Hallo Gesellen, ich habe eine einfache Frage, worauf ich biher keine Antwort gefunden habe. Um einen klaren Zustand bei Transistoren, die als Schalter genutzt werden, zu erhalten platziert man einen Widerstand von ~100k am Basis vom Transistor (hier NPN) nach GND. Welchen Unterschied macht es, ob man den Widerstand zwischen dem Basisvorwiderstand und der Basis oder vor dem Basisvorwiderstand platziert? Gibt es Vorteile einer Variante gegenüber der anderen? VG JP
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Bei Bipolartransistoren (NPN und PNP) braucht man den Widerstand gar nicht.
jp schrieb: > Gibt es Vorteile einer Variante gegenüber der anderen? Ja. Hint: Überlege mal welche Spannung am Pulldown jeweils anliegt.
Jim M. schrieb: > jp schrieb: >> Gibt es Vorteile einer Variante gegenüber der anderen? > > Ja. > > Hint: Überlege mal welche Spannung am Pulldown jeweils anliegt. Noch besser, überleg dir das für folgende 3 Fälle: * Controller-Ausgang ist high * Controller-Ausgang ist low * Controller-Ausgang ist abgeschaltet / hochohmig
jp schrieb: > Welchen Unterschied macht es, ob man den Widerstand zwischen dem > Basisvorwiderstand und der Basis oder vor dem Basisvorwiderstand > platziert? Wenn der Ableitwiderstand direkt an der Basis ist, dann klaut er dem Transistor ~0.7V/100KΩ = 7µA Basisstrom. Ob das relevant ist, hängt davon ab, wieviel Basisstrom du dem Transistor zugedacht hast.
Einmal Logiklevel des µCs spannungsgeteil und einmal die volle Logikspannung. Verstehe, aber nicht wie mich das weiterbringen soll.
Tilo R. schrieb: > Bei Bipolartransistoren (NPN und PNP) braucht man den Widerstand gar > nicht. Falsch. Es gibt etliche µCs die im RESET oder unprogrammierten Zustand die Ausgangspins "hoch" ziehen. Blöderweise oft auch noch mit vergleisweise wenig Strom, so das der T im linearen Bereich arbeitet und relativ viel Verlustleisung fährt.
Jim M. schrieb: > Falsch. Es gibt etliche µCs die im RESET oder unprogrammierten Zustand > die Ausgangspins "hoch" ziehen. Welche - da nenn mal Namen? Das würde bedeuten, dass man an einen solchen µC-Pin kein Digitalsignal direkt anschließen dürfte.
Tilo R. schrieb: > Bei Bipolartransistoren (NPN und PNP) braucht man den Widerstand gar > nicht. Wenn Du sicherstellen kannst, dass im Aus-Zustand stets aktiv nach Low getrieben wird, dann kann der Pulldown entfallen. Viele Controller stellen aber ihre Ports auf hochohmig wenn sie sich im Reset befinden oder gerade ein Firmware-Update erfahren. Daher wird man aus Gründen der Funktionalen Sicherheit den Widerstand meist vorsehen.
Axel S. schrieb: > jp schrieb: >> Welchen Unterschied macht es, ob man den Widerstand zwischen dem >> Basisvorwiderstand und der Basis oder vor dem Basisvorwiderstand >> platziert? > > Wenn der Ableitwiderstand direkt an der Basis ist, dann klaut er dem > Transistor ~0.7V/100KΩ = 7µA Basisstrom. Ob das relevant ist, hängt > davon ab, wieviel Basisstrom du dem Transistor zugedacht hast. klingt nach der ersten vernünftigen Aussage hier. Bedeutet: ich schlussfolgere daraus, dass es besser ist, wenn es links vom Basisvorwidertand platziert wird, weil so der parallel abfließende Strom über den Ableitwiderstand den Basisstrom nicht "verfälscht".
Wolfgang schrieb: > Welche - da nenn mal Namen? SAM4E und SAME70 von Atmel, vermutlich auch alle anderen ähnlich gelagerten (SAM3xxx SAMx70 etc.). > Das würde bedeuten, dass man an einen solchen µC-Pin kein Digitalsignal > direkt anschließen dürfte. Warum nicht? Es bekommt dann halt ein "high". Nach GND angeschlossene LEDs glimmen an diesen Controllern leicht im unprogrammierten / Reset-Zustand.
Jörg W. schrieb: > Warum nicht? Es bekommt dann halt ein "high". Ein Digitalausgang mag das aber nicht, jedenfalls nicht, solange der Strom nicht vernünftig begrenzt ist. Soul E. schrieb: > Wenn Du sicherstellen kannst, dass im Aus-Zustand stets aktiv nach Low > getrieben wird, dann kann der Pulldown entfallen. Ein BJT ist stromgesteuert. Woher soll ein Steuerstrom kommen, wenn die Basis in der Luft hängt? Verwechselst du das vielleicht mit dem Gate eines MOSFETs?
Wolfgang schrieb: >> Warum nicht? Es bekommt dann halt ein "high". > > Ein Digitalausgang mag das aber nicht, jedenfalls nicht, solange der > Strom nicht vernünftig begrenzt ist. Das sind weak pullups. Da fließen paar µA.
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Hi, warum nicht so. Dann kann Basis nie negativ oder höher als Vcc Potenzial werden. Ist bei den entsprechenden 4000-er CMOS sogar mit oder ohne Rs Gang und Gäbe. R an Basis gegen GND (Vss)(bei "mir" ca. 10k) nur, wenn mehrere Ausgänge (über Entkoppel-Dioden) auf eine Transistor-Basis. Um dann definiert "Low" zu bekommen. Direkt am µC-Port verschalte ich es nicht. Ich will ja nicht den Port belasten. ciao gustav
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jp schrieb: > Axel S. schrieb: >> jp schrieb: >>> Welchen Unterschied macht es, ob man den Widerstand zwischen dem >>> Basisvorwiderstand und der Basis oder vor dem Basisvorwiderstand >>> platziert? >> >> Wenn der Ableitwiderstand direkt an der Basis ist, dann klaut er dem >> Transistor ~0.7V/100KΩ = 7µA Basisstrom. Ob das relevant ist, hängt >> davon ab, wieviel Basisstrom du dem Transistor zugedacht hast. > > klingt nach der ersten vernünftigen Aussage hier. Bedeutet: ich > schlussfolgere daraus, dass es besser ist, wenn es links vom > Basisvorwidertand platziert wird, weil so der parallel abfließende Strom > über den Ableitwiderstand den Basisstrom nicht "verfälscht". Naja. Wesentlich weniger als 1mA wird man dem Transistor nicht anbieten. Im Schaltbetrieb will man den Transistor ja ordentlich übersteuern (Datenblätter geben U_ce_sat meist für I_b = I_c/20 an). Und wenn man nur kleine Ströme schalten will, braucht man den Transistor gar nicht. Aber selbst wenn nur für I_b = 100µA gerechnet ist, machen die 7µA kaum was aus. Ein Basisvorwiderstand mit 5% Toleranz macht fast genau so viel Abweichung. Dito 5% Toleranz bei der Betriebsspannung. Ein 100K Pulldown vor dem Basiswiderstand führt zu 50µA mehr Stromverbrauch, wenn der Ausgang auf H ist. Auch irrelevant, schließlich fließen gleichzeitig ja 1mA+ Basisstrom. Und der Laststrom. Bedenkenswert wäre allenfalls der Wert von 100K. Wenn man mit dem Pulldown verhindern will, daß ein nicht korrekt konfigurierter GPIO (bspw. als Eingang mit aktivem Pullup) den Transistor unbeabsichtigt durchsteuert, dann sind 100K nämlich zu viel.
Kann mir irgendjemand der Leute, die glauben, man bräuchte diesen Widerstand bei Bipolartransistoren erklären oder sogar vorrechnen, wofür der gut sein soll? Bipolartransistoren enthalten zwischen Basis und Emitter die Basis-Emitter-Diode, die das Potential an der Basis zwangsläufig auf etwa 0,7V runterzieht. Wolfgang schrieb: > Ein BJT ist stromgesteuert. Woher soll ein Steuerstrom kommen, wenn die > Basis in der Luft hängt? Und er hat damit völlig recht. Wenn der Controllerausgang hochohmig ist, dann kann auch kein Strom in die Basis fließen, der Transistor sperrt und an der Basis stellt sich eine Spannung von 0V ein. (Siehe Diodenkennlinie bei Strom=0) So, jetzt nehmen wir an, wir haben so einen Controller, mit Pullup, sagen wir in der Größenordnung 100kOhm bei einer Betriebsspannung von 3,3V Welche Spannung stellt sich an der Basis ein? ca. 0,7V. Praktisch eher weniger. Wie viel Strom kommt aus dem Portpin? (3,3V - 0,7V) / 110kOhm = 26uA (100k Pullup, 10kOhm Basiswiderstand) Wie sieht es jetzt aus mit/ohne Pull-Down-Widerstand (100kOhm) * Ohne Pulldown-Widerstand fließen diese 26uA in die Basis. * Mit Pulldown-Widerstand fliesen 7uA in den Widerstand (siehe Post von Axel S.) 19uA fließen trotzdem in die Basis. Ok, der Widerstand bringt was, er reduziert den Basisstrom von 26uA auf 19uA. Habt ihr euch das so vorgestellt? Brauchen tut man den Widerstand also eher nicht. Bzw. wenn er merklich was bringen soll, dann muss er ein bis zwei Größenordnungen kleiner sein. (Die Geschichte sieht natürlich ganz anders aus bei FETs. Aber hier geht es um Bipolartransistoren)
Tilo R. schrieb: > Bzw. wenn er merklich was bringen soll, dann muss er ein bis zwei > Größenordnungen kleiner sein. Nein, wenn er in diesem Szenario (interner Pullup) was bringen soll, muss er "links" sitzen. Dort kann er das Potenzial des Pullups nämlich auch unter die besagten 0,7 V herunter ziehen: 10 kΩ bei einem internen Pullup von 100 kΩ teilen die Spannung auf 1/11 oder 0,3 V (bei 3,3 V Versorgung). Für Schaltungen, die nicht mit derartigen Pullups rechnen müssen, ist es aber eher ein "Angst-Widerstand": "Es könnte ja mal durch irgendwas eine Spannung von draußen eingekoppelt werden, die den Transistor durchschaltet." ;-)
Jörg W. schrieb: > Tilo R. schrieb: >> Bzw. wenn er merklich was bringen soll, dann muss er ein bis zwei >> Größenordnungen kleiner sein. > > Nein, wenn er in diesem Szenario (interner Pullup) was bringen soll, > muss er "links" sitzen. Dort kann er das Potenzial des Pullups nämlich > auch unter die besagten 0,7 V herunter ziehen: 10 kΩ bei einem internen > Pullup von 100 kΩ teilen die Spannung auf 1/11 oder 0,3 V (bei 3,3 V > Versorgung). OK, du würdest den Pull-Down auch eine Größenordnung kleiner machen, auf 10k, damit er was bringt. Da sind wir derselben Meinung. Trotzdem wäre er auch dann "rechts" besser (zugegeben nur geringfügig).
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jp schrieb: > Bedeutet: ich > schlussfolgere daraus, dass es besser ist, wenn es links vom > Basisvorwidertand platziert wird, weil so der parallel abfließende Strom > über den Ableitwiderstand den Basisstrom nicht "verfälscht". Das ist zwar richtig und auch die vielen anderen Aussagen. Trotzdem: - eine offen Basis kann man mit dem Finger berühren und an einem hochohmigen Kollektorwiderstand darf man dann gerne mal messen ... - Obwohl erfahrungsgemäß die LOW-Pegel von µC-Asugängen sehr klein sind (<100mV), ist deren Spezifikation für die max. LOW-Spannung im Bereich der Transistor-UBE. Das kann dann auftreten, wenn weiteres an den Ausgang angeschlossen ist (z.B. 20mA LED gegen VCC). - Da der Transistor schon bei 600-700mV zu leiten beginnt, ist der LOW-Störabstand wesentlich kleiner als der Abstand bei HIGH am Treiber. Aus all den Gründen würde ich immer den PD auf der Basisseite anbringen. Und zwar so niederohmig, dass auf die 0.7V etwa beim halben HIGH-Pegel des Treibers erreicht werden.
HildeK schrieb: > - Obwohl erfahrungsgemäß die LOW-Pegel von µC-Asugängen sehr klein sind > (<100mV), ist deren Spezifikation für die max. LOW-Spannung im Bereich > der Transistor-UBE. Das kann dann auftreten, wenn weiteres an den > Ausgang angeschlossen ist (z.B. 20mA LED gegen VCC). Wenn man am selben Pin eine LED gegen VCC hat hilft auch kein Pulldown. Vor allem wenn man sich dann wieder den hochohmigen Reset-Fall anschaut.
Richtig für den hochohmigen Fall. Ich meinte aber, dass es dann auch im normalen Betrieb grenzwertig wird, den Transistor abzuschalten.
HildeK schrieb: > Richtig für den hochohmigen Fall. > Ich meinte aber, dass es dann auch im normalen Betrieb grenzwertig wird, > den Transistor abzuschalten. Gemessen, simuliert, nachgerechnet, oder nur gefühlt? Ich bleibe dabei: wenn man es nachrechnet, lohnt sich der Pulldown nur in den allerseltensten Fällen.
Wenn Du einen Automobilkunden beliefern willst ist es nicht zulässig, sich zum Abschalten eines Bipolartransistors auf die Leckströme zu verlassen. Das wird in den Design Reviews der OEMs explizit abgeprüft. Bei Jubelelektronik kannst (und wirst) Du den Dezicent für den Pulldown einsparen.
Soul E. schrieb: > Wenn Du einen Automobilkunden beliefern willst ist es nicht zulässig, > sich zum Abschalten eines Bipolartransistors auf die Leckströme zu > verlassen. Wenn du einen Ausgang aktiv low treibst, verlässt du dich aber auf keinen Leckstrom. Der räumt auch noch Ladungsträger aus der Basis aus.
Soul E. schrieb: > Bei Jubelelektronik kannst (und wirst) Du den Dezicent für den Pulldown > einsparen. Wenn da überhaupt so viel einzusparen ist, wenn man Digitaltransistoren mit integriertem Basisvorwiderstand und Basis-Emitter-Widerstand einsetzt.
Jörg W. schrieb: > Wenn du einen Ausgang aktiv low treibst, verlässt du dich aber auf > keinen Leckstrom. Der räumt auch noch Ladungsträger aus der Basis aus. So ist es. Hatte ich in Beitrag "Re: Widerstand links oder rechter?" bereits erwähnt. Es bleibt nur der kurze Moment im Reset oder beim Flashen, wenn der Controller seine Pins auf Eingang oder noch schlimmer, auf Eingang mit Pullup, schaltet.
Jörg W. schrieb: > Nein, wenn er in diesem Szenario (interner Pullup) was bringen soll, > muss er "links" sitzen. Dort kann er das Potenzial des Pullups nämlich > auch unter die besagten 0,7 V herunter ziehen: Tja, leider falsch, oder? Wenn der Pulldown rechts sitzt, zieht er "mehr" runter. Denn dann ist der "weak" (interne) Pullup um den Längswiderstand größer, da er mit selbigen eine Reihenschaltung bildet. D.h. ist der Pulldown-Widerstand direkt an der Basis, ist die Leerlaufspannung an der Basis kleiner als im Fall der Pulldown direkt am Ausgang wäre. Also Punktgewinn für die rechte Variante. Aber das ist noch nicht alles, denn der Strom der in die Basis-Emitter-Diode fließt, hängt natürlich auch vom effektiven Innenwiderstand der Basis-Ersatzspannungsquelle ab. Wenn man von den Größenverhältnissen 100 : 10 : 1 für Pullup-, Pulldown- und Längswidertand ausgeht, ist im Fall "Pulldown links", der Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle an der Basis in etwa gleich dem Pulldown-Widerstand. Im Fall "Pulldown rechts", ist der Innenwiderstand der Ersatzspannungsquelle fast ausschließlich aus der Parallelschaltung von Pullup und Pulldown bestimmt, da der Längswiderstand klein im Verlgeich zum Pullup ist, und somit kleiner. Bei den hier angenommen typischen Größenverhältnissen um etwa 10%. D.h. so gesehen erst mal ein Punkt für "Pulldown links", da hier der Innenwiderstand der Ersatzquelle höher ist. Es steht 1:1. Aber wir brauchen eine Entscheidung: Da die Basis-Emitterdiode keine lineare U/I-Kennlinien hat, sie ist nämlich exponentiell, ist der Gewinner "Pulldown rechts", da eine (etwa) 10% kleinere Leerlaufspannung einen deutlich kleineren Basisstrom verursachen wird anstatt ein 10% größerer Innenwiderstand der Ersatzquelle.
Bei allen Digitaltransistoren, die Du fertig kaufen kannst, sitzt der Widerstand rechts, also direkt an B-E. Das Verhältnis Reihenwiderstand zu Pulldown liegt zwischen 1:1 und 1:10. Hatten wir so einen eigentlich schon bei Richard zum Fotografieren?
Soul E. schrieb: > Hatten wir so einen eigentlich schon bei Richard zum Fotografieren? Nein, aber anderswo: https://zeptobars.com/en/read/Infinion-BCR185W-PNP-BJT-bias-resistors https://zeptobars.com/en/read/DTA143ZK-PNP-BJT-bias-resistors-rohm-jcst https://zeptobars.com/en/read/Rohm-DTC143EK-NPN-BJT-integrated-resistors
Tilo R. schrieb: > Gemessen, simuliert, nachgerechnet, oder nur gefühlt? > Ich bleibe dabei: wenn man es nachrechnet, lohnt sich der Pulldown nur > in den allerseltensten Fällen. Im Datenblatt geschaut. Beispiel Tinyx5: VOL Output Low-voltage, Port B, IOL=10 mA, VCC=5V: 0.6V Ich hatte ja auch die Randbedingung genannt, dass evtl. eine LED mit 10mA gegen VCC noch an dem Pin hängt. Dann sind wir bei 'grenzwertig', eigentlich schon drüber: mit einem Kollektorwiderstand, der etwas hochohmiger ist, wird sich der Kollektor schon bewegen. Aber das war nicht der einzige Grund: selbst wenn V_OL=0V idealerweise erreicht, der Störabstand beträgt dann nur 0.7V, bei HIGH beträgt er (VCC=5V) immerhin 4.3V. Ziemlich unsymmetrisch, nicht?
jp schrieb: > Gibt es Vorteile einer Variante gegenüber der anderen? Links ist beim MOSFET richtiger denn er soll bei offenem Ausgang an dem der waagerechte Widerstand links hängt verhindern, dass am Ausgang und damit Gate eine positivere Spannung entsteht. Manchmal ist der waagerechte Widerstand aber auch 0 Ohm und da er mindestens um Faktor 100 niederohmiger ist, ist es sowieso egal. Bei Bipolartransistoren findet man ihn oft rechts, denn er soll bewirken, dass Leckströme die durch den waagerechten Widerstand fliessen, in die Basis vom Transistor fliessen und dann, womöglich um Faktor 1000 verstärkt, einen noch höheren Leckstrom des eigentlich ausgeschalteten Transistors bewirken. Obwohl eigentlich auch in dem Fall links richtiger wäre.
MaWin schrieb: > Bei Bipolartransistoren findet man ihn oft rechts, denn er soll > bewirken, dass Leckströme die durch den waagerechten Widerstand > fliessen, in die Basis vom Transistor fliessen und dann, womöglich um > Faktor 1000 verstärkt, einen noch höheren Leckstrom des eigentlich > ausgeschalteten Transistors bewirken. > Obwohl eigentlich auch in dem Fall links richtiger wäre. Es gibt aber auch den Kollektor-Basis-Reststrom. Den sollte man nicht ganz vergessen. Dafür wäre der Widerstand rechts wieder besser... Also insgesamt würde ich mich den den Fall "rechts" entscheiden, besonders auch wegen dem von HildeK erwähnten besseren Low-Störabstand.
Soul E. schrieb: > Bei allen Digitaltransistoren, die Du fertig kaufen kannst, sitzt der > Widerstand rechts, keine Frage rechts! Innenbeschaltung eines ULN2803a https://asset.conrad.com/media10/isa/160267/c1/-/de/Treiberbaustein_ULN2801/treiberbaustein-uln2801.jpg Bastler schrieb: > Also Punktgewinn für die rechte Variante. MaWin schrieb: > Bei Bipolartransistoren findet man ihn oft rechts Dietrich L. schrieb: > Also insgesamt würde ich mich den den Fall "rechts" entscheiden,
> Widerstand links oder rechter?
Rechter Widerstand ist schon richtig.
https://elektroniktutor.de/analogverstaerker/schalttr.html die Ausräumgeschwindigkeit wurde noch nicht genannt. Wenn ein Schalttransistor schnell abschalten soll, kann ein Widerstand diese Zeit verkürzen. Der sollte aber deutlich unter 100 kOhm liegen. Da wird sogar ein Widerstand von der Basis zu einer negativen Spannung empfohlen. Ich denke z.B. an den Fall, in der ein 2N2222 Schalttransistor eine gesättigte 100 kHz Rechteckschwingung abgeben soll. Vielleicht auch noch 1 MHz, jedenfalls weit unter der Transitfrequenz von 300 MHz laut Datenblatt. Beide Widerstände als Spannungsteiler haben den Vorteil, dass man den Triggerpegel wählen kann, beispielsweise auf die CMOS-üblichen 40...60% der Betriebsspannung, für 5V also 2...3V.
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