[OT] Transistor verstehen

Gregor Szaktilla schrieb:

Du hast nicht verstanden, daß deine LED einen Vorwiderstand braucht, und das der Widerstand einer LED keinesfalls linear ist. Außerdem schein t mir dein Widerstand an der Basis sehr klein zu sein. Dein Transistor schaltet voll durch. Mein Tipp: Einführung in die Elektronik. Ob es das Büchlein von Jean Pütz noch gibt, wissen einschlägige Webs eiten wie Amazon.

Holger

Am 23.10.2012 22:44, schrieb Gregor Szaktilla:

Das ist soweit ok. Um eine LED anzusteuern, würde man den Transistor aber eher als Schalter verwenden. Dazu steuert man die Basis mit einem ca. 10x so hohen Strom an, wie theoretisch benötigt.

An der LED fallen ca. 2V ab. Das Potential am Emiter beträgt deshalb

+2V. Damit sinkt die CE-Spannung auf ca. 3V. Da an der BE Strecke nochmal ca. 0,7 V abfallen, liegt das Basispotential bei ca. +3,7V. Über deinen Widerständen fallen daher nur 1,3V ab.

Darauf folgt: Ib = 1,3V / (39000 Ohm * 2) => ca. 16 uA

Dein Messergebnis ist also korrekt.

Die Stromverstärkung ist offenbar deutlich höher als 300. Deshalb leuchtet deine LED auch zu stark.

Da die Stromverstärkung nicht genau bekannt ist, muss man die Schaltung so auslegen, dass sie in einem weiten Bereich funktioniert, also unempfindlich auf Schwankunden der Stromverstärklung reagiert. Das erreicht man durch einen Widerstand in Serie mit der LED.

Allerdings würde man die LED und den Widerstand eher zwischen der +5V Leitung und dem Kollektor schalten und nicht von Emitter-Leitung nach Masse.

Ersteres wäre eine Emiterschaltung. Was du aufgebaut hast, ist eine Kollektor-Schaltung.

Die Kollektor-Schaltung zeichnet sich durch eine hohe Stromverstärkung und eine Spannungsverstärkung von ca. 1 aus.

Gruß

Stefan

^^^^^

Das ist schon ok hier, und wir haben alle mal angefangen. Der Grund des Problems liegt in Deinem Wort "etwa", weiter oben.

Sehen wir uns mal das Datenblatt an:

Auf Seite 2 sind 300mA als typischer Wert vermeldet, bei 100mA Kollektorstrom. Bei 2mA geben sie 420-800 an, ein sehr weiter Bereich. Bei 9.3mA gibt es gar keine Angaben ausser der normalisierten Kurve in Fig-1. Nach der aendert sich nicht die Welt zwischen 2mA und 10mA, geht ein wenig rauf, also muss man einen grossen Bereich von rund 450-900 annehmen. Das ganze gilt aber wieder nur bei 10V Abfall von Kollektor nach Emitter.

Lange Rede kurzer Sinn, man kann Transistoren nicht gescheit in dieser Art direkt stromsteuern. Es muss ein Vorwiderstand in Reihe zur LED. Wenn Du deren Strom steuern moechtest kannst Du die LED in den Kollektorzweig legen und von Emitter nach Masse (minus) einen kleinen Widerstand von 100-200 Ohm. Nun kannst Du ueber eine variable positive Spannung von Basis nach Masse (minus) die Helligkeit steuern.

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Gruesse, Joerg 

http://www.analogconsultants.com/

Hallo Holger,

vielen Dank für Deine schnelle Antwort!

Aber ...

Am 23.10.2012 22:51, schrieb Holger:

Wieso denn das? Der Strom wird doch durch den Transistor begrenzt, oder nicht? Und wieso schaltet der T voll durch, wenn der Strom an der Basis nur wenige µA beträgt?

Was Deinen Buchtipp angeht, mache ich mich mal auf die Suche.

Gruß

Gregor

Und so sprach Gregor Szaktilla:

Nicht ganz. Die Verstärkung deines Transistors ist keine feste Zahl, sondern ein Bereich. Dein BC548 ist mit einer Verstärkung von 420 bis

800 angegeben. Für deinen Basisstrom von ~17uA sind das 7,1..13,6mA. Bei 13mA leuchten moderne LEDs schon verdammt hell. Zumal es inzwischen auch jede Menge 10mA-Standard-LEDs am Markt gibt.

Zum Ansteuern von LEDs wäre das besser: R2

+5V---\/\/\/-------------+ | | (B) R1 LED --- +5V--\/\/\/---->|-------/ \----(-) (C) (E) BC548C

Den Transistor kannst/solltest du bei dieser Art Einsatz (Led ein/aus schalten) voll Aussteuern bzw Übersteuern. Übersteuern heisst hier, dass du mehr Basisstrom nimmst, als nötig wäre. Üblicherweise etwa 2..4x so viel.

R1 und R2 kannst du selber ausrechnen ;)

Bedenke: Zwischen B und E bleiben typischerweise ~0,6V liegen, zwischen C und E typischerweise 0,1..0,2V bei voller Aussteuerung/Übersteuerung. Nimm das erst mal als Gegeben hin, wenn du später mal tiefer in den Bipolar-Transistor einsteigst, kriegst du schnell raus, warum das so ist. ;)

Deine originale Schaltung wäre für einen modulierenden Betrieb (wechselnde helligkeiten, evtl für eine Datenübertragung oder so) besser geeignet. Aber auch dort müsstest du zwischen +5V und C einen Schutzwiderstand einbauen, welcher den möglichen Strom auf das absolute Maximum der LED begrenzen würde.

Roland

Im Prinzip ja. Wobei der Proportionalitätsfaktor I_C/I_B, auch bekannt als Stromverstärkungsfaktor B (anderswo auch: \beta oder h_21e) für jedes Transistor-Exemplar anders ist. Und außerdem auch von der Temperatur und dem Kollektorstrom abhängig ist.

Die Werte erscheinen durchaus konsistent. 17.7µA und (zusammen) 78k Basiswiderstand ergeben ca. 2.3V Spannungsabfall an den Widerständen. Da die LED im Emitterkreis liegt, ist die Spannung am Emitter natürlich nicht 0 (dein Denkfehler?). Die Basis-Emitterstrecke eines Transistors verhält sich annähernd wie eine Diode, bei 17µA dürften also ca. 0.6V zwischen B und E des BC546 meßbar sein (stimmts?). Was 2.1V für die LED läßt. Ein durchaus typischer Wert für aktuelle rote, gelbe und grüne (nicht: blaue oder weiße) LED.

Der Stromverstärkungsfaktor 9.3mA / 17.7µA = 525 liegt auch innerhalb des Toleranzbandes eines BC546C. Das Datenblatt von NXP das ich hier habe, nennt einen Bereich von 420-800, typisch 520 bei I_C=2mA.

Daß die LED bei 9.3mA (gefühlt) sehr hell leuchtet, ist auch nichts besonderes. Aktuelle LED sind in der Tat viel heller als die Exemplare aus den Gründertagen. Da reichen 2-5mA bei weitem.

- daß das ohmsche Gesetz für die Spannung über dem betrachteten Widerstand gilt

- daß Transistoren eine Basis-Emitterspannung brauchen, bevor ein Basisstrom fließt

- daß ein Bauelement zwischen Emitter und 0 natürlich zu einer Spannung !=0 am Emitter führt

- daß die Stromverstärkung eines Transistors eine sehr variable Größe ist. Es ist in der Praxis *nicht* sinnvoll, eine Schaltung so auszulegen, daß sie nur für genau den Datenblattwert der Stromverstärkung funktioniert.

Ich empfehle dir, die Schaltung mal mit mehreren Transistor-Exemplaren durchzumessen (I_B und I_C). Und auch mal I_C zu beobachten und dabei den Transistor zu erwärmen (Lötkolben) bzw. abzukühlen (Kältespray).

XL

Hallo nochmal

Hier wird man aber schnell geholfen!

Mein ?Wissen? stammt aus verschiedenen Quellen, von denen mindestens eine SEHR schlecht ist (aus dieser habe ich den Verstärkungsfaktor von ca. 300 als ziemlich konstanten Wert).

Mit Euren Infos bin ich erstmal einige Zeit beschäftigt. Falls dann noch Fragen offen sind, melde ich mich wieder.

Soweit also besten Dank!

Gruß

Gregor

Hallo,

Am 23.10.2012 22:58, schrieb Stefan:

^^^^^^^^^^^^^^ Da ist ein Fehler? Der Emitter liegt in Deinem Beispiel auf 2V, damit die Basis auf rund 2,6 bis 2,7 V.

2,3V.

29,5uV

Aber: Bei 17,7 uV hat man rechnerische 1,38V. Damit müsste das Emitter- Potential auf etwa 5V - (1,38V + 0,7V) liegen. Das sind rund 2,9V an der LED. Damit scheiden Gelb, Rot, Orange und ähnliche LED aus. Es könnte eine Grüne, Blaue oder Violette sein.

MfG

Uwe Borchert

Gregor Szaktilla schrieb:

noch ein Vorschlag zum leichteren Verständnis von Schaltungen: Male sie so, dass höhere Potentiale weiter oben liegen.

Also unten die negative Versorgung waagerecht, dann LED, Transistor, Widerstand und oben wieder waagerecht die 5V.

Dann merkst Du schon beim Anschauen, dass am Widerstand keine 5V liegen.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Muenchen (oliverbetz.de)

Gregor Szaktilla schrieb:

Dann könnte man zum Ausgleich noch eine sehr gute empfehlen:

Hallo Oliver,

Am 24.10.2012 08:01, schrieb Oliver Betz:

hmja, so mache ich das üblicherweise auch. Zunächst zwei waagerechte Linien ? oben +, unten - und dazwischen die eigentliche Schaltung. Ich hatte im OP lediglich mit dem angefangen, worauf ich mich in diesem Moment konzentriert hatte.

Danke+Gruß

Gregor

Hallo Edzard,

Am 24.10.2012 08:08, schrieb Edzard Egberts:

vielen Dank, das sieht sehr gut aus!

Inzwischen habe ich außerdem bereits den weiter oben genannten Buchtipp (Einführung in ... von Pütz) gefunden und bestellt.

Gruß

Gregor

Gregor Szaktilla schrieb:

....

Widerstand?.

Nun, daher heisst er ja auch so, transfer resistor, kurz Transistor.

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mfg Rolf Bombach

Noch kuerzer dann das niederlaendische Wort fuer Transistoren: Torren.

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Gruesse, Joerg 

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Gregor Szaktilla schrieb:

waagerechte

Schaltung. Ich

Noch'n Lesetip:

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(und seine Vorgänger. Die Handbücher gibts alle bei Conrad zum kostenfreien Download).

Auch das ist fürs Erste nicht schlecht:

(Handbuch gibts auch kostenfrei zum Download)

Am 24.10.2012 13:44, schrieb Gregor Szaktilla:

Steht hier auch noch im Regal :-)

Manche Stadtbibliotheken sind (waren?) mit Elektronikbüchern gut bestückt.

Falls du langfristig dabei bleibst gibt es, zwei Stufen der Erkenntnis höher, dann den Horowitz / Hill, Art of Electronics, allerdings in Englisch. Der viel gepriesene Tietze/Schenck ist zwar in deutsch aber meines Erachtens eine Stufe tiefer...

Alte Franzis ELO-Hefte aus den 1970ern waren für Anfänger gestrickt.

Butzo

Volle Zustimmung. Standardwerk, muss man haben.

Aber lange nicht alle. Z.B. waren in dem Franzis-Buechlein ueber Senderbau kernige Endstufen beschrieben, thermostatisch stabilisierte Oszillatoren, und so weiter. Das war damals echt High-Tech. Dito im Empfaengerbereich, Mehrfach-Superhets und so.

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Gruesse, Joerg 

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Kein Witz? Ich dachte, die sagen einfach de transistors. Ein toren ist ein Turm?

Egal, den Ausdruck "Transistor" hat angeblich John Pierce (nicht der vom Oszillator, der war viel früher) erfunden, der auch mit HF und Satelliten rumgebastelt hat. Sein Pseudonym als Autor von SciFi- Geschichten, J.J. Coupling, hingegen, könntest du erfunden haben ;-) Vielleicht hatte er Ärger mit Stromtrafos oder so.

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mfg Rolf Bombach

Kein Witz, ich habe mal da gewohnt und wir sagten das immer so:

Zitat "In het jargon van elektronici zegt men "tor" en "torren"" ... uebersetzt "Im Jargon der Elektronik-Spezis sagt man "tor" oder "torren". Ist so aehnlich wie man in Deutsch Radio sagt anstatt den korrekten deutschen Ausdruck Rundfunkempfaenger zu benutzen.

Den Burden Resistor vergessen und um die Ohren geflogen oder so? :-)

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Gruesse, Joerg 

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