Transistor mit Basistrom im µA-Bereich schalten?

So vage gefragt (kein I_C, etc.): ja.

mompf schrieb:
> gibt es einen Transistor, bei dem ein Basistrom von 50 µA (von
> Konstanstromquelle) ausreicht um durchzuschalten?

Natürlich, das geht mit jedem Transistor, es kommt nur darauf an, 
wieviel Kollektorstrom fließen soll (was du natürlich geheim hältst).

mompf schrieb:
> Hallo,
>
> gibt es einen Transistor, bei dem ein Basistrom von 50 µA (von
> Konstanstromquelle) ausreicht um durchzuschalten?

Ja, und zwar genau alle. Der Kollektorstrom wird je nach Modell beliebig 
niedrig sein.

Der Strom Ic kann beliebig sein. Mir geht es nur darum, dass ich die 
logischen Zustände 1 (12 V) und 0 (0 V) am Ausgang bekomme.

Meine Simulation funktioniert aber nicht. Uout wechselt nur zwischen 12 
V und 11.976 V.

mompf schrieb:
> Meine Simulation funktioniert aber nicht. Uout wechselt nur zwischen 12
> V und 11.976 V.

Bei den Werten brauchst du B>=240, das ist mit dem Transistor schon 
knapp. Und wenn der Pfeil in der Quelle die Stromrichtung anzeigt, dann 
dreh die mal um.

mompf schrieb:
> Der Strom Ic kann beliebig sein. Mir geht es nur darum, dass ich die
> logischen Zustände 1 (12 V) und 0 (0 V) am Ausgang bekomme.
Der Strom kann nicht beliebig sein!

> Meine Simulation funktioniert aber nicht. Uout wechselt nur zwischen 12
> V und 11.976 V.
Der Wert ist falsch, ein bißchen mehr Verstärkung geht schon.

Zum 2N2222 gibt es ein wunderschönes Datenblatt, was als Schalter eine 
Verstärkung von min. 50 erwarten lässt, Seite 4:
"IC = 150 mA; VCE = 1 V; 50"

50µA mal 50 ergibt 2,5mA - mit 10k an 12V liegst Du auf der sicheren 
Seite.

Wenn das nicht genügt, schalte zwei davon als Darlington.

Stimmt, die Stromrichtung war umgekehrt ;)
Habe anstatt 12 V nun 3,3 V gewählt.
Dann habe ich 10 k verwendet und die Schaltung funktioniert soweit.


Wenn ich nun aber die Schaltzeiten auf Ton=10µs und Tout=10µs veränder, 
dann erhalte ich eine Dreiecksspannung zwischen 0 und 1,5 V.
Wie bekomme ich die Schaltung schnell genug hin?

> Wie bekomme ich die Schaltung schnell genug hin?

Indem du eine kleineren Widerstand vor der Basis verwendest oder einen 
(kleineren) Transistor mit geringerer Kapazität nimmst.

Ein schönes Beispiel für den Simulationsmissbrauch.
Früher (TM) hatten wir keine Simulations-App auf dem Smartphone.
In der DDR waren die Taschenrechner knapp und teuer und der 
Rechenschieber lag wieder sonstwo, da mussten wir solche Sachen doch 
glattweg durch Kopfrechnen lösen.

> Indem du eine kleineren Widerstand vor der Basis verwendest oder einen
> (kleineren) Transistor mit geringerer Kapazität nimmst.

Und einen kleinen Kondensator parallel dazu zum schnelleren Einschalten 
und einen Widerstand zwischen B und E zum schnelleren Ausräumen der 
Ladungsdinger aus der Basis.

Bürovorsteher schrieb:
>> Indem du eine kleineren Widerstand vor der Basis verwendest oder
> einen
>> (kleineren) Transistor mit geringerer Kapazität nimmst.
>
> Und einen kleinen Kondensator parallel dazu zum schnelleren Einschalten
> und einen Widerstand zwischen B und E zum schnelleren Ausräumen der
> Ladungsdinger aus der Basis.

Klar, man verwendet einen Transistor mit kleinerer Kapazität, um die 
Schaltzeiten zu verkleinern und dann kommst du und willst einen 
Kondensator parallelschalten. Wie soll man das verstehen?

Der Kondensator liegt parallel zum Längswiderstand zwischen Signalquelle 
und Basis.
Bitte mal antike Digitalschaltungen studieren und versuchen selbige 
geistig zu durchdringen.

Wo 50 µA sind, finden sich ja vllt auch noch mehr.
Mit diesem Strom ist natürlich nicht viel zu holen.
Muss er eben in seiner heißgeliebten Simulation bis zu halbwegs
brauchbaren Resultaten herumprobieren.

Bürovorsteher schrieb:
> Ein schönes Beispiel für den Simulationsmissbrauch.

Ich kann doch nur einen R einfügen und C vom Transistor herausfinden und 
damit die Grenzfrequenz berechnen.

C habe ich noch nicht nachgeschlagen sondern nur kurz einen 10 Ohm 
Widerstand zwischen Stromquelle und Basis angeschlossen.
-> möglichst gering, damit ich eine hohe Grenzfrequenz erreiche

Bürovorsteher schrieb:
> und einen Widerstand zwischen B und E zum schnelleren Ausräumen der
> Ladungsdinger aus der Basis.

hier habe ich ein bisschen am Wert herumgespielt.

-> Aber die Änderungen waren nicht wirklich zielführend. Mein 
"unsauberes" Ausgangssignal bewegt sich bei Rbe zwischen 330 und 420 mV.

Volker S. schrieb:
> BC517

Mit diesem kann ich es erst morgen ausprobieren, muss erst noch die 
Bibliothek finden und ihn einbinden.

Noch eine generelle Frage:
Macht es Sinn bei so einem kleinen Strom ein FET zu verwenden? Ich hätte 
zum bipolaren Transistor gegriffen, weil ich die Regel kenne, dass 
bipolare mit Strömen und FETs mit Spannungen gesteuert werden. Aber auf 
der anderen Seite sind FETs schneller?

Volker S. schrieb:
> Fets haben eine relativ hohe G-S Kapazität, diese muss durch den Strom
> geladen werden.
Naja, 14p eines JFET sind jetzt nicht unbedingt gewaltig ;)

Da mompf aber weder zu den Eigenschaften seiner Quelle noch zu 
Schaltzeiten, Lastimpedanz usw. Genaueres schreibt, darf er sich selber 
überlegen ob es funktionieren könnte.

[Krümelkackmodus aktiv]
> dass ich die logischen Zustände 1 (12 V) und 0 (0 V) am Ausgang bekomme.
mit einem BC517 wird es mit dem 0V eng, das werden eher 1 bis 1.5V sein.
[/Krümelkackmodus aktiv]
StromTuner

oresa schrieb:
> Da mompf aber weder zu den Eigenschaften seiner Quelle noch zu
> Schaltzeiten, Lastimpedanz usw. Genaueres schreibt

Der Strom kommt von einer Photodiode, wobei 50 µA eher den maximalen 
Wert darstellt. Je nach Lichtstärke wird der Strom so bei 10 µA liegen.
Schaltzeiten: f=1Mhz Ton=500ns Toff=500ns
Lastimpedanz: Vout soll mit µC eingelesen werden   -> deshalb habe ich 
die 12 V Spannungsquelle auf 3,3 V abgeändert

mompf schrieb:
> Der Strom kommt von einer Photodiode, wobei 50 µA eher den maximalen
> Wert darstellt. Je nach Lichtstärke wird der Strom so bei 10 µA liegen.
> Schaltzeiten: f=1Mhz Ton=500ns Toff=500ns

Ach, jetzt schon die relevanten Angaben.
Das wird jedenfalls nicht so einfach wie du dir das vorstellst. Setzt 
man mal eine Flankenzeit von 100ns und einen Spannungshub von 3,3V an, 
ergibt sich bei 10µA eine resultierende Lastkapazität an der Photodiode 
von nur 0,3pF. Das dürfte schon um Größenordnungen unter der 
Eigenkapazität der Diode selbst liegen.

mompf schrieb:

> gibt es einen Transistor, bei dem ein Basistrom von 50 µA (von
> Konstanstromquelle) ausreicht um durchzuschalten?

schon mal an Rückkopplung gedacht um den zum Durchsteuern nötigen 
Basisstrom zu verstärken?

mompf schrieb:

> gibt es einen Transistor, bei dem ein Basistrom von 50 µA (von
> Konstanstromquelle) ausreicht um durchzuschalten?

mompf schrieb:
> Der Strom kommt von einer Photodiode, wobei 50 µA eher den maximalen
> Wert darstellt. Je nach Lichtstärke wird der Strom so bei 10 µA liegen.
> Schaltzeiten: f=1Mhz Ton=500ns Toff=500ns

Du willst mich verarschen? Was kommt jetzt noch? Dass Omas Heizdecke 
noch mit angeschlossenen werden muss?

http://diliev.com/Home/materiali/OLUP/frontends-Photodiods.pdf


StromTuner

Bei so hohen Frequenzen wird deine Fotodiode den Strom sicher nicht mehr 
so eindeutig an und aus Schalten, wie du das gerne hättest.

Vielmehr wird sie ein sehr schwaches analoges Signal abgeben, dass du 
verstärken und über einen Schmitt-Trigger digitalisieren solltest.

Stefan U. schrieb:
> Bei so hohen Frequenzen wird deine Fotodiode den Strom sicher nicht mehr
> so eindeutig an und aus Schalten, wie du das gerne hättest.
> Vielmehr wird sie ein sehr schwaches analoges Signal abgeben...

Aha.

Eine großflächige BPW34, die bei 1000Lx 80µA liefert (also hier als 
Empfänger in Frage käme), hat eine Anstiegs-/Fallzeit von 20ns...

Ich verstehe das Datenblatt der BPW34 anders, und meine Praxis-Erfahrung 
entspricht dem, was ich aus dem Datenblatt lese:

Rise Time und Fall Time bei 1k Ohm Last beträgt 100ns. Wenn du auf 
kürzere Zeiten kommen willst, musst du den Widerstand noch weiter 
verringern. Aber lass uns mal bei 1k Ohm bleiben, dann kommen wir auf

80µA * 1k Ohm = 80mV

Der Unterschied zwischen stockdunkel und maximaler Helligkeit beträgt 
also nur 80mV. Damit kannst du keinen Transistor zuverlässig ein und aus 
schalten.

Außerdem verschlechtern die Kapazitäten des Transistors die Flanken 
erheblich, besonders relevant ist hier die Gegenkoppelung durch die 
Kapazität zwischen Kollektor und Emitter.

Deswegen sage ich:
> Vielmehr wird sie ein sehr schwaches analoges Signal abgeben...

Stefan U. schrieb:
> Ich verstehe das Datenblatt der BPW34 anders, und meine Praxis-Erfahrung
> entspricht dem, was ich aus dem Datenblatt lese:
>
> Rise Time und Fall Time bei 1k Ohm Last beträgt 100ns. Wenn du auf
> kürzere Zeiten kommen willst, musst du den Widerstand noch weiter
> verringern.

Das Osram-DB redet von 20ns bei RL=50R. Und selbst 100ns wären für 1MHz 
noch schnell genug und das hätte man nicht:

> Stefan U. schrieb:
>> Bei so hohen Frequenzen wird deine Fotodiode den Strom sicher nicht mehr
>> so eindeutig an und aus Schalten, wie du das gerne hättest.
>> Vielmehr wird sie ein sehr schwaches analoges Signal abgeben...

Eine PD wird mit einem Transimpedanzverstärker im virtuellen Kurzschluss 
betrieben, also quasi mit RL->0.

> Aber lass uns mal bei 1k Ohm bleiben, dann kommen wir auf
>
> 80µA * 1k Ohm = 80mV
>
> Der Unterschied zwischen stockdunkel und maximaler Helligkeit beträgt
> also nur 80mV. Damit kannst du keinen Transistor zuverlässig ein und aus
> schalten.

So betreibt man das nicht.

> So betreibt man das nicht.

Mein Reden!

80µA => hell, 0µA => dunkel

> 80µA => hell, 0µA => dunkel

Es gibt beliebige viele Zwischenstufen, in denen soll der Transistor 
(soweit ich verstanden habe) nicht halb leiten. Deswegen Verstärker + 
Schmitt Trigger.

> Schmitt Trigger.

Schmitt-Trigger ist 60er.
Heute benutzt man Komparatoren.

Bürovorsteher schrieb:
> Schmitt-Trigger ist 60er.
> Heute benutzt man Komparatoren.

Ein Schmitt-Trigger ist ein Komparator, allerdings einer mit einer 
zusätzlichen Mitkopplung.

ArnoR schrieb:
> Ein Schmitt-Trigger ist ein Komparator

mit einer schlecht und recht definierten Schaltschwelle.

MfG Klaus

Klaus schrieb:
> mit einer schlecht und recht definierten Schaltschwelle.

Nöö, "Schmitt-Trigger" bedeutet nicht automatisch, dass der aus 2 
diskreten Transistoren oder Röhren aufgebaut ist. Mann kann 
Schmitt-Trigger auch mit OPV oder Komparator-ICs aufbauen. Die 
Schaltschwellen sind dann so präzise wie die Referenz.

https://de.wikipedia.org/wiki/Schmitt-Trigger

Klaus schrieb:
> mit einer schlecht und recht definierten Schaltschwelle.

Was für ein Nonsens.

er ist eben ein bissl hysterisch

Axel R. schrieb:
> http://diliev.com/Home/materiali/OLUP/frontends-Ph...

In dem Kapitel „The simplest front end: a resistor“ wurde geschrieben, 
dass man bei der Variante mit einem einfachen Widerstand eine 
Grenzfrequenz von 1600 Hz erhält (bei den angegebenen Werten und 
Bauteilen).

Die Grenzfrequenz von 1600 Hz ist aber nur zu niedrig, wenn es sich um 
einen Tiefpass handelt. Bei einem Hochpass könnte die Grenzfrequenz 
beliebig niedrig (eben deutlich unterhalb der MHz-Grenze) liegen, wenn 
ich im MHz-Bereich arbeiten möchte.

Wenn ich mir aber „Figure 1“ anschaue, dann erkenne ich dort einen 
Hochpass anstatt des erwarteten Tiefpasses. Denn in dem dort gezeigten 
Ersatzschaltbild hat man einen Kondensator in Reihe zu einem Widerstand. 
Also ein CR-Glied.

Wo liegt mein Denkfehler?

mompf schrieb:
> Wo liegt mein Denkfehler?

Hier:

mompf schrieb:
> Wenn ich mir aber „Figure 1“ anschaue, dann erkenne ich dort einen
> Hochpass anstatt des erwarteten Tiefpasses. Denn in dem dort gezeigten
> Ersatzschaltbild hat man einen Kondensator in Reihe zu einem Widerstand.

Das ist eine Parallelschaltung aus RL und CD, die von Stromquellen (ID, 
und die Rauschquellen) parallel gespeist wird. Somit ein Tiefpass, denn 
mit zunehmender Frequenz wird der Kondensator niederohmiger und das 
Signal über der Parallelschaltung kleiner.

NE5211 + NE5214 wuerd ich da aus der Bastelkiste zaubern.