Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum funktioniert Und Gatter bei 5V und 4,7kOhm aber nicht mit 10kOhm


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von Kaloyan I. (kaloyan_i)


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Hallo zusammen,
ich hab folgendes Problem und zwar hab ich mir ein Und-Gatter aus 2 
Transistoren welche am Basis 10kOhm und als Pulldown 4,7kOhm, als 
Ausgabe dient eine LED. Es funktionier auch alles, doch mich hat es 
interessiert ob ich als Pulldown auch 10kOhm nehmen kann und sobald ich 
den zweiten Transistor schalte leuchtet die LED leicht.

Meine Frage an euch ist, wieso die Schaltung mit 10kOhm nicht mehr 
funktioniert?

Danke schon mal im Voraus!

: Verschoben durch Moderator
von (prx) A. K. (prx)


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Die Spannung am Ausgang entspricht mindestens der Spannung am unteren 
Eingang, abzüglich Spannungsteiler aus Basis- und Lastwiderstand und 
abzüglich der Basis-Emitterspannung. Bei 10K/10K und 6V am unteren 
Eingang sind das also 2,4V am Ausgang, und zumindest im TTL Zeitalter 
war das schon "high".

Fragt sich also, ab welcher Spannung die LED einschaltet. Wobei eine 
Messschaltung, also auch die LED, u.U. selbst das Ergebnis beeinflusst, 
wenn nicht mit CMOS-Eingang.

: Bearbeitet durch User
von A. S. (achs)


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Falscher Widerstand?

Multimeter (billigstes ab 5 Euro) besorgen und Widerstand nachmessen, 
dann Strom und Spannung in der Schaltung.

: Bearbeitet durch User
von Kaloyan I. (kaloyan_i)


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A.K ich verstehe was du meinst aber wenn es mit 4,7k funktioniert wieso 
nicht mit 10k dass ist mir nicht geläufig

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Das wird der Basisstrom sein, der aus dem Emitter raus und durch die LED 
fliesst und nicht durch deinen Pull-Down. Wahrscheinlich funzelt die LED 
auch schon bei 4k7, wenn du mal richtig abdunkelst. Es gibt 
wahrscheinlich mehr als 1000 Schaltungen, die als UND-Gatter besser 
geeignet sind als gerade diese.

Gruss
WK

von (prx) A. K. (prx)


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Kaloyan I. schrieb:
> A.K ich verstehe was du meinst aber wenn es mit 4,7k funktioniert wieso
> nicht mit 10k dass ist mir nicht geläufig

Denk dir den oberen Transistor komplett weg und ersetze den unteren 
durch seine Basis-Emitter-Diode.

Wenn nur der untere Eingang auf 6V liegt:
Spannungsteiler 10K/5K  bedeutet 1,xV am Ausgang.
Spannungsteiler 10K/10K bedeutet 2,xV am Ausgang.

Jeweils unbelastet gerechnet. Ich kenne zudem deine LED-Schaltung nicht.

Du solltest dir mal ein Messgerät zulegen. Für solche Zwecke reicht auch 
ein 10€ Teil aus.

: Bearbeitet durch User
von Kaloyan I. (kaloyan_i)


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hallo Dergute Weka,

da hast du recht es gibt viele Andere die sich besser eignen doch mit 
4,7 funktioniert des super gut ohne Fehler ich will es einfach verstehen 
wie es sich auf die Schaltung auswirkt wenn ich 10kOhm statt 4,7kOhm 
Pulldown nehme.
Es ist mir einfach ein Rätsel. Zugegeben ich verstehe wie ein 
Volladdierer funktionier aber nicht wie genau die Pulldown und Pullup 
Widerstände Funktionier und genau deswegen ist mir dieses verhalten von 
der Schaltung unklar.

vielen Dank für die Vorschläge.

von Kaloyan I. (kaloyan_i)


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A. K. schrieb:
> Kaloyan I. schrieb:
>> A.K ich verstehe was du meinst aber wenn es mit 4,7k funktioniert wieso
>> nicht mit 10k dass ist mir nicht geläufig
>
> Denk dir den oberen Transistor komplett weg und ersetze den unteren
> durch seine Basis-Emitter-Diode.
>
> Wenn nur der untere Eingang auf 6V liegt:
> Spannungsteiler 10K/5K  bedeutet 1,xV am Ausgang.
> Spannungsteiler 10K/10K bedeutet 2,xV am Ausgang.
>
> Jeweils unbelastet gerechnet. Ich kenne zudem deine LED-Schaltung nicht.
>
> Du solltest dir mal ein Messgerät zulegen. Für solche Zwecke reicht auch
> ein 10€ Teil aus.



ich habe ein Messgerät ich denke das Problem ist ich kenne mich in dem 
Punkt zu wenig aus bin erst im ersten Lehrjahr als "Elektroniker für 
Geräte und Systeme". Ich Informiere mich mal was genau ein 
Spannungsteiler macht.

von A. S. (achs)


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Vielleicht ist es untergegangen, aber wenn Deine Schaltung mit 4k7 
funktioniert, funktioniert sie auch mit 10k (ja, sogar ohne den 
Widerstand!)

Entweder ist also ein Widerstand anders als erwartet --> Messen 
(Ohm-Messung)

Oder Du hast eine völlig andere Schaltung als Deine Erklärung 
suggeriert. Suggeriert wird: am Ausgang gegen Masse eine Diode mit 
Vorwiderstand.


Falls also die Widerstandswerte gemessen richtig sind, und die Diode 
zwischen OUT und Masse liegt, so messe die Spannung  zwischen Out und 
Masse für beide Rs.

Falls Deine LED nicht selber an OUT angschlossen ist, sondern über 
(irgend)eine Schaltung, so solltest Du diese beschreiben.

von Thomas E. (picalic)


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Achim S. schrieb:
> Vielleicht ist es untergegangen, aber wenn Deine Schaltung mit 4k7
> funktioniert, funktioniert sie auch mit 10k (ja, sogar ohne den
> Widerstand!)

Achim, A.K. hat es korrekt beschrieben und Du bist (sorry!) leider auf 
dem Holzweg!

von obo (Gast)


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Thomas E. schrieb:
> Achim, A.K. hat es korrekt beschrieben und Du bist (sorry!) leider auf
> dem Holzweg!

Das ist schon richtig, aber...

Kaloyan I. schrieb:
> 10kOhm nehmen kann und sobald ich
> den zweiten Transistor schalte leuchtet die LED leicht.

Das eigentliche Problem ist doch, daß der Fragesteller überhaupt keine 
LED in seiner Schaltung hat und niemand weiß, wo und wie diese 
angeschlossen ist.

von A. S. (achs)


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> Achim, A.K. hat es korrekt beschrieben und Du bist (sorry!) leider auf
> dem Holzweg!

Ja, ich habe

Dergute W. schrieb:
> Das wird der Basisstrom sein

überlesen. Bei fehlender LED-Anschaltung und Kenntnis der 
Ansteuerspannung ist das die einzig sinnvolle Interpretation der 
Unbekannten Größen. Und dann ist A.K.s Rechnung (unbelastet) natürlich 
der richtige Schlüssel.

An den TO: 4k7 schließt quasi den Basisstrom soweit kurz, dass er nicht 
mehr über die LED abfließen kann.

Das es nur der Basisstrom des unteren T ist siehst Du daran,
- dass die LED heller wird, wenn Du den Widerstand ganz weglässt
- dass die LED auch leuchtet, wenn Du die Versorgungsspannung vom oberen 
Transistor abklemmst (oder den oberen ausbaust)
- dass die LED nicht mehr leuchtet, wenn du den unteren Vorwiderstand 
auf >=20k erhöhst.
- dass der obere Vorwiderstand dabei keine Rolle spielt.

Es ist also nichtmal unbedingt eine Messung per Multimeter notwendig.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Kaloyan I. schrieb:
> als Ausgabe dient eine LED.
Dann bitte mal das komplette Schaltbild mit der Diode und Angabe der 
Eingangsspannungen.

von Jens G. (jensig)


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>Meine Frage an euch ist, wieso die Schaltung mit 10kOhm nicht mehr
>funktioniert?

Weil das keine sauber UND-Schaltung darstellt, denn die erzeugt durch 
Dreckeffekte (Basisstrom) eher ein Dreistufen-UND. 0 - fast UND - ganz 
UND ;-)

Wie schon gesagt wurde, zeigt die LED bereits den Basistrom an, sofern 
der Emitter-R mit diesem Strom noch genügend LED-Spannung zu "erzeugen" 
vermag, auch wenn der obere T nicht aktiv ist.

Besser sind bei sowas Mosfets (so wie es die CMOSianer machen), dann 
gibt's keine Überraschungen durch einen Basistrom.

von Kaloyan I. (kaloyan_i)


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> Thomas E. schrieb:

> Das eigentliche Problem ist doch, daß der Fragesteller überhaupt keine
> LED in seiner Schaltung hat und niemand weiß, wo und wie diese
> angeschlossen ist.

Hallo,
ich danke euch schon mal, dass Interesse besteht meine Frage zu 
Beantworten.
Bezüglich meine nicht durchdachte Fragestellung (ich bin zum ersten mal 
in ein Forum) und hier ist die Schaltung (siehe Bild).

Also Widerstände stimmen alle, (ich habe es nachgemessen) die 
Transistoren Bezeichnung (CTBC547C) die LED ist Gelb mit 2,2 Volt 
Durchlassspannung.
Falls euch das was hilft die Spannungsquelle ist ein Arduino Uno 
(Mikrocontroller Board).

von F. F. (foldi)


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Nimm mal PNP.

von Toxic (Gast)


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@Kaloyan Ivanov
Wirf mal einen Blick auf den Anhang und lass dich inspirieren

von Manfred (Gast)


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Mir ist beim ersten Anschauen klar, dass diese Schaltung keine 
Digitalfunktion erfüllen kann. Ich kann es leider nicht rechnen.

Der obere Transistor ist zu. Damit hat der untere keine Spannung am 
Collector, damit sehe ich 10k - Diode - 200R - LED und den 4k7 parallel 
dazu. Damit wird sich das bisschen Strom durch den Basiswiderstand zum 
Emitter auf Diode und 4k7 aufteilen.

Ein NPN braucht an der Basis etwa 0,7V mehr als am Emitter, damit wird 
der obere Transistor niemals öffnen, solange der untere zu ist.

Sind nun beide angesteuert, kann Strom fließen - der wird aber die 
Spannung am Emitter des unteren hochziehen und damit die Verstärkung 
drücken.

Das Gebilde ist ein Analogverstärker mit unklaren Eigenschaften.

------

Ich gehe mal davon aus, dass Du das zu Lernzwecken gebastelt hast. Am 
Arduino braucht man sowas nicht, der kann die LED per Software steuern, 
abhängig von beliebigen Verknüpfungen im Programmcode.

von Cyborg (Gast)


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Kaloyan I. schrieb:
> Meine Frage an euch ist, wieso die Schaltung mit 10kOhm nicht mehr
> funktioniert?

Weil du durch den höheren Emitter-Bezugspunkt und des angehobenen
Potenzials sehr wahrscheinlich außerhalb des zulässigen Kennlinien-
bereich driftest. Das kann man aber mit LTSpice simulieren und
ist berechenbar.

von A. S. (achs)


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Manfred schrieb:
> Das Gebilde ist ein Analogverstärker mit unklaren Eigenschaften.

Naja, auch wenn die Alternativen besser aussehen (PNP oder Dioden), so 
ist die Schaltung prinzipiell OK. Problematisch ist nur die LED als 
Pull-Down. Ohne den 4k7 würde ein High am unteren Transistor immer 2V 
an Out hervorrufen (bzw. je nach LED-Farbe), egal welcher 
Basiswiderstand. Mit dem 4k7 sind es <2V (bei 5V Eingangsspannung), so 
dass die LED nicht leuchtet.

Da die LED im Zustand HIGH aber auch etwa 10mA treiben soll, sollten die 
Basiswiderstände (je nach Stromverstärkung) auch nicht viel größer 
werden.

Aber mit z.B. 1k statt 4k7 würde die Schaltung relativ Brauchbare Pegel 
von <0.5V für LOW und >4V für HIGH erzeugen und die LED züge den Zustand 
perfekt an.

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