Schmitt Trigger Transistor Dimensionierung / Berechnungsfehler

[Pierre A. (albatrosxl)]

Hallo,

ich benötige Eure Hilfe zum Thema
" Berechnung der Komponenten einer Schmitt-Triggerschaltung mit 
diskrekten Transistoren". Und zwar zu:
> Berechnung der Basisvorwiderstände
> Verständnisfragen -

Die Simulationen mit MicroCap zeigen, dass meine Kalkulationen einen 
Fehler haben - ABER - ich finde den Fehler in meinen Formeln nicht (seit 
3 Tagen rechne ich da rum).
Ich bräuchte Euren Expertenrat - zu
- wo liegt mein Gedankenfehler
- wo habe ich einen falschen Ansatz gewählt

Ich habe das WWW durchflöht, und die u.a. Seiten mit vernünftigen Infos 
gefunden. Diese waren / sind auch Basis der Berechnungen...
Aber bei den RVs ... gehts eben "auseinander" :-(

Eure Hilfe: Es gibt 2 Varianten für die 
Schmitt-TriggerTransistorschaltung
- Variante 1: Je Transistor nur ein Basiswiderstand (Bilderreihe Bild 
1-x )
- Variante 2: T1: ein Basiswiderstand / T2: Spannungsteiler; 
Temp-Stabilisator? (Bilderrehie Bild 2-x)

Bild1-x ist die Variante 1
Bild2-x ist die Variante 2

Die rot/gel markierten Stellen, sind jene wo ich Verständnisprobleme 
und/oder Rechenfehler habe....(meiner Meinung nach)

Über Gedankenschubser wäre ich echt sehr sehr Dankbar !
>> Bitte die Variante angeben, zu der Ihr mir einen Tip habt


Grüße
Albatros

P.S: Noch eine BITTE !
Ich weiß, dass
- man heute üblicherweise auf OPaMPs / Komparatoren ausweicht.
- es diverse WEB-Seiten mit fertigen Rechentools gibt, die die Werte
  für die externe Beschaltungen der Komaratoren ausspucken.
Mir geht es darum - zu "verstehen" und eine Dimensionierung "selbst" 
vornehmen zu können - eben - etwas dazuzulernen...
..Ich hatte vor zig Jahrzehnten eine Electronik-Ausbildung genossen ... 
aber das Wissen und Denken ist eingerostet ....Maschen und Knotenregeln 
sagen mir was - aber das Anwenden ist eingerostet und (vermutlich) 
fehlerhaft ....

P.S.S: Evtl. könnte man auch den Artikel Schmitt-Trigger in diesem Forum 
hiermit ergänzen ...

Links auf die WWW-Seiten:
Artikel zu Variante 1: 
https://elektronikbasteln.pl7.de/berechnung-schmitt-trigger-mit-2-transistoren

Artikel zu Variante 2: http://www.johnhearfield.com/Eng/Schmitt.htm

[chris (Gast)]

Ich weiß nicht ob dir das ins Auge fällt das du die Zustände einzelnd 
berechnen kannst

B = Basis, C = Kollektor, E = Emitter
BE = Basis zu Emitter, CE = Kollektor zu Emitter,

UBQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UBEQ1     = IEQ1 * RE + UBEQ1 = URE + 
UBEQ1
UCQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UCEsatQ1  = URE + UCEsatQ1
URC   =   IC * RC                       = VCC - UCQ1


UBQ2  = (ICQ2 + IbQ2 ) * RE + UBEQ2    = IEQ2 * RE + UBEQ2 = URE + UBEQ2
URBQ2 = IBQ2 * RBQ2
UCQ1  = URBQ2 + UBQ2
UCRQ1 = VCC - UCQ1
RCQ1 = UCRQ1 / IBQ2

Zur Vollständigkeit:
IC = Hfe * IB
IE = IC + IB

Verstärkermodus:
Steuerströme der Basen sollte etwas zwischen 3-10faches des Querstromes 
sein

Schaltanwendung:
Steuerströme der Basen siehe Datenblatt oder Faustregel ca. 1mA kleinere 
Schaltanwendung wie diese hier.

Pierre A. schrieb:
> Eure Hilfe: Es gibt 2 Varianten für die
> Schmitt-TriggerTransistorschaltung
> - Variante 1: Je Transistor nur ein Basiswiderstand (Bilderreihe Bild
> 1-x )
> - Variante 2: T1: ein Basiswiderstand / T2: Spannungsteiler;
> Temp-Stabilisator? (Bilderrehie Bild 2-x)
>
> Bild1-x ist die Variante 1
> Bild2-x ist die Variante 2

Variante 2 brauchst du eigentlich nicht weil dies der RE als 
StromGegenkopplung übenrimmt. Sprich wirds wärmer, wird Silizium 
leitender heist etwas mehr Strom, URE steigt leicht (1), UBE wird leicht 
abgeschnürrt, IB sinkt leicht, IC sinkt leicht, IRE sinkt leicht, URE 
sinkt leicht Sprung zu (1) mit invertierenden Vorzeichen

[Lutz V. (lutz_vieweg)]

Pierre A. schrieb:
> Mir geht es darum - zu "verstehen" und eine Dimensionierung "selbst"
> vornehmen zu können ...

Für ein anschauliches Verständnis finde es immer ganz praktisch, sowas 
in einem interaktiven Simulator auszuprobieren, da kann man 
sekundenschnell rumspielen an den Werten (Mausrad über Widerstand 
drehen...) und sieht sofort die Konsequenz in den virtuellen 
Oszilloskopen - z.B. hier:

https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcA2aYDMZIA5nrzgEzYCcICk55lCApgLRhgBQATuCYSOl2JyCWRRqkNhy6Du+AUMpZRAdylDJ6aWAAsGqMwAuy8FpAawQzdrkh6haLhLYNCEglMB2QegSurMZCTU8yIRMhITIkPzyIAAmtABmAIYArgA2unrgxIbafLxGlr7Y6CSQrtiuoRgagVDQrnBByE7+rggaxGZwMfHJacxKuTLimdg6SiZmWRNDisM8xqbcXKLs0-PTkjRw-cOmcpH8s4OD04Ozp+ELZoc7amZGdyCEODrsj8+j7xXC6NvsxwcuIRvnJtgN+MCuF9lswAEpzXhZeaUSgaGjCFHQBDMADmw0hCJROnhyByDzyFnAT3gtWWGKxzAADiNsiyCUSjlkCYN2cwAG4gUmssBZczCCBop5SzHYgDyVyGGiFmx0AA9qRAwC4noR0OA2sYUCAAIosdXtJBaiUabxa7Q5ITGwjMAD2HEFlJMkC4SBg8AiriaQV9VIAlgA7V06j3CNH2Kh++AkQMIYNUiAupLpN18GOowglKiobRA6OUTO6AA6AGc+dWaxHmEA

[Pierre A. (albatrosxl)]

Hallo,

vielen Dank.

Ich versuch mal die folgenden Zeilen von Chris (Gast) aufzuschlüsseln:

UBQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UBEQ1     
      = IEQ1 * RE + UBEQ1 
      = URE + UBEQ1
UCQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UCEsatQ1  
      = URE + UCEsatQ1
URC   =   IC * RC                       
      = VCC - UCQ1

Ich habe folgende "neue Aspekte" gefunden.
a) Meine Annahme, das IC1 = IE1 war falsch (-> IE = IC + IB)
b) UCQ wurde hinzugefügt.

Frage: Wo finde ich die Berechnung von RV1 ?
Müsste es beispielsweise nicht wie folgt lauten ?

UBQ1 = URV1 + UBE + URE ?   (siehe Bild1_Addon)
     = IB*RV1 + UBE + IE*RE
     = (IC1*ü/hfe)*RV1 + UBE + (IC1 + IB)*RE
     = (IC1*ü/hfe)*RV1 + UBE + (IC1 + IC1*ü/hfe)*RE
RV1 = (UBQ1-UBE -RE*IC1(1+ü/hfe)) / (IC1*ü/hfe)

Ist UBQ1 = Vion ?
Wenn UBQ1 (=Vion?), RE, hfe, ü  bekannt sind, dann  fehlen jetzt noch IC1, R1

IC1 liesse sich wie folgt bestimmen:
VCC = URC + UCESAT + URE
    = IC1*RC + UCESAT + (IC1+IC1*ü/hfe)*RE
IC  = (VCC-UCESAT)/(RC1+RE+RE*ü/hfe)

Jetzt fehlt noch RC1...wie komme ich an RC1 ? wie hilft mir UCQ hierbei ?

Was habe ich übersehen ??

Welches Vi (siehe angehängtes Diagramm) setze ich bei welchem UBQ ein ?
UBQ1 = Vion = oberer Einschaltpunkt ?
UBQ2 = Vioff = unterer Ausschaltpunkt ?

@Lutz: Vielen Dank für den Link - Das schau ich mir definitiv an, denn 
MicroCap ist hier leider nicht so schön anschaulich. Für den o.g. Fall, 
möchte ich gerne neben try-and-error auch den mathematischen Weg 
auflösen.

[chris (Gast)]

Pierre A. schrieb:
> Welches Vi (siehe angehängtes Diagramm) setze ich bei welchem UBQ ein ?
> UBQ1 = Vion = oberer Einschaltpunkt ?
> UBQ2 = Vioff = unterer Ausschaltpunkt ?

UB = UBasis aber ich galube das hattest du erkannt. Es gubt nur ein Vion 
und ein Vioff. Mit Vion schaltest du Q2 ein, welcher durchschaltet und 
den Kollektor von Q2 gegen RE zieht. Mit Vioff wird nur Q1 eingeschaltet 
der Q2 ausschaltet und somit wird der Kollektor von Q2 auf VCC gelegt.

Pierre A. schrieb:
> Frage: Wo finde ich die Berechnung von RV1 ?

RV1 ist relative leicht. Die angelegte Spannung
U?? - UBQ1 = URV1
RV1 = URV1 / IBQ1

[Jester (Gast)]

Pierre A. schrieb:
> ich benötige Eure Hilfe zum Thema
> " Berechnung der Komponenten einer Schmitt-Triggerschaltung mit
> diskrekten Transistoren". Und zwar zu:
>> Berechnung der Basisvorwiderstände
>> Verständnisfragen - [...]

Im Tietze-Schenk ist das Thema "Transistorschaltungen" sowie deren 
Berechung ausgiebig (!!!) erklärt, schon in meinen gedruckten Ausgaben 
5. Auflage (1980) aber auch in 11. Auflage (1999).

Auch in "The Art Of Electronics, Horowitz/Hill" solltest du umfassende 
Info finden - dort halt in "Neudeutsch".

Frag mal "Die Ente", ob sie nicht eines dieser beiden Bücher wo 
findet...

[Pierre A. (albatrosxl)]

Jester schrieb:

>
> Im Tietze-Schenk ist das Thema "Transistorschaltungen" sowie deren
> Berechung ausgiebig (!!!) erklärt, schon in meinen gedruckten Ausgaben
> 5. Auflage (1980) aber auch in 11. Auflage (1999).
>
> Auch in "The Art Of Electronics, Horowitz/Hill" solltest du umfassende
> Info finden - dort halt in "Neudeutsch".
>
Hi,
ich hab mir die 16.Auflage des Titze Schenk besorgt.
Leider scheint das Thema Schmitt-Trigger mit Transistoren rausgeflogen 
zu sein. Der Schmitt-Trigger ist nur noch mit OPs beschrieben :-(

[Karl B. (gustav)]

Pierre A. schrieb:
> Leider scheint das Thema Schmitt-Trigger mit Transistoren rausgeflogen
> zu sein.

Hi,
gibt noch eine Fundstelle im Netz, allerdings sehr schlechte 
Bildqualität.

ciao
gustav

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Durch hinzufügen von R1 ergeben sich klarere Verhältnisse.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

In dieser Transistor Schmitt-Trigger Schaltung ist der Widerstand auch 
drin. Nennt sich jetzt nur R4 (6k8).

[Pierre A. (albatrosxl)]

Hallo,

vielen Dank für die Rückmeldungen.

Wie Eingangs erwähnt, komme ich bei all den bisher gezeigten Formel auf 
das gleiche Ergebnis
>> BIS AUF die Dimensionierung der Basiswiderstände.

Selbst beim einfachen Basisvorwiderstand ergibt mein Formelwerk ein 
anderes Ergebnis all jene im WWW. Leider sind jene im WWW ohne 
Herleitung. Da gibt es auf einmal einen Sprung .. und schwupp die wups 
steht die finale Formel da.

Ich hab nochmals meine Schaltung und Berechnung angehängt.
Bild RV1-Berechnung:
Bei RV1 (Vorwiderstand T1) - ist die Abweichung im Zähler bei IC1 (alle 
im www setzen hier IC2 ein). Warum ?

Bild RV2-Berechnung:
Die Abweichung ist "-R1". Im WWW fehlt diese ? Warum ? Wo liegt der 
Fehler bei meiner Aufstellung

Wenn ich www sage, dann meine ich die referenzierten Quellen:
Links auf die WWW-Seiten:
Artikel zu Variante 1:
https://elektronikbasteln.pl7.de/berechnung-schmitt-trigger-mit-2-transistoren

Artikel zu Variante 2: http://www.johnhearfield.com/Eng/Schmitt.htm

[Jester (Gast)]

Pierre A. schrieb:
>> Im Tietze-Schenk ist das Thema "Transistorschaltungen" sowie deren
>> Berechung ausgiebig (!!!) erklärt, schon in meinen gedruckten Ausgaben
>> 5. Auflage (1980) aber auch in 11. Auflage (1999).
>>
>> Auch in "The Art Of Electronics, Horowitz/Hill" solltest du umfassende
>> Info finden - dort halt in "Neudeutsch".
>>
> Hi,
> ich hab mir die 16.Auflage des Titze Schenk besorgt.
> Leider scheint das Thema Schmitt-Trigger mit Transistoren rausgeflogen
> zu sein. Der Schmitt-Trigger ist nur noch mit OPs beschrieben :-(

Deine Schwächen liegen offensichtlich nicht beim Schmitt-Trigger, 
sondern bei den Transistor-Grundfunktionen (Grundschaltungen, 
AP-Einstellung usw). Laut Inhaltsverzeichnis 
(http://www.tietze-schenk.de/Tietze-Schenk-Gamm_A16_Inhalt.pdf) wird 
dies auch in der 16. Auflage (Kapitel 2: Bipolartransistor) auf Seite 35 
- 174 ausführlichst (!!!) behandelt.

[Pierre A. (albatrosxl)]

Hallo,

ich mag nicht ausschliessen dass ich Schwächen habe ;-)

Ich habe inzwischen auch den T/S durchgelesen - gerade S108 (Thema 
Verstärkungsfaktor), S124 (Thema Stromgegenkopplung und 
Arbeitspunkteinstellung....)

Ich denke, ich habe das alles in meinen Gleichungen berücksichtigt 
(Starterthread - oder 2 Threads weiter oben).

Ich bekomme ja auch die Dimensionieren für RC1, RC2, RE, IC1, IC2 
bestätigt !!! - so falsch kann ich nicht liegen - ABER - ich habe 
irgendwo einen Fehler in den Gleichungen für die Basiswiederstände drin 
(Trotz Iq=ü*IB -> Iq = ü*IC2/hfe)....

Und ich seh vor lauter Bäume den Wald nicht....

>> Daher ja meine Bitte - um einen konkreten Schups, wo in meinem Formelwerk der 
Fehler (Verständnis, Umsetzung, Ansatz) bzgl. der Basiswiderstände liegt...und 
warum ......

Viele Grüße
Albatros

P.s: Ihr dürft mir glauben, dass ich sehr, sehr lange und oft 
nachgerechnet und recherchiert habe ... alleine um hier mir keine Blöße 
geben zu müssen...

P.S.S: Ich denke, jeder hatte schon mal die Situation, dass er vor 
lauter Bäume den Wald nicht mehr sah ... und dann muss einer von außen 
nur einen konkreten Schups geben ....(leider habe ich in meinem 
Bekanntenkreis niemanden mit diesem Wissen ...)

[Peter D. (peda)]

Pierre A. schrieb:
> Ich weiß, dass
> - man heute üblicherweise auf OPaMPs / Komparatoren ausweicht.

Nicht ohne Grund.
In der Transistorschaltung hängt alles von allem ab (Schwelle, 
Hysterese, VCC, Temperatur, Eingangsimpedanz, Ausgangslast).
Die Schaltung eignet sich daher nur für geringe Anforderungen und wenn 
alle Umgebungsparameter fest sind. Nachträglich läßt sich nichts mehr 
einstellen.

Mit 2 Komparatoren kann man beide Schwellen getrennt einstellen. Nimmt 
man noch einen 3. Komparator als RS-FF, paßt alles in einen IC (LM339).