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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor Stromverstärkung? Verständnisfrage


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Autor: kleiner (Gast)
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Ein Stromkreis mit einer 9 Volt Batterie und einem Transistor. Im 
Basisstromkreis ist ein großer Widerstand, es fließt also ein kleiner 
Strom. Im Steuerkreis ist ein kleiner Widerstand, es fließt ein größerer 
Strom (eventuell).

Wenn der Basisstromkreis nun geschlossen wird und die 9 Volt losziehen, 
bewirkt ein kleiner Strom, dass der Steuerstrom vom Kollektor zum 
Emitter fließen kann und dort die 9 Volt (nur durch einen kleineren 
Widerstand gebremst) einen größeren Strom bewirken.

Es wird von Stromverstärkung gesprochen. Aber letztendlich ist die 
"Stärke" doch auch ohne Transistor schon vorhanden? Die Spannungsquelle 
von Basis- und Steuerkreis ist die gleiche. Bis zu den beiden 
Widerständen läuft der Strom doch gleichermaßen los und es wird quasi 
die selbe Arbeit verrichtet. Wieso spricht man daher von Verstärkung?

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Bis zu den beiden Widerständen läuft der Strom doch gleichermaßen los

ja

> und es wird quasi die selbe Arbeit verrichtet

Nein.

Die Stromstärke in den beiden Zweigen ist sehr unterschiedlich, wegen 
der unterschiedlichen Widerstände. Es gilt: I=U/R

Die Arbeit/Leistung ist I*U. Im Steuerstromkreis ist der Strom viel 
geringer, daher ist dort auch die Leistung viel geringer. Nämlich ein 
1/100 verglichen mit dem Last-Stromkreis

: Bearbeitet durch User
Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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kleiner schrieb:
> Ein Stromkreis mit einer 9 Volt Batterie und einem Transistor. Im
> Basisstromkreis ist ein großer Widerstand, es fließt also ein kleiner
> Strom. Im Steuerkreis ist ein kleiner Widerstand, es fließt ein größerer
> Strom (eventuell).

Warum nennst du den Kollektor-Stromkreis den "Steuerkreis"? Da 
widerspricht allen Konventionen. Wenn man einen Stromkreis am Transistor 
als Steuerkreis bezeichnen will, dann ist das der Basiskreis, denn der 
Transistor wird an der Basis gesteuert.

> Wenn der Basisstromkreis nun geschlossen wird und die 9 Volt losziehen,

Volt ziehen nicht los. Eine Spannung liegt an. Strom fließt.

> bewirkt ein kleiner Strom, dass der Steuerstrom vom Kollektor zum
> Emitter fließen kann und dort die 9 Volt (nur durch einen kleineren
> Widerstand gebremst) einen größeren Strom bewirken.

Das ist mindestens falsch formuliert. Der Strom, der vom Kollektor zum 
Emitter fließt, ist der gesteuerte Strom. Das Strom, der von der Basis 
zum Emitter fließt, ist der Steuerstrom.

> Es wird von Stromverstärkung gesprochen. Aber letztendlich ist die
> "Stärke" doch auch ohne Transistor schon vorhanden?

Wortwahl! Strom ist nicht "vorhanden". Strom fließt. Oder eben nicht. Im 
Kollektor-Stromkreis gibt es 4 Elemente: die Spannungsquelle (Batterie), 
die LED, der 1K Widerstand und die CE-Strecke des Transistors. Letztere 
ist dabei das einzige variable Element. Im Schaltbetrieb (der hier 
vorliegt) ist der Transistor entweder hochohmig - dann fließt kein 
Strom. Oder er ist niederohmig, dann fließt viel Strom. Da hier aber 
noch ein 1K Widerstand in Reihe liegt, kann der Strom auch im besten 
Fall nicht größer werden als ca. 7mA (ich unterstelle, daß an der LED 2V 
abfallen).

> Die Spannungsquelle
> von Basis- und Steuerkreis ist die gleiche. Bis zu den beiden
> Widerständen läuft der Strom doch gleichermaßen los und es wird quasi
> die selbe Arbeit verrichtet.

Bahnhof. Strom läuft nicht los. Sowohl im Basis-Stromkreis als auch im 
Kollektor-Stromkreis wird der jeweils fließende Strom von den 
Widerständen bestimmt. Davor addieren sich diese Ströme einfach.

> Wieso spricht man daher von Verstärkung?

Reachne doch einfach mal den Basisstrom aus. Und vergleiche den dann mit 
dem Kollektorstrom. Wobei man so eine Schaltung besser mal aufbaut und 
die Ströme jeweils mißt.

Autor: kleiner (Gast)
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Danke für die Klarstellungen. Ich lerne täglich dazu. Was ich immer noch 
nicht verstehe ist der Vorteil dieser "Verstärkung". Was ist denn an der 
Schaltung mit Transistor besser, als in einer ohne Transistor? Wenn der 
gesteuerte Strom fließt, durch den Transistor, durch den 1K-Widerstand 
und die LED... wird dann nicht genausoviel "verbraucht", wie als würde 
man einen Stromkreis nur mit diesem 1K-Widerstand und der LED (also ohne 
Transistor) betreiben?

Autor: HildeK (Gast)
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kleiner schrieb:
> Was ich immer noch
> nicht verstehe ist der Vorteil dieser "Verstärkung"

Bei dem Beispiel kannst du z.B über den sehr kleinen Basisstrom einen 
hundertfach höheren Strom schalten, also die LED am Kollektor ein- und 
ausschalten. Oder sie heller und dunkler leuchten lassen durch 
Veränderung des Basisstromes.
Oder, denke an ein Mikrofon mit einem Signal von einigen mV. Irgendwann 
soll es ja mal auf einen Lautsprecher und der will ev. einige 10V oder 
mehr sehen, um ausreichend laut zu sein.

Autor: Kolja L. (kolja82)
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kleiner schrieb:
> Was ist denn an der
> Schaltung mit Transistor besser, als in einer ohne Transistor?

Wenn dein Taster den Stom nicht abkann, ist der Transistor notwendig.

Autor: Georg M. (g_m)
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kleiner schrieb:
> Es wird von Stromverstärkung gesprochen. Aber letztendlich ist die
> "Stärke" doch auch ohne Transistor schon vorhanden? Die Spannungsquelle
> von Basis- und Steuerkreis ist die gleiche. Bis zu den beiden
> Widerständen läuft der Strom doch gleichermaßen los und es wird quasi
> die selbe Arbeit verrichtet. Wieso spricht man daher von Verstärkung?

Gemeint ist die Verstärkung des Signals, nicht der Batterie.
Transistor selbst ist keine Energiequelle.

Wikipedia:
Die zusätzliche Leistung wird einer Energiequelle entnommen, also z. B. 
einer Batterie oder einem Netzteil.

https://de.wikipedia.org/wiki/Verstärker_(Elektrotechnik)

Autor: Günter Lenz (Gast)
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kleiner schrieb:
>Was ist denn an der
>Schaltung mit Transistor besser, als in einer ohne Transistor?

Der Steuerstrom kann ja auch woanders herkommen als von
einem Schaltkontakt. Dieses Beispiel mit Schaltkontakt
dient ja nur dazu, daß Prinzip zu verstehen. Zum Beispiel,
wenn du das Licht der LED mit 100kHz modulieren willst,
daß geht dann mit einem Schaltkontakt nicht.

Autor: Checker (Gast)
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Vielleicht solltest du das Bsp. nur als Bsp. betrachten. Zufällig wird 
hier alles von der gleichen Quelle versorgt. Wenn du zwei Quellen 
verwendest, eine für die Basis und eine für Lastkreis, dann macht das 
schon mehr Sinn. Musst nur beide Massen verbinden.
Dann wird die Basis Quelle schwach belastet und Last Quelle stärker 
belastet.

Autor: Georg M. (g_m)
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kleiner schrieb:
> Was ist denn an der  Schaltung mit Transistor besser, als in einer
> ohne Transistor?

Was ist der Unterschied zwischen Elektronik und Elektrik?

Autor: Mani W. (e-doc)
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Die grüne Led wird wohl kaum leuchten mit 100K...

Autor: c-hater (Gast)
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Mani W. schrieb:

> Die grüne Led wird wohl kaum leuchten mit 100K...

Natürlich wird sie leuchten. Nur halt sehr schwach. Zumindest in dunkler 
Umgebung sollte man die ca. 60µA aber schon deutlich erkennen können.

Autor: Stefanus F. (Firma: Äppel) (stefanus)
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> Was ich immer noch nicht verstehe ist der Vorteil dieser "Verstärkung".

Stell Dir vor, du hältst die Fernbedienung eine Baukranes in der Hand. 
Mit einer kleinen Fingerbewegung hebst du eine ganze Beton-Wand hoch. 
Das wäre ohne Verstärkung nicht möglich.

Anderes Beispiel: Ein Mikrocontroller soll den Antrieb einer 
Kirmes-Attraktion steuern. Deren Motoren haben Anschlüsse so dick wie 
mein Daumen, damit sie nicht durchbrennen. Wie kann so viel Strom aus 
einem Mikrocontroller heraus kommen?

: Bearbeitet durch User
Autor: M.A. S. (mse2)
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Mani W. schrieb:
> Die grüne Led wird wohl kaum leuchten mit 100K...

Da kannst Du Dich irren (je nach LED). Ich habe hier tiefgrüne LEDs, die 
bei winzigen Strömen schon sichtbar leuchten.
(Bei Nennstrom eignen sie sich zu einer Aufführung von Harry-Potter: 
Adava-Kedava, oder so ähnlich...)

Autor: M.A. S. (mse2)
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Stefanus F. schrieb:
> Stell Dir vor, du hältst die Fernbedienung eine Baukranes in der Hand.
> Mit einer kleinen Fingerbewegung hebst du eine ganze Beton-Wand hoch.
> Das wäre ohne Verstärkung nicht möglich.

Ich stell mir gerade vor, der Baukranantriebsstrom läuft durch einen 
BC547...   :D

Nee, sorry, grundsätzlich gutes Beispiel! :)

Autor: batman (Gast)
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Und was ist mit den Analogverstärkern passiert?
Wie geht das, daß man mit einem zarten Stimmchen von tausenden Menschen 
gleichzeitig laut und deutlich gehört werden kann?

Autor: Michel M. (elec-deniel)
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zur Simulation ... verfeinern kann man es immer noch :-)

Autor: Karl B. (gustav)
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kleiner schrieb:
> Wenn der
> gesteuerte Strom fließt, durch den Transistor, durch den 1K-Widerstand
> und die LED... wird dann nicht genausoviel "verbraucht", wie als würde
> man einen Stromkreis nur mit diesem 1K-Widerstand und der LED (also ohne
> Transistor) betreiben?

Hi,
nein.
Der Transistor leitet erst ab Materialkonstante GE = ca. 0,3V und Si ca. 
0,7 V höher an Basis gegenüber Emitter.(NPN)

Dann ist da noch der verbleibende Spannungsfall zwischen E und C, der 
erst bei "Sättigung" klein wird, so dass er nicht mehr ins Gewicht 
fällt.

Wie groß der Basisstrom sein muss, um den Transistor in die Sättigung zu 
fahren, steht in den Datenblättern genauer.

Wiki sagt:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Transistor-Arbeitsbereich.png

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
Autor: H-G S. (haenschen)
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Elektrische Potentiale, Ströme und Transistoren waren schon immer harte 
Nüsse...

: Bearbeitet durch User

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