Hallo, ich habe mir eine einfache Schaltung, bestehend aus einem Spannungsteiler, Transistor und LED mit Vorwiderstand aufgebaut. Der Transistor ist ein NPN vom Typ BC547C. Die Eingangsspannung beträgt 5V. R1 = 2000 Ohm. Damit der Transistor durchschaltet habe ich mit einer Basisspannung von ca. 0,75V den Widerstand R2 errechnet : R2 = (5V * 2kOhm)/5-0,75 - 2kOhm = 353 Ohm. Da ich solch einen Widerstand nicht da habe, habe ich ein Poti genommen und 360 Ohm eingestellt. Somit ergeben sich folgende Werte : R1 = 2k, R2 = 360 Ohm, R3 (Vorwiderstand LED) = 220 Ohm. Das Ganze hat funktioniert, die LED leuchtet. Im zweiten Schritt hatte ich die LED samt Vorwiderstand, wie in der Zeichnung dargestellt, durch einen 5V Active Buzzer ersetzt. Der Buzzer gibt anstatt eines grellen Tones nur eine Art "Schnaufen" von sich. Daraufhin habe ich die Basisspannung am Transistor gemessen und es ergab nur 0,68V. Bei Verwendung der LED mit Widerstand ergibt sich eine Basisspannung von 0,74V. Somit Schaltet der Transistor bei Verwendung des Buzzers nicht voll durch. Jetzt meine Frage : Warum schaltet der Transistor bei Verwendung des Buzzers nicht voll durch und bei der LED schon ? Die Basisspannung müsste doch in beiden Fällen um die 0,75V betragen, was aber anscheinend nur bei der LED der Fall ist... Vielen Dank und bleibt gesund !
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Matthias P. schrieb: > Warum schaltet der Transistor bei Verwendung des > Buzzers nicht voll durch und bei der LED schon ? Wahrscheinlich zieht der deutlich mehr Strom als die LED+VW. Deine Berechnung des Basisteilers stimmt auch nur ohne Belastung, also vernachlässigbaren Basisstrom. Und viel Reserve ist da trotz der hohen Stromverstärkung nicht, weil auf zu kleine Ube dimensioniert. Außerdem entspricht deine Schaltung nicht der Beschreibung (Anschluß Buzzer). Und wenn die LED bzw. der Buzzer einfach nur beim Anlegen der 5V arbeiten sollen, braucht man den Transistor usw. nicht.
Deine Zeichnung Bezüglich des Buzzers macht garkein Sinn ? Deine Berechnung für den Transistor ist einfach falsch. Ein Transistor braucht keine Spannung an der Basis sondern einen gewissen Strom. Die Spannung Ube stellt sich auf Grund der Diode im Transistor immer ein egal wie dein Spannungsteiler aussieht. Außer er ist viel zu groß und damit der Strom zu gering. Normales Verhalten einer Diode eben. Die Spannung sind auch nicht in Stein gemeißelt 0.7V das swankt von Transistor zu Transistor und ist eher höher. Rechne da eher mal mit 0.8V oder mehr. Am besten schaust du dir nochmal genau an wie ein Transistor funktioniert und wie man ihn ansteuert. Da du ihn digital betreibst heißt das Stichwort hier Übersteuerung.
ArnoR schrieb: > Wahrscheinlich zieht der deutlich mehr Strom als die LED+VW. Das war auch meine erste Vermutung. Leider stellte sie sich als falsch heraus, da die LED mit VM 18 mA, der Buzzer ca. 22 mA zieht. Guest schrieb: > Deine Zeichnung Bezüglich des Buzzers macht garkein Sinn Oh manno, blöder Fehler. Sorry, der Buzzer sollte die LED und den VW ersetzen und an der Kollektorstrecke des Transistors sein und nicht, wie von mir falsch gezeichnet, den Transistor auch noch ersetzen :-) Guest schrieb: > Am besten schaust du dir nochmal genau an wie ein Transistor > funktioniert und wie man ihn ansteuert. Da du ihn digital betreibst > heißt das Stichwort hier Übersteuerung. Ich hab mir schon einiges über Transistoren durchgelesen, aber richtig schlau werde ich nicht. Manche steuern ihn mit Spannungsteiler an, manche ohne. Guest schrieb: > Rechne da eher mal mit 0.8V > oder mehr. Das werde ich mir in den Kopf meiseln :-). Nur leider versteh ich es dennoch nicht. Bei so wenigen mA Unterschied von LED+VW und Buzzer hätte ich keinen solchen Spannungseinbruch an der Basis vermutet. Klar, bei 40 mA schon, aber bei 4 mA ????
Matthias P. schrieb: > Im zweiten Schritt hatte ich die LED samt Vorwiderstand, wie in der > Zeichnung dargestellt, durch einen 5V Active Buzzer ersetzt. In deiner Zeichnung hängt der uBzzer aber direkt an der Batterie, nicht am Ausgang des Transistors. Matthias P. schrieb: > Warum schaltet der Transistor bei Verwendung des > Buzzers nicht voll durch und bei der LED schon ? Solche Transistoren sind keine Schalter die nur "an" und "aus" kennen, sondern es handelt sich um analoge Bauteile. Die primäre Wirkung ist, dass sie den Steuerstrom von der Basis um einen gewissen Faktor (z.B. 150) verstärken. Da die Basis-Emitter Strecke aber wie eine Diode wirkt, fließt erst ab ca. 0,7V ein Strom. Wenn du den Buzzer wie gezeichnet angeschlossen hast, dann wird er wohl die Batterie belasten, so dass deren Ausgangsspannung absinkt. Dadurch sinkt auch die Spannung in deinem Spannungsteiler ab. Wenn du ihn hingegen an den Ausgang (Kollektor) des Transistor angeschlossen hast, wird wohl der Eingangsstrom (an der Basis) nicht hoch genug sein, um aussgangsseitig (am Kollektor) den Buzzer zu versorgen. Der braucht ja viel mehr Strom, als die LED. Matthias P. schrieb: > Leider stellte sie sich als falsch > heraus, da die LED mit VM 18 mA, der Buzzer ca. 22 mA zieht. Wie kommst du zu dieser Aussage? Wie hast du womit gemessen? Ich kenne keinen Buzzer, der mit so wenig Strom auskommt. Die Stromaufnahme wird sicher auch alles andere als konstant sein, daher mit einem einfachen Multimeter nicht messbar.
HildeK schrieb: > Lass einfach mal den unteren Widerstand ganz weg! Oder lass den unteren Widerstand drin. Dann hast du unfreiwillig einen Überspannungswarner gebaut. Bei einer Versorgungsspannung von 4,5 Volt schaltet der Buzzer ab und bei 5,5 Volt schaltet er sich wieder ein.
Mir erschließt sich der eigentliche Zweck der Schaltung nicht so recht. Ein "buzzer", der immer "an" ist, solange Betriebsspannung vorhanden ist. Ein fest verdrahteter Transistor, der immer durchschalten soll, solange nur Betriebsspannung da ist. Wozu? Hat das irgendeinen praktischen Zweck oder ist das eine Art Übungsaufgabe zum Lernen/Selbststudium?
Nichtverzweifelter schrieb: > Ein "buzzer", der immer "an" ist Matthias P. schrieb: > Oh manno, blöder Fehler. Sorry, der Buzzer sollte die LED und den Vorwiderstand > ersetzen und an der Kollektorstrecke des Transistors sein. Nichtverzweifelter schrieb: > Ein fest verdrahteter Transistor, der immer durchschalten soll, solange > nur Betriebsspannung da ist. Matthias P. schrieb: > Somit ergeben sich folgende Werte : R1 = 2k, R2 = 360 Ohm Der Transistor schaltet also (wenn auch nicht temperaturstabil) nur oberhalb von 5V Betriebsspannung vernünftig durch (Überspannungswarner).
Wenn du wirklich an einer gewissen Schwelle eindeutig an/aus schalten willst, brauchst du einen Komparator mit Hysterese und eine stabile Referenzspannungsquelle.
Matthias P. schrieb: > Nur leider versteh ich es dennoch nicht. Bei so wenigen mA Unterschied > von LED+VW und Buzzer hätte ich keinen solchen Spannungseinbruch an der > Basis vermutet. Klar, bei 40 mA schon, aber bei 4 mA ???? Ich vermute mal, du hast den LED-Strom nicht in der Transistorschaltung gemessen, sondern nur gesehen, dass die LED leuchtet und den genannten Strom direkt an einer Quelle gemessen. Es kann ganz leicht sein, dass diese auch bei 5mA Strom noch so hell ist, dass dir der Unterschied gar nicht aufgefallen ist. Für den Buzzer ist es dann zu wenig. Mein Fazit: dein Transistor schaltet bei Weitem nicht voll durch. Kannst du auch mal erläutern, was du mit dieser Schaltung erreichen willst?
Matthias P. schrieb: > Guest schrieb: >> Rechne da eher mal mit 0.8V >> oder mehr. > > Das werde ich mir in den Kopf meiseln :-). Lass das mal lieber, das ist unwichtig. Der (bipolare) Transistor ist ein *Strom*-Verstärker. Egal wie hoch die Basisspannung ist, er verstärkt immer den Basisstrom. Zumindest in Schaltungen, die einen Sinn haben.
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Ich habe jetzt nochmal Strommessungen direkt an 5V durchgeführt : - LED mit VW : 10mA - Buzzer : 23mA Somit zieht der Buzzer mehr als das doppelte, aber immer noch relativ wenig Strom. Den korrigierten Zweig mit dem Buzzer hab ich im Anhang hinzugefügt. HildeK schrieb: > Kannst du auch mal erläutern, was du mit dieser Schaltung erreichen > willst? Ich weiß meines Erachtens noch zu wenig über Transistoren. Darum habe ich mir ein paar einfache Schaltungen auf- und nachgebaut, mit wenig Komplexität um damit die Spannungen und Ströme, die laut Multimeter fließen, ausrechnen und nachmessen zu können => Selbststudium, Learning by Doing :-) Dass diese Schaltung keinerlei praktischen Nutzen hat, ist mir klar. Stefan ⛄ F. schrieb: > Wie kommst du zu dieser Aussage? Wie hast du womit gemessen? Wie zu Anfang beschrieben, direkt an 5V angeschlossen und Multimeter dazwischengeklemmt. HildeK schrieb: > Mein Fazit: dein Transistor schaltet bei Weitem nicht voll durch. Ist klar. Zeigt ja auch die gemessene Basisspannung von 0,68V. Das ist ja das, was mich wundert. Meines Erachtens müsste am Spannngsteiler die Basisspannung (in beiden Fällen, also entweder Buzzer oder LED mit VW) gleich sein, da am Spannungsteiler direkt ja nur die Basis des Transistors "als minimale Last hängt". Die eigentliche Last (Buzzer bzw. LED mit VW) hängt ja nicht am Spannungsteiler, sondern zwischen Kollektor und Emitter. Aber irgendwo muss noch ein Denkfehler sein...
Matthias P. schrieb: > Aber irgendwo muss noch ein Denkfehler sein... Hi, Du legst für Deinen Anwendungszweck die Emitter-Verstärker-Schaltung zugrunde. Dabei müsstest Du tatsächlich einen Arbeitspunkt über einen Basisspannungsteiler einstellen. Bei Deiner Schaltung reicht es aber völlig aus, den Schalterbetrieb zu wählen. Da reicht im Prinzip ein Basis(vor)widerstand aus, der sich im Wesentlichen aus der vom tatsächlich benutzten Transistor Stromverstärkung berechnen läßt. Damit aber keine unerwünschten Effekte auftreten, legt man vorsichtshalber die Basis zusätzlich noch mit ca. 10 kOhm an GND (auf Emitterpotenzial Angstwiderstand). ciao gustav
Karl B. schrieb: > Damit aber keine unerwünschten Effekte auftreten, legt man > vorsichtshalber die Basis zusätzlich noch mit ca. 10 kOhm an GND Genau. Mach mal R1 etwa 2k2 groß und R2 (so wie Karl sagt 10k oder) max. 47k groß.
Angst war allerdings noch nie ein guter Ratgeber. Es fehlt hier auch eher an den Grundlagen von Transistor-Schaltungen, da helfen ein paar "nice-to-know-facts" imho nix.
Matthias P. schrieb: > HildeK schrieb: >> Mein Fazit: dein Transistor schaltet bei Weitem nicht voll durch. > > Ist klar. Zeigt ja auch die gemessene Basisspannung von 0,68V. Nein, das zeigt die gemessene Basisspannung von 0,68V nicht. su > Das ist ja das, was mich wundert. Meines Erachtens müsste am > Spannngsteiler die Basisspannung (in beiden Fällen, also entweder Buzzer > oder LED mit VW) gleich sein, da am Spannungsteiler direkt ja nur die > Basis des Transistors "als minimale Last hängt". Messe mal die Basisspannungen bei einer Kollektorlast von: a-Buzzer b-LED mit Rv c-nur Rv (ohne LED) > Die eigentliche Last > (Buzzer bzw. LED mit VW) hängt ja nicht am Spannungsteiler, sondern > zwischen Kollektor und Emitter. Nein, nicht zwischen Kollektor und Emitter. Und zum Thema T. schaltet bei Weitem nicht voll durch: Messe auch die Kollektorspannung (also gegen GND aka Emitter) oder die Spannung über deine Last, jeweils für a, b, und c. Daran (an der Spannung c-e) siehst du inwieweit du im sättigenden Schaltbetrieb (in dem jetzigen Fall weit davon entfernt) bist. Noch ein für dich passendes Experiment: Lastfall c, Spannungsmessung am Kollektor. Was passiert wenn du den Transistor mit einem Fön warmbläst? Und warum? HTH
Matthias P. (micro_rookie) schrieb:
>Ist klar. Zeigt ja auch die gemessene Basisspannung von 0,68V.
Klammere Dich doch nicht so sehr an der Basisspannung fest. Die ist dem
Transistor vollkommen schnuppe, denn der will Basisstrom sehen. Was dann
für eine Basisspannung auftritt, ist dann eher nebensächlich (eigentlich
isses ja eine Basis-Emitterspannung Ube).
Das einzige, was man mit der Basisspannung anstellen kann, ist die
Berechnung des Basisstroms (zusammen mit anderen Größen):
Ib=Ucb/Rcb-Ube/Rbe.
Und mit diesem Strom kannste über die Verstärkung den Ic berechnen
(zumindest theoretisch, da der Transistor alles andere als ideal ist)
2 Cent schrieb: > ein für dich passendes Experiment Eine Hilfestellung: Messe auch die Betriebsspannung und die Basisspannung kalt + warm. Berechne nach dem Herren Georg Simon Ohm die Ströme an allen drei Widerständen, und berechne den jeweilig fliessenden Basisstrom. Vergleiche den Kollektorstrom mit dem Basisstrom.
Matthias P. schrieb: > HildeK schrieb: >> Mein Fazit: dein Transistor schaltet bei Weitem nicht voll durch. > > Ist klar. Zeigt ja auch die gemessene Basisspannung von 0,68V. Nein, das ist keine eindeutiges Maß. Du solltest mal zwischen C und E messen. Wenn der Transistor richtig durchschaltet (Schaltbetrieb), dann sollten das nicht vielmehr als 100mV sein. Die Basisspannung ist in dem von dir angegebenen Bereich, auch in der selben Schaltung, von Transistor zu Transistor verschieden, selbst beim selben Typ.
2 Cent schrieb: > Was passiert wenn du den Transistor mit einem Fön warmbläst? Und warum? Dieser Versuch sorgt am Ende erfahrungsgemäß für verblüffende Gesichter. ?
Matthias P. schrieb: > direkt an 5V angeschlossen und Multimeter dazwischengeklemmt. Dein Multimeter zeigt nur die mittlere Stromaufnahme an. Der Transistor muss aber die maximale liefern, die der Summer kurzzeitig aufnimmt. Die wird wesentlich höher sein. > Aber irgendwo muss noch ein Denkfehler sein... Wie gesagt sinkt die Spannung der Batterie unter Last ab.
Jens G. schrieb: > Klammere Dich doch nicht so sehr an der Basisspannung fest. Stimmt. Ich hab mich darauf viel zu sehr "versteift" 2 Cent schrieb: > Messe mal die Basisspannungen bei einer Kollektorlast von: > a-Buzzer > b-LED mit Rv > c-nur Rv (ohne LED) Steht auf meiner Todo-Liste :-) 2 Cent schrieb: > Messe auch die Betriebsspannung und die Basisspannung kalt + warm. Was meinst du mit Betriebsspannung? Den Spannungsabfall vom Buzzer oder U(E) ? Elektrofurz schrieb: > Dieser Versuch sorgt am Ende erfahrungsgemäß für verblüffende Gesichter. Soviel ich weiß leitet der Transistor im warmen Zustand besser und dementsprechend schätz ich, dass der für den Schaltvorgang benötigte Basisstrom heruntergeht. HildeK schrieb: > Nein, das ist keine eindeutiges Maß. Du solltest mal zwischen C und E > messen. > Wenn der Transistor richtig durchschaltet (Schaltbetrieb), dann sollten > das nicht vielmehr als 100mV sein. Ok, also wenn der Transistor voll durchschalten würde, dann müsste die Spannung zwischen C und E bei ungefähr 0,1V liegen, versteh ich das richtig ? 2 Cent schrieb: > Berechne nach dem Herren Georg Simon Ohm die Ströme an allen drei > Widerständen, und berechne den jeweilig fliessenden Basisstrom. > Vergleiche den Kollektorstrom mit dem Basisstrom. Das berechne ich jetzt und melde mich dann wieder
Matthias P. schrieb: > Ok, also wenn der Transistor voll durchschalten würde, dann müsste die > Spannung zwischen C und E bei ungefähr 0,1V liegen, versteh ich das > richtig ? Ja, sonst kann man kaum von "Schalten" sprechen.
Matthias P. schrieb: > 2 Cent schrieb: >> Berechne nach dem Herren Georg Simon Ohm die Ströme an allen drei >> Widerständen, und berechne den jeweilig fliessenden Basisstrom. >> Vergleiche den Kollektorstrom mit dem Basisstrom. > > Das berechne ich jetzt und melde mich dann wieder So, ich habe das mal berechnet. Aber ich bin mir nicht ganz sicher, ob meine Berechnungen stimmen. Zunächst der Kollektorstrom I(c) : 5V - 0,7V - 1,5V (ULed) = 2,8V / 220 Ohm = 12,7mA Anschließend der Basisstrom I(b). Ich beginne zunächst mit U1 = 5V * 2000 Ohm / 2360 Ohm = 4,23V. Auf ner anderen Seite habe ich gelesen, dass man dann noch die 0,7V vom Transistor zu U1 addieren muss, also 4,23V + 0,7V = 4,93V => I(b) = 4,93V / 2000 Ohm = 2,47 mA Wie man den Emitterstrom berechnet, weiß ich leider nicht. I(e) = I(c) + I(b) = 12,7mA + 2,47mA = 15,17 mA Bei Vergleich von Kollektorstrom mit 12,7mA mit dem Basisstrom (=2,47mA) fällt auf, dass der Kollektorstrom rund 5 mal höher ist, als der Basisstrom. Aber welchen Schluss soll ich daraus ziehen ? Könnt ihr meine Berechnungen bitte kurz prüfen ?
Matthias P. schrieb: > Ok, also wenn der Transistor voll durchschalten würde, dann müsste die > Spannung zwischen C und E bei ungefähr 0,1V liegen, versteh ich das > richtig ? Ja, ob das jetzt 50mV werden oder 300mV - das hängt vom Transistor, vom Basisstrom und von der Last ab. Und beachte auch den Hinweis: Stefan ⛄ F. schrieb: > Dein Multimeter zeigt nur die mittlere Stromaufnahme an. Der Transistor > muss aber die maximale liefern, die der Summer kurzzeitig aufnimmt. Die > wird wesentlich höher sein. Da könnten dann aus den mittleren 22mA leicht auch Peakströme da sein, die um ein Vielfaches höher sind. Je nach dem, wie der Buzzer aufgebaut ist. Und dann wäre deine Basisbeschaltung und Betrachtung erst recht nicht ausreichend. Nebenbei: der Spannungsteiler aus R1 und R2 an UB ist auch darstellbar als eine Spannungsquelle U1 mit Innenwiderstand Ri. Dabei ist: U1 = UB * R2/(R1+R2), hier also 0.76V und Ri = R1*R2/(R1+R2), hier also 305Ω. Und mit den Ergebnissen aus deinen Werten ist nicht viel anzufangen, weil es schwierig ist, die genaue UBE-IB-Kennlinie zu bestimmen und so auf den Basisstrom zu schließen. Die berechnete U1 ist einfach zu nahe an der typischen UBE des Transistors; die Differenz aus U1 und UBE ist sehr klein und sehr variabel (Temperatur, Exemplarstreuung etc.). Bei deinen Messwerten mit der LED wäre der Basisstrom (0.76-0.74)V/305Ω ≈ 65µA, beim Buzzer (0,76-0,68)V/305Ω ≈ 260µA und er würde sich mit Temperaturschwankungen stark verändern. Wesentlich einfacher ist es, wenn z.B. R2 auch 2k hätte. Dann ergibt die obige Rechnung für U1 2.5V, für Ri 1kΩ und der Basisstrom wäre IB=(2.5V-0,7V)/1kΩ=1.8mA. So kann man garantieren, dass der Transistor mindestens bis 50mA ... 80mA Kollektorstrom gut durchschaltet (Stromverstärkung für eine einigermaßen brauchbare Sättigung mit 30-50 angenommen - vom Transistor abhängig!). Das ändert sich auch kaum, wenn du, wie oben mal vorgeschlagen, mit 0.8V statt 0.7V für UBE rechnest. Normalerweise reicht es aber, nur R1 zu haben und dann mit IB=(5V-0.7V)/R1 den benötigten Basisstrom einzustellen.
Matthias P. schrieb: > Könnt ihr meine Berechnungen bitte kurz prüfen ? Ich habe deinen Post nicht gesehen, solange ich meinen schrieb. Vergleiche das einfach mal mit deinen Betrachtungen. Matthias P. schrieb: > Zunächst der Kollektorstrom I(c) : 5V - 0,7V - 1,5V (ULed) = 2,8V / 220 > Ohm = 12,7mA Fast, was sollen die 0.7V hier? Du kannst zwar die Sättigung UCE (≈100mV) abziehen/berücksichtigen, das lohnt aber normalerweise nicht. Im Kollektorkreis befindet sich doch nur LED, Vorwiderstand und CE-Strecke. > Anschließend der Basisstrom I(b). Ich beginne zunächst mit U1 = 5V * > 2000 Ohm / 2360 Ohm = 4,23V. Das wäre ja der Fall, wenn der obere Widerstand R1 die 360 Ohm und R2 2k hätte. In deiner Zeichnung ist es aber umgekehrt, daher waren deine 0.76V oben schon richtig gerechnet. > Auf ner anderen Seite habe ich gelesen, > dass man dann noch die 0,7V vom Transistor zu U1 addieren muss, In dem Fall nicht, du berechnest ja nur einen Spannungsteiler. Wie man das dann macht: siehe meinen letzten Beitrag. > Wie man den Emitterstrom berechnet, weiß ich leider nicht. > I(e) = I(c) + I(b) = 12,7mA + 2,47mA = 15,17 mA Doch, so würde man ihn berechnen. Nur dass hier der Wert für IB auf Grund der obigen Fehler falsch ist. (Übrigens: zwei Stellen nach dem Komma sind wirklich übertrieben!) > Bei Vergleich von Kollektorstrom mit 12,7mA mit dem Basisstrom (=2,47mA) > fällt auf, dass der Kollektorstrom rund 5 mal höher ist, als der > Basisstrom. Aber welchen Schluss soll ich daraus ziehen ? Dass du zu viel Basisstrom spendiert hast. Das macht zwar nichts aus hier, so geht der T richtig gut in Sättigung. Aber du verschenkst viel vom vorhandenen Stromverstärkungsfaktor und deine Quelle, die den Transistor ansteuert, kann u.U. den Strom gar nicht liefern. Mit 5 würde man nicht arbeiten, für die Sättigung reicht je nach Anwendung und Transistor ein Faktor von 30-80 aus. Man geht so vor: ich brauche x mA Strom durch meinen Verbraucher (die LED), der Transistor soll gut sättigen. Die meisten Standard-Kleinleistungstransistoren haben eine Stromverstärkung B von >100 bis 500 und mehr. Will man gut sättigen (UCE so klein wie möglich), dann nimmt man als Stromverstärkungsfaktor 1/3 ... 1/10 vom Minimalwert. Also, mit B/3 beim Minimalwert, gibt rund 30 für die Verstärkung. Du brauchst z.B. 15mA Kollektorstrom, also reichen 15mA/30=0,5mA als Basisstrom gut aus.
HildeK schrieb: > Mit 5 würde man nicht arbeiten, für die Sättigung reicht > je nach Anwendung und Transistor ein Faktor von 30-80 aus. Lies den Satz nochmal und formuliere ihn dann unmissverständlich.
HildeK schrieb: > Und mit den Ergebnissen aus deinen Werten ist nicht viel anzufangen, > weil es schwierig ist, die genaue UBE-IB-Kennlinie zu bestimmen und so > auf den Basisstrom zu schließen. Das geht schon, da möchte ich mit ihm hin :D Matthias P. schrieb: > So, ich habe das mal berechnet. Aber ich bin mir nicht ganz sicher, ob > meine Berechnungen stimmen. > Zunächst der Kollektorstrom I(c) : 5V - 0,7V - 1,5V (ULed) = 2,8V / 220 > Ohm = 12,7mA Ok. Lastseitig LED mit Vorwiderstand, ich hoffe du hast die Spannungen gemessen, anstatt pauschal zu schätzen. Wichtig ist dabei am Ende die Spannung über den 220-Ohmer herauszufinden, und mit dessem bekannten Widerstandswert den Strom zu berechnen; dein Rechenweg ist also in Ordnung. > Anschließend der Basisstrom I(b). Ich beginne zunächst mit U1 = 5V * > 2000 Ohm / 2360 Ohm = 4,23V. Jetzt fängst du an zu rechnen. Richtig gerundet übrigens 4,24V (fallen an R1 ab, also an R2 0,76V). Diese Rechnung stimmt aber nur solange der Spannungteiler unbelastet ist, also die Basis des Transistors nicht angeklemmt wurde...und ist somit nutzlos. Du solltest die Spannungen messen! Erst danach, mit bekannten ungeratenen Werten rechnen. Mit dem Kollektorstrom hast du das doch anscheinend schon hinbekommen. > Auf ner anderen Seite habe ich gelesen, > dass man dann noch die 0,7V vom Transistor zu U1 addieren muss, also > 4,23V + 0,7V = 4,93V Die "angenommenen" 0,7V stimmen also ganz sicher nicht wirklich. Beweis: Am Ende muss die Betriebsspannung (gemessene 5V) rauskommen, und nicht 4,93V. > => I(b) = 4,93V / 2000 Ohm = 2,47 mA Total falsch. Finde (durch messen) erst einmal den Strom durch R1 heraus. Und den Strom durch R2. Dann kannste dir Gedanken über Ib machen. > Wie man den Emitterstrom berechnet, weiß ich leider nicht. > I(e) = I(c) + I(b) = 12,7mA + 2,47mA = 15,17 mA Richtig. Hier gilt Ie = Ic+Ib. Auch wenn die Zahl (Folgefehler) nicht stimmen wird: im Prinzip gut erkannt :D > Bei Vergleich von Kollektorstrom mit 12,7mA mit dem Basisstrom (=2,47mA) > fällt auf, dass der Kollektorstrom rund 5 mal höher ist, als der > Basisstrom. Aber welchen Schluss soll ich daraus ziehen ? Dann wäre die Stromverstärkung dieses Transistors im diesem Arbeitspunkt Uc=0,7V (falls du dies wirklich gemessen hast, nicht flunkern :D) und Ic=12,7mA Stromverstärkungsfaktor "rund" fünf. > Könnt ihr meine Berechnungen bitte kurz prüfen ? Gern geschehen. Wenn du wirklich etwas lernen möchtest: hole auch die anderen von mir geforderten Mesungen nach.
Stefan ⛄ F. schrieb: > HildeK schrieb: >> Mit 5 würde man nicht arbeiten, für die Sättigung reicht >> je nach Anwendung und Transistor ein Faktor von 30-80 aus. > > Lies den Satz nochmal und formuliere ihn dann unmissverständlich. Gerne :-). Hoffentlich ist es jetzt besser ... Das Verhältnis IC/IB=5 ist zu gering gewählt. Man kann, je nach Anwendung und Transistor, ruhig einen Faktor zwischen 30 und 80 für IC/IB nehmen. Damit fließt noch immer ausreichend Basisstrom, um den Transistor voll durchzuschalten. Damit wird der Basisstrom wesentlich kleiner ohne die Funktion der Schaltung zu beeinträchtigen und der Transistor tut was sinnvolles: ordentlich verstärken!
Es sei denn, der Transistor bringt gar keine 30-fache Verstärkung.
batman schrieb: > Es sei denn, der Transistor bringt gar keine 30-fache Verstärkung. Weiter oben schrieb ich: HildeK schrieb: > Die meisten Standard-Kleinleistungstransistoren haben eine Stromverstärkung > B von >100 bis 500 und mehr. Auf die bezog sich das. Dass es auch beliebig viele andere gibt mit großer Varianz beim B (~20 ... ~1000 [ohne Darlington!]) habe ich mal weggelassen fürs Grundverständnis.
Faustformeln in allen Ehren, aber zumindest bei kleinen Ausgangsspannungen 5V oder 3.3V wird da schnell der Blick auf die Sättigungsspannung gehen und der IB darauf abgestimmt.
HildeK schrieb: > Matthias P. schrieb: >> Zunächst der Kollektorstrom I(c) : 5V - 0,7V - 1,5V (ULed) = 2,8V / 220 >> Ohm = 12,7mA > > Fast, was sollen die 0.7V hier? Du kannst zwar die Sättigung UCE > (≈100mV) abziehen/berücksichtigen, das lohnt aber normalerweise nicht. > Im Kollektorkreis befindet sich doch nur LED, Vorwiderstand und > CE-Strecke. Genau. Die 0,7V beziehen sich auf die CE-Strecke 2 Cent schrieb: > Gern geschehen. > Wenn du wirklich etwas lernen möchtest: hole auch die anderen von mir > geforderten Mesungen nach. Ja, ich will was lernen. Hier die von dir gewollten Messungen : Strom durch R1 = 2,1 mA Strom durch R2 = 2,0 mA => Basisstrom = 2,1 - 2,0 = 0,1 mA Aber wie hätte ich den Basisstrom rein rechnerisch ermitteln können ? Ich kenn ja nicht den Strom, den der Transistor ungefähr zieht, somit hilft mir der belastete Spannungsteiler nicht
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Matthias P. schrieb: > Aber wie hätte ich den Basisstrom rein rechnerisch ermitteln können ? Strom durch R1: I_R1 = (UBatt-U_BE)/R1 Strom durch R2: I_R2 = U_BE/R2 Strom in die Basis: IB = U_R1-I_R2 Bei deiner ursprünglichen Dimensionierung gibt es aber das Problem, dass die Spannung am unbelasteten Spannungsteiler so nahe an U_BE liegt, dass jede paar mV Änderung vom U_BE-Wert das Ergebnis komplett verändert. So wird z.B. dieser Wert pro °C Temperaturerhöhung um fast 2mV kleiner oder ist auch von Transistor zu Transistor im 10-100mV-Bereich unterschiedlich. U_BE ist eben keine Naturkonstante, sondern auch diversen Abhängigkeiten unterlegen. In dem Bild ist erläutert, wie man es auch rechnen könnte (hatte ich oben schon mal erwähnt). Wenn du da deine Werte einsetzt und U_BE leicht variierst, dann siehst du schnell, wie stark der Basisstrom sich ändert. Dann nimm zum Vergleich mal zwei gleiche Widerstände für R1 und R2 und berechne da für die selbe Schwankung von U_BE den Unterschied im Basisstrom. (Der ist im rechten Bild IB = (V2-U_BE)/R4 ). Hinweis: diese Rechnung ist nur sinnvoll, wenn V2 > U_BE ist, weil U_BE keine Spannungsquelle ist, sondern nur der Spannungsabfall an der BE-Diode.
HildeK schrieb: >> Bei Vergleich von Kollektorstrom mit 12,7mA mit dem Basisstrom (=2,47mA) >> fällt auf, dass der Kollektorstrom rund 5 mal höher ist, als der >> Basisstrom. Aber welchen Schluss soll ich daraus ziehen ? > Dass du zu viel Basisstrom spendiert hast. > Das macht zwar nichts aus hier, so geht der T richtig gut in Sättigung. > Aber du verschenkst viel vom vorhandenen Stromverstärkungsfaktor und > deine Quelle, die den Transistor ansteuert, kann u.U. den Strom gar > nicht liefern. Mit 5 würde man nicht arbeiten, für die Sättigung reicht > je nach Anwendung und Transistor ein Faktor von 30-80 aus. Das gilt allerdings nur für die LED mit VW. Nicht für den Buzzer als Last, oder ?
Es geht um den maximalen Strom und die minimale Spannung, die der Verbraucher braucht. Bei der LED ist das einfacher zu bestimmen, beim Buzzer kann der Strom pulsweise deutlich höher sein als im Durchschnitt. Bei zu knapp bemessenem IB funktioniert er dann u.U. nicht richtig.
Matthias P. schrieb: > Das gilt allerdings nur für die LED mit VW. Nicht für den Buzzer als > Last, oder ? Das gilt für alle Lasten. Aber, wie oben schon mehrfach erwähnt wurde, kann der Buzzer pulsartige Ströme ziehen, die ein mehrfaches sind als die, die du gemessen hast. Wenn du die Rechnung mit diesem Maximalstrom durchführst, dann passt das auch für den Buzzer. Pulsartige Ströme heißt: mal viel, mal weniger Strom. Man muss nur den Maximalstrom beachten, für den Minimalstrom hat man dann zwar zu viel Basisstrom, das macht aber nichts aus - der Transistor kann nicht mehr als vollständig eingeschaltet sein. Man muss allerdings beachten, dass der im Datenblatt angegebene Maximalstrom für die Basis nicht überschritten wird. Und die Quelle, die den Basisstrom liefern soll, muss das auch können. In deiner Schaltung ist das nur R1, für sinnvolle Anwendungen liegt R1 nicht an VCC, sondern z.B. an einem µC-Ausgang. Man will ja irgendwie die Last elektronisch ein- und ausschalten. Nochmals zur Rechnung: - man beginnt mit dem maximalen Kollektorstrom, also dem Strom, den dein Buzzer benötigt. - den teilt man durch den minimalen Stromverstärkungsfaktor (Datenblatt). Der ist leider weit gestreut, vom Kollektorstrom abhängig und für den Strom der eigenen Schaltung meist nicht angegeben. Man muss da eben einen Zwischenwert nehmen und zur Sicherheit einen Übersteuerungsfaktor einrechnen. - Multipliziert den mit 3..10 (Übersteuerungsfaktor), das ergibt den Basisstrom für ein sicheres Einschalten. - man berechnet einen R1=(U_Batt-0.7V)/I_R1, der muss mindestens den Basisstrom fließen lassen, denn wenn ein R2 verbaut ist, dann will der ja auch noch einen Teil: I_R2 = I_R1 - IB. Das Ergebnis sollte sinnvollerweise positiv sein :-) oder zumindest Null. - daran kann man auch erkennen, dass R2 nicht zwingend notwendig ist, weil es reicht, durch R1 diesen notwendigen Basisstrom fließen zu lassen. Ansonsten: R2 = 0.7V/I_R2.
> Strom durch R1 = 2,1 mA > Strom durch R2 = 2,0 mA > => Basisstrom = 2,1 - 2,0 = 0,1 mA > > Aber wie hätte ich den Basisstrom rein rechnerisch ermitteln können ? Prinzipiell ganau so wie du es getan hast: Ib = IR1 - IR2 Und zwar mit Spannungsmessungen (hochohmiges 10MOhm DMM), und mithilfe des bekanntem R den jeweiligen Strom ausrechnen. "Normale" Strommessungen (ohne Transimpedanzverstärker) würden wegen des Spannungsabfalls an deinem Messgerät die realen Werte stark verfälschen. > Ich kenn ja nicht den Strom, den der Transistor ungefähr zieht, somit > hilft mir der belastete Spannungsteiler nicht Deswegen die Spannungen an allen Knotenpunten messen, und losrechnen... uA hat auch HildeK es gut erklärt. Ist ähnlich wie beim Klavierspielen: um es wirklich zu begreifen sollte man es auch mal machen.
HildeK schrieb: > Wenn du die Rechnung mit diesem Maximalstrom durchführst, dann passt das > auch für den Buzzer. Ich hab das nochmal nachgerechnet. Statt den 2 Widerständen mit R1 = 2 kOhm und R2 = 360 Ohm zu verwenden, hätte ich auch einen einzigen Widerstand R1 mit (5V-0,7V)/0,1mA = 43 kOhm verwenden können. Das hätte dasselbe Resultat, einen schnaufenden Buzzer, verursacht :-) Kein Wunder, dass der nicht durchschaltet...
Matthias P. schrieb: > Ich hab das nochmal nachgerechnet. Statt den 2 Widerständen mit R1 = 2 > kOhm und R2 = 360 Ohm zu verwenden, hätte ich auch einen einzigen > Widerstand R1 mit (5V-0,7V)/0,1mA = 43 kOhm verwenden können. > Das hätte dasselbe Resultat, einen schnaufenden Buzzer, verursacht Nicht wirklich. Mit deinen zwei recht niederohmigen Widerständen, Spannungsteiler im leerlauf (ohne Basisstrom betrachtet) nur 0,76V, hängt dein Basisstrom extrem stark von der Betriebspannung und von der Temparatur ab. Weder die Umgebungstemperatur, noch die Transistortemperatur (wegen dessen Verlustleistung in deinem Falle des nicht voll durchsteuerns aka Analogbetrieb) noch deine Versorgungsspannung (Buzzer zwingt womöglich auch deine 5V-Versorgung in die Knie) werden in der Praxis wirklich konstant sein. Mit einem einzelnen 43k Vorwiderstand gegen +Ub ist die Schaltung weder grossartig temperatur- noch Versorgungsspannungsabhängig. In Folge: völlig anderes Moped... Äpfel und Birnen.
2 Cent schrieb: > Nicht wirklich. Mit deinen zwei recht niederohmigen Widerständen, > Spannungsteiler im leerlauf (ohne Basisstrom betrachtet) nur 0,76V, > hängt dein Basisstrom extrem stark von der Betriebspannung und von > der Temparatur ab. Temperaturabhängig wegen des belasteten Spannungsteilers und/oder der beiden niederohmigen Widerstände ?
Matthias P. schrieb: > Temperaturabhängig wegen des belasteten Spannungsteilers und/oder der > beiden niederohmigen Widerstände ? Nein, die UBE ist stark temperaturabhängig. Ca. -2mV/K. Die Spannung an dem Teiler hat praktisch keine Temperaturprobleme. Das Hauptproblem ist, dass du mit dem Teiler viel zu nahe am Spannungsabfall der BE-Diode bis, die nicht nur mit der Temperatur schwankt, sondern auch von Transistor zu Transistor. Das hatte ich weiter oben aber schon ausführlich erläutert. Entferne doch einfach mal die 360Ω und lass für R1 die 2k drin. Auch das habe ich schon mehrfach gesagt. Mit R1=43kΩ hast du 0.1mA, ja, und die sogar sehr gut temperaturunabhängig. Weil es fast keinen Unterschied macht, ob du in der Rechnung IB = (5V-0.7V)/43k für UBE 0.6V oder 0.8V einsetzt. Und das entspräche schon einer Variation der Temperatur von 100°. Warum willst du unbedingt nur 0.1mA in die Basis fließen lassen? Mit nur 2k fließen rund 2mA und das schalten den Transistor so gut durch, dass er den Buzzer mit locker 50-100mA versorgen kann ohne großen CE-Spannungsabfall. Mach einfach mal!
HildeK schrieb: > Entferne doch einfach mal die 360Ω und lass für R1 die 2k drin. Auch das > habe ich schon mehrfach gesagt. Das weiß ich schon, dass es dann funktioniert. HildeK schrieb: > Das Hauptproblem ist, dass du mit dem Teiler viel zu nahe am > Spannungsabfall der BE-Diode bis, die nicht nur mit der Temperatur > schwankt, sondern auch von Transistor zu Transistor Ok, jetzt hab ichs verstanden. HildeK schrieb: > arum willst du unbedingt nur 0.1mA in die Basis fließen lassen? Mit nur > 2k fließen rund 2mA und das schalten den Transistor so gut durch, dass > er den Buzzer mit locker 50-100mA versorgen kann ohne großen > CE-Spannungsabfall. Es geht nicht darum, dass ich das unbedingt will. Ich wollte nur verstehen, warum das so ist. Vielen Dank euch allen !
Der Anfängerfehler ist vermutlich, von der Grundschaltung für den Transistor als (analoger) Verstärker auf die Grundschaltung als (digitaler) Schalter übertragen zu wollen. Da muß man eigentlich nur das passende Kapitel zur Anwendung aufschlagen.
Matthias P. schrieb: > Das weiß ich schon, dass es dann funktioniert. . . > Es geht nicht darum, dass ich das unbedingt will. Ich wollte nur > verstehen, warum das so ist. Ok. Dann hatte ich dich nicht korrekt verstanden oder etwas überlesen. Schön, dass du eine Schritt weiter gekommen bist!
Matthias P. schrieb: > 2 Cent schrieb: >> Nicht wirklich. Mit deinen zwei recht niederohmigen Widerständen, >> Spannungsteiler im leerlauf (ohne Basisstrom betrachtet) nur 0,76V, >> hängt dein Basisstrom extrem stark von der Betriebspannung und von >> der Temparatur ab. > > Temperaturabhängig wegen des belasteten Spannungsteilers und/oder der > beiden niederohmigen Widerstände ? Dies ist stark Betriebspannungs/-temperaturabhängig wegen deiner Auslegung auf dein Teilerverhältnis (0,76V). Deine beiden niederohmigen Widerstände als Spannungsteiler können (und werden) im Belastungsfall (die Diodenstrecke Basis-Emitter; deren U/I Kennlinie) einen ordentlichen Strom liefern... wesentlich mehr Strom als ein einzelner 43kOhmer in die Basis reintreiben könnte. Je niederohmiger dein Spannungsteiler, desto höher kann der Basisstrom werden. Messe doch einfach mal selbst nach!
2 Cent schrieb: > Deine beiden niederohmigen Widerstände als Spannungsteiler können (und > werden) im Belastungsfall (die Diodenstrecke Basis-Emitter; deren U/I > Kennlinie) einen ordentlichen Strom liefern... wesentlich mehr Strom als > ein einzelner 43kOhmer in die Basis reintreiben könnte. Je niederohmiger > dein Spannungsteiler, desto höher kann der Basisstrom werden. Aber nur, wenn die Teilerspannung auch von vorne herein ausreichend hoch gewählt wurde. Das war hier nicht der Fall mit 2k/360Ω an 5V, ergibt 763mV.
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HildeK schrieb: > 2 Cent schrieb: >> Deine beiden niederohmigen Widerstände als Spannungsteiler können (und >> werden) im Belastungsfall (die Diodenstrecke Basis-Emitter; deren U/I >> Kennlinie) einen ordentlichen Strom liefern... wesentlich mehr Strom als >> ein einzelner 43kOhmer in die Basis reintreiben könnte. Je niederohmiger >> dein Spannungsteiler, desto höher kann der Basisstrom werden. > > Aber nur, wenn die Teilerspannung auch von vorne herein ausreichend hoch > gewählt wurde. Das war hier nicht der Fall mit 2k/360Ω an 5V, ergibt > 763mV. Reden wir aneinader vorbei? Der TO sollte messen, wenn er es wirklich begreifen will. Das thermische Problem kommt doch eben gerade durch die niedrige Teilerspannung; bei einer hohen Teilerspannunung zB R2=unendlich ( Teilerspannung = 5V) tritt es nicht wirklich auf. Und falls die Teilerspannung noch niedriger vorgewählt würde, dann würde es doch noch auffälliger werden. Erst Recht bei noch kleineren Widerständen, aka kleinerem Innenwiderstand des Spannungsteilers.... Lass mich mal nachrechnen, ich halte diese Teilerspannung (0,76V) für niedrig genug um zumindest Anfänger total zu verwirren :D Genau deswegen ist ja dieser Thread wohl entstanden. Annahme zum Planspiel: Versorgungsspannung immer 4,92V Kühl (die blaue Kennlinie) Die beiden niederohmigen Widerstände als Spannungsteiler: R1 = 2k, R2 = 360 Ohm Matthias P. schrieb: > Ja, ich will was lernen. Hier die von dir gewollten Messungen : > Strom durch R1 = 2,1 mA > Strom durch R2 = 2,0 mA > => Basisstrom = 2,1 - 2,0 = 0,1 mA Das lasse ich mal einfach so als "Messung" stehen [obwohl ich bezweifle das diese Messung wirklich exakt war, das spielt aber hier keine Rolle, denn mit dem "passenden" Kleinstsignaltransistor und/oder passender Temperatur könnte genau dieses Ergebnis herauskommen] Spannung über R1: 2,1mA * 2kOhm = 4,2V Spannung über R2: 2,0mA * 360Ohm = 0,72V Versorgungsspannung also 4,2V + 0,72V = 4,92V, siehe obige Annahme. Warm (die rote Kennlinie) Spannung über R1 (2k): 4,30V, daraus folgt I durch R1 = 2,15mA Spannung über R2 (360): 0,62V, daraus folgt I durch R2 = 1,72mA Also Basisstrom = 0,43mA Heiss (die gelbe Kennlinie) Spannung über R1 (2k): 4,40V, daraus folgt I durch R1 = 2,2mA Spannung über R2 (360): 0,52V, daraus folgt I durch R2 = 1,44mA Also Basisstrom = 0,76mA Last not least Tiefgekühlt (unterhalb der schwarzen Kennlinie) Spannung über R1 (2k): 4,17V, daraus folgt I durch R1 = 2mA Spannung über R2 (360): 0,75V, daraus folgt I durch R2 = 2mA Also Basisstrom praktisch null. Wie man sieht lässt sich der Basisstrom in sehr weiten Bereichen recht ordentlich mit der Temperatur steuern. Oder auch mit der Versorgungsspannung, das kaue ich jetzt allerdings nicht auch noch vor. HTH
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