Guten Tag Community!
Habe mir diese Schaltung (Emitterfolger, Spannungsregler) mit einer
Z-Diode (Zener-Spannung 10V) aufgebaut.
Wenn ich z.B. als Eingangsspannung 2V einstelle, messe ich am
Emitterwiderstand ca. 1V.
Wenn ich als Eingangsspannung 5V einstelle, messe ich am
Emitterwiderstand ca. 3,5V.
Wenn ich 10V einstelle, messe ich dann ca. 7,6V.
Ach ja, als Basisvorwiderstand benutze ich 4,7kOhm, den
Emitterwiderstand variiere ich (mal 100Ohm, mal 220Ohm, mal 1kOhm etc.).
Könnt ihr mir den Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der
Emitterspannung erklären?
Also wodurch diese Differenzen entstehen?
Lothar M. schrieb:> Welcher Transistor? Und wo ist der Emitter? Wie sieht dein Aufbau aus?> Kannst du davon mal ein Foto machen?
Bin gerade nicht zu Hause.
Der Emitter ist in Richtung des Widerstandes; habe vergessen den Pfeil
einzuzeichnen (npn-Transistor).
Max U. schrieb:> Könnt ihr mir den Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der> Emitterspannung erklären?
Das ist vorranig die Ube und ein Transistor, der nicht ganz
durchschaltet. Der Rest ist ein Messfehler...
Max U. schrieb:> Lothar M. schrieb:>> Welcher Transistor?> Bin gerade nicht zu Hause.
Wie groß ist der denn?
Ist das ein TO3 Gehäuse oder eher ein SOT323?
Lothar M. schrieb:> Max U. schrieb:>> Könnt ihr mir den Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der>> Emitterspannung erklären?> Das ist vorranig die Ube und ein Transistor, der nicht ganz> durchschaltet. Der Rest ist ein Messfehler...>> Max U. schrieb:>> Lothar M. schrieb:>>> Welcher Transistor?>> Bin gerade nicht zu Hause.> Wie groß ist der denn?> Ist das ein TO3 Gehäuse oder eher ein SOT323?
Ich benutze diese Hera Boards die auch an Hochschulen etc. verwendet
werden. Dort kommt folgender Transistor zum Einsatz.
Max U. schrieb:> Dort kommt folgender Transistor zum Einsatz.
Naja, der interessante Teil mit der Stromverstärkung fehlt dort. Wie
auch immer, die wird bei dem DIng im TO92-Gehäuse schon gut über 100
sein...
Dann wäre es mal interessant, zu wissen, welche Spannung an der Basis
hast und welche Spannung am Emitter dazugehört.
Max U. schrieb:> Könnt ihr mir den Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der> Emitterspannung erklären?
Da du mit der Eingangsspannung nicht über die Zenerspannung hinaus
gehst, ist erstmal die Zenerdiode völlig überflüssig, d.h. sie bewirkt
garnichts.
Die Emitterspannung ist ganz grob um ~0,7V geringer als die
Basisspannung.
Der Emitter folgt also der Basisspannung mit einem Versatz von ~0,7V.
Über die Basis fliesst auch ein zwar kleiner, aber doch wichtiger Strom,
welcher von dem Basiswiderstand geliefert wird. Wie hoch der Strom ist,
hängt vom Verstärkungsfaktor des verwendeten Transistors ab.
In deinem Fall ist der Widerstand mit 4k7 relativ hoch, d.h. bei einer
Belastung mit 100Ω am Emitter fällt auch infolge des Basisstromes eine
nicht zu vernachlässigende Spannung ab, was die Basisspannung und mit
ihr auch die Emitterspannung entsprechend einstellt.
Alles klar?
Lothar M. schrieb:> Max U. schrieb:>> Könnt ihr mir den Unterschied zwischen der Eingangsspannung und der>> Emitterspannung erklären?>> Da du mit der Eingangsspannung nicht über die Zenerspannung hinaus> gehst, ist erstmal die Zenerdiode völlig überflüssig, d.h. sie bewirkt> garnichts.
Ich kann an der Spannungsquelle bis zu 30V einstellen.
Was würde dies bewirken? (Wenn ich über die Zener-Spannung gehen würde)
Wie wäre dann dort das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der
Emitterspannung ?
Max U. schrieb:> Wenn ich 10V einstelle, messe ich dann ca. 7,6V.
Das wären ca. 8,3V an der Basis und damit 1,7V über den Basiswiderstand,
womit also 350µA in die Basis (und die restlichen 10µA in die langsam zu
leiten beginnende Z-Diode) fließen. Damit hat der Transistor in etwa
eine Stromverstärkung von 200 --> alles im grünen Bereich.
Dreh die Spannung mal auf 15V hoch oder noch höher und den
Basiswiderstand kleiner, dann könntest du auf die gewünschten 9,3..9,5V
am Emitter kommen.
Max U. schrieb:> Ich kann an der Spannungsquelle bis zu 30V einstellen.> Was würde dies bewirken? (Wenn ich über die Zener-Spannung gehen würde)
Ab 10V aufwärts würde die Zenerdiode anfangen zu leiten und die
Basisspannung auf 10V festhalten/stabilisieren. Damit hättest du eine
konstante Spannung von ~9,3V am Emitter.
Wenn der Transistor in Ordnung ist und der Lastwiderstand am Emitter
>=100Ω beträgt, sollte bei deinen Versuchen mit der variierenden
Eingangsspannung am Lastwiderstand immer etwa die Eingangsspannung-0.7V
herauskommen.
Erst ab etwa 12V Eingangsspannung sollte die Ausgangsspannung bei ca.
9.3V verbleiben - ab da wirkt die 10V-Z-Diode und die Schaltung
stabilisiert.
Die Last mit 100Ω ist noch nicht zu niedrig, der Basisvorwiderstand für
diese Last ist jedoch recht hoch.
Lothar M. schrieb:> Wie> auch immer, die wird bei dem DIng im TO92-Gehäuse schon gut über 100> sein...
Vielleicht doch nicht?
Max U. schrieb:> Ich kann an der Spannungsquelle bis zu 30V einstellen. Was würde dies> bewirken? (Wenn ich über die Zener-Spannung gehen würde)
Hält dein 100 Ohm Widerstand 1W aus? Wenn nicht, dann soltest du eine
Z-Diode mit geringerer Spannung nehmen. Oder den 200 Ohm Widerstand dort
einsetzen...
> Wie wäre dann dort das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der> Emitterspannung ?
Lass mal rechnen...
Für die finalen 9,5V brauchst du 95mA. Also mit der zuvor berechneten
Stromverstärkung einen Basisstrom von etwa 500µA. Somit müssen über dem
Basiswiderstand 4700 Ohm * 500µA = 2,2V abfallen.
Kurz und knackig: so ab 12..13V wird deine Emitterspannung langsam
stabil. Reinspucken tut dir da "nur" noch die Z-Diode, die schon vor 10V
beginnt zu leiten...
HildeK schrieb:> Die Last mit 100Ω ist noch nicht zu niedrig,
Das muss ich korrigieren - nach dem Post von L. Miller. So ist es, wenn
man sich mal wieder verrechnet. Es fließen ja 100mA, nicht 10mA :-(.
Der Strom ist auch zu groß für den Transistor, vor allem, wenn du bis
auf 30V am Eingang gehen willst. Dann muss der nämlich 2W verheizen und
das ist der sichere Tod eines Transistors im TO92-Gehäuse.
Und bei dem Kollektorstrom ist dann auch die Stromverstärkung keine 100
mehr. Deshalb sind die 4k7 viel zu hoch.
Lege das ganze mal auf kleinere Ströme aus, also RE z.B. auf 1k erhöhen.
HildeK schrieb:> Lege das ganze mal auf kleinere Ströme aus, also RE z.B. auf 1k erhöhen.
Oder alternativ auf niedrigere Spannungen und eine 4,7V Z-Diode nehmen.
Wenn der Transistor falsch herum eingebaut wurde, dann beträgt die
Verstärkung ca. 3 bis 10 fach und Emitter-Basis bricht bei etwas mehr
als 6...11V durch.
Dieter schrieb:> Emitter-Basis bricht bei etwas mehr> als 6...11V durch.
Genau...und zwar ziemlich stabil bei einer festgelegten Spannung. Diesen
Effekt kann man als Zenerdioden-Ersatz nutzen.
So hatte ich mir in jungen Jahren immer passende Zenerdioden selbst
generiert.
Die Emitter-Basisstrecke von Kleinleistungstransistoren bricht zwischen
3 und ca. 12V durch und bleibt dort, mit entsprechendem Vorwiderstand,
recht stabil stehen. Oftmals stabiler als dedizierte Zenerdioden.
Joachim B. schrieb:> egal wie es ist immer noch KEIN Regler
Die Literatur bezeichnet in aber als Linear-, bzw. Längsregler. Das es
in Wirklichkeit nur ein Stabilisator ist, ist zwar wahr, aber er wird
nur selten so genannt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler
Matthias S. schrieb:> Die Literatur bezeichnet in aber als Linear-, bzw. Längsregler.
was der TO zeigt?
Quellen bitte!
es ist und bleibt kein Regler und ich kenne einen der sowas Regler
nennt!
Joachim B. schrieb:> es ist und bleibt kein Regler
Auch wenn sich das keiner zu sagen traut ist es prinzipiell durchaus
Regler, denn der "Sollwert" ist die Spannung an der Z-Diode, der
"Istwert" ist die Spannung am Emitter, der "Vergleicher" ist die
BE-Strecke und der "Verstärker" ist der Verstärkungsfaktor des
Transistors.
Alles drin, was ein Regler braucht...
Lothar M. schrieb:> Auch wenn sich das keiner zu sagen traut
du traust dich was, mein Professor hätte dir da aber energisch
widersprochen, der IST-Wert wird mitnichten dem SOLL-Wert nachgeregelt.
Joachim B. schrieb:> Matthias S. schrieb:>> Die Literatur bezeichnet in aber als Linear-, bzw. Längsregler.
Ja, das macht sie, die Literatur.
>> was der TO zeigt?> Quellen bitte!
Gerne doch!
https://de.wikibooks.org/wiki/Interessante_Messungen/_Spannungsquellen/_Spannungsregler_selbst_gebaut>> es ist und bleibt kein Regler
ach freilich.
> und ich kenne einen der sowas Regler> nennt!
Jetzt kennst Du schon 2: Matthias und mich.
OT:
Was bist Du denn eigentlich für ein Stümper und lausiger Amateur? Die
Grundschaltungen nicht kennen, aber stets andere Leute belehren wollen.
Joachim B. schrieb:> der IST-Wert wird mitnichten dem SOLL-Wert nachgeregelt.
Naja, ich finde schon. Im Rahmen des sehr simplen BE-Dioden-Vergleichers
und des daran gekopplten einstufigen Transistorverstärkers Möglichen.
Auch andere Regler haben so ihre Grenzen. Ich kenne Integratoren, die
integrieren nicht bis zur Unendlichkeit, sondern nur bis unter die
Versorgungsspannung. Und andere sind schlicht zu langsam. Aber trotz
dieser Grenzen sind es Regler...
Joachim B. schrieb:> dem fehlt nämlich die Rückführung vom IST-Wert und die Stromverstärkung> als Konstante anzunehmen, na ja......
Das einzige hier erkennbare Problem ist, dass diese Rückführung an den
selben Pin geht, der auch der Reglerausgang ist. Das ist eine
"Eigenheit" der praktischen Ausführung dieses Reglers, aber trotzdem ist
das eine Rückführung...
Lothar M. schrieb:> Joachim B. schrieb:>> der IST-Wert wird mitnichten dem SOLL-Wert nachgeregelt.> Naja, ich finde schon
OK belassen wir es dabei, mein Prof hätte dir ne 6 / 0P. verpasst.
Per Definition kann man alles Regler nennen (auch Potis) auch wenn die
Voraussetzungen nicht stimmen.
Joachim B. schrieb:> OK belassen wir es dabei, mein Prof hätte dir ne 6 / 0P. verpasst.
Da bin ich mal froh, dass man mit meinem Prof lockerer über solche
Sachen diskutieren und philosophieren konnte... ;-)
Ich finde, die Schaltung regelt ganz gut die Lastschwankungen aus,
obwohl sie kein Regler, sondern nur ein "Stabilisator" ist.
> Per Definition kann man alles Regler nennen (auch Potis)
Ja, da müsste man aber irgendein aktives Bauteil dranbasteln. Ein
Bimetall vielleicht oder einen Motor.
Lothar M. schrieb:> Da bin ich mal froh, dass man mit meinem Prof lockerer über solche> Sachen diskutieren und philosophieren konnte... ;-)
ja manche Profs waren knallhart, mit anderen MUSSTE man diskutieren,
manchmal auch mit Erfolg.
Bei manchen konnte man diskutieren, bei anderen wusste man es ist
sinnlos, ärgern und runterschlucken.
Joachim B. schrieb:> du traust dich was, mein Professor hätte dir da aber energisch> widersprochen, der IST-Wert wird mitnichten dem SOLL-Wert nachgeregelt.Joachim B. schrieb:> OK belassen wir es dabei, mein Prof hätte dir ne 6 / 0P. verpasst.
Du traust Dich was, hier für 'Deinen' Professor zu sprechen!
Es IST ein Regler (selbst dann, wenn 'Dein' Professor tatsächlich
widerspräche).
Es ist eine sehr einfach Regelung (dem Typ nach P, kein I und kein
D-Anteil). Solche Regler haben immer einen endlichen Regelfehler, der in
diesem Falle auch nicht besonders klein sein wird.
Bloß, weil DU die Rückführung nicht siehst, heißt das noch lange nicht,
dass keine da ist.
Und: Niemand hat behauptet, es sei ein besonders guter Regler.
Joachim B. schrieb:> Per Definition kann man alles Regler nennen (auch Potis) auch wenn die> Voraussetzungen nicht stimmen.
Nö.
Ich habe jetzt mal den Transistor in die "Vergleicherdiode" und den
"Stromverstärker" aufgeteilt und brauche wegen der galvanischen Trennung
jetzt eine optisch erkennbare Rückführung. Der gesamte Wirk- und
Regelmechanismus und die Funktion ist aber die selbe...
Anmerkung: ich musste noch die Last etwas reduzieren, denn der
Optokoppler verstärkt nicht so gut.
M.A. S. schrieb:> Du traust Dich was, hier für 'Deinen' Professor zu sprechen!> Es IST ein Regler (selbst dann, wenn 'Dein' Professor tatsächlich> widerspräche).
es war ja nicht nur ein Professor, da waren sich alle zu meiner Zeit
einig, heute ist das mit der Einigkeit unter Professoeren aber auch
anders :)
Wie definierst du denn regeln?
Joachim B. schrieb:> Wie definierst du denn regeln?
So flott dahergesagt: ich vergleiche einen Sollwert mit einem Istwert
und versuche irgendwie den Istwert dem Sollwert anzupassen.
Wenn ich beim Maßkrugstemmen den Maßkrug vor mir sehe, dann regle ich
dessen Höhe so, dass ich ihn nicht hintenüber leere und auch so, dass
nicht der Schiri kommt und "höher" sagt. Das Stellglied dieser
Regelstrecke ist aber schon nach relativ kurzer Zeit überlastet und muss
mit dem Inhalt des Maßkrugs gekühlt werden.
Lothar M. schrieb:> Joachim B. schrieb:>> Wie definierst du denn regeln?> So flott dahergesagt: ich vergleiche einen Sollwert mit einem Istwert> und versuche irgendwie den Istwert dem Sollwert anzupassen.
gute Antwort, so lernte ich das auch, nur wo ist das beim Emitterfolger?
Meinst du die Stromgegenkopplung beim Emitterfolger ist der Vergleich
und die Rückführung also im sinne von regeln oder doch nur eine
Stabilisierung?
Joachim B. schrieb:> es war ja nicht nur ein Professor, da waren sich alle zu meiner Zeit> einig, ...
:)
Lassen wir den Proffessoren ihre wohlverdiente Ruhe!
(Ich fand die unsrigen ganz ok, dafür waren manche (ach, eigentlich auch
nur einer!) Assistenten ein wenig borniert...)
Joachim B. schrieb:> Wie definierst du denn regeln?Lothar M. schrieb:> Joachim B. schrieb:>> Wie definierst du denn regeln?> So flott dahergesagt: ich vergleiche einen Sollwert mit einem Istwert> und versuche irgendwie den Istwert dem Sollwert anzupassen.
So wie Lothar M. auch.
Ein Transistor in Kollektorschaltung (Emitterfolger) ist immer so etwas
wie eine Regelung. Er (der Transistor) 'versucht', mit die
Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgen zu lassen (natürlich mit
der Differenz Ube).
Joachim B. schrieb:> Meinst du die Stromgegenkopplung beim Emitterfolger ist der Vergleich> und die Rückführung also im sinne von regeln oder doch nur eine> Stabilisierung?
Ich sehe gar keine Notwendigkeit, hier einen Unterschied zu machen.
M.A. S. schrieb:> Ein Transistor in Kollektorschaltung (Emitterfolger) ist immer so etwas> wie eine Regelung. Er (der Transistor) 'versucht', mit die> Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgen zu lassen (natürlich mit> der Differenz Ube).
Uahhh, was für ein Deutsch! Sowas kommt dabei heraus, wenn man
nachträglich etwas ändert und nicht achtgibt, dass Anfang und Ende
zusammenpassen.
Gemeint war:
Er versucht, die Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgen zu lassen.
Max U. schrieb:> Ich benutze diese Hera Boards die auch an Hochschulen etc. verwendet> werden. Dort kommt folgender Transistor zum Einsatz.
Falsche Sorte. Du brauchst den obersten ("Transistor NPN 40V") aus
https://www.mikrocontroller.net/attachment/367282/Unbenannt.png , nicht
den "Transistor MOS".
An der Z-Diode solltest Du Deine 10 V messen können, und am Emitter des
NPN-Transistors dann 0,7 V weniger.
Joachim B. schrieb:> Lothar M. schrieb:>> Da bin ich mal froh, dass man mit meinem Prof lockerer über solche>> Sachen diskutieren und philosophieren konnte... ;-)>> ja manche Profs waren knallhart, mit anderen MUSSTE man diskutieren,> manchmal auch mit Erfolg.> Bei manchen konnte man diskutieren, bei anderen wusste man es ist> sinnlos, ärgern und runterschlucken.
Junge, Junge...
So was Hartleibiges. Du hast richtig Pech gehabt: In der DDR wäre das
Bestandteil einer Berufsausbildung gewesen (FA für BMSR-Technik,
Elektromonteur, Elektronikfacharbeiter etc.) Da brauchte man sich nicht
mit Professoren zu zanken...
Für mich ist das eine Regelung, also nocheiner der für diese Definition
eintritt.
Warum: Die Basisspannung wird durch die Z-Diode auf einem bestimmten
Wert gehalten, daraus folgt eine entsprechende Ausgangsspannung.
Steigt die Belastung des Ausgangs, dann steigt der Basisstrom und der
Z-Dioden-Strom fällt.
Z-Dioden-Spannung ist auch in bestimmten Grenzen stromabhängig.
Fällt wegen des höheren Basisstromes die Spannung an der Z-Diode, fällt
auch deren Strom.
Somit wird der Basisstrom in gewissen Grenzen geregelt, was einer
Regelung der Ausgangsspannung gleichkommt.
Elektrofan schrieb:> Wenn er auch eine bleibende Regelabweichung hat
Jo klar, eine Regelung impliziert nicht zwangsläufig eine bestimmte
Qualität der Regelung.
soul e. schrieb:> Falsche Sorte. Du brauchst den obersten ("Transistor NPN 40V") aus> https://www.mikrocontroller.net/attachment/367282/Unbenannt.png , nicht> den "Transistor MOS".
Nö, ist schon die richtige. Der MOS Transistor steht in der 2. Spalte
der Tabelle und heisst 503.130.014. Der NPN 100mA ist der 503.130.006.
Am besten macht sich vermutlich der 503.130.008.
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