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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltransistor (BC546B)


Autor: G. B. (garyb)
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Hallo zusammen,

ich habe heute Folgendes beobachtet und wollte die Forumsgemeinde,
um eine Erklärung bitten.

Es geht darum mit einem eingachen NPN-Transistor (BC546B) mit rel. hoher
Frequenz (20 KHz) eine höhere Spannung (24VDC) zu schalten. Das Ganze
soll dazu dienen einen 5VDC-Geber an eine SPS mit 24VDC-Eingängen 
anzukoppeln.

Variante 1)  einfacher Basisvorwiderstand -> Schaltzeit ca. 150µs
               24VDC
                   |
                   R
                   R  24K
                   R
                   | -----> SPS
                  /
  5VDC >-|RRR|---|
          86K     \
                   |
                   GND

Variante 2) Spannungsteiler -> Schaltzeit ca. 8µs
               24VDC
                   |
                   R
                   R  24K
                   R
                   | -----> SPS
                  /
  5VDC >-|RRR|---|
         8,6K  |   \
               R    |
          1,4K R    |
               R    |
               |    |
               GND  GND

So richtig raffen tue ich es nicht, aber ich vermute es hat was mit der 
parasitären Kapazität C-be zu tun

Vielen Dank für eure Erklärung(en)

Autor: TSE (Gast)
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Hallo,
dein Basiswiderstand ist im 2. Bsp kleiner
dadurch könnte die kürzere Schaltzeit erreicht werden.

Autor: TSE (Gast)
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PS:
bei "Nur" 20kHz dürfte die Kapazität noch nicht ins gewicht fallen.
Schau mal Datenblatt was da angegeben ist als Kapazität.

Autor: HildeK (Gast)
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>aber ich vermute es hat was mit der
>parasitären Kapazität C-be zu tun
Eher mit der Kapazität C-bc, da diese mit der Stromverstärkung 
mulitpliziert wirkt. Auf jeden Fall musst du die Basis leeren und dazu 
muss Strom fließen können.

Meinst du mit Schaltzeit die Verzögerung zwischen Eingang und Ausgang 
oder die Flankensteilheit des Ausgangs?

Ein Transistor braucht schon etwas Zeit, um aus dem gesättigten Zustand 
wieder herauszukommen - wenn mir auch die Zeiten deutlich zu lange 
vorkommen.
Es müsste auch mit der ersten Schaltung besser werden, wenn du den 86k 
einen kleinen C parallel schaltest (100pF, 470pF). Es dürfte auch bei 
der zweiten Schaltung noch eine Verbesserung bringen, wenn dem 
Basiswiderstand ein C parallel geschaltet wird.

Alternativ vermeidet man die Sättigung indem man eine Schottky-Diode von 
B nach C schaltet. Damit wird der Transistor nicht mehr vollständig 
aufgesteuert und bleibt im aktiven Zustand mit UCE=0.4V.

Autor: flätz (Gast)
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Ich vermute mal, Du willst den Transistor einfach dadurch sperren, indem 
du die Verbindung zu 5V unterbrichst? In Deinem 1.Beispiel können dann 
die Ladungsträger innerhalb der Basis nur durch Rekombination abgebaut 
werden. Das dauert sehr lange, und entsprechend lange dauert das 
Abschalten. In Deinem 2.Beispiel dagegen kann ein Strom aus der Basis 
hinaus gegen Gnd fließen. Dadurch wird das Abschalten stark 
beschleunigt.

Autor: G. B. (garyb)
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@flätz (Gast):
Mann bin ich.....  Ja ich hab zum testen einen Schalter genommen, da 
kann die Ladung ja nirgendwo mehr hin... in der "Praxis" ist sie aber am 
TTL-Ausgang des Gebers.

@HildeK (Gast)
"Eher mit der Kapazität C-bc, da diese mit der Stromverstärkung
mulitpliziert wirkt." -> das wusste ich nicht, die statischen 
Eigenschaften
sind ja meis recht gut erklärt, aber dynamisch - abegesehen von der 
allgemeinen AC-Betrachtung. Kennst du da einen Quelle?

Mit Schaltzeit meine ich die Flankensteilheit des Ausgangs - vielleicht 
besser Anstiegszeit

Den Reste kannte ich - die Schottky-Diode hatte nix gebracht in Var... 
siehe Erklärung an Flätz .... schande.
Und die Kondensatoren dienen doch normalerweise nur dem 
wechselstrommässigen Überbrückung der Widerstände und helfen doch nicht 
bei den Ansitiegszeiten oder?


Gruss Gary

Autor: G. B. (garyb)
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DANKE.... nicht zu vergessen

Autor: HildeK (Gast)
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>@HildeK (Gast)
>Kennst du da einen Quelle?
Als Link jetzt gerade nicht, aber suche mal nach Miller-Kapazität. Das 
ist aber in jedem Standardwerk beschrieben.
Diese wirkt aber eher in dem Maße, dass du spezielle beim Ausschalten 
des Transistors eine ganz erhebliche Totzeit beobachtest, die durch die 
Vermeidung der Sättigung (Diode) um mindestens den Faktor 10 reduziert 
wird.

>Und die Kondensatoren dienen doch normalerweise nur dem
>wechselstrommässigen Überbrückung der Widerstände und helfen doch nicht
>bei den Ansitiegszeiten oder?
Doch, natürlich. Es wird während der Flanken viel mehr Strom in die 
Basis hinein- und herausfließen. Die Flanken haben ja hohe 
Frequenzanteile und das C sorgt dynamisch für eine niederohmige 
Anbindung der Basis ohne dass im Ruhezustand die Basis und die Quelle 
überbelastet wird. Die Verwendung eines C an der Stelle ist durchaus 
gängige Praxis.
Je niederohmiger du die Basis ansteuerst, desto eher wird die 
Schaltgeschwindigkeit durch die Transistorparameter begrenzt und nicht 
durch die Beschaltung.

Da sich dein Problem aber eine völlig andere Ursache hatte, hatte ich 
nicht erkannt - großes Lob an flätz! Deshalb hat auch die Diode (muss 
Schottky sein!) nichts gebracht. Sie wirkt aber - das Prinzip wurde 
schon vor Langem in den 74LSxx u.a. verwendet.

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