Kollektorschaltung und Spannungsabfälle

#2979488
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Hallo,

Ich habe mir eine Uhr mit einer Dot-Matrix-Anzeige (5x7 mit 1:5 
Multiplexing) gebaut und ein Arduino-Programm dazu geschrieben. Die Uhr 
funktioniert toll, ich habe allerdings die Dimensionierung der 
Zeilenvorwiderstände offensichtlich falsch gemacht. Es fließt so viel 
Strom, dass die LEDs von rot schon ins gelbe driften, messen kann ich 
momentan leider nicht.

Im Grunde ist die Schaltung wie folgt, nur dass meine Matrix gemeinsame 
Anoden in den Spalten besitzt, entsprechend habe ich die Transistoren 
"umgedreht" und Masse und +5V vertauscht:

http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/6/64/LED_Matrix_8x5.png

Nun zu meinen Fragen:

Warum handelt es sich beim Transistor ohne Vorwiderstand um eine 
Kollektorschaltung? Ich dachte, der Kollektor müsse dafür auf 
GND-Potential liegen, er ist allerdings direkt an +5V angeschlossen. Was 
also macht die Kollektorschaltung aus?

Darf ich auf den Basiswiderstand verzichten, weil der Basisstrom durch 
den LED-Vorwiderstand und LEDs ... fließt und damit begrenzt wird, oder 
hat das andere Gründe?

Für mich am wenigsten ersichtlich (und das gehört vermutlich zu der 
zuvor gestellten Frage): Warum ist bei der Kollektorschaltung die 
Spannungsverstärkung <= 1?

-------------------------------

Nun zum Dimensionierungsproblem:
Die LEDs haben einen Nennstrom von 10mA, ich möchte also je Zeile 50mA 
fließen lassen und je Spalte 350mA. Alles läuft an 5V.

Über dem eingebauten Widerstand soll ja nun genau die Spannung abfallen, 
die bei 50mA von den 5V übrig bleibt, wenn die Spannungsabfälle der 
Halbleiterbauelemente abgezogen werden.
_________________________________
Daten aus den Datenblättern:

Vorwärtsspannung der LED bei 50mA: 2,55V
Transistor (BC337) Sättigungsspannung Uce=0,7V
Transistor (BC337) Ube=1,2V (kommt mir ja etwas viel vor)
_________________________________

Die Frage an dieser Stelle: Welche Spannungsabfälle sind hier relevant? 
Ich hätte und habe hier sowohl bei der Kollektor-, als auch der 
Emitterschaltung mit Uce gerechnet, was aber vermutlich falsch ist..?

Damit bleiben 1,05V am Widerstand bei 50mA, damit 21 Ohm.

Vielen Dank im Voraus!
Adrian
#2979523
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@Adrian Figueroa (elagil)

>Im Grunde ist die Schaltung wie folgt, nur dass meine Matrix gemeinsame
>Anoden in den Spalten besitzt, entsprechend habe ich die Transistoren
>"umgedreht" und Masse und +5V vertauscht:

Poste einen Schaltplan, siehe Netiquette.

>Warum handelt es sich beim Transistor ohne Vorwiderstand um eine
>Kollektorschaltung?

Weil der Kollektor auf festem Potential liegt, hier +5V.

>Ich dachte, der Kollektor müsse dafür auf
>GND-Potential liegen,

Nein.

>Darf ich auf den Basiswiderstand verzichten, weil der Basisstrom durch
>den LED-Vorwiderstand und LEDs ... fließt und damit begrenzt wird,

Ja.

>zuvor gestellten Frage): Warum ist bei der Kollektorschaltung die
>Spannungsverstärkung <= 1?

Weil die Spannung am Ausgang (Emitter) = Basisspannung -0,7V ist.

>Transistor (BC337) Sättigungsspannung Uce=0,7V
>Transistor (BC337) Ube=1,2V (kommt mir ja etwas viel vor)

Super Worst Case.

>Die Frage an dieser Stelle: Welche Spannungsabfälle sind hier relevant?

Beide.

>Ich hätte und habe hier sowohl bei der Kollektor-, als auch der
>Emitterschaltung mit Uce gerechnet, was aber vermutlich falsch ist..?

UCE für Emitterschaltung, UBE für Kollektroschaltung.

>Damit bleiben 1,05V am Widerstand bei 50mA, damit 21 Ohm.

Es bleiben 0,55V, also 11 Ohm, Normwert 12Ohm.
#2979810
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> Unbedingt beachten:
>
> Beitrag "Re: Wohin mit dem Spannungsabfall"

ok ;)

anbei ist der Schaltplan angehängt... aus versehen zwei mal..

> Es bleiben 0,55V, also 11 Ohm, Normwert 12Ohm.
Dann ist der Strom doch noch höher! Die Dioden bekommen ja jetzt schon 
zu viel Strom.

> Weil die Spannung am Ausgang (Emitter) = Basisspannung -0,7V ist.
Ok, ich denke mir also ein Ersatzschaltbild mit zwei Dioden..
Angehängte Dateien:
#2979918
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@  Adrian Figueroa (elagil)

>anbei ist der Schaltplan angehängt... aus versehen zwei mal..

Tja, da haben wir wohl einiges durcheinander gebraucht. An T1-T6 fehlt 
der Basiswiderstand, an T7-T12 ist er überflüssig bis ungünstig.

>Dann ist der Strom doch noch höher! Die Dioden bekommen ja jetzt schon
>zu viel Strom.

Wahrscheinlich hast du noch andere Bugs drin.
Gast #2979920
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1. zwischen T1 und LED1 fehlt der Vorwiderstand

2. die Basiswiderstände von T8 bis T12 gehören an T1 bis T6

3. es leuchtet immer nur eine LED. Bei 10 mA ist der Vorwiderstand 250 
Ohm und als nächster Normwert 270 Ohm
#2979939
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> 1. zwischen T1 und LED1 fehlt der Vorwiderstand

Das stimmt..

> 2. die Basiswiderstände von T8 bis T12 gehören an T1 bis T6

Auch das stimmt, das war ein Versehen. Ich habe den Plan auf die 
Schnelle gezeichnet, als danach gefragt wurde, tatsächlich sind die 
Widerstände an den richtigen Stellen! Der richtige Plan ist wieder 
angehängt, ich hoffe da ist nicht noch mehr falsch. Wie gesagt, die 
Schaltung ist richtig aufgebaut, sonst wäre mein Schieberegister wohl 
schon durchgebrannt.

> 3. es leuchtet immer nur eine LED. Bei 10 mA ist der Vorwiderstand 250
> Ohm und als nächster Normwert 270 Ohm

Es leuchtet immer nur eine LED pro Zeile. Es können sogar alle LEDs in 
einer Spalte leuchten! Weil eine LED aber nur 1/5 der Zeit an ist, muss 
sie den fünffachen Strom bekommen..
Angehängte Dateien:
Gast #2980366
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Hier mal zwei Datenblätter desselben Transistors, vermutlich nicht die 
gleiche Stromverstärkung.. Ist die überhaupt relevant für die Spannungen 
über den Raumladungszonen? (Ich würde tippen: ja, weil die größen der 
Raumladungszonen von den Dotierungskonzentrationen abhängen, die nötigen 
Spannungen zum Aufheben des inneren Feldes dann ebenso):

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/Q62702-C314-V2.pdf
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet2/3/06i96k727i3oloo2gis1ozg0jlyy.pdf

Dabei liegt Uce zwischen 0,12V und 0,2V, Ube bei etwa 0,8V bis 0,9V bei 
350mA Kollektorstrom.

Damit dann: (5-2,55-0,85-0,15)V/(0,05A) = 29 Ohm

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