mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Anfänger Transistor Frage


Autor: Buckelfips (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo....

Verstehe grad die Welt nicht mehr.
Ich habe einen 5 Volt Kreis und einen 16 Volt Kreis. (Massen sind 
verbunden)
Jetzt gebe ich aus einem 4094 (Schiebereg) den Pegel(4,5Volt) auf die 
Basis einen BC546B (Standart NPN). Am Collector liegen die 16 Volt an, 
dann gehts über 1kOhm und einer Leutdiode auf Masse.

Aber das Ding schaltet nicht richtig durch... ich habe lächerliche 3,9 
Volt am Emitter.

Was mache ich falsch.... Die 4,5 Volt an der Basis müssten dem doch 
völlig reichen um in Sättigung zu gehn oder?

Vielen Dank!

: Verschoben durch Admin
Autor: Wegstaben Verbuchsler (wegstabenverbuchsler)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
poste mal einen Schaltplan (handgezeichnet per Paint geht ok)

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aua!
Erstens muß der Basisstrom durch einen Widerstand begrenzt werden - das 
ist wie eine Siliziumdiode direkt am Ausgang nach Masse.
Dann: Die LED und den Vorwiderstand zwischen Kollektor und +15V schalten 
- die Emitterspannung liegt immer um etwa 0,7 V unter der Basisspannung, 
wenn der Transistor leitet.

Autor: Jürgen (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist richtig so. Der Emitterfolger hat eine Spannungsverstärkung < 1.

Das Emitterpotential ist immer um die Schwellspannung der BE-Diode 
kleiner, als die Basisspannung.

> Erstens muß der Basisstrom durch einen Widerstand begrenzt werden

Nein. Der Emitterwiderstand begrenzt den Basistrom.

Autor: Buckelfips (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
JA AUA!!!
Zwischen dem IC und der Basis hatt ich en Kilo... das war okay...
Aber mit dem anderen hast du voll ins Schwarze getroffen....
Ich bedanke mich ... und ziehe mich beschämt zurück....:-D

Schönen Abend und noch mal Danke an euch zwei!!!

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dafür ist das Forum doch da, man hilft sich und diskutiert fruchtbar 
über Probleme.

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
naja, oft genug ist es auch anders...
Manchmal springt einen schon die Faulheit des Fragers regelrecht an, 
manchmal werden durchaus ernstgemeinte Anfragen (ok, mangelndes Wissen, 
aber jeder fängt ja mal an) nach allen Regeln der Kunst zerrissen.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Buckelfips:
Wenn du schon am Jonglieren mit den Widerständen und LEDs bist und noch
mitliest:

Mit folgender Schaltung ist der LED-Strom weitgehend unabhängig von
der 16V-Versorgung und der Flussspannung der LED. Du kannst sogar zwei
oder drei LEDs in Reihe schalten, und sie bekommen immer noch ungefähr
den gleichen Strom:
          16V
           |
          ---
     LED  \ / =
          ---
           |
          ---
     LED  \ / =
          ---
           |
         |/
4,5V ----|
         |\
           V
           |
          ,-,
          | |
     270Ω | |
          '-'
           |
          ===

Der Strom I hängt im Wesentlichen nur von der Steuerspannung Us (in
deinem Fall die 4,5V) und dem Emitterwiderstand Re (270Ω) ab und beträgt
etwa

  I = (Ue - 0,6V) / Re

bei der angegebenen Dimensionierung also 14mA.

Autor: rubirockt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen!

@yalu: zu Deinem letzten Beitrag würde ich mich als Anfänger gerne 
einklinken, denn diese ganzen Transistor-Schaltungen verwirren mich auch 
nach der Lektüre des WIKI-Artikels hier noch nachhaltig :-)

Kann ich in der von Dir gezeichneten Schaltung an die Basis auch einen 
µC mit +5V - z.B. einen ATMega16 mit PD5 als PWM-Ausgang  - hängen?
Wie viel Strom zieht die Schaltung dann über den Port?

Und sollte die obige Formel lauten:

  I = (Us - 0,6V) / Re
  (anstatt Ue)

oder kapier ich's wieder nicht? :-)

Danke schonmal!

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
rubirockt schrieb:
> Kann ich in der von Dir gezeichneten Schaltung an die Basis auch einen
> µC mit +5V - z.B. einen ATMega16 mit PD5 als PWM-Ausgang  - hängen?

Natürlich. Der Strom wird dadurch gemäß der angegebenen Formel etwas
größer, nämlich (5V-0,6V)/270Ω = 16,3mA.

> Wie viel Strom zieht die Schaltung dann über den Port?

Das hängt vom verwendeten Transistor bzw. dessen Stromverstärkung B ab.
Der Basisstrom, mit dem der Port belastet wird, ist der Kollektorstrom
geteilt durch B. Ein BC547C hat ein B von etwa 500, damit ist der Basis-
strom im obigen Beispiel etwa 16,3mA/500=33µA.

> Und sollte die obige Formel lauten:
>
>   I = (Us - 0,6V) / Re
>   (anstatt Ue)

Ja. Entweder war ich beim Schreiben des Beitrags etwas verwirrt und habe
die gleiche Spannung einmal Us (Steuerspannung) und einmal Ue (Eingangs-
spannung) genannt, oder es war einfach ein Vertipper :)

Autor: Kai (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier der nächste Anfänger mit der nächsten Frage :)
wie würde die Schaltung mit einem FET aussehen? und woher weiß man ob 
der Transistor voll durchsteuert?
LG Kai

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yalu X. schrieb:

>> Wie viel Strom zieht die Schaltung dann über den Port?
>
> Das hängt vom verwendeten Transistor bzw. dessen Stromverstärkung B ab.
> Der Basisstrom, mit dem der Port belastet wird, ist der Kollektorstrom
> geteilt durch B. Ein BC547C hat ein B von etwa 500, damit ist der Basis-
> strom im obigen Beispiel etwa 16,3mA/500=33µA.

Ich denke, das ist etwas missverständlich geschrieben.
Nicht der Kollektorstrom 'zieht' über den Verstärkungsfaktor einen 
bestimmten Betrag an der Basis.
Sondern der Basisstrom bestimmt, wieviel Strom auf der Kollektorstrecke 
laufen kann.
Möchte man 16.3mA auf der Kollektorstrecke maximal laufen lassen können, 
dann muss ein Basisstrom von mindestens 33µA bereit gestellt werden.

Das ist wie bei einem Wasserhahn: Wie weit ich aufdrehe (Basis) 
bestimmt, wieviel Wasser maximal durch den Hahn durch kann 
(Kollektor-Emitter Strecke), nicht umgekehrt.

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kai schrieb:
> Hier der nächste Anfänger mit der nächsten Frage :)
> wie würde die Schaltung mit einem FET aussehen?

Das ist nicht so ganz einfach, da es auch darauf ankommt wie schnell der 
FET schalten muss. Bei FET muss man Gate Kapazitäten umladen und das 
kann dauern. Bei einigen Anwendungen ist das unkritisch, bei anderen 
nicht.

> und woher weiß man ob
> der Transistor voll durchsteuert?

Man rechnet sich aus, welchen Basiswiderstand man theoretisch benötigen 
würde, und dann verkleinert man diesen um einen Faktor 3 oder 4 (erhöht 
den Basisstrom um denselben Faktor)

Wenn ein Wasserhahn halb aufgedreht schon alles Wasser von der 
Wasserleitung ungebremst durchlässt, kann man ruhig auch noch weiter 
aufdrehen. Es wird zwar deswegen nicht mehr Wasser fliessen (weil ja 
über die Leitung nicht mehr transportiert werden kann), aber man ist 
sicher, dass der Wasserhahn auf keinen Fall mehr bremst.

Autor: Udo R. S. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Wie viel Strom zieht die Schaltung dann über den Port?

Noch ein Versuch es noch genauer zu beschreiben.
Wenn der yC auf High schaltet fliesst ein Strom durch die Basis zum 
Emitter des Transiators. Dadurch beginnt die Emitter Kollektor Strecke 
zu leiten und ein um die Stromverstärkung höherer Strom fliesst durch 
die Kollektor - Emitter des Transistors.
Dadurch widerum steigt am Emitterwiderstand der Spannungsabfall so lange 
an, bis dadurch der Strom durch die Basis zum Emitter gebremst wird.
Deshalb fliesst in diesem Fall auch ohne Vorwiderstand an der Basis 
nicht zuviel Strom, denn sobald mehr Strom fliessen würde, würde der 
Transistor weiter aufsteuern, dadurch mehr Strom durch den 
Emitterwiderstand fliessen und dadurch die Emitterspannung des 
Transistors höher werden.
Das Ganze ist ein impliziter Regelkreis.
trotzdem würde ich einen 2,2K Basisvorwiderstand zwischen yC Ausgang und 
Basis machen, das verschlechtert die Stromregelung nicht wesentlich, ist 
aber ein Schutz für den yC Ausgang.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Karl heinz Buchegger schrieb:
> Yalu X. schrieb:
>
>>> Wie viel Strom zieht die Schaltung dann über den Port?
>>
>> Das hängt vom verwendeten Transistor bzw. dessen Stromverstärkung B ab.
>> Der Basisstrom, mit dem der Port belastet wird, ist der Kollektorstrom
>> geteilt durch B. Ein BC547C hat ein B von etwa 500, damit ist der Basis-
>> strom im obigen Beispiel etwa 16,3mA/500=33µA.
>
> Ich denke, das ist etwas missverständlich geschrieben.
> Nicht der Kollektorstrom 'zieht' über den Verstärkungsfaktor einen
> bestimmten Betrag an der Basis.
> Sondern der Basisstrom bestimmt, wieviel Strom auf der Kollektorstrecke
> laufen kann.

Wenn man den Transistor isoliert betrachtet, ist es schon richtig, dass
der Kollektorstrom vom Basisstrom abhängt und nicht umgekehrt.

Betrachtet man aber die gesamte Schaltung, liegen die Verhältnisse etwas
anders:

Zum einen ist der Basisstrom nicht fest vorgegeben, da der Mikrocontrol-
lerausgang keine Strom-, sondern eine Spannungsquelle darstellt. Zum
anderen findet über den Emitterwiderstand eine Gegenkopplung statt.
Beides zusammen führt dazu, dass der Basisstrom vom Emitterstrom (und
damit auch vom ungefähr gleich großen Kollektorstrom) abhängt: Je größer
der Emitterstrom, desto größer wird der Spannungsabfall am Emitterwider-
stand und desto kleiner wird die Basis-Emitter-Spannung und damit der
Basisstrom.

Da aber natürlich nach wie vor der Kollektor- und damit auch der Emit-
terstrom über die Stromverstärkung vom Basisstrom abhängen, entsteht ein
geschlossener Regelkreis, der dafür sorgt, dass der Kollektorstrom weit-
gehend unabhängig von LED-Versorgungsspannung und der Stromverstärkung
des Transistors ist und praktisch nur durch die Spannung zwischen Basis
und GND abhängt. Siehe auch Beitrag von Udo.

Da der Kollektorstrom konstant und durch die Ausgangsspannung des Mikro-
controllers und den Emitterwiderstand festgelegt ist, rechnet man in
diesem Fall rückwärts, um auf den Basisstrom zu kommen, was tatsächlich
etwas verwirrend erscheint.

Autor: Ruben H. (rubirockt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ok, das muss ich jetzt mal kurz zusammenfassen um zu sehen, ob ich da 
noch dabei bin :-)

-> Ich steuere den Transistor an der Basis im Wesentlichen einfach mit 
meinen 5V an, um durchzuschalten. Durch den Emitterwiderstand (über den 
ich meinen LED-Srtom einstelle) in Kombination mit dem jeweiligen 
Verstärkungsfaktor ergibt sich der Strom, mit dem der µC-Port "belastet" 
wird. Ursache und Wirkung seien dabei jetzt mal dahingestellt.. ;-)

Einen Basiswiderstand bräuchte ich zum reinen "durchschalten" eigentlich 
nicht, in der Praxis aber doch, um meinen µC (vor was? zu hohe 
Strombelastung in Spitzen?) zu schützen. Den Widerstand dimensioniere 
ich dabei so, dass er nicht als Flaschenhals wirkt und dadurch meinen 
Basisstrom limitiert - also theoretisch deutlich mehr als (hier) 33µA 
"durchlässt".
Ich rechne dabei dann mit 5V - U_BE / I_B. Oder falsch?

Abschliessend muss ich also bei dieser Schaltung nur darauf achten, dass 
der Transistor bei der µC-Portspannung voll durchschaltet. Strom ist 
dann in der Regel unkritisch? Ab welcher Spannung ein bestimmter 
Transistor durchschaltet, hab ich auch noch nicht ganz raus. Aber 
vielleicht gibt mir da ja jemand einen kurzen Tipp, wie ich im 
Datenblatt darauf komme ^-^ :-)

Muss ich dabei dann eigentlich aufpassen, wenn ich in einer solchen 
Schaltung die Last über einen anderen Stromkreis versorge, als den µC? 
Ich hatte einen Thread gelesen, der eine geschickte Leitungsführung der 
Massen einer ungeschickten gegenübergestellt hatte. Der Tenor war, dass 
sich die Masse der Last möglichst "wenig" mit der Masse der Steuerung 
überlagern sollte glaube ich. Das Forum ist leider einfach zu 
umfangreich, ich finde den Thread grad nichtmehr, sorry..
Wann und wodurch wird es für den µC "gefährlich", mit dem Lastkreis 
verbunden zu sein? Und kann man dem Z.B. mit einem FET abhilfe schaffen? 
Das wäre doch dann galvanisch getrennt oder liege ich da falsch?

1000 Dank schonmal!

Autor: Ruben H. (rubirockt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yalu X. schrieb:

>
>           16V
>            |
>           ---
>      LED  \ / =
>           ---
>            |
>           ---
>      LED  \ / =
>           ---
>            |
>          |/
> 4,5V ----|
>          |\
>            V
>            |
>           ,-,
>           | |
>      270Ω | |
>           '-'
>            |
>           ===
> 
>
> Der Strom I hängt im Wesentlichen nur von der Steuerspannung Us (in
> deinem Fall die 4,5V) und dem Emitterwiderstand Re (270Ω) ab und beträgt
> etwa
>
>   I = (Ue - 0,6V) / Re
>
> bei der angegebenen Dimensionierung also 14mA.

Da fällt mir ein, dass mich an obiger Schaltung noch etwas verwirrt:

Ist der Spannungsabfall am Emitterwiderstand dann in "Realität" auch
Us-0,6V oder ist das nur die Annahme zur Dimensionierung des 
Widerstands? Was geschieht dann mit den armen 16V der Last-Versorgung? 
Denn ich habe hier ja "nur" den Spannungsabfall der 2 LEDs (fix), U_CE 
(auch fix) und U_R_Emitter (jetzt auch fix) ?!

Verdammt. Ich glaube, ich hätte einfach Maurer werden sollen..
(Ich entschuldige mich bereits jetzt bei allen Maurern, die sich durch 
meinen Kommentar angegriffen fühlen. So war's nicht gemeint - es hätte 
exemplarisch auch jede andere nicht-E-Technik-verwandte Berufssparte 
treffen können..)

Autor: Dirk M. (dmd)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Denn ich habe hier ja "nur" den Spannungsabfall der 2 LEDs (fix), U_CE
>(auch fix) und U_R_Emitter (jetzt auch fix) ?!

Ja fast richtig...
>U_CE (auch fix)
Eben nicht, hier ist der Denkfehler. Der Spannungsabfall am Widerstand 
ist Us-0,6V !
Wenn der Rest nun fix ist, dann ist
U_CE = 16V - LED1 - LED2 - U_R

Gruß
Dirk

Autor: Ruben H. (rubirockt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ah! Danke!
Dann muss man da also verstärkt auf P_tot des Transistors aufpassen?

D.h. der Vorteil dieser Schaltung gegenüber der Konfiguration mit 
Widerstand auf Kollektorseite ist, dass ich unabhängiger von der 
Versorgungsspannung werde, solange mein Transistor die abfallende U_CE 
und die dabei entstehende Verlustleistung verträgt? Das ist ja dann 
eigentlich ganz praktisch!..

Autor: Dirk M. (dmd)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Na geht doch... ;), alles richtig.

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Genau - sowas nennt sich dann Konstantstromquelle, was ihr hier 
entwickelt habt (falls das noch keiner gesagt hat), weil ja der 
Laststrom durch Us und Re konstant bleibt - unabhängig von der 
Versorgungsspannung (naja - nicht 100% unabhängig). Also (fast) ideal 
für einfache LED-Treiber.

Autor: Ruben H. (rubirockt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ah! klick Den schwarzen Fleck wieder ein wenig grauer gemacht..
Dank euch!

Natürlich gehen mir die Fragen nie aus - speziell nicht, wenn Strom 
involviert ist. Deshalb hier gleich eine Weitere:

Würde sich eine einfache Konstantstromquelle dieser Art (mit 
entsprechend geeigneten Transistoren) dafür eignen, High-Power LEDs (zb. 
so etwas 
http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CRE...) 
zu schalten? U_CE würde ich dann natürlich möglichst klein halten, um 
den Transistor zu schonen.
Oder welche Art von Konstantstromquelle würde man bevorzugen und warum?

In diesem Zuge würde ich auch gerne nochmal zwei Fragen von weiter oben 
aufgreifen:

> Ab welcher Spannung ein bestimmter Transistor durchschaltet, hab ich auch
> noch nicht ganz raus. Aber vielleicht gibt mir da ja jemand einen kurzen
> Tipp, wie ich im Datenblatt darauf komme ^-^ :-)

und
> Muss ich dabei dann eigentlich aufpassen, wenn ich in einer solchen
> Schaltung die Last über einen anderen Stromkreis versorge, als den µC?
> Ich hatte einen Thread gelesen, der eine geschickte Leitungsführung der
> Massen einer ungeschickten gegenübergestellt hatte. Der Tenor war, dass
> sich die Masse der Last möglichst "wenig" mit der Masse der Steuerung
> überlagern sollte glaube ich. Das Forum ist leider einfach zu
> umfangreich, ich finde den Thread grad nichtmehr, sorry..
>
> Wann und wodurch wird es für den µC "gefährlich", mit dem Lastkreis
> verbunden zu sein? Und kann man dem Z.B. mit einem FET abhilfe schaffen?
> Das wäre doch dann galvanisch getrennt oder liege ich da falsch?

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.