Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie rum wird der Kondensator schneller voll?


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von Planlos (Gast)


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Hallo ich hab eine kurze Frage:

Ich habe eine positive Versorgungsspannung. Dann kommt ein Transistor, 
dahinter ein Kondensator, dahinter Masse. An der Basis hängt irgendwas 
geeignetes um den Transistor an- und auszuschalten.

Wird der Kondensator schneller voll, wenn ich nen PNP alla BC557 nehme, 
Emitter an die Versorgung und Kondensator an den Kollektor. Oder wird er 
schneller voll, wenn ich nen NPN allaNC547 nehme, diesmal den Kollektor 
an die Versorgung und den Emitter an den Kondensator.

Meine Vermutung ist, dass es mit dem PNP schneller geht, da es mit 
steigender Kondensatorspannung zu einer Art "Gegenkopplung" kommen 
müsste, wodurch irgendwann die BE-Spannung "abgeschnitten" wird?!

Aber so 100%ig trau ich meiner Vermutung nicht.

Mit planlosen Grüßen

von Planlos (Gast)


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P.S.
Bin mitm Handy unterwegs, darum Prosa statt Schaltplan, sorry dafür

von Auch keinen Plan (Gast)


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Planlos schrieb:
> Bin mitm Handy unterwegs, darum Prosa statt Schaltplan, sorry dafür

Das macht nichts - soviel Zeit muss sein ;-)

von Jack V. (jackv)


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Planlos schrieb:
> Bin mitm Handy unterwegs, darum Prosa statt Schaltplan

Gerüchten zufolge gibt’s Apps zum schnellen Skizzieren von so Sachen.

von Planlos (Gast)


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Die App muss man aber auch haben. Und so geht's schreiben dann 
schneller. Ich vermute auch, wer 2Bauteile nicht zwischen die Versorgung 
platziert bekommt, vor seinem geistigen Auge, kann bei der Frage nicht 
groß weiterhelfen.
Und das installieren so einer App kostet auch so wahnsinnig viel von dem 
so wertgeschätzten Traffic. Und das Bildchen das weiteren Traffic, gar 
hier in den heiligen Hallen, erzeugen würde, sparen wir so gleich mit.

Gibt es auch noch wen, der was zur Frage beitragen kann?

von Georg M. (g_m)


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Planlos schrieb:
> Gibt es auch noch wen, der was zur Frage beitragen kann?

LTspice.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Mit dem NPN Transistor in Kollektorschaltung geht es schneller, weil die 
Schaltung eine geringere Ausgangsimpedanz hat und weil der Basisstrom 
auch noch mit in den Kondensator fließt.
Aber der Kondensator bleibt am Ende immer 0,7 Volt unterhalb der 
Versorgungsspannung.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Die Transistoren gehen in beiden Fällen kaputt. Dem Kondensator macht 
das nichts.

Mfg

von Max R. (Gast)


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Georg M. schrieb:
> Planlos schrieb:
>> Gibt es auch noch wen, der was zur Frage beitragen kann?
>
> LTspice.

Läuft das aufm Handy?

von Experte (Gast)


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Das hängt von der konkreten Schaltung ab. Du kannst die eine Variante 
oder die andere schneller machen. Ist überhaupt kein Problem.

von M. K. (Gast)


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Eine geeignete Schaltung wird von der NPN / PNP Frage nicht betroffen 
sein.
Bei PNP wirds nur einfacher.

Der Max Strom des Transistors und der Quelle wird in beiden Fällen der 
begrenzende Faktor sein.

von Experte (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Mit dem NPN Transistor in Kollektorschaltung geht es schneller, weil die
> Schaltung eine geringere Ausgangsimpedanz hat und weil der Basisstrom
> auch noch mit in den Kondensator fließt.

Bei Ansteuerung mit gleichem Innenwiderstand?

Nein, siehe Anhang.


> Aber der Kondensator bleibt am Ende immer 0,7 Volt unterhalb der
> Versorgungsspannung.

Ja, das stimmt.

von Jörg R. (solar77)


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Planlos schrieb:
> Bin mitm Handy unterwegs, darum Prosa statt Schaltplan, sorry dafür

Aber das Problem ist so dringend dass es nicht warten kann bis Du 
Zuhause bist?🤔

Beitrag #6470154 wurde vom Autor gelöscht.
von Manfred (Gast)


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Planlos schrieb:
> Bin mitm Handy unterwegs ... sorry dafür

Unverschämtheit, Schmarrnfohn-Kasper.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Experte schrieb:
> Bei Ansteuerung mit gleichem Innenwiderstand?
> Nein, siehe Anhang.

Okay, hätte ich so nicht vermutet. Aber wenn die beiden 1k Widerstände 
auf 100k oder 1M vergrößert werden, dürften sich die Geschwindigkeiten 
irgendwann angleichen!?

von Klaus R. (klara)


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Planlos schrieb:
> Wird der Kondensator schneller voll, wenn ich nen PNP alla BC557 nehme,
> Emitter an die Versorgung und Kondensator an den Kollektor. Oder wird er
> schneller voll, wenn ich nen NPN allaNC547 nehme, diesmal den Kollektor
> an die Versorgung und den Emitter an den Kondensator.

Nimm einen MOSFET. Um welche Kapazität geht es eigentlich? Ich denke nur 
an die Spitzenströme und deren Dauer.
mfg Klaus

: Bearbeitet durch User
von Planlos (Gast)


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Georg M. schrieb:
> LTspice.

Aufm Handy?

Ach Du grüne Neune schrieb:
> Mit dem NPN Transistor in Kollektorschaltung geht es schneller, weil die
> Schaltung eine geringere Ausgangsimpedanz hat und weil der Basisstrom
> auch noch mit in den Kondensator fließt.

Also entgegen meiner Vermutung... Nehmen wir an, ich hätte keine 
spezifischen Typen genannt und wir hätten einen mit hfe gigantisch, so 
dass der Basisstrom vernachlässigbar ist.

Experte schrieb:
> Das hängt von der konkreten Schaltung ab. Du kannst die eine Variante
> oder die andere schneller machen. Ist überhaupt kein Problem.

Einfach ganz allgemein. Ich grübelte einfach so vor mich her. 
Meinetwegen kann die Quelle 10 A bei 10 V und die Kapazität ist harmlos 
mit 1 uF.

Experte schrieb:
> Nein, siehe Anhang.

Vielen herzlichen Dank für die einfache, klare und direkte Besntwortung 
meiner Frage ohne jegliches Trara.

Jörg R. schrieb:
> Aber das Problem ist so dringend dass es nicht warten kann bis Du
> Zuhause bist?🤔

Und du hast so wenig zu sagen, dass du statt dessen lieber irgendwas 
sagst? Meine Güte, wenn du es doof findest dass ich Frage, wenns mich 
fragt, ist das okay. Aber behalte es für dich oder mach nen eigenen 
Thread auf.

Ach Du grüne Neune schrieb:
> Okay, hätte ich so nicht vermutet. Aber wenn die beiden 1k Widerstände
> auf 100k oder 1M vergrößert werden, dürften sich die Geschwindigkeiten
> irgendwann angleichen!?

Wetten würd ich nicht, aber irgendwie hab ich dass Gefühl, der PNP wäre 
dennoch schneller.

Klaus R. schrieb:
> Nimm einen MOSFET. Um welche Kapazität geht es eigentlich? Ich denke nur
> an die Spitzenströme und deren Dauer.
> mfg Klaus

Es geht um keine konkrete Anwendung. Trotzdem danke für den Vorschlag.

von Jörg R. (solar77)


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Planlos schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Aber das Problem ist so dringend dass es nicht warten kann bis Du
>> Zuhause bist?🤔
>
> Und du hast so wenig zu sagen, dass du statt dessen lieber irgendwas
> sagst?

Ich hätte genug zu sagen.


> Meine Güte, wenn du es doof findest dass ich Frage, wenns mich
> fragt, ist das okay.

Ich finde es nicht doof dass Du fragst. Ich finde nur doof dass Du von 
unterwegs ein Problem schilderst, anstatt es vernünftig von Zuhause aus 
zu machen.


> Aber behalte es für dich oder mach nen eigenen Thread auf.

Weshalb sollte ich einen eigenen Thread aufmachen? Ich habe doch kein 
Problem sondern Du.

Nick „Planlos“....passt;-)👍

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Mit dem NPN Transistor in Kollektorschaltung geht es schneller, weil die
> Schaltung eine geringere Ausgangsimpedanz hat und weil der Basisstrom
> auch noch mit in den Kondensator fließt.

Das hätte ich jetzt auch gesagt

Experte schrieb:
> Nein, siehe Anhang

Interessant.
Also real entgegen meiner Vermutung.

von Michael M. (michaelm)


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MaWin schrieb:
> Interessant.
> Also real entgegen meiner Vermutung.

Die Ansteuerung der beiden Transen ist nicht identisch. ;-)
In dem gezeigten Fall muss ("Experte") der PNP wegen Übersteuerung 
zwangsläufig schneller sein.

EDIT: Man könnte die Ansteuerung des PNP mal von Plus aus machen....

: Bearbeitet durch User
von Dirk J. (dirk-cebu)


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Planlos schrieb:
> Es geht um keine konkrete Anwendung.

Also nur darum, aus Langeweile das Forum zu unterhalten...

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Jörg R. schrieb:
> Ich finde nur doof dass Du von  unterwegs ein Problem
> schilderst, anstatt es vernünftig von Zuhause aus zu machen.

Er sitzt wahrscheinlich in der Bahn und macht es zum Zeitvertreib, 
zuhause hat für so etwas keine Zeit.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Dirk J. schrieb:
> Also nur darum, aus Langeweile das Forum zu unterhalten...

Ja, aber ich fand das Experiment trotzdem mal ganz interessant. Mit den 
Basiswiderständen könnte man jetzt noch spielen.

von Michael M. (michaelm)


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Festzuhalten ist und bleibt:
Der NPN arbeitet in Kollektorschaltung und
der PNP in Emitterschaltung, was natürlich Folgen im Verhalten hat.

Auf den ersten Blick war meine Vermutung auch, dass die 
Kollektorschaltung mit dem NPN wegen der großen Stromverstärkung im 
Vorteil ist (den anteiligen B-Strom kann man "vergessen"). Leider aber 
ist das nicht so:

NPN:
Steuerspannung = konstant, jedoch B-Strom sinkt fortlaufend, weil die 
Spannung am Kondensator (und Emitter) steigt. So steigt auch das 
B-Potential am Transistor, was zu einer dauernden Abnahme des B-Stroms 
und in Folge des E-Stroms führt.
Die Spannung am K. steigt auf diese Weise linear (und gemächlich), da 
die Wirkung der Gegenkopplung immer größer wird.
Die max. Spannung am K. bleibt am Ende bei Ub - U-BE = ca. 4,4 V.

PNP:
Steuerspannung = ebenso konstant, jedoch ist das hier auch der 
B-Strom, denn die U-BE ist ja konstant auf dem gleichen Sp.-Niveau.
Der K. wird also mit dem durch die Stromverstärkung gegebenen maximalen 
Strom geladen; das geht vergleichsweise ziemlich (ca. doppelt so) 
schnell.
Außerdem erreicht die Spannung am C tatsächlich fast die Ub, weil im 
Endstadium U-CE immer kleiner wird.

Ich finde das eine interessante Sache und die Überlegung vom 
Fragesteller war mMn gar nicht so "planlos"... :-))

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Experte schrieb:
> Nein, siehe Anhang.

Da hat er ja einen Dummen gefunden, der ihm die Arbeit abnimmt.

von Taschenrechner (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Ich finde das eine interessante Sache

Durchaus.

> und die Überlegung vom Fragesteller war
> mMn gar nicht so "planlos"... :-))

Ja, die nicht - aber das Verhalten war schamlos.
("Experte" hat wohl leider - bei seiner Experten-
ehre gepackt - nicht anders gekonnt, als dem TO
die_Lösung frei Haus zu liefern ... und damit
auch dafür zu sorgen, daß er bzgl. beidem nix,
aber auch gar nix, dazulernen muß.)

von Michel M. (elec-deniel)


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Michael M. schrieb:
> Ich finde das eine interessante Sache und die Überlegung vom
> Fragesteller war mMn gar nicht so "planlos"... :-))

...leider ging die Datei von  Experte (Gast)  bei mir nicht
(ältere Version ?! ) ,
deshalb hier noch einmal ...
Die Kurven sehen hier aber etwas anders aus .... Modelle ?!

von Michael M. (michaelm)


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Die Bildchen konnte ich heute Mittag nicht liefern, deswegen die 
Nachreichung.
Ich habe die Transen jeweils auf den Emmitter bezogen angsteuert, also 
den NPN mit Bezug auf Masse und den PNP auf +5 V bezogen. Dann habe ich 
wenigstens "einigermaßen gleiche" Verhältnisse bei beiden.

Die flacheren Kurven (blau + rot) gelten für den NPN und vv.

Die oberen (rt + grn) zeigen die B-Spannungen, die unteren (bl+ brn) die 
Kond.-Spannungen.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #6471472 wurde vom Autor gelöscht.
Beitrag #6471474 wurde vom Autor gelöscht.
von Michel M. (elec-deniel)


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Hallo Michael M. (michaelm)
kannst Du noch die asc Datei mit einstellen .. :-)


Der Vollständigkeit halber noch eimal alles zusammengefasst :-)
_______
Michael M. schrieb:
> Ich finde das eine interessante Sache und die Überlegung vom
> Fragesteller war mMn gar nicht so "planlos"... :-))


...leider ging die Datei von  Experte (Gast)  bei mir nicht
(ältere Version ?! ) ,
deshalb hier noch einmal ...
gleich mit dem idealen und dann dem realen T

Die Kurven sehen hier aber etwas anders aus .... Modelle ?!
_______

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Michel M. schrieb:
> kannst Du noch die asc Datei mit einstellen .. :-)

...auch das noch.... :-)

von Naturliebhaber (Gast)


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Ich hab´s, die Elektronen von oben in den Kondensator kippen. Also ihn 
nicht auf die Seite legen, sonst läuft immer ein Teil heraus.

von Michael M. (michaelm)


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Geht leider nicht. Die Elektronen kommen ja von unten... 8-(

von Naturliebhaber (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Geht leider nicht. Die Elektronen kommen ja von unten... 8-(

Dach ich doch, von oben rein kippen

von HildeK (Gast)


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Planlos schrieb:
> An der Basis hängt irgendwas
> geeignetes um den Transistor an- und auszuschalten.

Warum habt ihr alle daraus geschlossen, dass die Risetime / Falltime der 
Steuerspannung 500µs sein soll?
Schalten heißt für mich: schnell! Also höchstens 1ns für die Zeiten.
LTSpice macht z.B. aus den Angaben 0 für Trise und Tfall von sich aus 
500µs, Null geht nicht!

von Michael M. (michaelm)


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HildeK schrieb:
> LTSpice macht z.B. aus den Angaben 0 für Trise und Tfall von sich aus
> 500µs,...

Und wie erklärst du dann den Anstieg meiner Steuerspannung (gestern 
22:21) innerhalb von <20 us?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Planlos schrieb:
> Wetten würd ich nicht, aber irgendwie hab ich dass Gefühl, der PNP wäre
> dennoch schneller.

Wenn du den NPN während er Ladezeit mit genau so viel Strom ansteuerst, 
wie den PNP, dann wird die Ladezeit beim NPN sogar ein kleines bisschen 
kürzer sein weil dessen Steuerstom von der Basis zum Emitter in den 
Kondensator fließt. Beim PNP fließt der Steuerstrom nicht in den 
Kondensator.

Um den NPN anzusteuern, brauchst du allerdings eine Steuerspannung, die 
höher ist, als die Versorgungsspannung (bzw. höher alsdie gewünschte 
Ladespannung des Kondensators).

von HildeK (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Und wie erklärst du dann den Anstieg meiner Steuerspannung (gestern
> 22:21) innerhalb von <20 us?

Ich weiß nicht, mit welchem Quellfile du das simuliert hast.
Wenn du den File NPNPNP-test.asc meinst: bei mir ist die Anstiegszeit 
dabei 100µs.
Wenn du Trans_Charge_C_001.asc meinst, da zeigt er mir eine Anstiegszeit 
der Quelle von 500µs an.

Meine genannten 500µs hängen offenbar davon ab, was sonst noch angegeben 
ist. Du hast in dem einen z.B. Tfall angegeben - dann scheint LTSpice 
10% von Tfall für Trise zu verwenden, wenn da 0 steht.
Bei Trans_Charge_C_001.asc hast du 5ms für Ton angegeben, dann hat 
LTspice offenbar 10% davon für Trise und Tfall zu verwenden.

Jedenfalls ist es keine gute Idee, bei den Zeiten Trise und Tfall 0s 
einzutragen. Für Tdelay und für Ton ist das ok.
Schreibe für Trise und Tfall 1ns rein (jedenfalls weit weg von der Zeit, 
die dann am C auftritt) und vergleiche nochmals, denn bei der Aufgabe 
spielen diese Zeiten für das Ergebnis eine deutliche Rolle.

von Michael M. (michaelm)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Beim PNP fließt der Steuerstrom nicht in den
> Kondensator.
Ob der B-Strom nun mit in den K. fließt oder nicht, ist doch vollkommen 
irrelevant bei der Stromverstärkung bzw. dem K.-Ladestrom von max. ca. 
250 mA ohne jegliche Strombegrenzung (und außerhab des DB).

> Um den NPN anzusteuern, brauchst du allerdings eine Steuerspannung, die
> höher ist, als die Versorgungsspannung
Die haben wir aber hier nicht.

Ich habe das eben (mit leider sehr instabil laufenden spice) nochmal 
getested.
HildeK hat in der Weise recht, wenn man den Steuerpuls mit T-r = 1 ns 
definiert. Es ändert sich dahingehend, dass die Ladung fast zeitgleich, 
also mit kaum merkbarem Unterschied erfolgt. Der PNP ist "ein Tick" 
schneller auf der Schlussspannung 5 V.
Insofern sind die obigen Simus etwas verfälschend. Danke für den 
Einwand.

Allerdings spielen noch eine Reihe anderer Faktoren rein, zumindest die 
Tatsache, dass (bei meiner Simu) die Betriebsspannung erst nach 20 us in 
voller Höhe anliegt. Das, obwohl ich mal auf sämtliche Strom-Schutz-Rs 
verzichtet habe und die Sp.-Quelle ideal ist, R-i = 0.

Ich staune sehr und weiß dafür keine Erklärung... Das muss am LTspice 
liegen, denn die E-Ströme sind bereits nach ca. 3 us bei 90% vom 
Max.-Wert.

Außerdem dürfen wir z.B. getrost der Ansteuerung noch eine Zeitkonstante 
in der Größenordnung 10 ns in Rechnung stellen. Die Transen haben 
schließlich auch eine Eingangskapazität (10 pF angenommen).

Ich gehe mal davon aus, dass es in der Praxis wahrscheinlich nur selten 
Fälle gibt, wo solch geringen Unterschiede entscheidend sind.

von Achim S. (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Allerdings spielen noch eine Reihe anderer Faktoren rein, zumindest die
> Tatsache, dass (bei meiner Simu) die Betriebsspannung erst nach 20 us in
> voller Höhe anliegt.

Das steht auch so in der Hilfe von LTSpice:

"startup: Solve the initial operating point with independent voltage and 
current sources turned off. Then start the transient analysis and turn 
these sources on in the first 20 us of the simulation."

Wenn du ein schlagartiges Einschalte der Quelle nach z.B. 10µs sehen 
willst, dann deaktiviere "Start external DC supply voltage at 0V" (d.h. 
nutze kein startup) und stelle die Quelle stattdessen z.B. ein auf 
PULSE(0 5 10u)

von HildeK (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Allerdings spielen noch eine Reihe anderer Faktoren rein, zumindest die
> Tatsache, dass (bei meiner Simu) die Betriebsspannung erst nach 20 us in
> voller Höhe anliegt. Das, obwohl ich mal auf sämtliche Strom-Schutz-Rs
> verzichtet habe und die Sp.-Quelle ideal ist, R-i = 0.

Das liegt daran, dass du 'Startup' angeklickt hast. Der Helpfile gibt 
dazu Aufschluss: "It means that independent sources should be ramped on 
during the first 20μs of the simulation."

Besser wäre es, 'uic' zu aktivieren.
Auch kannst du die Versorgung anstatt mit DC mit einem Puls mit sehr 
kurzer Anstiegszeit definieren, dann hast du ein paar Parameter mehr in 
der Hand und hast zu Simulationsbeginn tatsächlich leere Kondensatoren.

Auch eine normale Simulation, ohne 'startup' und 'iuc' geht, wenn du den 
Kondensatoren den Parameter ic=0 hinzufügst*: ic heißt 'initial 
conditions', d.h. bei der der Simulation vorangehenden DC-Analyse wird 
der Anfangswert der Spannung am C auf 0 gesetzt.

* Mit Strg-RMB auf den Kondensator klicken, unter value2 dann ic=0 
eintragen, ev. noch das Kreuz rechts (Spalte 'Vis') aktivieren, damit 
man das auch im Schaltplan sieht.

Ja, LTSpice bietet viel und einiges weiß man einfach (noch) nicht. Und 
gerade bei den Simulationen muss man wissen, was man tut. Und nicht 
einfach glauben, was die Simulation als Ergebnis liefert!
Ein Transistor könnte laut Datenblatt ein hfe von 100-300 haben. LTSpice 
hat halt einen Wert aus diesem Bereich und ein zweiter, gleicher 
Transistor ist auch identisch - was in der Realität eben nicht so ist.
Anderen Spice-Programmen geht es aber auch nicht anders ...

von Michael M. (michaelm)


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Achim S. schrieb:
> Wenn du ein schlagartiges Einschalte der Quelle nach z.B. 10µs sehen
> willst, dann deaktiviere "Start external DC supply voltage at 0V" (d.h.
> nutze kein startup) und stelle die Quelle stattdessen z.B. ein auf
> PULSE(0 5 10u)

Danke Achim. Ich habe zu wenig Routine mit LTspice und sicher noch nicht 
alle Hilfestellungen gelesen... :-(

Beitrag #6472983 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Planlos (Gast)


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Wieso wird mein Beitrag gelöscht?

von Planlos (Gast)


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Dass sich Leute beschweren, dass ich in nem elektroniklastigem Forum 
eine elektroniklastige Frage stelle, ist also okay, aber wenn ich mich 
über die dem Verhalten innewohnende Idiotie beschwere, ist das 
löschenswert?

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