Hallo, ich habe eine Anfängerfrage, sorry. In dem Bild, das ich grad (nochmal sorry) in Paint gemalt habe, weiß ich nicht ganz, wie sich die Spannungen aufteilen. Wenn ich am Eingang, also an R1 3V anlege und durch die Basis 1mA fließen lassen möchte, dann wähle ich den ja zu 2k3 Ohm. R2 ist ja dazu, dass die Basis ausgeräumt wird. An Ube stellt sich ja eigentlich 0,7V ein - passiert das jetzt auch, oder ist über Ube die Spannung von dem Spannungsteiler von R1 und R2? Wenn ich diesen nämlich ziemlich hochohmig wählren würde, dann wäre Ube ja relativ gering. Oder nimmt die Spannung über R2 automatisch die 0,7V an? Danke schonmal
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Das siehst du schon richtig, als Ube stellt sich die Spannung des Spannungsteilers ein. Aber Vorsicht, die B-E-Strecke (ist ja ein PN-Übergang, also eine Diode) belastet den Spannungsteiler. Man dimensioniert den Spannungsteiler daher so, dass der Basisstrom nur etwa ein fünftel bis ein zehntel des Stroms im Spannungsteiler entspricht. So kann dann die Belastung des Spannungsteilers i.d.R. vernachlässigt werden.
Michael schrieb: > als Ube stellt sich die Spannung des > Spannungsteilers ein Das ist schlicht falsch. Die Ube stellt sich nach der Kennlinie des Transistors ein. Z.B. Basisvorwiderstand 4,7k und Basis-Emitterwiderstand ebenfalls 4,7k. Wie wird die Ube aussehen? Bei einer Spannung von 5V stellt sich keine Ube von 2,5V ein sondern etwa 0,5V...0,7V je nach Transistor. Tschüß
>Wenn ich am Eingang, also an R1 3V anlege und durch die Basis 1mA >fließen lassen möchte, dann wähle ich den ja zu 2k3 Ohm. Ja, zumindest wenn noch kein R2 dranhängt. >R2 ist ja dazu, >dass die Basis ausgeräumt wird. An Ube stellt sich ja eigentlich 0,7V >ein Ja >passiert das jetzt auch, Ja >oder ist über Ube die Spannung von dem >Spannungsteiler von R1 und R2? Nein [...] Oder nimmt die Spannung über R2 automatisch die 0,7V an? Ja In solchen grundlegenden Fällen ist es immer hilfreich, entweder ein Simulationsprogramm anzuwerfen oder das Verhalten einfach mal auf dem Steckbrett durch messen zu beobachten. Das prägt sich dann dauerhaft ein. Die BE-Strecke eines bipolaren Transistors kann man sich als Diode von Basis nach Emitter mit Anode an der Basis und Kathode am Emitter vorstellen.
>Das siehst du schon richtig, als Ube stellt sich die Spannung des >Spannungsteilers ein. Das trifft im vorliegenden Fall nicht zu. Du denkst vermutlich an eine Arbeitspunkteinstellung. Bedenke dabei aber, dass kein Emitterwiderstand vorhanden ist. Dann sähe die sache schon anders aus (obwohl UBE noch immer ca. 0,6V-0,7V betragen würde. Lediglich die Spannung der Basis gegen Masse wäre ungleich UBE, und die Sache mit dem von Dir genannten Spannungsteiler würde auch Sinn machen.) >Aber Vorsicht, die B-E-Strecke (ist ja ein >PN-Übergang, also eine Diode) eben! belastet den Spannungsteiler. Allerdings ;-)
Harald Hermenau schrieb: > Michael schrieb: >> als Ube stellt sich die Spannung des >> Spannungsteilers ein > > Das ist schlicht falsch. Die Ube stellt sich nach der Kennlinie des > Transistors ein. Z.B. Basisvorwiderstand 4,7k und > Basis-Emitterwiderstand ebenfalls 4,7k. Wie wird die Ube aussehen? Bei > einer Spannung von 5V stellt sich keine Ube von 2,5V ein sondern etwa > 0,5V...0,7V je nach Transistor. > > Tschüß Wenn du nur den zitierten Text beachtest hast du recht aber beachte doch bitte meinen ganzen Post. Wenn der Basisstrom den Spannungsteiler nicht wesentlich belastet wird Ube vom Spannungsteiler bestimmt. Und üblich ist da durchaus ein Strom im Spannungsteiler von 5*Ib...10*Ib.
Michael schrieb: > Wenn du nur den zitierten Text beachtest hast du recht aber beachte doch > bitte meinen ganzen Post. Wenn der Basisstrom den Spannungsteiler nicht > wesentlich belastet wird Ube vom Spannungsteiler bestimmt. Und üblich > ist da durchaus ein Strom im Spannungsteiler von 5*Ib...10*Ib. Schon mal nachgerechnet, was Deine Behauptung energetisch bedeutet? Tschüß
So, nehmen wir mal ein Beispiel Wir wollen mal einen BC537 nehmen der einen Kollektorstrom von 10mA aufweisen soll. Sein hFE dürfte dabei locker über 100 liegen, wir nehmen mal 100 an weils damit leicht zu rechnen ist. Das bedeutet wir benötigen 100uA Basisstrom um 10mA Kollektorstrom fließen zu lassen. Der TE sagte, dass er am Spannungsteiler 3V anlegen möchte, nehmen wir die doch mal an. Ich sagte, der Strom solle 5*Ib...10*Ib sein, nehmen wir mal 10*Ib. So grob über den Daumen gepeilt müsste somit im Spannungsteiler ein Strom von 10mA fließen und bei 3V, die über dem Abfallen sollen müsste R1+R2 also etwa 300 Ohm ergeben. Und wenn ich jetzt mal, völlig sinnfrei, R1 zu 10 Ohm nehme und R2 zu 290 Ohm stellt sich deiner Meinung nach Ube immer noch auf 0.5...0.7V ein? Vielleicht noch mal in den Tietze-Schenk schaun unter Arbeitspunkteinstellung mit Basisspannungsteiler ;). Wenn Ube nicht vom Spannungsteiler beeinflusst wird, warum ist dann im Tietze-Schenk ausgerechnet R2, also der Widerstand von der Basis zu Masse, als einstellbarer Widerstand bezeichnet? Energetisch brauch man da erstmal nix betrachen, Kirchhoff&Ohm ist da viel einfacher.
Oh, ich hab mich im Eifer des Gefechtes vertan, im Spannungsteiler sollen natürlich nicht 10mA fließen sondern nur 1mA...Resultat bleibt aber davon unberührt. Der Spannungsteiler hat erheblichen Einfluss auf Ube...oder anders gesagt: Mit dem Spannungsteiler lässt sich Ube einstellen. Es sollte klar sein, dass sie die Spannungen am Spannungsteiler nicht wie die Widerstände R1, R2 verhalten werden. Da pfuscht ja immer noch der PN-Übergang von der Basis zum Emitter rein.
>Und wenn ich jetzt mal, völlig >sinnfrei, R1 zu 10 Ohm nehme und R2 zu 290 Ohm stellt sich deiner >Meinung nach Ube immer noch auf 0.5...0.7V ein? Also ich bin nicht der OP dieser Antwort, aber ich behaupte: ja. Begründung: Die Masche aus UBE (Spannung zwischen Basis und Emitter) und UR2 muss null ergeben. Damit ist UBE betragsmäßig gleich UR2. Die Basis-Emitter-Strecke ist eine Diode. Versuche mal, an einer 1N4148 in Durchlassrichtung mehr als 1V abfallen zu lassen, ohne die Diode zu zerstören. Was bei Deiner Schaltung mit R1 = 10E und R2=290E (ungefährt passiert): An der Basis-Emitter-Strecke stellt sich eine Spannung UBE von etwa 0,6V ein. Damit fließt durch R1 etwa IR1 = (Ub - UBE) / R1. Durch R2 fließt dann etwa (für den Fall, dass die Basis-Emitter-Strecke leitend ist, der Transistor also angesteuert wird): 0,6V/290E = 2mA. In die Basis fließen deshalb IR1 - 2mA. Die Arbeitspunkteinstellung mit Basisspannungsteiler funktioniert, da der differentielle Widerstand RBE nicht null ist. Man kann also durch eine (geringe) Änderung der UBE den Basisstrom umd damit den Arbeitspunkt einstellen. Aber: Der Basis- und damit der Kollektorstrom wird durch Änderung der UBE im Bereich weniger zehn Millivolt eingestellt! Wenn Du im TS Dir mal die Übertragungskennlinie in Abb. 4.5 anschaust, wirst Du selbst feststellen, dass niemals eine UBE von z.B. 3V erreicht werden kann. Nebenbei wird der Arbeitspunkt, also der Ruhestrom, nicht durch die Spannung UBE, sondern durch den Basisstrom eingestellt. Dieser ist über den differentiellen Widerstand der Basis-Emitter-Strecke allerdings von UBE abhängig, bzw. eigentlich ist UBE vom Basisstrom abhängig über den Basisbahnwiderstand und die Kennlinie der Basis-Emitter-Strecke. Ich hoffe, ich konnte ein wenig zur Klärung beitragen.
Wenn ihr hier von Arbeitspunkteinstellung redet, dann geht es um eine
lineare Verstärkerstufe - oder?
Ohne Stromgegenkopplung wird das sowieso nichts gescheites.
Ich hatte aber den Eindruck, das der TO eher einen Schalterbetrieb
meinte ("R2 ist ja dazu, dass die Basis ausgeräumt wird"). Vielleicht
äußert er sich ja nochmals - man hat lange nichts von ihm gehört ...
Und dann ist der R2 dazu da, die Schaltschwelle nicht bei 0,7V zu
erhalten sondern bei etwa der Hälfte des Eingangshubes. Sonst kann es
recht eng werden mit dem max. LOW-Pegel der Steuerspannung und der Ube,
bei der der Transistor leitet. Der fängt genau betrachtet durchaus schon
bei 550 bis 600mV damit an. Dann haben wir fast keinen Störabstand mehr
bei LOW.
Also den Teiler so berechnen, dass bei der halben Steuerspannung
unbelastet auf etwa 0.7V geteilt wird. Dann bei voller Eingangsspannung
ein mehrfaches des minimalen Basisstroms durch R1 fließen lassen.
>Wenn ihr hier von Arbeitspunkteinstellung redet, dann geht es um eine >lineare Verstärkerstufe - oder? Ja. Der OP hatte ja bereits recht nebulöse Angaben gemacht. Dann kam ja die Diskussion um UBE dazwischen. >Ohne Stromgegenkopplung wird das sowieso nichts gescheites. Korrekt. Das hatte ja auch niemand behauptet. Aber wie gesagt: steht alles im Tietze-Schenk ;-)
High Performer schrieb: > Ja. Der OP hatte ja bereits recht nebulöse Angaben gemacht. Eben - und die deuten imho immer noch mehr auf Schalterbetrieb hin: - Basis ausräumen (relevant bei schnellem Schalterbetrieb) - 1mA Basisstrom (im NF-Bereich mit hfe bei 100 ... 300 hält das ein normaler Transistor im Kollektrokreis gar nicht mehr aus, passt aber ganz gut zur Ansteuerung z.B. einer LED oder eines kleinen Relais) - den nach links und nicht nach oben gezeichneten R1 (deutet auf Ansteuerung mit µC oder Logikgatter hin) - 3V am Eingang (passt doch gut auf 3V3-Logik-HIGH, als Versorgung für einen Basisspannungsteiler eher etwas niedrig) Gut, der hohen Basisstrom und auch die Ausräumung könnte ev. in der HF-Technik ein Thema sein (da muss ich passen). Wieder so eine Frage mit ungenügenden Eingangsinformationen und horst900 ist nach Diktat verreist :-)
High Performer schrieb: > Begründung: Die Masche aus UBE (Spannung zwischen Basis und Emitter) und > UR2 muss null ergeben. Damit ist UBE betragsmäßig gleich UR2. Die > Basis-Emitter-Strecke ist eine Diode. Versuche mal, an einer 1N4148 in > Durchlassrichtung mehr als 1V abfallen zu lassen, ohne die Diode zu > zerstören. > > Was bei Deiner Schaltung mit R1 = 10E und R2=290E (ungefährt passiert): Ich hab ja nie behauptet, dass die Basis-Emitter-Diode dadurch nicht zerstört wird, daher das "sinnfrei" ;). Kernfrage war und ist, ob die Spannung Ube vom Spannungsteiler bestimmt wird. Die Frage, so hab ich es jedenfalls verstanden, ist ja nicht, ob die Spannung Ube ausschließlich vom Spannungsteiler beeinflusst wird. Ich hab mal ein Simulationsmodell zusammengestrickt wie im Anhang. Folgendes Transistormodell hab ich verwandt:
1 | .MODEL BC817_16_NPN NPN ( |
2 | *ersatztyp für BC337 jedoch statt 0.5W nur 0.2W Ptot |
3 | + IS = 3.615E-14 NF = 0.9932 ISE = 2.649E-15 NE = 1.65 |
4 | + BF = 223 IKF = 0.5913 VAF = 157.9 NR = 0.992 ISC = 1.741E-14 |
5 | + NC = 1.119 BR = 25.47 IKR = 0.235 VAR = 25 RB = 1 IRB = 1000 RBM = 1 |
6 | + RE = 0.2246 RC = 0.17 XTB = 0 EG = 1.11 XTI = 3 CJE = 4.202E-11 |
7 | + VJE = 0.6357 MJE = 0.344 TF = 5.869E-10 XTF = 220 VTF = 2.846 ITF = 6.136 |
8 | + PTF = 0 CJC = 1.213E-11 VJC = 0.3293 MJC = 0.3658 XCJC = 0.455 FC = 0.8528 |
9 | +) |
Fall 1: Strom im Spannungsteiler ca. 10*Ib=1 mA R1=2k7 R2=700 Damit ergibt sich Ube zu ca. 0.67 V Fall 2: Mal so wie ich es oben schrieb R1 = 10 Ohm R2 = 290 Ohm Hier ergibt sich Ube plötzlich nicht mehr zu 0.67 V sondern zu ca. 1 V. Allerdings fließt im Spannungsteiler damit auch nicht mehr der fünf- bis zehnfache Basisstrom sondern deutlich weniger (Achtung: Ich red vom Faktor, nicht vom Absolutbetrag des Stroms, der ist jezt natürlich deutlich höher). Dass das die Basis-Emitter-Strecke nicht ganz so toll finden wird, davon will ich ja gar nicht reden. ;) Aber hieran sieht man, dass der Spannungsteiler erheblichen Einfluss auf Ube hat...ein Delta von über 30% bezeichne ich zumindest als erheblichen Einfluss. Wenn ich nun aber bei der Dimensionierungregel bleibe, dass im Spannungsteiler der 5...10fache Basisstrom fließt wird Ube schon vom Spannungsteiler "eingestellt" aber man stellt den Teiler im Prinzip ja auch nach Ube ein (genauer: nach Ib was zur Folge hat, dass man ihn indirekt nach Ube einstellt) High Performer schrieb: > wirst Du selbst feststellen, dass niemals eine UBE von z.B. > 3V erreicht werden kann. Oha, das wollte ich ja auch nicht sagen. Da hat man sich falsch verstanden. 3V bekommt man an Ube so nur wenn man R1 zu 0 Ohm setzt...und das grillt den Transistor schneller als es funkt, klar. Genau genommen wird ja kein Bipolartransistor durch ein Spannung gesteuert sondern nur durch den Strom. Sie waren, sind und bleiben stromgesteuerte Stromsenken. Die Spannungen sind "nur" parasitäre Effekte. Oder, wie mans im Studium zum Beispiel lernt: Minoritätsladungsträgerinjektionstransitor...hach, ich liebe dieses Wort ^^
HildeK schrieb: > Eben - und die deuten imho immer noch mehr auf Schalterbetrieb hin: > - Basis ausräumen (relevant bei schnellem Schalterbetrieb) > - 1mA Basisstrom (im NF-Bereich mit hfe bei 100 ... 300 hält das ein > normaler Transistor im Kollektrokreis gar nicht mehr aus, passt aber > ganz gut zur Ansteuerung z.B. einer LED oder eines kleinen Relais) > - den nach links und nicht nach oben gezeichneten R1 (deutet auf > Ansteuerung mit µC oder Logikgatter hin) > - 3V am Eingang (passt doch gut auf 3V3-Logik-HIGH, als Versorgung für > einen Basisspannungsteiler eher etwas niedrig) Hallo zusammen, sorry, ich war das Wochenende nicht zuhause. Aber ich freue mich, dass hier in der Zeit so viele Antworten enstanden sind. Also es ist schon richtig vernutet, die Ansteuerung kommt von einem Microcontroller. Ziel von R2 war es (erst mal gedanklich) beim Einschalten des Microcontrollers einen definierten Pegel an die Basis des Transistors zu legen, damit, solange der Port noch nicht als Ausgang definiert wurde (und natürlich vorher ein 'low' an den Ausgang geschrieben wurde) der Transistor ungewollt kurz durchschaltet. Für den eigentlichen Betrieb ist R2 daher egal, aber es geht halt um genau diesen Einschaltmoment. Der Microcontroller liefert mit 3,3V, der Port darf jedoch nur mit max. 2mA belsatet werden. Das ist mein Problem. Daher der R2, der die Basis anfangs auf GND ziehen soll.
horst900 schrieb: > Ziel von R2 war es (erst mal gedanklich) beim > Einschalten des Microcontrollers einen definierten Pegel an die Basis > des Transistors zu legen, damit, solange der Port noch nicht als Ausgang > definiert wurde (und natürlich vorher ein 'low' an den Ausgang > geschrieben wurde) der Transistor ungewollt kurz durchschaltet. Das würde der Bipolartransistor nie tun da er vom Strom gesteuert wird und nicht, wie Mosfets, von der Spannung. Da kannst du dir dann den R2 auch sparen. Die Spannung Ube ist quasi nur eine parasitäre Nebenerscheinung.
Ich hatte sowas mal hier irgendwo im Forum gelesen, wo es um eine H-Brücke ging. Eine H-Brücke will ich nicht machen, aber trozdem wird da später ein kleiner Motor dran hängen. Da wurde das beschrieben, dass der Pin vom Microcontroller anfangs dazu neigt, gegen Vsupply zu gehen, bevor er richtig initialisiert ist. Und daher stand die Basis kurz unter Spannung und der Transistor schaltete durch. Das will ich halt unter allen Umständen vermeiden. Und da wurde angeraten, ein Widerstand zwischen Basis und Masse zu schalten, damit die Basis auf Masse-Pegel liegt. Nur dann kommt halt dieser Spannungsteiler zustande.
Sicher, dass es dabei nicht um eine H-Brücke mit Mosfets ging? Die können nämlich nicht so ohne weiteres ihre Ladungsträger auf dem Gate runterwerfen, da muss man schon aktiv nach Masse schalten und da (also bei Mosfets) macht dann ein Widerstand von Gate gen Masse schon sinn.
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Damals ging es um diese H-Brücke, hatte mir das Bild da mal runtergeladen. Auf jeden Fall war da das Problem, dass beim Einschalten der Versorgung wohl immer kurz ein Impuls in die Brücke ging und der Motor zuckte. Deshalb wurde vorgeschlagen, an die Basen der NPNs einen R nach Masse zu legen. Ich finde den Beitrag leider nicht mehr. Bei undefiniertem Schalten könnte man halt auch ein Kurzschluss in der Brücke beim "Hochfahren" nicht zuverlässig vermeiden.
>Da wurde das beschrieben, dass der Pin vom Microcontroller anfangs dazu >neigt, gegen Vsupply zu gehen, bevor er richtig initialisiert ist. Na ja, die Pins des Microcontrollers sind nach dem RESET einfach als Eingänge geschaltet. Deshalb "floaten" die Pins. Da aber nur ein minimaler (Eingangs-)Strom fließen kann (Bei ATMegas liegt der Eiongangsstrom bei ca. 1uA), wird der Transistor auch nur minimal mit einem Basisstrom beaufschlagt. Aber der R2 wäre auf jeden Fall nicht schädlich. Den Wert würde ich ungefähr bei 47k ansetzen. R1 je nach benötigtem Basisstrom.
Also geht das in Ordnung, wenn ich den R1 mit mit den ca. 2k lasse, wegen ca. 1mA Basisstrom und dann einfach 47k nach Masse? Hatte halt Probleme mit dem resultierenden Spannungsteiler.
Ich denke, du kannst dir R2 auch ganz sparen. Wie High Performer schon sagte, es wird ein minimaler Strom nur fließen können wenn die Pins floaten. Der Transistor wird da nennenswert nicht schalten. Ich seh auch nicht, wie da oben bei der H-Brücke was schalten sollte wenn die Pins des uC floaten. Durch die PN-Übergänge werden statische Aufladungen der Eingangskapazitäten im Nu abgebaut. Was ich noch nicht so recht verstehe ist, warum hattest du mit dem Basisspannungsteiler Probleme? Du brauchst also einen Basisstrom von 1mA, 3V3 hast du anliegen. Beherzigst du nun noch, dass etwa das 5*IB bis 10*IB im Spannungsteiler fließen soll ist der doch kein Problem auszurechnen. Ube in vernüftigen Sphären wurde auch schon genannt, sind so 0.6-0.7V. Da mit kann man schon ganz gut schätzen (wers genau haben will Simuliert oder misst im Laborversuch nach). R2=Ube/(5*IB)=0.7V/5mA=140 Ohm -> 150 Ohm gewählt R1=(UuC-Ube)/(6*IB)=(3.3V-0.7V)/6mA=433 Ohm-> 470 Ohm gewählt So sollte es funktionieren...sofern du 1mA Basisstrom benötigst.
Michael schrieb: > R2=Ube/(5*IB)=0.7V/5mA=140 Ohm -> 150 Ohm gewählt > R1=(UuC-Ube)/(6*IB)=(3.3V-0.7V)/6mA=433 Ohm-> 470 Ohm gewählt Aber wenn ich das so rechne, dann bin ich ja wesentlich über der maximalen Belastung von 2mA des Pins vom Microcontroller
Richtig horst, ich habs ja auch nur auf die Regel 5*Ib...10*Ib gerechnet. Aber ich bin auch immer noch der Meinung, dass man R2 absolut nicht benötigt und einfach R1 drin lässt, dann gern auch mit 2k.
>R2=Ube/(5*IB)=0.7V/5mA=140 Ohm -> 150 Ohm gewählt >R1=(UuC-Ube)/(6*IB)=(3.3V-0.7V)/6mA=433 Ohm-> 470 Ohm gewählt Hallo Michael, wir sind im Schaltbetrieb. Da wählt man R1 i.A. so, dass der Transistor sicher ganz durchgesteuert ist (also abhängig von der Stromversorgung und prinzipiell vom Laststrom). Den Wert für R1 hatte ich schon genannt (im kOhm-Bereich). Aber so lange wir den Transistortyp und die Last nicht kennen, kann da natürlich keine präzise Angabe gemacht werden. Der R2 kann sehr groß werden. Soll ja nur verhindern, dass der 1uA-Strom der Eingangsstufen des uC den Transistor leicht ansteuert. Und wie Du selbst bereits festgestellt hast, kann dieser "Angstwiderstand" auch ganz entfallen. Kommt halt drauf an, ob der Transistor eine einfach LED ansteuert oder eine riesige Maschine, deren unkontrolliertes Verhalten vielleicht gleich einen Millionenschaden verursacht. ;-)
High Performer schrieb: > Der R2 kann sehr groß werden. Soll ja nur verhindern, dass der 1uA-Strom > der Eingangsstufen des uC den Transistor leicht ansteuert. Und wie Du > selbst bereits festgestellt hast, kann dieser "Angstwiderstand" auch > ganz entfallen. > Kommt halt drauf an, ob der Transistor eine einfach LED ansteuert oder > eine riesige Maschine, deren unkontrolliertes Verhalten vielleicht > gleich einen Millionenschaden verursacht. ;-) Dieser Widerstand kann eigentlich von daher ganz entfallen weil schon ein enormer parasitärer Effekt notwendig ist, um einen Bipolartransistor anzusteuern. Warum floatet denn der Pin eines uCs? Doch nur, weil aus irgendwelchen Gründen es ein paar Ladungsträger auf die Ausgangskapazität (die gewöhnlich im pF-Bereich liegt) des Pins schaffen und dann dort verweilen. Hier wäre dann aber da ein Bibolartransistor (über R1) angeschlossen, also im Prinzip eine Diode nach Masse. Und die ist genausogut wie ein Widerstand um die Basis auf Masse zu halten. Wenn aber der Pin des uC aktiv auf High geht, warum auch immer, dann hilft hier auch R2 nicht, dann wird der Bipolartransistor so oder so aufgemacht. R2 macht nur bei einem Mosfet Sinn denn so ein Mosfet hat ja "nur" eine Kapazität zwischen Gate und Spource und die kann genauso gut durch parasitäre Effekte floaten wie der Pin des uCs.
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