Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transistor und Transformator


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von LykVanDyk (Gast)


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Hallo,

ich hätte mal eine Frage zum Grundverständnis von Transistoren und 
Transformatoren. Das Grundprinzip habe ich verstanden, auch die 
verschiedenen Arten von bspw. Transistorschaltungen. Nur finde ich in 
keiner Literatur Antworten zu meinen Fragen.

Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt? Bis 
maximal zur Betriebsspannung oder hängt das alleine von den eingesetzten 
Widerständen ab?

Ähnliche Frage beim Transformator. Die Formel für die 
Spannungstransformation in Abhängigkeit der Wicklungen ist mir bekannt. 
Aber da sind doch aufgrund von Verlusten auch nach oben Grenzen gesetzt 
oder? Man kann ja bestimmt nicht 10V auf 1000 kV alleine durch 
Wicklungen transformieren?

Wäre sehr dankbar wenn mir jemand endlich helfen könnte. Die Fragen 
quälen schon ne Weile und ich finde keine Antwort...

von Oje (Gast)


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Dabei kann dir sicherlich jeder helfen, wollen aber die wenigsten. Das 
Elektronik Kompendium (ohne hier Werbung machen zu wollen) hat schon 
vielen geholfen. Oder hier die Artikel mit den Grundlagen studieren.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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offtopic?

von MaWin (Gast)


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LykVanDyk schrieb:
> Wie weit kann ein Transistor verstärken

Bis zu seiner hFE, siehe Datenblatt, exemplarabhängige Streuung.

LykVanDyk schrieb:
> Man kann ja bestimmt nicht 10V auf 1000 kV alleine durch Wicklungen
> transformieren?

Begrenzend wirkt die Kapazität der vielen Windungen unterreinander, die 
muss nämlich entsprechend der Frequenz umgeladen werden und das zieht 
Leistung. Daher haben Hochspannungstrafos (CCFL wandelt z.B. 12V in 
2500V um, Fernseh-Zeilentrafos für Fernseher mit Batteriebetrieb wandeln 
12V in 25000V um) die Wicklung in mehreren Kammern um gut zu isolieren 
und die Kapazität gering zu halten und werden 'von links nach rechts' 
gewickelt damit nicht Windungen mit hoher Spannungsdifferenz 
nebeneinander liegen, die Isolation geht ja auch kaputt.

von Maxim B. (max182)


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LykVanDyk schrieb:
> Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt?

Durch Ohmsche Gesetz. Mehr als Ohmsche Gesetz braucht man hier nichts.

> Man kann ja bestimmt nicht 10V auf 1000 kV alleine durch
> Wicklungen transformieren?

Warum nicht? Wenn man alles richtig berechnet, warum nicht? Andere 
Frage: wozu? Und Wirkungsgrad wird natürlich in einer Stufe kaum 
befriedigend.
Aber ich verstehe wirklich nicht, wo und wozu man 1000 kV braucht?

LykVanDyk schrieb:
> Nur finde ich in
> keiner Literatur Antworten zu meinen Fragen.
Die Herren Horowitz aus Harvard und Hill aus Massachusetts helfen dir 
bestimmt.

: Bearbeitet durch User
von max183 (Gast)


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>> Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt?
>Durch Ohmsche Gesetz. Mehr als Ohmsche Gesetz braucht man hier nichts.
Wenn du nicht helfen willst, dann lass es doch einfach.

von Melinda (Gast)


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LykVanDyk schrieb:
> ch hätte mal eine Frage zum Grundverständnis von Transistoren und
> Transformatoren. Das Grundprinzip habe ich verstanden, auch die
> verschiedenen Arten von bspw. Transistorschaltungen.

Den Eindruck habe ich wegen deiner nachfolgenden Fragen alledings nicht.

> Nur finde ich in keiner Literatur Antworten zu meinen Fragen.

Das liegt daran, dass deine Fragen falsch gestellt bzw. irrelvant sind.

> Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt? Bis
> maximal zur Betriebsspannung oder hängt das alleine von den eingesetzten
> Widerständen ab?

Du wirfst da mehrere Dinge durcheinander. Es wird nicht einmal klar, ob 
du die Maximalwerte der Verstärkungen meinst oder die Aussteuerbarkeit 
in einer gegebenen Umgebung oder die Kombination beider.

Grundsätzlich musst du zwischen Spannungsverstärkung und 
Stromverstärkung unterscheiden:
Die maximale Stromverstärkung bei Stromsteuerung hat MaWin genannt.
Die maximal mögliche Spannungsverstärkung bei Spannungssteuerung ist 
UA/Ut=Earlyspannung/Temperaturspannung oder 
Steilheit*Ausgangswiderstand, und die ist unabhängig von der 
Stromverstärkung.

Natürlich sind die Transistoreigenschaften arbeitspunkt- und 
aussteuerungsabhängig (Sättigung), so dass die Verstärkungen auch bei 
Aussteuerung unterhalb der Betriebsspannungsbegrenzungen veränderlich 
sind. Daneben wird die tatsächliche Verstärkung in einer Schaltung auch 
durch die Beschaltung/Umgebung des Transistors (Arbeitspunkteinstellung, 
Gegenkopplung, Quell- und Lastwiderstände, usw.) bestimmt.

von Udo S. (urschmitt)


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LykVanDyk schrieb:
> Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt? Bis
> maximal zur Betriebsspannung oder hängt das alleine von den eingesetzten
> Widerständen ab?

Was ist dein eigentliches Problem?

von Joachim B. (jar)


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Udo S. schrieb:
> Was ist dein eigentliches Problem?

ich lese

LykVanDyk schrieb:
> Grundverständnis von Transistoren und
> Transformatoren

denke das ist sein Problem (das es mehr als einen Parameter zu beachten 
gibt)

: Bearbeitet durch User
von Maxim B. (max182)


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max183 schrieb:
> Wenn du nicht helfen willst, dann lass es doch einfach.

Habe ich nicht geholfen???
Wenn TO das bekannte Werk von Horowitz und Hill einstudiert, dann hat er 
Antworten auf alle seine Fragen. Noch einfacher als diese Herren hat 
m.E. noch niemand geschrieben.

von Joachim B. (jar)


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Maxim B. schrieb:
> Wenn TO das bekannte Werk von Horowitz und Hill einstudiert, dann hat er
> Antworten auf alle seine Fragen.

lass ihn

max183 schrieb:
> Wenn du nicht helfen willst, dann lass es doch einfach.

will ja auch nicht helfen

von Maxim B. (max182)


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LykVanDyk schrieb:
> Man kann ja bestimmt nicht 10V auf 1000 kV alleine durch
> Wicklungen transformieren?

Zuerst solltest du ein bißchen mit Zahlen klar kommen. Welche Leistung 
brauchst du von einer 1000 kV-Quelle? Z.B. sollten das "nur" 100 uA 
sein. Dann wird die Leistung 1000000*0,0001/Wirkungsgrad ~10% 
(optimistische Vermutung)  ~= 1000 W, mit 10 Volt sind das 100 A.

Man kann alles machen. Die Frage ist immer nur: wozu?

: Bearbeitet durch User
von Jack V. (jackv)


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Maxim B. schrieb:
> Noch einfacher als diese Herren hat
> m.E. noch niemand geschrieben.

Naja schon – gibt ein noch einfacheres Buch mit fast dem gleichen 
Cover – „Learning The Art of Electronics – A Hands-On Lab Course“ von 
Hayes mit der Unterstützung von Herrn Horowitz. Das ist noch ein Stück 
eingängiger geschrieben, finde ich.

von Jens G. (jensig)


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Maxim B. (max182)

>Aber ich verstehe wirklich nicht, wo und wozu man 1000 kV braucht?

Maxim B. (max182)

>Man kann alles machen. Die Frage ist immer nur: wozu?

Die Frage nach dem Warum ist vollkommen irrelevant, da es ja hier eher 
eine prinzipielle Frage ist.

LykVanDyk (Gast)

>ich hätte mal eine Frage zum Grundverständnis von Transistoren und
>Transformatoren. Das Grundprinzip habe ich verstanden, auch die

Glaube ich nicht, wenn ich so Deine Fragen anschaue.

>verschiedenen Arten von bspw. Transistorschaltungen. Nur finde ich in
>keiner Literatur Antworten zu meinen Fragen.

>Wie weit kann ein Transistor verstärken? Durch was ist er begrenzt? Bis

Durch seine Stromverstärkung (BJT) bzw. Steilheit (Mosfet).

>maximal zur Betriebsspannung oder hängt das alleine von den eingesetzten
>Widerständen ab?

Warum meinst Du, daß die Betriebsspannung evtl. nicht die Grenze sein 
könnte für die Grundschaltungen?
Auserdem sollten wir erstmal definieren, ob Du wirklich über Verstärkung 
redest, oder vielleicht eher über Aussteuerbarkeit.

>Ähnliche Frage beim Transformator. Die Formel für die
>Spannungstransformation in Abhängigkeit der Wicklungen ist mir bekannt.
>Aber da sind doch aufgrund von Verlusten auch nach oben Grenzen gesetzt
>oder? Man kann ja bestimmt nicht 10V auf 1000 kV alleine durch
>Wicklungen transformieren?

Theoretisch ist das kein Problem, aber praktisch gibt's da natürlich 
Grenzen durch parasitäre Effekte (Wicklungskapazität, 
Isolationsfestigkeiten, ...)
Wäre sehr dankbar wenn mir jemand endlich helfen könnte. Die Fragen
quälen schon ne Weile und ich finde keine Antwort...

von Maxim B. (max182)


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Jens G. schrieb:
> Die Frage nach dem Warum ist vollkommen irrelevant, da es ja hier eher
> eine prinzipielle Frage ist.

Die Luft kann etwa 3000 V/mm halten. Das sollte bei Transformatorbau 
nicht vergessen werden. Transformator in einer Ölwanne könnte kleiner 
sein. Man könnte Transformator auch vakuumieren, dann reicht Abstand ca. 
1 mm / 1000000 Volt. Dann sollte man aber die Wärme ableiten können...

: Bearbeitet durch User
von Sebastian S. (amateur)


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@LykVanDyk
In mancher Beziehung lauten die Antworten: So viel Du willst!

Beim Transistor ist die maximale Verstärkung durch das 
Herstellungsverfahren bedingt. Beim guten, alten Leistungstransistor 
kann schon mal bei 8 bis 10 Schluss sein. Bei anderen geht es bis in den 
3-stelligen Bereich.
Da diese Werte extrem großen Streuungen unterworfen sind, wird in vielen 
Fällen durch die Beschaltung (meist Widerstände) ein definierter 
Arbeitspunkt angesetzt.
Reicht Dir das nicht, so hindert Dich niemand daran, zwei Verstärker 
hintereinander zu schalten.
Reicht die Leistung nicht, so gibt es auch Verfahren mehrere Verstärker 
parallel zu schalten.

Beim Transformator gilt, für die Verhältnisse, in erster Näherung, das 
Windungsverhältnis. Du kannst natürlich die Physik nicht überlisten und 
sinnvolle Spannungen, Ströme und Verluste ignorieren. Ob alles was 
machbar ist, auch gemacht werden soll, ist eine weitere Frage.
Praktisch gibt es aber vom, fast unsichtbar, kleinen Trafo, der sich auf 
einer Platine "versteckt", bis zum einphasigen Transformator, der einen 
eigenen Tieflader benötigt, alles was das Herz begehrt.
Wie auch Verstärker kann man Trafos in reihe oder parallel schalten.

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