Labortagebuch Dezember 2018

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11.12.18: Gate-Durchbruch bei JFETs



Ein schneller Test für JFETs geht so: Man misst der Strom durch oder den Widerstand zwischen Source und Drain und fasst nur das Gate an. Damit legt man eine zufällig eingestreute Wechselspannung an das Gate. Nach dem Loslassen ist je nach Moment und Phase der FET gerade gesperrt und bleibt es auch relativ lange. Das habe ich schon oft so gemacht, und es hat niemals geschadet. Aber trotzdem bleibt die Frage: Darf man das überhaupt, oder riskiert man damit die Zerstörung durch Überspannung? Zum Test habe ich das Gate eines J310 über 47 MOhm direkt an die Steckdose gelegt.



Ergebnis: Die Wechselspannung von ursprünglich 230 V wird sauber begrenzt wie an einer Z-Diode. Genauer gesagt: Weil ich die 10-MOhm-Messpitze des Oszilloskops mit dran hatte, wäre die Wechselspannung ohne den Transistor  ca. 40 V, die Spitzenspannung ca. 48 V. Aber  der JFET begrenzt auf ca. 40 V.  Dann habe ich den Versuch mit einer Gleichspannung von 60 V und mit einem Vorwiderstand von nur 1 MOhm wiederholt und mit einem Digitalvoltmeter eine Durchbruchspannung von 44,2 V gemessen. Zum Vergleich: Zwischen B und E habe ich für einen NPN-Transistor BC547 8,5 V gemessen und für einen PNP-Transistor BC557 11,6 V.

Fazit: Die Gate-Diodenstrecke eines JFET verhält sich ähnlich wie die B-E-Diode eines bipolaren Transistors. Der erste Durchbruch bei ca. 40 V schützt den JFET vor Überspannung. Anfassen erlaubt!

10.12.18: Speicherkondensatoren mit 5,5 V



Moderne Doppelschicht-Speicherkondensatoren werden immer kleiner. Bei den Typen für 5,5 V ist mir eine Einschnürung aufgefallen. Außerdem sollte so ein Kondensator ja maximal 2,7 V vertragen. Da kam mir der Verdacht, dass da tatsächlich zwei Kondensatoren in Reihe liegen. In der Bastelkiste lag noch einer mit 1 F/5,5V. Der musste seine Hülle fallen lassen.



Tatsächlich, es sind zwei Zellen in Reihe. Ein Blech verbindet beide. Das konnte leicht entfernt werden. Aus einem Kondensator mit 1 F werden zwei mit je 2 F, allerdings nur für eine maximale Spannung von 2,7 V.

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6.12.18: LED-Spot 12 V, 3,5 W



Diese Lampen von Philips sind eigentlich sehr zuverlässig. Aber einige sind doch ausgefallen. Sie werden dann sehr heiß und beginnen manchmal zu blinken. Einige defekte Lampen habe ich in die Hände bekommen und bin natürlich neugierig geworden.

Einige funktionierten noch recht gut und konnten am Netzteil getestet werden. Bei 12 V Gleichspannung floss ein Strom von 300 mA. Macht 3,6 W und passt gut zur Leistungsangabe. Wenn ich die Spannung reduziere, steigt der Strom. Es ist also ein geregelter Schaltregler eingebaut. Soweit alles prima und mit schönem Licht. Aber nach einiger Zeit stieg der Strom bei gleicher Helligkeit deutlich an. Den Strom hatte ich auf 1500 mA begrenzt. Die Lampe wurde dabei extrem heiß. 18 W reicht ja auch schon für einen Lötkolben.



Die geöffnete Lampe zeigt eine Alu-Platine, die wärmeleitend auf eine Keramikplatte geschraubt wurde. Alles wird dann über ein Metall-Spritzguss-Gehäuse gekühlt. Die Wärmeableitung ist optimal.  Aber irgendwie kann es doch thermisch weglaufen. Es könnte am Spannungswandler liegen oder an den LEDs.

Zum Test habe ich unterschiedliche Widerstände statt der beiden LEDs angeschlossen. Bei 6,8 Ohm wird weniger Leistung aufgenommen als bei 10 Ohm. Offensichtlich wird auf Konstantstrom geregelt. An den LEDs liegt jeweils ca. 3,5 V, der Strom ist ca. 0,5 A. Meine Vermutung ist nun: Wenn eine der beiden LEDs unzuverlässig und hochohmiger wird, versucht der Wandler den Konstantstrom beizubehalten. Damit wird mehr Leistung verbraten, und alles wird heiß.




Kann man da noch irgendwas retten? Freundlicherweise gibt es auf der LED-Platine einen Testpunkt in der Mitte der beiden LEDs. Da habe ich ein Drähtchen angelötet, das eine der beiden LEDs kurzschließt. Wie erwartet reduziere ich damit die Leistungsaufnahme um 50%. Mal sehen, ob die Sache langzeitig stabil bleibt. Wenn nicht, kann ich immer noch versuchen, die andere LED kurzzuschließen. Was aber auch noch bei den Tests herauskam: Der Spannungswandler nimmt auch gerne eine kleinere Spannung von 6 V oder sogar ab 4 V. Wenn das mal nicht irgendwann als Fahrrad-Scheinwerfer endet…


4.12.18: Micky Maus Gruselstimme



Daniel Düsentrieb hat wieder was erfunden: Die Gruselstimme. Da konnte ich nicht widerstehen. Was er da wohl wieder gebaut hat? Man muss zwei AAA-Zellen einlegen und dann geht es los. Da gibt es eine Aufnahmetaste. Man spricht ins Mikrofon und lässt dann wieder los. Dann drückt man auf die Wiedergabetaste und spielt damit die Aufnahme ab. Ich finde es zwar nicht sehr gruselig, aber die Stimme ist deutlich tiefer, und das mit einer erstaunlichen Qualität. Wohlgemerkt, tiefer, aber nicht langsamer. Das erinnert mich an meine Versuche zur Stimmhöhenänderung. Am Ende lief es darauf hinaus, dass einzelne Samplewerte mehrfach ausgegeben werden.



Zum Test habe ich einen Tongenerator und ein Oszilloskop angeschlossen. Dabei wurde deutlich, dass die Aufnahme mit 10 kHz gesampled wird. In der Nähe von 10 kHz treten Aliasing-Effekte auf. Aber ein Ton von 1000 Hz wird effektiv mit ca. 700 Hz wieder ausgegeben. Das würde bedeuten, dass 30% der Samplewerte zweifach ausgegeben werden oder irgendwie gemittelt aus Nachbarwerten.



Auf der Platine befindet sich ein SMD-IC namens TR16F064B. Im Netz war problemlos das Datenblatt zu finden. Das Teil ist ein "64K Embedded Flash Hi‐Performance 16‐bit Multimedia Processor", ein vollständiger Prozessor mit beeindruckenden Möglichkeiten. Wenn ich die Abtastrate mit 10 kHz korrekt bestimmt habe, müssten ca. 6,5 s reinpassen. Tatsächlich dauert eine Aufnahme bis zu fünf Sekunden. Am Ausgang findet man eine Art Klasse-D-Verstärker, also zwei PWM-ähnliche Signale. Ich musste sie erst etwas glätten, um die Ausgabe am Oszi zu erkennen.


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