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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik transistor in sättigung


Autor: schnudl (Gast)
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Hallo !

Beim Versuch, einen Transistor mit SPICE (eigentlich LT Spice) zu 
simulieren, bin ich auf folgendes unerklärbare Phänomen gestossen:

Es ist eine Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung (siehe Bild).

Wohlgemerkt: Es geht um Verständnis, nicht um eine Praxistauglichkeit 
der Schaltung!!!

Bei Erhöhung der Eingangsspannung stegt zunächst der Kollektorstrom. Bei 
Erreichen der Sättigung geht Ic allerdings bald wieder leicht zurück. 
Man stellt fest, das dies der Punkt it, wo U(BC) > 0.7 V wird. Dort 
steigt auch der Basisstrom sehr stark an, und erhöht den Emitterstrom.

Ist dieser Effekt bei Sättigung denn real beobachtbar ? Ich habe 
momentan kein Heimlabor...kann  mir aber nicht vorstellen, dass dies der 
Realität entspricht.

Was ist im Spice Modell dafür verantwortlich, dass Ic wieder sinkt?


--
Danke
Michael

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Hat die Basis keine Gleichspannung? Die Wechselspannungsquelle dürfte 
den Transistor im C-Betrieb ansteuern, also nur die pos. Halbwelle im 
Phasenanschnitt. Durch Gleichrichtung dieser Wechselspannung entsteht 
vielleicht der merkwürdige Rückgang?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ schnudl (Gast)

>Es ist eine Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung (siehe Bild).

In der Tat.

>Bei Erhöhung der Eingangsspannung stegt zunächst der Kollektorstrom. Bei
>Erreichen der Sättigung geht Ic allerdings bald wieder leicht zurück.

Einen Transistor mit Stromgegenkopplung kriegst du nicht in die 
Sättigung. Das ist eine Konstantstromquelle.

>Man stellt fest, das dies der Punkt it, wo U(BC) > 0.7 V wird. Dort
>steigt auch der Basisstrom sehr stark an, und erhöht den Emitterstrom.

Ach? Schon mal was vo einer Basis-Emitter-Diodenstrecke gehört? Die 
leitet merklich erst ab 0,7V.

>Ist dieser Effekt bei Sättigung denn real beobachtbar ? Ich habe
>momentan kein Heimlabor...kann  mir aber nicht vorstellen, dass dies der
>Realität entspricht.

>Was ist im Spice Modell dafür verantwortlich, dass Ic wieder sinkt?

Es ist nicht das Spice Modell, sondern ein einfacher Spannungsteiler. 
Nimm mal R1 raus und staune.

MfG
Falk

P.S. Und informier dich mal über Bildformate.

Autor: Frank H. (caputo)
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Da hat aber mal einer schlechte Laune. Es ist noch kein Meister vom 
Himmel gefallen und um noch weiter das Phrasenschwein zu füttern: Jeder 
fängt mal klein an.
Kurz und knapp: Kein Grund die Leute für dumm zu verkaufen, nur weil man 
von einem Gebiet mehr Ahnung hat als der andere.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Hab ich das Spice-Modell links falsch verstanden? Ist das eine 
Wechselspannungsquelle oder eine gesteuerte Gleichspannungsquelle? Dann 
steht noch was von "Pulse" dran, was denn nun? (Ich habe noch nicht mit 
Spice gearbeitet, deshalb meine dummen Fragen).
Da der Emitterwiderstand 10 mal keiner als der Kollektorwiderstand ist, 
steigt oberhalb von 1,5V UB nur noch der Basisstrom kräftig an. Die 
Spannung am Kollektorwiderstand fällt, deshalb auch Ic

Autor: schnudl (Gast)
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@Falk Brunner:

Ist es hier nun erlaubt Fragen zu stellen, ohne gleich scharf 
"angegriffen" zu werden? Ich hab mir schon was gedacht, bevor ich 
gepostet habe. Und wenn ich die Erklärung hätte, würde ich ja nicht 
fragen...

Das mit den Bildformaten habe ich gelesen - OK - ...

Du machst meine Frage  nun zwar lächerlich, gehst gleichzeitig aber 
nicht darauf ein. Mittlerweile hab ich es selbst beantworten können. 
Spice hat recht.

Aber du hast mich in zweifacher Hinsicht missverstanden:

1) Die Schaltung ist nur eine Messschaltung. Sie ist in einer Laborübung 
vermessen worden (ich helfe nur bei der Auswertung), und es ist nun eine 
Diskussion über das beobachtete Verhalten aufgekommen. Es wurde ein 
rückläufiger Kollektorstrom beobachtet, den ich zuerst nicht wahrhaben 
wollte, aber nun auch in der Spice Simulation rauskommt. Mir ist es 
jetzt auch klar wie es zustandekommt, und die Frage hat sich erübrigt.

2) Wieso soll der Transistor nicht in die Sättigung gehen können? Auch 
wenn Du  RC rausnimmst (wie du das beschreibst nehme ich an gegen einen 
Kurzschluss ersetzen), wird das irgendwann passieren, nämlich wenn der 
Strom so gross wird, dass die gesamte Versorgung an Re abfallem muss. 
Das ist bei etwa Ui = 10.7V der Fall. Es sei denn du definierst 
Sättigung anders - ich meine wenn U(ce) sehr klein wird. Auch wenn Rc 
drin ist, wird es zu einer Sättigung des Transistors kommen. Warum nicht 
?

Du schreibst: Ach? Schon mal was vo einer Basis-Emitter-Diodenstrecke 
gehört? Die leitet merklich erst ab 0,7V.

Ich meinte (schrieb) auch die Rückwärtsstrecke U(BC), nicht U(BE)!! Ich 
dachte zunächst, die BC Diode wird ab dem Punkt in Vorwärtsrichtung 
leitend, und dass dann etwas im Transistor passiert, das ich nicht 
verstanden habe, aber nun klar ist.


Trotzdem
Danke

PS: Vielleicht kannst du nächstes mal ein bischen weniger schnappig 
sein!

Autor: schnudl (Gast)
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Zur Quelle: Es ist eine lineare Rampe, von 0 bis 3V.

Die Frage hat sich erübrigt, es ist tatsächlisch so:

T geht irgendwann in Sättigung, gleichzeitig ist

U(Re) = Ui-0,7V

Daher, wenn man Ui erhöht

Ic = (U0- Ui + 0,7V)/Rc

was genau den Rückgang in der Sättigung beschreibt.

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Bei Erhöhung der Eingangsspannung stegt zunächst der Kollektorstrom.
> Bei Erreichen der Sättigung geht Ic allerdings bald wieder leicht
> zurück. Man stellt fest, das dies der Punkt it, wo U(BC) > 0.7 V
> wird.Dort steigt auch der Basisstrom sehr stark an, und erhöht den
> Emitterstrom.
>
> Ist dieser Effekt bei Sättigung denn real beobachtbar ?

Falsche Schlussfolgerung!

Der Emitter ist immer etwa 0,7 Volt niedriger als die Basis. Die 
Spannung am Emitter bestimmt auch den Strom durch den Kollektor, 
allerdings nur so lange wie der Transistor im aktiven Bereich ist.

Wenn Du nun die Basis-Spannung erhöhst, steigt auch die Emitterspannung 
und damit der Emitterstrom und natürlich auch Kollektorstrom.

Während der Kollektorstrom steigt, wird der Spannungsabfall über R1 
natürlich auch größer, also sinkt die Spannung am Kollektor immer weiter 
ab, bis zu dem Punkt an dem die Spannung am Kollektor nur noch 
geringfügig höher ist als am Emitter. Der Transistor ist in der 
Sättigung.

Wenn Du nun die Basis-Spannung weiter erhöhst, steigt die 
Emitterspannung auch weiter. Allerdings kann der dafür nötige Strom 
nicht vom Kollektor kommen, weil der Kollektorwiderstand zu groß ist. 
Also fließt der für die hohe Emitterspannung nötige Strom von der Quelle 
V2 durch die Basis zum Emitter.

Da aber der Kollektor immer etwas positiver als der Emitter ist, steigt 
die Kollektorspannung natürlich auch weiter an. Wenn aber die 
Kollektorspannung größer wird, wird die Spannung über den Widerstand R1 
natürlich kleiner, os dass der Strom durch R1 auch kleiner wird.

Mein Tip:

Lass Dir für solche Grundlagenexperimente immer alle Werte anzeigen:

Also die drei Ströme Basis, Kollektor und Emitter und die drei Spannung 
an Basis, Kollektor und Emitter.

Dann sollte Dir schlagartig klar werden, was bei Deiner Schaltung 
passiert.

Autor: schnudl (Gast)
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Vielen Dank, es hat sich alles aufgeklärt.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ schnudl (Gast)

>Ist es hier nun erlaubt Fragen zu stellen, ohne gleich scharf
>"angegriffen" zu werden?

Man muss auch nicht gleich mimosenhaft auf alles reagieren.
Egal.

>Du machst meine Frage  nun zwar lächerlich, gehst gleichzeitig aber
>nicht darauf ein.

Bitte?

> Mittlerweile hab ich es selbst beantworten können.
>Spice hat recht.

Hab ich nicht bezweifelt.

>Aber du hast mich in zweifacher Hinsicht missverstanden:

Was wohl zum Grossteil an deinen Formulierungen lag.

>1) Die Schaltung ist nur eine Messschaltung. Sie ist in einer Laborübung
>vermessen worden (ich helfe nur bei der Auswertung), und es ist nun eine

???
Kleiner Widerspruch zu "Ich habe momentan kein Heimlabor."

>2) Wieso soll der Transistor nicht in die Sättigung gehen können? Auch

Weil die Gegenkopplung was dagegen hat. Transistor in Sättigung heisst, 
dass mehr Basisstrom fliesst, als per Stromverstärkung im Linearbetrieb 
nötig. Wird bei Schaltanwendungen gemacht.

Basiswiderstand

>wenn Du  RC rausnimmst (wie du das beschreibst nehme ich an gegen einen
>Kurzschluss ersetzen), wird das irgendwann passieren, nämlich wenn der
>Strom so gross wird, dass die gesamte Versorgung an Re abfallem muss.
>Das ist bei etwa Ui = 10.7V der Fall.

Was hat das mit Sättigung des Transistors zu tun?

>drin ist, wird es zu einer Sättigung des Transistors kommen. Warum nicht
>?

Siehe oben.

>Du schreibst: Ach? Schon mal was vo einer Basis-Emitter-Diodenstrecke
>gehört? Die leitet merklich erst ab 0,7V.

>Ich meinte (schrieb)

Das sind des öfteren zwei verschiedene Paar Schuhe.

> auch die Rückwärtsstrecke U(BC), nicht U(BE)!! Ich

Ja und? In deinem Bild ist UIN dargestellt, und das ist 
höchstwahrscheinlich V2 und damit U_BE, NICHT U_BC.

>dachte zunächst, die BC Diode wird ab dem Punkt in Vorwärtsrichtung
>leitend, und dass dann etwas im Transistor passiert, das ich nicht
>verstanden habe, aber nun klar ist.

Wirklich? Dann erklär doch mal das Verhalten der Schaltung.

>PS: Vielleicht kannst du nächstes mal ein bischen weniger schnappig
>sein!

Vielleicht. ;-)

MFG
Falk

Autor: Andreas K. (a-k)
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Falk Brunner wrote:

> Weil die Gegenkopplung was dagegen hat. Transistor in Sättigung heisst,
> dass mehr Basisstrom fliesst, als per Stromverstärkung im Linearbetrieb
> nötig.

Und das soll in dieser Schaltung nicht möglich sein? Ab dem kritischen 
Punkt nimmt in dieser Schaltung der Kollektorstrom ab, der Basisstrom 
zu. Gemäss deiner eigenen Definition bewegt der Transistor sich damit im 
Bereich der Sättigung.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Andreas Kaiser (a-k)

>Und das soll in dieser Schaltung nicht möglich sein?

Ist es auch nicht. Wie ich bereits schrieb, ist das quasi eine 
Konstantstromquelle mit Bipolartransistor. Schau dir die diversen 
Schaltungen und die Beschreibung an und du wirst sehen.

> Ab dem kritischen
>Punkt nimmt in dieser Schaltung der Kollektorstrom ab, der Basisstrom
>zu.

Der Basistrom nimmt koninuierlich zu. Es ist ein Emitterfolger. Der 
Basistrom is Emitterstrom/ Beta.

> Gemäss deiner eigenen Definition bewegt der Transistor sich damit im
>Bereich der Sättigung.

Ganz sicher nicht.

MFG
Falk

Autor: Fritz (Gast)
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>>Transistor in Sättigung heisst, dass mehr Basisstrom fliesst, als per 
>>tromverstärkung im Linearbetrieb nötig.

Genau das ist hier doch der Fall. Der Kollektorstrom ist durch R1 
begrenzt. Da aber die Basisspannung weiterhin steigt, erhöt sich dadurch 
auch der Emitterstrom. Dieser ist bekanntlich die Summe aus Kollektor- 
und Basisstrom, der Kollektorstrom kann aber bedingt durch R1 nicht mehr 
größer werden, also kommt der Strom aus der Basis. Dadurch ist der 
Basisstrom größer als Kollektorstrom/Beta.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Fritz (Gast)

>größer werden, also kommt der Strom aus der Basis. Dadurch ist der
>Basisstrom größer als Kollektorstrom/Beta.

Hmm, OK, hast Recht. Ich war wohl zu sehr auf den Emitterfolger fixiert. 
Entschuldigung.

MFG
Falk

Autor: Anonymous (Gast)
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Frustration-Aggression Theory:

Frustration is a feeling of tension that occurs when our
efforts to reach some goal are blocked. When this occurs,
it can produce feelings of anger, which in turn can generate
feelings of aggression and aggressive behavior. This theory
has been utilized to explain a lot of violent behavior over
time. For example, some have stated that people who become
frustrated with their jobs because they don't like their work,
can't get the raise they want, etc., but can't take out their
aggressions at work (can't yell at the boss, can't punch
annoying co-workers), will redirect this frustration and act
aggressively toward others.

Autor: jack (Gast)
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>Frustration is a feeling of tension...

Was soll denn der Quatsch?
Außerdem kannst Du ruhig auf Deutsch schreiben. Sooo toll ist Dein
Englisch nun auch wieder nicht.

Autor: schnudl (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten.

Natürlich war das auch von meiner Seite etwas mimosenhaft, da ich mich 
zugegebenermassen im Nachhinein mächtig (!) ärgerte, hier überhaupt 
fragen zu müssen rotwerd. Es ist ja wirklich basic und hatte ien 
totales Brett vorm Kopf.

Aber ich habe es von Anfang an als unintuitiv empfunden, dass der 
Kollerktorstrom zurückgeht, wenn der Basisstrom steigt (auch wenn die 
Steigerung nichts mehr beiträgt, da ohnehin schon Sättigung erreicht 
ist) und habe mich peinlichwerweise gleich in irgendwelchen möglichen 
Effekten "höherer" Ordung verzettelt, ohne erst mal nachzudenken.

Ich schäme mich für diese dumme Frage im Nachhinein, bin aber froh, dass 
hier viele Leute geantwortet haben. Das Posting über Agressionstheorie 
gehört zwar eher woanders hin, ist aber sicher richtig ggg

Vielen Dank
Michael

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Natürlich war das auch von meiner Seite etwas mimosenhaft, da ich
> mich zugegebenermassen im Nachhinein mächtig (!) ärgerte, hier
> überhaupt fragen zu müssen rotwerd.

Brauchst Du überhaupt nicht.

Der Falk Brunner meint immer, er hat die Weisheit mit Löffeln gefressen, 
blickt aber bei einer Schaltung aus einem Transistor und zwei 
Widerständen nicht durch.

Das wird auch in anderen Threads deutlich: Große Klappe, nur 
lückenhaftes Verständnis elementarer Grundlagen vorhanden und immer den 
großen Max spielen.

Das ist bei Falk Brunner völlig normal.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Unbekannter (Gast)

Jaja.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Ja Falk, auf Deinen Kommentar habe ich gewartet, nun kann ich Dir wieder 
Dein erzählten Nonsens um die Ohren hauen:

> Wie ich bereits schrieb, ist das quasi eine Konstantstromquelle
> mit Bipolartransistor. Schau dir die diversen Schaltungen und
> die Beschreibung an und du wirst sehen.

Auch das ist typisches Halbwissen von Dir.

Die Schaltung von schnudl ist ein Lehrbuchbeispiel für eine 
Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung!

Autor: Tom (Gast)
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@Unbekannter

Ja und was ist dann bitte daran falsch, dass es es quasi um eine 
Konstantstromquelle handelt?
Der Kollektorstrom ist (Ubasis-0,7V)/Remitter, natürlich nur in einem 
bestimmten Bereich, aber wenn die Spannung an der Basis konstant 
gehalten wird, bleibt auch der Kollktorstrom konstant.
Temperaturänderungen werden durch die Gegenkopplung minimiert.
=> quasi Konstantstromquelle


Falk ist vielleicht manchmal etwas direkt, aber:
1. versucht er zu helfen (meistens auch mit Erfolg)
2. hat er sich für seinen Irrtum entschuldigt.

Falk mach einfach weiter so.


Tom

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