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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistorschaltung berechnen


Autor: John C. Dark (johnc)
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Hallo Leute,

ich hab folgendes Problem. Ich möchte lernen Transistorschaltungen zu 
berechnen. Dazu habe ich mir beigelegte Schaltung ausgedacht. Ich möchte 
gerne alle Ströme + Spannungen berechnen.

R = 1k
Ubetrieb = 5V
Ueingang = 2VDC
B = 100

Ich möchte gerne wissen was passiert bei 2V Ue an der BE Strecke des 
Transistors? Fallen da nur 0,7 V ab? Wo fällt der Rest der spannung ab?

greetz johnc

Autor: Dennis (Gast)
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Wie viel Spannung an der BE-Strecke abfällt hängt vom Innenwiderstand 
deiner Spannungsquelle ab. Die Spannung teilt sich am Innenwiderstand 
und an der Basis auf.
Für Ri = 0 Ohm fließt sehr viel Strom und der Transistor brennt ab. Du 
brauchst also einen Vorwiderstand davor, wenn diese Spannungsquelle 
nicht hochohmig ist...

Autor: John C. Dark (johnc)
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ok, schalten wir 1k als Rb vor. Fallen jetzt 1,3 an Rb ab und die 
restlichen 0,7 an der BE Strecke?

greetz johnc.

Autor: Dennis (Gast)
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ja, ungefähr. Sind ja nicht immer exakt 0,7 Volt.

Autor: John C. Dark (johnc)
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nehmen wir einmal an es währen genau 0,7V. Dann fließt durch R2 und BE 
1,3mA und Ie = 1,3mA + (I(R1)+I(CE))

wie teilt sich jetzt die Spannung von Ub an R1 und CE auf?

greetz johnc

Autor: Dennis (Gast)
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Das hängt vom Transistor ab. Es gibt da verschiedene Rechenmodelle. Am 
einfachsten ist es, mit einer konstanten Stromverstärkung zu rechnen.

Nehmen wir mal eine Stromverstärkung von 100 an, dann würde der 
Transistor 130mA durch CE fließen lassen. Der Strom wird hier allerdings 
durch R1 auf etwa 5 mA begrenzt. Damit ist der Transistor in der 
Sättigung, Uce ist dann nur noch etwa 0 bis 0,3 Volt.

Das ist natürlich nur eine ungefähre Rechnung. In Wirklichkeit nimmt die 
Stromverstärkung mit steigendem Basisstrom ab. Außerdem ist die 
Basisspannung auch (je nach Transistor mehr oder weniger stark) von der 
Spannung am Kollektor abhängig.
Man kann es bestimmt auch graphisch mit den Kurven im Datenblatt lösen.
Kommt halt drauf an, wie genau es sein soll. 100%ig genau wird's aber 
nicht, weil es ja auch noch Fertigungsunterschiede gibt.

Gruß

Autor: John C. Dark (johnc)
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Der Strom wird hier allerdings
> durch R1 auf etwa 5 mA begrenzt. Damit ist der Transistor in der
> Sättigung, Uce ist dann nur noch etwa 0 bis 0,3 Volt.

wie kommst du auf die 0,3V?

Bei den Rechnungen gehe ich vom Idealfall aus.

greetz JohnC.

Autor: Unbekannter (Gast)
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> wie kommst du auf die 0,3V?

Ganz einfach: Das ist eine "Erfahrung" aus der Praxis, sozusagen.

Wie Dennis schon sagte, hat er ein ganz einfaches Modell für einen 
Transistor verwendet. In Wirklichkeit sind die Zusammenhänge deutlich 
komplizierter. Für den Einstieg reicht aber etwa folgendes Modell:

  - Die Basis-Emitter-Spannung beträgt (immer) 0,7 Volt.
  - Der Kollektorstrom ist (etwa) 100 mal so groß wie der
    Basisstrom.
  - Die Kollektor-Emitter-Spannung stellt der Transistor
    so ein, dass der Kollektorstrom durch R1 fließen kann.
  - Wenn der Widerstand R1 so groß ist, dass der Strom
    nicht fließen kann, dann bleibt am Kollektor etwa
    0,2 Volt übrig und der Widerstand begrenzt den Strom.

Wie gesagt, das ist ein rudimentäres Modell für den Einstrieg. Damit 
kommt man schon recht weit.

Autor: Unbekannter (Gast)
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Wikipedia hilft auch weiter:

  http://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor

Wie man dann Schaltung genau berechnet, findest Du hier:

  http://de.wikipedia.org/wiki/Ersatzschaltungen_des...


Aber Achtung, das wird Dich am Anfang evtl. etwas erschrecken. Macht 
aber nix: Lies es Dir in Ruhe durch, auch wenn Du am Anfang nur wenig 
verstehst. Dann übst Du einfach mal mit dem ganzen einfachen Modell wie 
oben beschrieben.

Später kannst Du Dich mal an das Ebers-Moll-Modell wagen. Das wird aber 
schon noch ein Weilchen dauern, bis Du so weit bist. Nur nicht 
entmutigen lassen.

Autor: DipH. (Gast)
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alles klar, vielen Dank für eure Hilfe.
Ich gucke mir das auf jedenfall genauer an!



greetz johnc

Autor: Winfried (Gast)
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Anstatt mit der Forschung bei Null zu beginnen, würde ich mir erstmal 
ein paar Grundlagen über Transistoren draufschaffen. Das kostet dich 
vielleicht 2-5 Stunden Zeit. Wenn du jetzt sagst: "Ich will aber alles 
durch experimentieren rausbekommen." dann darfst du hier aber auch nicht 
nachfragen, um dir die Grundlagen erklären zu lassen, die in den Büchern 
stehen ;-)

Standardwerk ist übrigens der Tietze/Schenk 
"Halbleiterschaltungstechnik". Findest du in jeder Uni-Bibliothek.

Autor: John C. Dark (johnc)
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ich möchte mir hier keine Grundlagen erklären lassen. Ich wollte einfach 
mal eine Transistorschaltung durchrechnen. Wie ein Transistor aufgebaut 
ist und wozu man ihn braucht habe ich mir schon etwas angelesen. Langsam 
möchte ich mir die Grundschaltungen aneignen und mir hilft es für das 
Verständnis wenn ich diese durchrechne.

Außerdem wenn du dir die wikipedia Links anguckst, sieht das für mich 
nicht mehr so grundlagig aus.

Foren sind da um andere zu helfen. Und wenn jemand eine Frage hat, wenn 
auch "nur" zu Grundlagen, dann ist das wohl der richtige Ort diese zu 
stellen.

greetz johnc

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

"Grundlagenwissen", daß ich hier oft vermisse:

Dioden leiten in eine Richtung und sperren in der anderen.
In Durchlaßrichtung ist der maximal zulässige Strom zu veachten,
in Sperrichtung die maximale Sperrspannung.
Der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung ist relativ konstant und 
unabhänhig vom Strom, er ist abhängig vom Diodentyp.
Richtwerte: Si-Diode 0,7V
Germanium-Diode: 0,3V
Schottky-Diode: 0,3V
Infrarot LED: 1,4V
Rote LED: 1,6V
Grüne/Gelbe LED: 2,2V

Sperrspannung einer LED: 4V !!!

Die Diodenspannungen gelten auch für die BE-Strecke eines Transistors, 
die wird normalerweise in Durchlaßrichtung benutzt.
Durchbruchspannung der BE-Strecke eines Si-Transistors: ca. 6V
(Man kann die BE-Strecke eines Si-Transistors als schlechten 
6V-Z-Dioden-Ersatz mißbrauchen, wenn man gerade keine hat, LED geben in 
Flußrichtung auch brauchbare Spannungsstabilisatoren für 1,5...2V ab.)

Sättigungsspannung eines Transistors ist die minimal erreichbare 
CE-Spannung bei Übersteuerung (Basisstrom ist mindestens 3x höher als er 
nach Rechnung Ice/Stromverstärkung mindestens sein müßte).

Bei Si-Transistoren 0,1...0,3V.

Diodenkennlinie anschauen, damit man garnicht erst auf die Idee kommt, 
einen Transistor mit BE an eine Spannung zu hängen, ohne über die nötige 
Strombegrenzung nachzudenken...

Diodenkennlinie anschauen, damit man sich garnicht erst an der 
Diskussion "muß die LED denn wirklich einen Vorwiderstand haben" 
beteiligt. ;)

Transistorkennlinien anschauen, damit sich die Frage
"wie kommst du auf die 0,3V?"
von selbst beantwortet. ;)

Ich habe oben Grundlagen in Anführungszeichen gesetzt, weil alle hier 
angegeben Werte circa-Werte sind, mit denen man eine Schaltung sozusagen 
im Kopf abschätzen kann, ob sie überhaupt gehen kann, bevor man anfängt, 
genau zu rechnen.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Basisspanner (Gast)
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HI
Auch wenn der Thread schon etwas älter ist. Er passt genau zu meiner 
Frage:
Warum wird in solchen Schaltungsberechnungen immer von einer 
Basis-Emitter-Spannung von 0,7V ausgegangen?
Wenn man mal in das Vierquadranten-Kennlinienfeld schaut, sieht man, 
dass sich der Basisstrom bei Änderung der BE-Spannung um den Bereich bei 
0,7 V extrem verändert.
Sprich, wenn man von 0,7 V ausgeht, ist dass dann nicht viel zu ungenau, 
da sich gerade dort die Basisstromwerte und damit auch der 
Arbeitspunkt(?) sehr stark ändern?
Ich frag mich das jetzt schon bald ein Jahr...

Gruß Jochen

Autor: yalu (Gast)
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Die Spannung von 0,7V ist halbwegs genau, weil sie eben nur wenig vom
Strom abhängt. Man darf jetzt aber nicht den Fehler machen und daraus
den Basisstrom nach der Shockley-Gleichung ausrechnen, sonst hat man das
von dir beschriebene Problem. Vielmehr wird der Basisstrom über die
externe Beschaltung, bspw. über den Spannungssbfall am Basiswiderstand
berechnet.

Autor: Jens G. (jensig)
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@Basisspanner

Du bist der geborene LED-Versteher - Du zeigst zumindest schon mal die 
Voraussetzungen dafür (im Gegensatz zu vielen anderen). Denn Du hast 
schon mal erkannt, daß man solche NP-Übergänge schlecht mit konstanter 
Spannung belegen kann (eben wegen der sich daraus ergebenden starken 
Stromstreuung), sondern besser via Strom steuert. Und das macht man z.B. 
via Vorwiderstand. Man schaltet z.B. einen R davor, so daß über den R 
eine Spannung Ue-Ube abfällt, die letztendlich einen Strom ergibt. Da 
man Ube mit rund 0,6 - 0,7V annehmen kann in rel. weiten Strombereichen, 
kann man auch damit rechnen, ohne zu große Ungenauigkeiten zu bekommen 
(der Stromfehler durch variierende Ub wird durch den R stark 
verringert). Bipolare Transistoren sind ja stromgesteuert, weshalb eher 
Ib interessiert, und nicht so sehr Ube (das mit dem Vorwiderstand ist 
nur eine mögliche Variante).
Daselbe gilt auch für LED's - deswegen meine Einleitung ;-)

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