F: Sind Transistoren aus Arrays wirklich galvanisch voneinander getrennt?

Dec 07, 2004 26 Replies

Hi!



Ich habe hier eine Schaltung mit BC548, BC558, BC640 und BC639 im TO92. Es betrifft eine zwar aufwendige dafuer aber universell einsetzbare Eingangs- bzw. Ausgangsbeschaltung von Optokopplern (CNY17) die ich vom Prinzip her und von den Leistungsdaten her nicht aendern moechte weil sie sich jahrzehntelang im Feld bewaehrt hat.



Es wird bei der Beschaffung der Transistoren aber immer schlimmer. Und manchmal gibt es monatelang nur das falsche Anschlussraster der Transistoren am Markt.



Nun dachte ich an modernere Arrays. Dabei habe ich meine prinzipielle Frage: sind die Transistoren aus solchen Arrays tatsaechlich galvanisch voneinander getrennt?



Ich hege aus fertigungstechnischen Uberlegungen so meine Zweifel das sowas bis zu einer hohen Spannung (1000V) ueberhaupt sein kann.



Leider finde ich bisher in den schlechten Datenblaettern von einigen solcher Arrays darauf keinen Hinweis. Die waren frueher auch mal besser bilde ich mir ein.



Das keine Versorgungspins existieren ist mir zu wenig als Basis fuer eine Vemutung ;-)



Falls die Transistoren tatsaechlich nichts miteinander zu tun haben, haette ich mir ja eine Angabe einer Isolationsspannung erwartet, bei der sich die "Gang" kurzschliesst :-)


Danke, Charlie



(...)

Das sind doch absolute Standardtypen. Gibts sogar bei Reichelt. Was ist bei der Beschaffung so schwer? Und was heißt falsches Anschlussraster? Das ist doch pro Transistor festgelegt?!?

Transistorarrays sind am Aussterben (IMHO). Einzeltransistoren gibts noch eher (obwohl man die nach der Meinung einiger Profs abschaffen sollte :-) "Wenn sie noch diskrete Transistoren im Schub haben, werfen sie die sofort weg. Die benutzt heute keiner mehr" (sinngemäß)) Arrays hat man verwendet da die Streuungen (von der Fertigung und Temperatur) niedriger sind.

Soweit ich mich erinnere war der Emmiter oft gemeinsam. Isolation zwischen den Transis bestimmt nicht allzu Spannungsfest, ein PN-Übergang oder auch zwei.

Georg

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"Karl M. Prager" schrieb:

Normalerweise nicht, zumindest nicht bei denen, die ich kenne. Das sind gewissermaßen ICs, die aus mehreren einzeln rausgeführten Transistoren bestehen. Vorteil: fertigungstechnisch bedingt gleiche Kenndaten (Ideal für Stromspiegel u. ä.), gute thermische Kopplung. Aber eben keine galvanische Trennung.

Jörg Wunsch "Verwende Perl. Shell will man können, dann aber nicht verwenden." Kristian Köhntopp, de.comp.os.unix.misc

Bei den üblichen Kleinsignal-Arrays sitzen alle Transistoren auf dem selben Substrat, da ist nichts getrennt. PNPs sind meist sehr schlecht, Matching ( z.B. für Stromspiegel ) ist dafür gut. Spannungsfestigkeit ca. 20-30V. RCA ( = Intersil ) hatte ehedem grosse Auswahl, die wichtigsten gabs bei Motorola oder National Semiconductor als second source.

Normalerweise kann man eine bestehende Schaltung für diskrete Transitoren nicht in Arrays überführen.

MfG JRD

Karl M. Prager schrieb:

Einklich sind das absolute Brot- und Butter-Typen... Was für Probleme sind das *genau*? Und kaufst Du lose Ware oder am Gurt?

"Modernere Arrays" gibt es m.W. nicht. Transistor-Arrays sind etwas aus der Mode gekommen...

Es gibt zwei Arten von "Transistor-Arrays":

  1. Mehrfachtreiber, meist Open-Collector mit gemeinsamem Emitter. Beispiel: Good ol' ULN 2003. Natürlich [tm] sind die keineswegs galvanisch getrennt.

  1. Mehrere Transistoren auf einem gemeinsamen Substrat. Beispiel: CA 3046. Diese sind nicht wirklich galvanisch verbunden, aber haben eine maximale Spannung gegenüber dem Substrat (die im Datenblatt auch durchaus angegeben ist, z.B. 20 V beim CA 3046:
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Für "hochvoltiges" kommen nach wie vor nur diskrete Transistoren in Frage.

Ob die Verfügbarkeit solcher Arrays wie CA3046 (selbst wenn sie geeignet wären) aber besser ist als die der oben genannten Transistoren (die man wirklich an jeder Straßenecke in beliebigen Mengen bekommt), möchte ich aber bezweifeln.

Dipl.-Ing. Tilmann Reh Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß. http://www.autometer.de

Georg Seegerer schrieb:

Das könnte sein. Aber noch gibt's sie... :-)

Auch Professoren können Schwachsinn reden.

Dabei geht es normalerweise weniger um Streuungen, als um Gleichlauf beim Temperaturverhalten.

Jeweils eine Diode vom Substrat zu den Transistoren, prozeßtechnisch bedingt. Das Substrat muß dann auf das niedrigste Potential in der Schaltung gelegt werden.

Dipl.-Ing. Tilmann Reh Autometer GmbH Siegen - Elektronik nach Maß. http://www.autometer.de

Hallo Tilmann,

Und wie. In Asien werden die noch fleissig in Designs verwendet. Der Grund ist simpel. Reduzierung der Maschinenzeiten bei der Bestueckung und Verlaengerung der Intervalle, nach denen Gurte oder 'Bulk' Magazine nachgeladen werden muessen. Maschinenzeiten zaehlen je nach Buchhaltungsmethode als 'Overhead', die Nachladung ist 'Labor'. Da denkt der Ingenieur gleich fuer die Produktion mit.

Solche Aussagen zeigen auf, wieviel (oder wie wenig) Ahnung manche Professoren von der Realitaet in der Industrie haben. Wenn ich Rektor waere, wuerden nur Professoren mit knallharter Industrieerfahrung eingestellt. Nicht aus dem Glaspalast, sondern aus der produktionsnahen Entwicklung.

Danach muss das Interesse bestehen bleiben. Wer nicht rgelmaessig zumindest mal asiatische Massenprodukte auseinanderschraubt, dem geht der Realitaetssinn rasch verloren. Aus noblen Publikationen lernt man das nicht.

Wenn mir ein Professor so einen Kommentar gaebe, wuerde ich ihn bitten, mal schnell einen Schaltplan fuer einen 2GHz tauglichen Treiber einer zentralen Kabelfernsehverteilung an die Tafel zu zimmern. Ohne Transistoren oder Roehren. Ohne Scherz, ich habe so etwas aehnliches einmal getan und es gab einige hochrote Gesichter...

So ist es. Streuungen koennen immer noch bei ein paar Prozent liegen.

Ja. Spannungsfestigkeiten sind nur so hoch wie im Datenblatt. Und wehe dem, der vergisst, das Substrat aufzuschalten. Das ist mir in jungen Jahren mal passiert. Ahem. Dann verzapft die Schaltung voellig unvorhersehbare Kapriolen.

Ansonsten sind besonders FET Arrays etwas feines. Mir hat die SD5400 Serie schon zu mancher Schaltung verholfen, wo andere mit suendhaft teuren Delay Lines und allem Getoese vergeblich werkelten. Darf es noch viel billiger sein? Der gute alte CD4007UB wird noch immer ungebremst vertrieben, vermutlich schon fuer etwa drei Jahrzehnte. Es ist erstaunlich, wie wenige Ingenieure ihn kennen. Habe mir gerade wieder Nachschub fuers Labor geholt, im Laden um die Ecke. Fuer den Kaufpreis eines Dutzend bekommt man nicht mal mehr ein Glas Bier. Jedenfalls kein gutes.

Gruesse, Joerg

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Am Tue, 07 Dec 2004 22:18:37 GMT schrieb Joerg :

Du lebst aber in den USA, da ist gutes Bier sowieso mit Gold aufzuwiegen :-) das zählt also nicht so ganz. Spaß beiseite, kennen tu ich den 4007 schon (oder hätte ihn mit dem 4009 verwechselt?), aber ganz klar ist mir nicht, was man mit den 3 Pärchen so genau machen könnte.

Martin

Hallo Martin,

Da hat sich einiges geaendert. Wir haben sogar eine lokale Mikro-Brauerei mit Pub, wo man fuer um die $7 eine halbe Gallone frisches Ale, Stout, Lager oder anderes abholen kann. So wie ganz frueher in Deutschland.

Es sind ein Inverter und vier (fast) unabhaengige FETs. Nur deren Gates sind verbunden. Substrat natuerlich auch. Damit kann man beinahe alles machen, wo ein FET als gesteuerter Widerstand genutzt werden soll und der zweite vom gleichen Chip im Kompensationszweig sitzt. Also in Phasenschiebern, Abschwaechern, Gain Control usw. Die genutzten FETs sollten allerdings entweder beide n-Kanal oder beide p-Kanal sein, denn deren Eigenschaften folgen sich gegenseitig am besten.

Der SD5400 ist etwas einfacher zu handhaben, da vier gleiche FETs. Allerdings ist er erheblich teurer und man bekommt ihn nicht von vielen Herstellern wie CD4007UB. Ausserdem muss er wie ein rohes Ei behandelt werden, was ESD angeht.

Gruesse, Joerg

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Noch ne Anwendung: Sample und Hold für Arme... Habe ich vor 12 Jahren (wo echte PLLs noch teuer waren) mit etwas CPU-Unterstützung für eine Frequenzerzeugung von

30-60MHz verbastelt. Ein dicker 470n in Folie, der 4007 als Schalter mit Impedanzwandler, ein NE564 als VCO und schon konnte die CPU in einer Regelschleife mit Pulsen die Frequenz runter oder raufdrehen. Hat recht gut funktioniert, allerdings hatten die 4007 der verschiedenen Hersteller immer leicht unterschiedliche analoge Eigenschaften. Das war aber zu korrigieren.

Am schlimmsten waren aber die 4007 von NatSemi, die waren ziemlich anders und hatten extreme Streuungen. Da müssten immer noch ein paar Stangen rumliegen, die ich mal entnervt in die Ecke geworfen habe...

BTW: Wie war das mit dem Kabeltreiber?

Georg Acher, acher@in.tum.de http://wwwbode.in.tum.de/~acher "Oh no, not again !" The bowl of petunias

In Deutschland dürften Leute ohne Titel kaum auf Professoren- pöstchen kommen ( Kann man hierzulande mit z.B. Hauptschulabschluß auch nur Berufsschullehrer werden ? ). Ich glaube nur Dipl-Ing FH und Industrieerfahrung reicht nichtmal um an Fachhochschule regulär Professor zu werden, kann mich aber irren. Wenn der Regelfall also Dr-Ing. ist, ist rein aus Zeitmangel die Industrierfahrung selten sehr ausgeprägt.

MfG JRD

Martin schrieb:

Es gibt Schaltung für KOP mit einem Eingang aber sehr niederigem Querstrom ( in den Büchern vo Jim Williams und in Zeitschriften in

70er Jahren ). Für die schon genannten ALCs gibts für (nicht-Hifi-)Audio verschiedene Varianten. Z.B. kann man Fet direkt als steuerbaren Arbeitswiderstand der Electret-Kapsel verwenden. Mit einem CMOS-Pärchen kann man aber auch einen nichtlinearen Verstärker bauen der pegelabhängig weniger/mehr verstärkt.

Hauptvorteil bei Arrays ist, daß sie auf IC-Prozess gefertigt werden und der ist normalerweise technisch besser als der für simple diskrete Bauteile. D.h. Parameter müssen enger eingehalten werden, sonst würden die ICs nicht funktionieren. Beim CD4007 kommt dazu, daß der MosFet die komplette Eingangsschutzschaltung ( Widerstand, 2 Dioden ) hat und ihn Bestücker ohne extravagantes ESD-Handling verarbeiten kann. Die üblichen TO92-MosFets haben keine Schutzschaltung und wollen pfleglich behandelt sein.

MfG JRD

Die Profs die zu meiner Studi-Zeit neu an die Uni gekommen sind hatten alle ein paar Jahre in der Industrie hinter sich (E-Technik). Die Habilitation hatten die oft in einer (großen) Firma geschrieben, i.a. in der (Vorab-)Entwicklung versteht sich. Bei der Uni muss es anscheinend nicht nur Dr.-Ing. sondern zusätzlich noch Habilitation sein.

Georg

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Aussage: Transistor XY im Gehaeuse Z ist immer gleich.

Sollte man meinen.

Aber leider machte die Unsitte Schule, alles was irgendwie nach den Bezeichnungen der genannten Typen riecht auf einen Haufen zu werfen. Da bekommt man dann von Lieferanten 2,5 mm Raster und 1,27 mm und auch schon mal die Anschluesse "im Dreieck" mit beiden Rastermassen. Und das alles unter der gleichen Warenbezeichnung. Das betrifft Lieferungen mit 100 Stueck genauso wie im Bereich 1000 und mehr. Egal ob gegurtet oder einzeln. Die Gehaeusetypen und deren zahlreiche Untervarianten sind offenbar nicht mehr weiter interessant.

Die Qualitaet des Personals bei den Einkaeufern der Distributoren ist inzwischen europaweit (!) dermassen gesunken, dass es heute die totale Lotterie darstellt Material zu kaufen und dann zu hoffen rechtzeitig das richtige am Tisch zu haben. Oder man steht dort zo unter Druck, das QM wieder zum Fremdwort geworden ist.

Reell betrachtet muesste ich aus Sicherheitsgruenden nur mit meiner Lagerware fertigen oder die 2fache Lieferzeit fuer den Bestueckungsbeginn eintragen. Und dann wird man angepflaumt man sei so nicht konkurenzfaehig am Markt. Schlussendlich bin ich dann aber der Dumme.

Wenn das ja nur wenige Lieferanten betraefe waere das kein Problem - sieht mich halt nie wieder. Aber ich habe jetzt mittlerweile alle in Europa schon durch.

Mit einem Lieferanten bin ich sogar per RA auf Kriegsfuss. Bin da aber guter Dinge weil in meiner Bestellung eine exakte Beschreibung vorgenommen wurde. Man lernt dazu ;-) Man meinte doch dann tatsaechlich diese moeglichen Differenzen muessten mir bekannt gewesen sein und ich haette damit rechnen muessen. Weltfremd aber offenbar jetzt Praxis.

Mein Gedanke bei den Arrays war, dass hier vielleicht weniger Probleme bei der Beschaffung in Bezug auf Varianten auftreten wuerden. Aber zumindest auf der Aussganngsseite wurde meine Idee hier ja kraeftigst zerpflueckt :-0

Charlie

Hallo Georg,

Frueher war Prozesstoleranz ein grosses Problem besonders bei Chips wie der CD Serie, doch das hat sich weitgehend gelegt. Firmen wie National sind ganz aus dem Logik Chip Geschaeft gewichen, indem sie diese Linien verkauften.

Nun ja, ich wuerde dem Professor, der Transistoren fuer tot haelt, eine Aufgabe stellen. In etwa so: Werfen sie mal ein Schaltbild an die Tafel fuer einen Verstaerker, der Straenge eines modernes Kabelnetzes bedienen kann. Ein paar GHz muss er schaffen. Oh, und pro Strang darf das inklusive aller Bauteile nicht mehr als $3 kosten. Mal sehen, wie er das ohne SiGe Transistoren wie die BFP Serie hinbringt.

Es ist schon erstaunlich, wie ein Dozent vor versammelter Mannschaft erklaeren kann, Transistoren seien 'out'. Besonders wo Firmen wie Infineon dauernd neue herausbringen. Da ist der Bezug zur Praxis wohl vollends verloren gegangen. Wie sollen denn da Studenten auf das echte Ingenieursleben vorbereitet werden?

Ich hatte mich in den letzten Jahren oft aergern muessen, wenn frisch gebackene Ingenieure meine Schaltungsbeschreibung nicht verstanden. Den Schaltplan schon gar nicht. Es lag nicht an meinem Stil, denn der hat sich nicht geaendert und die alten Haudegen verstehen es seltsamerweise immer. Doch ich will nicht klagen. Denn wenn junge Ingenieure es nicht mehr fertigbringen, eine diskrete Schaltung zu entwickeln oder wenn ein Versuch voll in die Hosen ging, bringt uns das ja Auftraege.

Gruesse, Joerg

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Hallo Georg,

Was sehr schade ist. In USA ist ein Teil der de-fakto Ausbildung auf Firmenseminare uebergegangen, wo erfahrene Ingenieure dozieren. Allerdings muss man da schon mal ein paar Tausender fuer ein Hands-on Seminar berappen.

Das allein reicht eben nicht. Nur Erfahrung in knallhart kostengetriebenen und produktionsnahen Bereichen bringt die noetigen Erkenntnisse, um jungen Leuten zu zeigen, wo es lang geht (und wo nicht). Forschung im Glaspalast ist nur ein klitzekleiner Teil des Alltags.

Gruesse, Joerg

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Hallo Rafael,

Das geht per Gegenkopplung auch sehr linear. Doch das schoene am CD4007UB und auch dem 4049UBE ist die roehrenartige Saettigung bei hohen Pegeln. Fuer echte E-Gitarren Fans ein Schmaus. Nur das anheimelnde Gluehen einer ECC83 fehlt eben.

Das gilt auch fuer SD5400, die aus Gruenden der HF Tauglichkeit ohne Schutz sind. Beim Naehern einer Hundenase machte es ganz leise 'pich', und weg war der Chip. Die Huendin hatte nicht mal etwas gemerkt.

Gruesse, Joerg

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Hallo Tilmann,

Das wuerde ich nicht so sehen. In Europa und USA vielleicht, aber nicht in Asien. Wenn man Faxgeraete, Videorekorder oder aehnliches oeffnet, finden sich viele Arrays. Hier ein Beispiel einer Flut von Arrays der Firma Mitsubishi (ueber US Vertrieb):

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Gruesse, Joerg

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"Joerg" schrieb im Newsbeitrag news:ZOJtd.56276$ snipped-for-privacy@newssvr21.news.prodigy.com...

Ich glaub, ihr redet aneinander vorbei. Deine Transistor-Arrays sind ULN2007 und UDN aehnliche. Die werden leider so gerne verbaut, das sich bessere neue (saturated driver) kaum durchsetzen koennen. Tilmann meint aber echte Einzeltransistoren auf einem Chip, wie CA30xx und MAT03 oder so. Und so was wird wirklich seltender verbaut. Schade gerade bei Verstaerkern wegen Drift und so, liegt aber am Preis. Auch Brueckengleichrichter werden deswegen verstaerkt durch Einzeldioden ersetzt.

Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/ de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/ Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask. Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

Hallo Manfred,

Ja, den Eindruck bekam ich nun auch.

Aber es gibt noch viele andere, sogar ganz aktuelle in Multi-Chip:

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Selbst wenn es ganz unabhaengige Devices sind, wenn sie vom gleichen Wafer kommen dann sind sie gut in "Tracking" Anwendungen brauchbar. Der

4503 besteht etwa aus vier unabhaengigen FETs.

Falls es monolithische Paare sein sollen, gibt es ebenso eine ganze Latte davon:

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(ULN) Am Ende ist alles eine Frage des Preises. Ich bin auch oft beim ULN geblieben, weil der Chip der billigste war und die Anforderung erfuellte.

Gruesse, Joerg

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