colector del transistor a 5v que esta deformada y recien a la mitad de su tiempo levanta hasta 5v



---------- Actualizado después de 59 minutos ----------

Hola gente, bueno me pase toda la tarde con este tema pegado al taller pero pude solucionarlo por fin... He optado por googlear un rato y descubri lo que comentaba el amigo JMTH de agregar un capacitor en paralelo a la resistencia de base y para mejorar los tiempos de conduccion y la verdad que hace magias ese dichoso capacitor. Dejo una captura de mi osciloscopio ahora con el capacitor.

Gracias a todos los que me ayudaron en este tema..

20/05/2014 #8
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Después subí el circuito original del transistor y también con el agregado así queda completo
20/05/2014 #9

Avatar de chugus

Después subí el circuito del transistor con el agregado así queda completo


Ufa , ponele valores che
R1=47K, R2=1K, C1=100nF, Q1=bc548

Saludos!
20/05/2014 #10
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Ufa , ponele valores che

22/05/2014 #11

Avatar de palurdo

chugus dijo: Ver Mensaje
Si entre base y colector del transistor colocas un diodo schottky de señal (un 1N60P por ejemplo) con catodo en colector y anodo en base, todavía funcionará más rápida la conmutación y el pulso será más cuadrado ya que evitas que el transistor se sature fuertemente (la curva que ves es la descarga de la base al pasar de saturación a corte), eso sí en la salida tendrás un nivel bajo de 0,5V como poco pero es suficiente para tu aplicación.

PD: ¿Y por que no en lugar del HC244 no has probado el HCT244 o el ALS244?

PD2:





En ambos circuitos, no inviertes la señal que queda en fase con la entrada, y deshaces la saturación de los transistores por lo que el circuito funciona mucho más rápido. Además el que está hecho con mosfet debido a la propiedad que tienen estos de conducir en ambos sentidos, el conversor es bidireccional, es decir, que puedes intercambiar la entrada por salida y viceversa, y funciona igual de bien.
22/05/2014 #12

Avatar de cosmefulanito04

Tal vez lo estás sobre saturando. Fijate si encontrás el circuito de saturación límite, que sirve para que el transistor trabaje justo en el límite de la saturación y la zona activa.

Recuerdo que usaba un par de diodos, pero la verdad me olvidé como era, puedo buscarlo si te interesa.

Una prueba rápida sería aumentar ese valor de Rb a digamos 100kOhms.

Editado:

Si no me equivoco era este el circuito:



Buscalo como "Baker clamp".
22/05/2014 #13

Avatar de miguelus

Buenos días.

Hay que tener en cuenta que 100kHz ya empieza a ser una frecuencia respetable para una onda cuadrada.

La capacidad Base-Emisor es la causante del límite de frecuencia. El conjunto R1 (47K) y la capacidad Base-Emisor forman un bonito Pasa Bajos.

Si disminuimos la Resistencia de 47K y la ponemos de, por ejemplo 2K2, el pulso tiene que mejorar.

En ocasiones, poner un diodo tipo1N4148 en paralelo con la Resistencia R1 mejora la respuesta, el Diodo se conecta en "Inversa" esto es, el Ánodo en la Base y el Cátodo en la salida de la puerta.

Sal U2
23/05/2014 #14

Avatar de cosmefulanito04

Para mi sin agregar nada al circuito original (ni capacitores, ni diodos), hay que buscarle un valor de compromiso a la resistencia de base.

Si es muy grande, por ej. como dije, se dá lo que mencionás, funciona como un pasa bajos (habría que ver el valor de capacidad B-E que declara el fabricante), sin embargo si lo hacés muy chico estás sobresaturando el transistor y lo hacés muy lento.

Por eso es que se usa el circuito que publiqué arriba (y que es similar al que mencionó palurdo arriba), ya que te permitiría emplear una resistencia de base chica sin que llegues a sobresaturar.
23/05/2014 #15

Avatar de palurdo

Entonces resumiendo todas las posibles mejoras tenemos dos esquemas:



Y este otro que me gusta a mi mas, porque creo que es más rápido (los schottky conmutan con más velocidad que los diodos):



Donde Q1 puede ser un BC547, los diodos 1N4148 y los schottky cualquiera de estos, 1N60P , 1N34P, SS12 (1N5817) etc... R de base de 1k para una rampa de subida rápida y el condensador pues dependiendo, de 1n a 10n debe de ir bien.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: png TTL.png (30,3 KB (Kilobytes), 57 visitas)
Tipo de Archivo: png LSTTL.png (30,7 KB (Kilobytes), 55 visitas)
23/05/2014 #16

Avatar de chugus

Hola gente, bueno debido a las repercusiones que ha tomado este post me propuse ponerme a probar todos sus circuitos y comentarios en el taller y a documentarlos para compartirlos con ustedes.

Antes de seguir quiero comentarles que cuando le di publicar a este post, me salio un error de Login con mi cuenta de usuario y perdi todo lo que había hecho y por su puesto tube que volver a realizar todo desde cero, una locura pero bueno aca estamos de nuevo, espero lo disfruten y comenten.

Voy a tratar de ser lo mas ordenado posible.
Todas las capturas se hicieron a 200Khz. La señal de entrada (azul) en 3Vpp y la señal resultante (roja) en 5Vpp.


Para Palurdo:

Si entre base y colector del transistor colocas un diodo schottky de señal (un 1N60P por ejemplo) con catodo en colector y anodo en base, todavía funcionará más rápida la conmutación y el pulso será más cuadrado ya que evitas que el transistor se sature fuertemente
Bueno, basandome en el circuito original (Rb=47K + capacitor 100nF en paralelo) probé lo que comentas de agregar el famoso diodo rapido entre base y colector con catodo hacia colector.

La respuesta del circuito original con capacitor en paralelo a la Rb es la siguiente:


La respuesta agregando ademas el diodo que propones es la siguiente:


Se aprecia que empeora un poco al conmutar de alto a bajo. Por lo tanto lo descarte para mi solucion.


PD: ¿Y por que no en lugar del HC244 no has probado el HCT244 o el ALS244?
Porque el nivel de desición de el estado de salida de las compuertas es Vcc/2 por lo tanto al alimentar con 5Vcc me quedo muy junto con los 3Vcc de salida del ARM y se genera ruido.

En ambos circuitos, no inviertes la señal que queda en fase con la entrada, y deshaces la saturación de los transistores por lo que el circuito funciona mucho más rápido. Además el que está hecho con mosfet debido a la propiedad que tienen estos de conducir en ambos sentidos, el conversor es bidireccional, es decir, que puedes intercambiar la entrada por salida y viceversa, y funciona igual de bien.



La respuesta a este circuito respetando valores propuestos en la imagen es la siguiente:


Si bien copia la forma de onda de entrada, su salida en igual en amplitud por mas que varíe los valores de las resistencias mejora un poco pero no me convence.


Entonces resumiendo todas las posibles mejoras tenemos dos esquemas.
Este que me gusta a mi mas, porque creo que es más rápido (los schottky conmutan con más velocidad que los diodos) donde Q1 puede ser un BC547, los diodos 1N4148 y los schottky cualquiera de estos, 1N60P , 1N34P, SS12 (1N5817) etc... R de base de 1k para una rampa de subida rápida y el condensador pues dependiendo, de 1n a 10n debe de ir bien.


Cabe destacar que se logra casi el mismo efecto que con el capacitor de mejorar la respuesta en frecuencia solamente con los dos diodos, pero no iguala completamente la mejoría que introduce unicamente el capacitor en paralelo con la Rb.
Por lo tanto me quedo con el capacitor antes que los dos diodos.




Para Cosmefulanito:

Recuerdo que usaba un par de diodos, pero la verdad me olvidé como era, puedo buscarlo si te interesa.


La respuesta a este circuito con Rb=47k Rl=1K D1,D2=1N4148 es la siguiente:





Para Miguelus y Cosmefulanito:

Si disminuimos la Resistencia de 47K y la ponemos de, por ejemplo 2K2, el pulso tiene que mejorar.
Nose si lo que propones es con o sin capacitor en paralelo a la Rb.

Para mi sin agregar nada al circuito original (ni capacitores, ni diodos), hay que buscarle un valor de compromiso a la resistencia de base.
A continuación dejo muchas pruebas en base a esto que comentas. Saquen sus propias conclusiones.



Rb=1K sin capacitor en paralelo.


Rb=1K con capacitor en paralelo de 100nF.


Rb=47K sin capacitor en paralelo.


Rb=47K con capacitor en paralelo de 100nF.


Rb=100K sin capacitor en paralelo.


Rb=100K con capacitor en paralelo de 100nF.


Rb=270K sin capacitor en paralelo.


Rb=270K con capacitor en paralelo de 100nF.



Saludos!!!!!!!
23/05/2014 #17

Avatar de cosmefulanito04

Muy buena las mediciones .

Es increíble, el capacitor en paralelo venció a todas las configuraciones posibles. ¿En base a que obtenés su valor o es algo más bien a prueba y error?

Si no es molestia ( ), podrías probar:



Con una Rb más chica, similar al valor que mencionó miguelus y luego probar agregando un diodo en anti-paralelo a D2.

Obviamente la solución más barata sería la de un simple capacitor, pero para ver que pasa.
23/05/2014 #18

Avatar de Gudino Roberto duberlin

cosmefulanito04 dijo: Ver Mensaje
Muy buena las mediciones .

Es increíble, el capacitor en paralelo venció a todas las configuraciones posibles. ¿En base a que obtenés su valor o es algo más bien a prueba y error?

Si no es molestia ( ), podrías probar:

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...aker_clamp.png

Con una Rb más chica, similar al valor que mencionó miguelus y luego probar agregando un diodo en anti-paralelo a D2.

Obviamente la solución más barata sería la de un simple capacitor, pero para ver que pasa.
Hola, al circuito que propones, le falta añadir una resistencia que facilite la descarga de la capacitancia parásita que se forma en BE.
Pues la entrada cuando toma un valor cercano a 0V. ambos diodos se encuentran sin conducción, pero la base queda en alta impedancia.
23/05/2014 #19


Hola a todos , yo personalmente canbiaria lo BC548 por un 2N2222 o mejor ainda si possible acaso tener en las manos un 2N2369 que es un tipo bien mas ligero y despues seguramente sin dudas algun bajaria lo valor ohmico de lo resistor de colector (1K) para algunas centenas de ohms porque creo sener aca lo real problema , pero para eso es nesesario experimentar un valor optimo con un potenciometro de 1Kohmios y verificar lo resultados con un bueno osciloscopio de banda ancha mas una buena punta de prueba de banda ancha ( baja capacitancia agregada) de modo si obtenir una mejor forma de onda en la salida (mas quadrada que possible). No devemos olvidar de la alta inportancia de lo capacitor paralelo con lo resistor de base (speed-up) , sin el los resultados en velocidad son mediocres.
!Fuerte abrazo a todos desde Brasil!
Att.
Daniel Lopes.
24/05/2014 #20

Avatar de palurdo

chugus dijo: Ver Mensaje
Bueno, basandome en el circuito original (Rb=47K + capacitor 100nF en paralelo) probé lo que comentas de agregar el famoso diodo rapido entre base y colector con catodo hacia colector.

La respuesta del circuito original con capacitor en paralelo a la Rb es la siguiente:


La respuesta agregando ademas el diodo que propones es la siguiente:


Se aprecia que empeora un poco al conmutar de alto a bajo. Por lo tanto lo descarte para mi solucion.
Lo cual me parece muy extraño. En caso de que el diodo no funcionase, el tiempo de recuperación inversa de este diodo es en cuanto apenas 1ns, es decir, que a 10MHz ni se nota (un 1% de recovery) así que a 200KHz todavía menos tendría que notarse (y con 10p de capacidad de la union ya ni digo...), y en caso de que el diodo funcione, parte de la corriente de saturación debería divertir hacia el colector desaturandose por lo que debería mejorar algo (con el condensador de Rb puesto en ambos casos). De hecho este el el principio de funcionamiento de todas las familias lógicas TTL bipolares a partir de la S (S, LS, AS, ALS, F, etc), donde la S significa Schottky-Transistors o Transistores con el Schottky entre base y colector.

Si empeora sólo se me ocurren 2 explicaciones... Una que si se montó en placa de pruebas hayan capacidades parásitas añadidas al añadir el diodo que haga que empeore en total la prueba, o la segunda explicación, que el Schotty polarizado en inversa tenga muchas corrientes de fugas que realimenten la base del transistor lo suficiente para mantener la carga de base, pero no creo ya que las corrientes de fuga para estos diodos suele rondar los 100nA.

chugus dijo: Ver Mensaje
Porque el nivel de desición de el estado de salida de las compuertas es Vcc/2 por lo tanto al alimentar con 5Vcc me quedo muy junto con los 3Vcc de salida del ARM y se genera ruido.
Eso es en las familias CMOS puras de las series 74, como las HC, VC, LVC, AC, AHC... En las compatibles TTL el nivel de entrada de las puertas mínimo para garantizar un 1 de entrada son 2V y el máximo para garantizar un 0 de entrada es 0,8V. De hecho esto es válido tanto para TTL (5V) como para LV-TTL (3,3V) ya que ambos niveles son compatibles entre sí (para pasar de 5V a 3V hace falta un diodo de clamping en dispositivos que no son tolerantes 5V). Aquí tienes los umbrales de decisión de las familias lógicas comunes:

http://www.interfacebus.com/voltage_threshold.html

Como ves, la serie HCT (no la HC) tiene niveles de entrada TTL (compatible con 3,3V) y niveles de salida CMOS/TTL por lo que es muchas veces la elegida para convertir de 3,3 a 5V.

chugus dijo: Ver Mensaje



La respuesta a este circuito respetando valores propuestos en la imagen es la siguiente:


Si bien copia la forma de onda de entrada, su salida en igual en amplitud por mas que varíe los valores de las resistencias mejora un poco pero no me convence.
Bueno, era una idea, igual agregando el famoso condensador a la base mejora...

chugus dijo: Ver Mensaje


Cabe destacar que se logra casi el mismo efecto que con el capacitor de mejorar la respuesta en frecuencia solamente con los dos diodos, pero no iguala completamente la mejoría que introduce unicamente el capacitor en paralelo con la Rb.
Por lo tanto me quedo con el capacitor antes que los dos diodos.
Al menos ahora se ve algo al usar los diodos, aunque creo que el efecto es el hecho de haber bajado la resistencia de base a 1k. La capacidad de corriente de la salida del ARM no debe de ir muy lejos de eso por lo que aun anulando la resistencia el circuito iria mas o menos... Ten en cuenta que la reactancia que ve el condensador en paralelo con la resistencia es de apenas 8 Ohm (a 200kHz), mucho menor que la impedancia de la salida del ARM (supuestamente, porque en el osciloscopio la salida del ARM se ve muy bonita a 3V).

De todas formas si no se lleva a saturación el transistor me parece muy raro que sea tan lento. He usado el BC547/8/9 en la zona activa funcionando a 100MHz sin problemas (cualquier bug de FM se puede usar con este transistor).

¿Por qué no me gusta demasiado el condensador de Rb? Porque estás aplicando voltajes negativos a la base del transistor. Piensa que cuando el condensador está cargado a 2,3V, al pasar la entrada a 0V la base pasa a valer momentaneamente -2,3V (de hecho eso es lo que hace que descarge más rápido la base, el hecho de cortar el transistor fuertemente). Quizá al ser un valor negativo bajo no habrá problemas, pero a los bipolares no les gusta mucho las tensiones de base-emisor negativas, de hecho suelen romperse alrededor de los 5V...7V negativos así que fijate...

chugus dijo: Ver Mensaje
Para Cosmefulanito:




La respuesta a este circuito con Rb=47k Rl=1K D1,D2=1N4148 es la siguiente:
Tremendo, de hecho el transistor no se puede saturar debido a los diodos, y sin embargo la respuesta del transistor es muy pobre, es como si tuviera una capacidad Base-Emisor de varios nF o a lo sumo centenas de pF. Aquí ya no tiene nada que ver que se sature el transistor o no, es que si tarda tanto en cargarse la base... y por el efecto amplificador del transistor es lo que se aprecia en las curvas... Quizá ese transistor tiene una HFE altísima. A lo mejor es un BC548C con 500 o más de HFE. Prueba con algún transistor de señal de HFE 100 aproximadamente, como el PN2222 que te sugiere Daniel u otro de alta frecuencia como el S9018.

EDIT: Por cierto, muy buen trabajo!!!
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