Hallo, ich möchte den Basiswiderstand für einen Diotec 2N2222A berechnen. Das Datenblatt findet man hier: https://www.distrelec.de/Web/Downloads/_p/df/Diotec-2N2222A_eng_ger_tds.pdf?pid=30146492 Ich habe so etwas noch nie gemacht, also erschießt mich bitte nicht gleich. Ic soll 50mA sein. Ich habe 3,3V oder 5V Versorgungsspannung zur Verfügung. Dazu habe ich mir folgenden Link durchgelesen: https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand Nun meine Fragen zum Datenblatt, mich verwirren dort ein paar Sachen. 1. hFE(Sat) gibt es in dem Datenblatt nicht direkt. Auf Seite 1 sind Kollektorsättigungspannungen erwähnt. Kann ich aus denen schließen, dass hFE(Sat) = 10 ist? Weil das Verhältnis zwischen Ic zu Ib = 10 für die dort angegebenen Werte ist? 2. Wie kann Uce(Sat) bei einem größeren Basisstrom (Ib = 50mA) größer sein als bei einem kleineren Basisstrom (Ib=15mA). Die Spannung müsste doch "zusammebrechen". 3. Falls 1. stimmen sollte, würde ich den Widerstand wie folgt berechnen: Ic = 50mA hFE = 10 Ib = 50mA/10 = 5mA Mit R = U/I = (3,3V-0,7V)/50*10^-3 = 520 Ohm? Vielen Dank!
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Karl schrieb: > 1. hFE(Sat) gibt es in dem Datenblatt nicht direkt. Auf Seite 1 sind > Kollektorsättigungspannungen erwähnt. Kann ich aus denen schließen, dass > hFE(Sat) = 10 ist? Weil das Verhältnis zwischen Ic zu Ib = 10 für die > dort angegebenen Werte ist? nein viel zu niedrig, und im DB stehen doch für verschiedene Vce, Ic die hFE drin, also warumm willst du hier rumfantasieren? Karl schrieb: > 2. Wie kann Uce(Sat) bei einem größeren Basisstrom (Ib = 50mA) größer > sein als bei einem kleineren Basisstrom (Ib=15mA). Die Spannung müsste > doch "zusammebrechen". also, zusammen brechen kann auch alles bei z.B. 1mA, das hängt nur von deiner Stromversorgung ab! also eher bricht da nichts zusammen, weil die 100mA und hoffentlich mehr bereit stellt. Ib gross bedeutet Ic gross und auch Richtung Sättigung. Ic gross bedeutet auch grösser Spannungsabfall an der Strecke Vce.
HutaufHutab schrieb: > Karl schrieb: >> 1. hFE(Sat) gibt es in dem Datenblatt nicht direkt. Auf Seite 1 sind >> Kollektorsättigungspannungen erwähnt. Kann ich aus denen schließen, dass >> hFE(Sat) = 10 ist? Weil das Verhältnis zwischen Ic zu Ib = 10 für die >> dort angegebenen Werte ist? > > nein viel zu niedrig, und im DB stehen doch für verschiedene Vce, Ic die > hFE drin, also warumm willst du hier rumfantasieren? Weil ich nicht hFE sondern hFE(sat) suche. Wenn ich hFE nehmen würde, würde mir obiger Link (https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand) raten, den kleinsten Wert, also 35 zu nehmen. Leider ist der Text dann relativ schwammig, weil er mir vorschlägt den durch 2-10 zu teilen. Nehme ich dann 2 oder 10? Du verstehst mein Problem :) > Karl schrieb: >> 2. Wie kann Uce(Sat) bei einem größeren Basisstrom (Ib = 50mA) größer >> sein als bei einem kleineren Basisstrom (Ib=15mA). Die Spannung müsste >> doch "zusammebrechen". > > also, zusammen brechen kann auch alles bei z.B. 1mA, das hängt nur von > deiner Stromversorgung ab! > also eher bricht da nichts zusammen, weil die 100mA und hoffentlich mehr > bereit stellt. > > Ib gross bedeutet Ic gross und auch Richtung Sättigung. > Ic gross bedeutet auch grösser Spannungsabfall an der Strecke Vce. Mit Spannung zusammenbrechen, meinte ich die Spannung Uce. Aber du hast Recht und ich hatte einen Denkfehler, die Spannung muss bei höherem Strom ja streigen, zumindest wenn ich ein festes R annehme.
Karl schrieb: > Aber du hast > Recht und ich hatte einen Denkfehler, die Spannung muss bei höherem > Strom ja streigen, zumindest wenn ich ein festes R annehme. Mit R meine ich hier die Strecke CE.
Karl schrieb: > ich möchte den Basiswiderstand für einen Diotec 2N2222A > berechnen. Das Datenblatt findet man hier: > https://www.distrelec.de/Web/Downloads/_p/df/Diotec-2N2222A_eng_ger_tds.pdf?pid=30146492 > > Ich habe so etwas noch nie gemacht, also erschießt mich > bitte nicht gleich. > Ic soll 50mA sein. Ich habe 3,3V oder 5V Versorgungsspannung zur > Verfügung. > > Dazu habe ich mir folgenden Link durchgelesen: > https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand Erstmal: Glückwunsch bis hierhin. Du hast deutlich mehr richtig gemacht als viele andere Fragesteller. > Nun meine Fragen zum Datenblatt, mich verwirren dort ein > paar Sachen. > > 1. hFE(Sat) gibt es in dem Datenblatt nicht direkt. Ich werde den Artikel doch mal ändern müssen. "hFE(sat)" ist nämlich logischer Unsinn; "hFE" bezieht sich auf den LINEARBETRIEB, während die Sättigungspannung beschreibt, wie sich der Transistor verhält, wenn der Linearbetrieb VERLASSEN wird. Es kann also rein logisch kein "hFE(sat)" geben. > Auf Seite 1 sind Kollektorsättigungspannungen erwähnt. > Kann ich aus denen schließen, dass hFE(Sat) = 10 ist? Unsinn. Im Datenblatt steht völlig korrekt: "Ib = 15mA; Ic = 150mA". Das sind MESSBEDINGUNGEN, die von außen "mit Gewalt" eingestellt werden -- keine Eigenschaft des Transistors! > Weil das Verhältnis zwischen Ic zu Ib = 10 für die > dort angegebenen Werte ist? Vergiss' die "Sättigungsverstärkung"; die gibt es nicht. (Widersacher zeigen mir bitte Seite im Tietze/Schenk, auf der sie erklärt wird.) Man misst das Schaltverhalten von Transistoren bei relativ starker Übersteuerung, weil das den realen Betriebsbedingungen nahekommt. Transistoren in Schaltanwendungen WERDEN übersteuert. > 2. Wie kann Uce(Sat) bei einem größeren Basisstrom > (Ib = 50mA) größer sein als bei einem kleineren > Basisstrom (Ib=15mA). Die Spannung müsste doch > "zusammebrechen". ??? Dass auch der Laststrom entsprechend größer ist, das hast Du bemerkt?! Bei Ic = 150mA ist Uce_sat <= 0.3V, bei Ic = 500mA ist Uce_sat <= 1.0V. > 3. Falls 1. stimmen sollte, Stimmt nicht, ist aber erstmal egal: > würde ich den Widerstand wie folgt berechnen: > Ic = 50mA > hFE = 10 > > Ib = 50mA/10 = 5mA > > Mit R = U/I = (3,3V-0,7V)/50*10^-3 = 520 Ohm? Abgesehen von dem Tippfehler (es muss 5*10^-3 heißen) rechnerisch korrekt. Allerdings ist das Übertreibung; das DaBla garantiert bei Ic = 150mA eine Stromverstärkung von 100 und bei 10mA eine Stromverstärkung von 75. Da das eine MINDESTVERSTÄRKUNG (und keine "typische") ist, wäre ich mit einem Übersteuerungsfaktor von 3 zufrieden. Man dürfte also mit einer Stromverstärkung von 75/3 = 25fach rechnen. Als Basisstrom ergibt sich dann Ib = 2mA; der Vorwiderstand wäre dann 1.3kOhm. Das heißt nicht, dass Dein Wert von 520 Ohm "falsch" ist; es ist m.E. lediglich etwas sehr Gürtel-und- Hosenträger-Prinzip (für die Schweiz: übertrieben).
Karl schrieb: > Weil ich nicht hFE sondern hFE(sat) suche. Es gibt kein hfe(sat). > Wenn ich hFE nehmen würde, würde mir obiger Link > (https://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand) > raten, den kleinsten Wert, also 35 zu nehmen. Unsinn. Du nimmst den Wert, der Deinen Betriebsbedingungen am nächsten kommt. Das ist entweder hfe = 75 bei Ic = 10mA oder hfe = 100 bei Ic = 150mA. > Leider ist der Text dann relativ schwammig, weil er mir > vorschlägt den durch 2-10 zu teilen. Nehme ich > dann 2 oder 10? Du verstehst mein Problem :) Das ist nicht kritisch; ich würde irgendwas zwischen 3 und 5 wählen. Begründung: 1. Der von Dir gewünschte Kollektorstrom (50mA) ist nicht sehr hoch und der Transistor ausreichend kräftig; es ist also nicht notwendig, den Transistor wie ein Irrer zu übersteuern. 2. Im Datenblatt steht eine MINDESTVERSTÄRKUNG, kein TYPISCHER Wert. Man kann sich daher einigermaßen darauf verlassen, dass jeder Transistor 75fach oder höher verstärkt. Stünde dort ein typischer Wert, würde ich den Übersteuerungsfaktor etwas höher wählen. > Mit Spannung zusammenbrechen, meinte ich die Spannung Uce. > Aber du hast Recht und ich hatte einen Denkfehler, die > Spannung muss bei höherem Strom ja streigen, zumindest > wenn ich ein festes R annehme. Genau. Die Kollektor-Emitter-Strecke ist zwar kein normaler Widerstand, aber im Kern ist Deine Überlegung trotzdem richtig.
Danke Egon, deine Ausführungen helfen mir sehr. Ich würde das gern an einem Beispiel nochmal zusammenfassen. Sagen wir, ich brauch nur Ic=10mA. Ich nehme wieder hFA=75. Im Datenblatt ist eine Mindestverstärkung angegeben. Das heißt, auf die 75 kann ich mich verlassen (eher höher). Jetzt möchte ich den Transistor ja übersteuern, weshalb ich durch einen Übersteuerungsfaktor teile und damit impliziert den Bassistrom um diesen Faktor erhöhe. Nehme ich wieder Faktor 3, so erhalte ich: Ib = Ic/(hFE/3) = 10mA/25 = 0,4 mA Wäre nun statt einer Mindestverstärkung ein typischer Wert angegeben, so kann es sein, dass die Verstärkung unter diesem Wert liegt. Deshalb nehme ich einen höheren Übersteuerungsfaktor von z.B. 7. Damit ergäbe sich: Ib = Ic/(hFE/7) = 10mA/(75/7) = 0,93 mA --> Der Basisstrom wäre also höher womit ich den Transistor weiter "aussteuern" würde. Die jeweiligen Widerstände ergäben sich dann wieder aus dem ohmschen Gesetz. Korrekt bis hierher? Dann habe ich noch eine Frage, die mich bei Transistoren (BJT) generell vewirrt: Im Prinzip erzwingt der Transistor ja einen bestimmten Strom. Wenn ich nun ein Bauteil schalte, braucht es dann wahrscheinlihc immer noch einen Kollektorwiderstand zur Strombegrenzung, oder? Denn letztendlich ist die Rechnung oben ja nur eine Schätzung (ich kenne ja die tatsächliche Verstärkung nicht, das heißt - für das Bauteil was ich schalten möchte, könnte der Kollektorstrom also zu hoch sein und das Bauteil Schaden nehmen?).
Karl schrieb: > Wenn ich > nun ein Bauteil schalte, braucht es dann wahrscheinlihc immer noch einen > Kollektorwiderstand zur Strombegrenzung, oder? Um eine Spannung zu schalten brauchst Du natürlich den Kollektorwiderstand. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm Bei einem Spannungsfolger verwendet man in der Regel keinen Kollektorwiderstand, sondern einen Emitterwiderstand. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204133.htm mfg klaus
Karl schrieb: > das heißt - für das Bauteil was ich schalten möchte, > könnte der Kollektorstrom also zu hoch sein und das Bauteil Schaden > nehmen?). Nein - der Satz ist jetzt falsch. Stell dir einfach vor, die CE-Strecke sei ein mechanischer Kontakt. Wenn der schließt, dann liegt besagtes Bauteil einfach an der Versorgungsspannung. Es fließt soviel Strom, wie das Bauteil (= der Kollektorwiderstand) zulässt bzw. benötigt. Mit dem Transistor machst du nichts anderes, nur dass du dafür sogen musst, dass der Strom, den das Bauteil benötigt, auch fließen kann. Wenn du den Transistor um einen Faktor übersteuerst, könnte zwar noch mehr fließen, aber das Bauteil nimmt sich nur soviel, wie es braucht.
Klaus R. schrieb: > Karl schrieb: >> Wenn ich >> nun ein Bauteil schalte, braucht es dann wahrscheinlihc immer noch einen >> Kollektorwiderstand zur Strombegrenzung, oder? > > Um eine Spannung zu schalten brauchst Du natürlich den > Kollektorwiderstand. > http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm Ich frage mal anders. Sagen wir, ich habe 3.3V am Kollektor als Versorgungsspannung. Nun habe ich ein Bauteil, was genau 3,3V bräuchte und 10mA "zieht". Wenn nun die Verstärkung höher ist, als theoretisch berechnet, so dass mein Transistor beim Durchschalten 15mA liefern würde. Zerstört das, das Bauteil oder "zieht" das dennoch nur 10mA?
HildeK schrieb: > Nein - der Satz ist jetzt falsch. > Stell dir einfach vor, die CE-Strecke sei ein mechanischer Kontakt. Wenn > der schließt, dann liegt besagtes Bauteil einfach an der > Versorgungsspannung. Es fließt soviel Strom, wie das Bauteil (= der > Kollektorwiderstand) zulässt bzw. benötigt. > Mit dem Transistor machst du nichts anderes, nur dass du dafür sogen > musst, dass der Strom, den das Bauteil benötigt, auch fließen kann. Wenn > du den Transistor um einen Faktor übersteuerst, könnte zwar noch mehr > fließen, aber das Bauteil nimmt sich nur soviel, wie es braucht. Danke! Genau das wollte ich wissen. Dann bräuchte ich in meinem Fall aber keinen Vorwiderstand. Denn ich will ja keinen zusätzlichen Spannungsabfall.
Eine Frage an Karl: Was willst du eigentlich machen? Die Anwendung ist da nicht ganz unwichtig...
Karl schrieb: > Dann bräuchte ich in meinem Fall > aber keinen Vorwiderstand. Auf der Lastseite, also am Kollektor, brauchst du keinen extra Vorwiderstand (nur wenn es eine LED sein sollte). Nur an der Basis, um den Basisstrom einzustellen.
Udo K. schrieb: > Eine Frage an Karl: > > Was willst du eigentlich machen? Die Anwendung ist da nicht ganz > unwichtig... Ich frage eigentlich generell. Ich will die Prinzipien gern verstehen, nicht einen speziellen Fall erklärt haben. Wobei mir bewusst ist, dass ich z.B. bei einer LED einen Vorwiderstand bräuchte. Da sie den Strom nicht selbst begrenzt. Im aktuellen Fall, möchte ich einen Piezo mit einem Mikrocontroller schalten, wobei ich den I/O Pin nur mit maximal 2mA belasten will. Daher der Transistor zum schalten des Piezo.
Danke nochmal Hilde! Ich denke, ich hab's verstanden. Der Basiswiderstand ist klar, den hatten wir ja schon behandelt. :)
Karl schrieb: > Dann bräuchte ich in meinem Fall > aber keinen Vorwiderstand welcher Vorwiderstand, wenn ein Bauteil 3,3V will soll es 3,3V bekommen, machst du ja mit JEDEM Schalter so, angenommen der Schalter ist ideal und hat 0 Ohm. In jeder Nachtischlampe oder Staubsauger ist das so. Ein Transistor als Schalter ist auch nie ideal und so gibt es Spannungsabfall an der CE Strecke und der sollte also möglichst klein sein, niemand baut da einen Vorwiderstand ein. Der Vorwiderstand an der Basis ist was ganz anders, deswegen nnent man den auch Basiswiderstand, der sorgt nur dafür das die Basis nicht unnötigerweise zuviel bekommt, genau soviel wie als Uce sat gewünscht ist, also möglichst kleine Verluste und damit also möglichst kleinste Uce. Vergiss in dem Zusammenhang Vorwiderstand und benenne den richtig wo er am Transistor sitzt, wenn schon Vorwiderstand dann Basisvorwiderstand, andere sollte es für einen Schalttransistor auch nicht geben ausser man will eine LED betreiben die normalerweise immer einen Vorwiderstand benötigt.
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Karl schrieb: > Ich frage mal anders. Sagen wir, ich habe 3.3V am > Kollektor als Versorgungsspannung. Nun habe ich ein > Bauteil, was genau 3,3V bräuchte und 10mA "zieht". Okay. > Wenn nun die Verstärkung höher ist, als theoretisch > berechnet, so dass mein Transistor beim Durchschalten > 15mA liefern würde. Okay. > Zerstört das, das Bauteil Nein. > oder "zieht" das dennoch nur 10mA? Ja. Zur Erklärung: Genau das ist der Unterschied zwischen dem Linearbetrieb und dem Schalterbetrieb des Transistors. Im Linearbetrieb bestimmt der TRANSISTOR die genaue Höhe des fließenden Laststromes. Wenn die Basisspannung ein paar Millivolt ansteigt, steigt auch der Basisstrom -- und als Folge dessen der Kollektorstrom. Der Spannungs- abfall am Kollektorwiderstand wird größer. Sinkt die Basisspannung etwas ab, sinken auch Basisstrom und Kollektorstrom, und die Spannung am Lastwiderstand sinkt auch. Das ist der lineare Verstärkerbetrieb. Im Linearbetrieb wirkt der Transistor als steuerbare Stromquelle. Dagegen bestimmt im Schalterbetrieb die LAST die genaue Höhe des Stromes -- der Transistor ist entweder komplett gesperrt (kein Basisstrom) oder komplett leitend (so hoher Basisstrom, dass der Transistor übersteuert). Wenn die Last bei 3.3V nur 10mA benötigt, fließen auch nur 10mA -- egal, ob der Transistor 20, 50 oder 100mA liefern könnte. Das ist ja bei einem normalen mechanischen Schalter auch nicht anders -- die Glühbirnge zieht soviel Strom, wie sie eben braucht, und nicht so viel, wie der Schalter schalten könnte.
Karl schrieb: > Danke nochmal Hilde! Ich denke, ich hab's verstanden. Zur Vertiefung würde ich mir noch folgende Seite anschauen. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0208031.htm Dort wird Dir erklärt was der Kollektorwiderstand für eine Funktion hat wenn der Transistor als Schalter arbeitet. Im linearen Betrieb, z.B. als Verstärker für Musik, würde man den Arbeitspunkt in die Mitte legen. So kann das Signal nach "oben und unten" voll ausschwingen. Wenn Dein Piezo nur Krach machen soll, geht das auch gut im Modus als Schalter. mfg Klaus
Ich wollte mich nochmal bei allen bedanken. Ich denk ich hab's verstanden. :)
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