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Hallo!
Ich habe folgendes vor: Ich möchte eine Modellbahnsteuerung komplett aus Logikgattern (CMOS) aufbauen. Das ist soweit auch kein Problem, funktioniert auch prinzipiell. Um allerdings wirklich etwas anzusteuern muss ich größere Leistungen schalten können, was die CMOS nicht mitmachen. Im Studium habe ich gelernt dass ein MOSFET auch große Stromstärken schalten kann, ohne dabei selbst einen großen Strom zu benötigen, was quasi ideal für meinen Zweck ist.

Das Problem was ich habe ist dass ich aus dem Studium alle theoretischen Kenntniss habe und alles berechnen kann und so weiter, aber für die Praxis reicht es dann nicht.

Ich wollte also nun eine Schaltung zur Verstärkung verwenden, wie auf dem Bild zu sehen ist. Nach meinem Verständnis müsste es nun so sein, dass ich U_DS als Strom für die Loks ansehen kann, das hieße also U_DS = 12V und I_D = maximal 1.5A.
Die Stromversorgung müsste über U_DD erfolgen, was ja auch 12V sein würden, denn ich will ja nur ein und ausschalten.
Außerdem müsste U_GS die Spannung sein, die die CMOS ausspucken, also sagen wir 4.5V bei High-Pegel.
Ist das soweit korrekt, d.h. könnte ich nun die entsprechenden Widerstände berechnen und los gehts???
Als FET habe ich mir den BUZ72A ausgesucht, der müsste ausreichend dimensioniert sein und die Kennlinien sehen auch brauchbar aus.

Ich danke schonmal im Voraus für die Hilfe!!!
Beste Grüße, Benni

» Im Studium habe ich gelernt dass ein MOSFET auch große Stromstärken
» schalten kann, ohne dabei selbst einen großen Strom zu benötigen, was
» quasi ideal für meinen Zweck ist.

Liegt am Gate eine um ca 1..2V höhere Spannung als am Source, leitet der FET (N-Kanal) Der Strom dazu ist Null bzw zu vernachlässigen bei deinem Einsatzzweck.

R1 und R2 halte ich nicht für zweckmäßig. Deine Gatter geben schon eine ausreichende Spannung aus. Einfach den Ausgang des Gatters direkt an das Gate (100 Ohm Widerstand gegen Schwingneigung enpfehlenswert)

Wenn du den Rd mal als deine Lok ansiehst (also oben und unten am Widerstand je eine Schiene) dann kannst du damit ein- und Ausschalten. Das Minus geschaltet wird, mag dir zwar komisch vorkommen, macht aber keine Probleme.

In der Plus-Leitung schalten geht zwar auch, aber dazu brauchts einen P-Kanal Fet und eine Steuerspannung, die etwas höher als Udd ist. Woher nehmen - geben die Cmos Gatter sicher nicht her.

AAAABER - das ganze geht nur bei Gleichstrom / Gleichspannung. Bei Wechselspannung (Märklin z.B. ?) gehts nicht.

Dort (oder zum einfacheren Durchschauen) könnte man auch Relais einsetzen. Werden von den Logikgattern betätigt, schalten sowohl Gleich- als auch Wechselstrom, können in der Plus oder Minusleitung liegen und die geschaltete Spannung hat mit der Steuerspannung nix zu tun.

hws

Erstmal vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Also R_1 und R_2 hab ich nur deshalb eingebaut, weil die in meinen Unterlagen aus der Uni vorkommen und ich wie gesagt noch nie irgendwas in der Praxis gemacht habe damit. Ziemlich traurig die Theorie genau zu kennen, aber nichts damit anfangen zu können, aber nun gut.
Dass ich damit nur Gleichstrom schalten kann war mir bewusst, ist aber auch OK, ich fahre mit Gleichstrom. Es ist auch nicht so dass ich noch nie irgendwas mit Elektronik gemacht habe, nur mit MOS habe ich noch nicht gearbeitet.
Können CMOS tatsächlich Relais schalten? Ich dachte dafür würde die Ausgangsleistung nicht ausreichen. Allerdings wollte ich auch ganz bewusst ohne Relais arbeiten, es geht mir hier mehr um die Anwendung von MOS.
Das heißt also ich setze zwischen dem CMOS-Gatter und dem Gate einen Widerstand von 100 Ohm. Die CMOS betreibe ich mit etwa +12 Volt. Da wo R_D ist kommt das Gleis hin, eine Schiene an Drain, die andere auch an +12 Volt. Source kommt an Minus. Ist das korrekt soweit??
Besten Dank!!!

[...]
» sagen wir 4.5V bei High-Pegel.
[...]
» Als FET habe ich mir den BUZ72A ausgesucht,

Ungeeignet, du brauchst bei der geringen Steuerspannung einen Logikpegel-MOSFET, gängig und preiswert ist der IRLZ34.

» [...]
» » sagen wir 4.5V bei High-Pegel.
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» » Als FET habe ich mir den BUZ72A ausgesucht,
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» Ungeeignet, du brauchst bei der geringen Steuerspannung einen
» Logikpegel-MOSFET, gängig und preiswert ist der IRLZ34.

Das mit den 4.5 Volt war auch ohne groß drüber nachzudenken gewählt, weil das mit den Kennlinien im Datenblatt des BUZ72A gut hinkam. Gut wäre natürlich auch das ganze mit 12V zu betreiben, dann könnte man für die Fahrspannung und die Steuerung die gleiche Stromquelle verwenden. Ich werde mal das Datenblatt studieren!

» Das mit den 4.5 Volt war auch ohne groß drüber nachzudenken gewählt, weil
» das mit den Kennlinien im Datenblatt des BUZ72A gut hinkam.

Eben nicht.


» Gut wäre
» natürlich auch das ganze mit 12V zu betreiben, dann könnte man für die
» Fahrspannung und die Steuerung die gleiche Stromquelle verwenden. Ich
» werde mal das Datenblatt studieren!

Wenn du eh die klassischen CD40xx verwendest sind die 12V ja kein Problem. Ein LL-MOSFET ist dann nicht nötig, aber BUZ72A würde ich trotzdem nicht verwenden, IRFZ34 oder BUZ11 sind besser geeignet.

Ich habe mir gerade das Datenblatt vom BUZ72A angesehen und glaube verstanden zu haben warum der nicht gut ist.
Ich wollte die "klassischen" CD40xx verwenden, ja, denn mit denen habe ich schon öfters herumgebastelt und da weiß ich ganz gut bescheid. Ich werde dann also im neuen Jahr mal den IRFZ34N besorgen und das ganze mal testen.
Habt erstmal vielen Dank!

Guten Tag, ich bins noch einmal. Hab mir nun bei einem bekannten Elektronikladen meine Bauteile geholt und bissl gebastelt. Mit dem IRLZ34N gibts irgendwie Probleme, oder ich mache was falsch. Ich habe Source an Masse angeschlossen, Gate über 100 Ohm auch an Masse und an Drain liegt ein Verbraucher (zum Test eine LED inkl. Vorwiderstand) und über den Verbraucher gehts an +14V. Nun ist es so dass die LED ausgeht, wenn ich Gate an Masse anschließe, und angeht, wenn ich die Verbindung trenne. Habe ich wirklich was falsch gemacht oder versehentlich einen selbstleitenden statt einem selbstsperrenden FET gewählt?

Und noch eine kurze Verständnisfrage: Wenn ich ein IC aus der 40xx-Serie habe, z.b. den Inverter, dann habe ich in einem Gehäuse quasi mehrere Inverter. Die überflüssigen Anschlüsse müssen eindeutig belegt sein habe ich in der Uni gelernt. Würde es hier reichen alles (sowohl Ein- als auch Ausgänge) auf Masse zu legen? Der IC wird nämlich auffallend warm und bevor ich ihn kaputt mache dachte ich ich frag lieber kurz nach.

Habt besten dank!!! Gruß, Benni

»» Verbraucher gehts an +14V. Nun ist es so dass die LED ausgeht, wenn ich
» Gate an Masse anschließe, und angeht, wenn ich die Verbindung trenne.

Ganz normal, das offene Gate wird schon durch den geringsten Fliegendreck aufgeladen, und dann leitet der MOSFET halt. Deshalb solche Anschlüsse nie einfach offen lassen.

Danke für die Antwort. Naja, das ist auch nicht das entscheidende, es geht eher darum ob der grundsätzliche Aufbau nun richtig ist.
Das mit dem Aufladen des MOSFET hätte ich allerdings auch nicht bedacht, dafür fehlt noch die Praxiserfahrung.
Aber scheinbar ist der MOSFET wirklich selbstleitend, denn anders kann ich mir das Verhalten nicht erklären.
Wie ist das denn mit dem CMOS-IC und den unbenutzten Ein- und Ausgängen, kann ich die einfach alle auf Masse legen?

» Guten Tag, ich bins noch einmal. Hab mir nun bei einem bekannten
» Elektronikladen meine Bauteile geholt und bissl gebastelt. Mit dem IRLZ34N
» gibts irgendwie Probleme, oder ich mache was falsch. Ich habe Source an
» Masse angeschlossen, Gate über 100 Ohm auch an Masse und an Drain liegt
» ein Verbraucher (zum Test eine LED inkl. Vorwiderstand) und über den
» Verbraucher gehts an +14V. Nun ist es so dass die LED ausgeht, wenn ich
» Gate an Masse anschließe, und angeht, wenn ich die Verbindung trenne. Habe
» ich wirklich was falsch gemacht oder versehentlich einen selbstleitenden
» statt einem selbstsperrenden FET gewählt?
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Würde es hier reichen alles (sowohl Ein- als auch» Und noch eine kurze Verständnisfrage: Wenn ich ein IC aus der 40xx-Serie
» habe, z.b. den Inverter, dann habe ich in einem Gehäuse quasi mehrere
» Inverter. Die überflüssigen Anschlüsse müssen eindeutig belegt sein habe
» ich in der Uni gelernt.

Aber nur die Eingänge. Gerade beim Inverter ist es eigentlich klar wenn die Eingänge auf GND sind versuchen die Ausgänge auf HIGH zu gehen. Das verhinderst du indem du die Ausgänge auch auf GND legst, deshalb auch die Erwärmung.

» Ausgänge) auf Masse zu legen? Der IC wird nämlich auffallend warm und
» bevor ich ihn kaputt mache dachte ich ich frag lieber kurz nach.
»
» Habt besten dank!!! Gruß, Benni

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Besten Dank Gerhard, da hätte ich selbst drauf kommen MÜSSEN! Ich werd morgen gleich mal weiter testen, ansonsten scheint jetzt alles geklärt! Zum Glück gibts das ElKo...

» Aber scheinbar ist der MOSFET wirklich selbstleitend,

Nein, ein Depletion MOSFET leitet auch noch wenn Gate und Source kurzgeschlossen sind. Erst eine negative Spannung am Gate sperrt ihn (bei n-MOSFET).

Hallo, ich bins noch einmal, denn irgendwas haut immer noch nicht richtig hin!
Ich habe die Schaltung aufgebaut wie hws es weiter oben beschrieben hat (siehe Zeichnung, Inverter nur als Platzhalter für beliebige CMOS-ICs aus der 40xx-Serie) und habe den MOSFET genommen den x y empfahl, also den IRLZ34N.
Ich habe das ganze mehrfach geprüft, und ich komme immer wieder zu dem Schluss dass ich mit dem IRLZ34N die Lok auf dem Gleis zum laufen kriege, und zwar läuft sie so lange, wie am Gate keine Spannung anliegt. Lege ich die +14Volt an, passiert gar nichts, die Lok fährt weiter, lege ich allerdings Masse ans Gate bleibt sie stehen.
Kann es sein dass ich den IRLZ34N gar nicht mit den ~+14V aus den CMOS-ICs durchsteuern kann?
Habt vielen Dank, Benni