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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transistor - Widerstand an Kolletor


Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Hallo, ich habe ein paar Probleme mit den Widerständen am NPN Transistor 
BC 548 B (http://www.datasheetdir.com/BC548B+download) den ich als 
Schalter verwenden möchte.
* Vor die Basis habe ich einen 1,5k Ohm Widerstand gesetzt, also kommen 
an der Basis 0,003´ A an. (I = 5V/1500Ohm)
Ich benutze zum ansteuern der Basis einen Pin des Atmega16 (I=20mA, 
U=4,96V)
Reicht das zum Schalten? Sind 1,5k Ohm geeignet?
* Problem ist nun auch die Verstärkung des Transistors, angegeben ist 
ein Faktor von 200 bis 450.
0,003´ A * 200 = 0,6  A
...
0,003´ A * 450 = 1,35 A
Stimmt die Rechnung?

Autor: Düsendieb (Gast)
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Du willst den Transistor doch in die Sättigung steuern, daher ist die 
Verstärkung bei dem Betrieb der LED nicht so wichtig.

In der Sättigung wird am Transistor 0,3 bis 0,4V abfallen. Nun musst Du 
noch die LED Spannung wissen und das Ohmsche Gesetz bemühen.

Axel

Autor: Kritika (Gast)
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Luke Skywalker schrieb:
> (I = 5V/1500Ohm)

Du musst noch die ~0,7V der BE-Strecke subtrahieren, also:

(5V - 0,7V) / 1k5

Aber das ist relativ egal, nur zur Info.

Die Verstärkung kannst dir in deinem Fall auch egal sein, da du den 
Transistor in Sättigung betreiben willst (Schalter).

1mA in die Basis reicht auch noch mehr als locker aus.

Und dein gesuchter Widerstand wird folgendermaßen berechnet:

(Versorgungsspannung - LED-Spannung - CE-Spannung) / LED-Strom

CE-Spannung ist ~0,2V, aber so genau musst du das hier nicht betrachten.

Autor: Düsendieb (Gast)
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PS: an AVcc und Gnd sollte noch eine Spannungsquelle angeschlossen 
werden

Autor: Guest (Gast)
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Du musst berücksichtigen, dass über dem Transistor eine 
Sättigungsspannung abfällt, sowohl von B nach E, als auch von C nach E.

Von B nach E ist hier egal, 1,5kOhm sollten in jedem Fall für eine LED 
reichen.

Bei der Berechnung des Vorwiderstands für die LED musst du allerdings 
die CE-Saturation-Voltage mit einbeziehen. Diese ist abhängig vom Strom 
CE.

Also:
5V - UsatCE - UsatLED = Spanung, die über dem R abfallen soll.

Der Rest ist URI!

Grüße

Autor: MaWin (Gast)
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Falscher Ansatz.

Richtig wäre: AVCC meinetwegen 5V,
die LED braucht davon bei ihrem Nennstrom beispielsweise 3.6V,
der Transistir voll durchgeschaltet 0.4V, bleiben
5-3.6-0.4=1V für den Widerstand, der auf 20mA begrenzen soll,
also 50 Ohm haben sollte.
(Rechne das mit den Zahlen aus den Datenblättern deiner Bauteile
nach).
Damit der Transistor 20mA bei nur 0.4V Spannungsabfall durchlässt,
muß er in Sättigung geschaltet werden, also 1/20 bis 1/10 des
geschalteten Stromes als Basisstrom bekommen.
Bei 5V aus dem uC, 0.7V Spannung an der Basis bleiben 4.3V und
damit dort 1-2mA fliessen darf man maximal 2k2 als Vorwiderstand
nehmen, deine 1k5 passen also ganz gut, der uC kann die 3mA auch
liefern.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Luke Skywalker schrieb:
> Ich benutze zum ansteuern der Basis einen Pin des Atmega16 (I=20mA,
> U=4,96V)
> Reicht das zum Schalten? Sind 1,5k Ohm geeignet?
> * Problem ist nun auch die Verstärkung des Transistors, angegeben ist
> ein Faktor von 200 bis 450.
> 0,003´ A * 200 = 0,6  A
> ...
> 0,003´ A * 450 = 1,35 A
> Stimmt die Rechnung?

Nicht ganz.

Ein BC548B kann maximal 100mA Kollektorstrom fuehren. Also sind deine 
0.6A b.z.w. 1.35A viel zu hoch.

Du must bei der Rechnung anders vorgehen.

Zuerst den Kollktorstrom der gebraucht wird festlegen. Sagen wir mal in 
deinem Fall mit der LED 20mA.

Danach rechnest du den dafuer noetigen Basisstrom aus. Dafuer nimmt man 
um auch den schlechtesten Transistor benutzen zu koennen den 
Mindeststromverstaerkungsfaktor. Also in deinem Fall 200.

IB = IC / 200 = 100uA

Damit der Transistor auch sicher durchschaltet multipliziert man den IB 
noch mit einem Faktor von 3 .. 10 (Genauer Wert unkritisch).

Nehmen wir 3 an.

Daraus ergibt sich ein Strom durch den Vorwiderstand von 300uA

Jetzt zum Spannungsabfall am Basisvorwiderstand.
Nehmen wir als garantierte Highausgangsspannung mal 4.5V an (Datenblatt 
nachschauen). Die Basisspannung des Transistors betraegt typischerweise 
0.7V das ergibt fuer den Widerstand  4.5V - 0.7V = 3.8V.

Jetzt kannst du den Widerstand ausrechnen:

RB = 3.8V / 300uA = 12666Ohm  -> Normwert 12 K oder 10 Kohm.

Autor: Paul Baumann (Gast)
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Rechne mal anders herum: Angenommen, Du hast eine rote LED und die soll
mit 10mA betrieben werden. Diese LED haben eine Flußspannung von ca. 2 
Volt. Das bedeutet: R2= (5 Volt-2 Volt) / 0.01 Ampere. Das wären dann
300 Ohm. (Uce vom Transistor mal außer 8 gelassen)

So, Du hast im Datenblatt gesehen, daß der Stromverstärkungsfaktor mini-
mal 200 sein kann. Dann kannst Du jetzt ausrechnen, wie groß der Basis-
widerstand R1 bei Dir sein kann: Kollektorstrom (10mA) / 
Stromverstärkungs-
faktor. D.h. 0,01 Ampere / 200 = 50 Mikroampere.
Man wählt aber den Basisstrom im Schalterbetrieb höher, damit der Tran-
sistor sicher und schnell durchschaltet.

Ich schlage Dir vor, auch 10mA Basisstrom fließen zu lassen. Dann wäre
R1=(5 Volt-0,7 Volt) / 0.01 Ampere = 4,3 Kiloohm. (Die 0,7 Volt fallen
an der Basis-Emitterstrecke des Transistors ab, das ist die sog. Ube)

Jetzt kannst Du anhand der Werte Deiner LED selbst nachrechnen.
Du siehst auch: Wenn Du nur eine kleine LED schalten willst, kannst Du
sie dirékt über den Vorwidertstand an den Kontroller anschließen.

MfG Paul

Autor: Rechne (Gast)
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garnicht, sondern mache R2 genausogroß wie R1 dann funktioniert das.
Du brauchtst beim Bestücken nicht auf Verwechslung achten und kannst
Dir die Lagerung eines weiteren Wi.- Wertes sparen....
Ach ja:, nehme eine High- Eff.- LED, damit sie auch bei diesem kleinen 
Strom
schön leuchtet, aber das machen wir sowieso alle, um weitere 
Kernkraftwerke zu sparen !

Autor: Martin (Gast)
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... Kernkraftwerke zu sparen ...

Wenn du Atomkraftwerke sparen willst, dann muss die LED in den 
Emitterzweig. Damit der Basisstrom auch durch die LED fließt.

Autor: Jens G. (jensig)
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Warum überhaupt einen Transistor bemühen? LED+Rv direkt an den Port und 
fertig. Die 20mA macht der µC in der Regel lässig (zumindest Atmel), 
solange man nicht zuviele Ports mit LED's beaufschlagen will.

Autor: Jens G. (jensig)
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@ Paul Baumann

>Ich schlage Dir vor, auch 10mA Basisstrom fließen zu lassen. Dann wäre
>R1=(5 Volt-0,7 Volt) / 0.01 Ampere = 4,3 Kiloohm. (Die 0,7 Volt fallen

Also, wenn Du für 10mA LED-Strom 10mA schaltest, und Du willst dafür 
satte 10mA Basisstrom veranschlagen, dann kannste den ganzen Kram um den 
Transistor auch gleich sein lassen - eine nötige Stromverstärkung von 1 
macht wohl kaum Sinn.

Auserdem braucht man 430Ohm für 10mA (und nicht 4,3k)

Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Danke für die Antworten. Dass man die LED einfacher schalten kann, ist 
mir bewusst, jedoch möcht ich mich mit dem Transistor auseinandersetzen.
Bin nun etwas verwirrt, hab nicht so viel Ahnung von Elektronik und 
benutz auch zum ersten mal das Ohmsche Gesetz.

Hat der Rest der Schaltung Einfluss auf den Basiswiderstand?
Nach Kritika's Formel bekomm ich 11,5 heraus.
(5V-2,9V-0,2V) / 0,2 A = 11,5 (Ohm?kOhm?)

Autor: MaWin (Gast)
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> Hat der Rest der Schaltung Einfluss auf den Basiswiderstand?

Sicher, allerdings berechnest du den Kollektorwiderstand.

Wenn du 1 Ampere durch die LED schalten wolltest,
täten es nicht ein paar Milliampere Basisstrom,
sondern eher 50-100mA, und weil ein uC so viel
nicht liefern könnte, bräuchte man dann sogar
2 Transistoren (oder eine andere Schaltung).

Autor: Walter (Gast)
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Luke Skywalker schrieb:
> Nach Kritika's Formel bekomm ich 11,5 heraus.
> (5V-2,9V-0,2V) / 0,2 A = 11,5 (Ohm?kOhm?)

soll der Strom durch die LED wirklich 200mA betragen?

Autor: Walter (Gast)
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Luke Skywalker schrieb:
> (Ohm?kOhm?)

V/A = Ohm

arbeite vielleicht mal ein Buch/Tutorial durch

Autor: U.R.Schmitt (Gast)
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Luke Skywalker schrieb:
> Nach Kritika's Formel bekomm ich 11,5 heraus.
> (5V-2,9V-0,2V) / 0,2 A = 11,5 (Ohm?kOhm?)

Wären in dem Fall Ohm. Merke Ohmsches Gesetz immer mit Volt, Ampere und 
Ohm rechnen, nicht mit mA kOhm etc.

Stimmen deine Annahmen:
2,9V Druchlassspannung für die LED?
0,2 Uce(sättigung)
0,2A (=200mA) für die LED?

Mit 0,2A funktioniert das so nicht, da der Transistor nur 100mA kann.

Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Was hackt ihr nur auf
(5V-2,9V-0,2V) / 0,2 A = 11,5 (Ohm?kOhm?)
rum? Habe mit V und A gerechnet, kein mV oder mA genommen. "Ohm?kOhm?" 
sollte bedeuten, dass ich nicht weiß ob das nun Ohm oder Kiloohm sind.

@U.R.Schmitt
Aber der Transistor erhöht doch die Stromstärke?

Autor: Chris (Gast)
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Wenn du in V und A rechnest kommt das Ergebnis auch in Ohm raus :)
Wo ist da das Problem?

Autor: Chris (Gast)
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Nein der Transistor erhöht keine Stromstärke. Er lässt nur einen um den 
faktor b höeren Basisstrom über den Kollektor fließen.
Daher auch der zusammenhang Ic = ß*Ib.

Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Weil mir 11,5 Ohm etwas wenig vorkamen. Wahrschinlich stimmt die 
Rechnung aber nicht.

Autor: Vuvuzelatus (Gast)
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Am besten verrätst Du erst mal, wie groß Dein Wunschstrom durch die LED 
sein soll. 20 mA oder 0.2 A oder was anderes?

Autor: Düsendieb (Gast)
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so schlecht ist die Rechnung doch nicht:

(5V-2,2V-0,2V) / 0,02 A = 130 Ohm

unter der Annahme, dass die LED bei 20mA Strom einen Spannungsabfall von 
2,2V hat (das gilt für grüne LED, andere Farben haben andere Spannungen, 
Hellere LED haben auch andere Ströme).

Also zeige mal das Datenblatt.

Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Hehe, Datenblatt ist gut. Irgendwann mal irgendwo bestellt. Es sind 3mm 
gelbe LED würd jetzt mit 2,2V und 20mA rechnen.

Autor: Paul Baumann (paul_baumann)
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Jens G. schrob:
>....dann kannste den ganzen Kram um den
>Transistor auch gleich sein lassen - eine nötige Stromverstärkung von 1
>macht wohl kaum Sinn.

Ich schrob:
>Jetzt kannst Du anhand der Werte Deiner LED selbst nachrechnen.
>Du siehst auch: Wenn Du nur eine kleine LED schalten willst, kannst Du
>sie dirékt über den Vorwidertstand an den Kontroller anschließen.

Immer erst mal in Ruhe lesen...
;-)

MfG Paul

Autor: Düsendieb (Gast)
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Luke Skywalker schrieb:
> Es sind 3mm gelbe LED würd jetzt mit 2,2V und 20mA

Dann nimm einen 470 Ohm Widerstand und schließ die LED direkt an den 
PortPin an. Da fließen dann zwar keine 20mA, aber leuchten wird die LED.

Oder wenn es denn unbedingt mit dem Transistor sein muss, einen 1K 
Widerstand an der Basis und 130 bis 330 Ohm zwischen LED und Kollektor. 
Dann wird es auch leuchten.

Autor: Das (Gast)
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ist doch einfacher Dreisatz: Wenn eine 3mm LED 20 mA braucht, dann 
braucht eine 4 mm LED = 20/3 *4 = 26,6666 mA !

Autor: Chris (Gast)
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@ Das
Sehr kreativer Beitrag, auf die man gut und gern verzichten könnte :)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Chris schrieb:
> @ Das
> Sehr kreativer Beitrag, auf die man gut und gern verzichten könnte :)

Wieso?  Er hat doch nur gezeigt das er den Dreisatz beherscht.

Soviele Beitraege nur um den Basisvorwiderstand auszurechnen und es ist 
immer noch nicht klar.

Autor: Luke Skywalker (no3x)
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Vielleicht sollte ein Wissender uns erleuchten..

Autor: Martin (Gast)
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:)
                5 V
                 o
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                 |
                270
                 |
                 |
               |/
  Pin --10 K---| BC548B
               |\
                 >
                 |
                 |
                LED 10 mA
                 |
                 |
                ---

Autor: Martin (Gast)
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:)
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                LED 10 mA
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Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Luke Skywalker schrieb:
> Vielleicht sollte ein Wissender uns erleuchten..

Wieviel Erleuchtung brauchst du noch?

Reicht das nicht zur Erleuchtung?
Beitrag "Re: Transistor - Widerstand an Kolletor"

@Martin (Gast)

Und was bringt diese Schaltung?

Wenn schon dann den 270 Ohm in Reihe zur LED und dann kannst du auch den 
10K weglassen.

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