Schmitt Trigger Transistor Dimensionierung / Berechnungsfehler

Pierre A. OP #7308702
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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

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chris Gast #7308924
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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

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Lutz V. #7308987
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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

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Pierre A. OP #7309051
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Hallo,

vielen Dank.

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

1
 
UBQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UBEQ1     

2
 
      = IEQ1 * RE + UBEQ1 

3
 
      = URE + UBEQ1

4
 
UCQ1  = (ICQ1 + IBQ1 ) * RE + UCEsatQ1  

5
 
      = URE + UCEsatQ1

6
 
URC   =   IC * RC                       

7
 
      = 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 ?

1
 
UBQ1 = URV1 + UBE + URE ?   (siehe Bild1_Addon)

2
 
     = IB*RV1 + UBE + IE*RE

3
 
     = (IC1*ü/hfe)*RV1 + UBE + (IC1 + IB)*RE

4
 
     = (IC1*ü/hfe)*RV1 + UBE + (IC1 + IC1*ü/hfe)*RE

5
 
RV1 = (UBQ1-UBE -RE*IC1(1+ü/hfe)) / (IC1*ü/hfe)

6
 


7
 
Ist UBQ1 = Vion ?

8
 
Wenn UBQ1 (=Vion?), RE, hfe, ü  bekannt sind, dann  fehlen jetzt noch IC1, R1

9
 


10
 
IC1 liesse sich wie folgt bestimmen:

11
 
VCC = URC + UCESAT + URE

12
 
    = IC1*RC + UCESAT + (IC1+IC1*ü/hfe)*RE

13
 
IC  = (VCC-UCESAT)/(RC1+RE+RE*ü/hfe)

14
 


15
 
Jetzt fehlt noch RC1...wie komme ich an RC1 ? wie hilft mir UCQ hierbei ?

16
 


17
 
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.

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chris Gast #7309785
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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

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Jester Gast #7309853
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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...

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Pierre A. OP #7315849
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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 :-(

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Pierre A. OP #7316321
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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

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Jester Gast #7316920
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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.

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Pierre A. OP #7317305
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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=üIB -> Iq = üIC2/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 ...)

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Peter D. #7317330
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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).

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