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Matze

15.05.2008,
15:43
 

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor (Elektronik)

Hallo,

kann mir jemand bei der Berechnung einer Schaltstufe (siehe Schaltungszeichnung) helfen:

1. Einschaltvorgang: S1 geöffnet: Wie sieht in diesem Fall das Ersatzschaltbild der Eingangsschaltung aus (zur Bestimmung von UBE1 bzw. der Zeitkonstante? Meine Vermutung Strom fließt über R1 und R2, demnach besteht auch die Ersatzschaltung aus C, R1 und R2. C lädt sich mit der Zeitkonstante (R1+R2)*C auf.

2. Auschaltvorgang: S2 geschlossen: Gleiche Fragestellung wie bei 1. Meine Vermutung: Strom fließt über R1 ab. Kondensator entlädt sich mit der Zeitkonstante R1*C

Bin mir ziemlich unsicher...

Im Voraus schon vielen Dank für eure Bemühungen.

MfG Matze

Elektronix(R)

15.05.2008,
16:01
(editiert von Elektronix
am 15.05.2008 um 16:04)


@ Matze

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor

Sind so einige Denkfehler drin:

» 1. Einschaltvorgang: S1 geöffnet: Wie sieht in diesem Fall das
» Ersatzschaltbild der Eingangsschaltung aus (zur Bestimmung von UBE1
UBE1 ist in diesem Fall *IMMER* 0,7V.
» bzw. der Zeitkonstante?

» Meine Vermutung Strom fließt über R1 und R2, demnach
» besteht auch die Ersatzschaltung aus C, R1 und R2. C lädt sich mit der
» Zeitkonstante (R1+R2)*C auf.
Das gilt nur, solange die BE-Diode des Transistors sperrt! Ab UBE1 wird sie leitend, dann lädt sich nichts mehr.
»
» 2. Auschaltvorgang: S2 geschlossen:
Welcher S2?
» Gleiche Fragestellung wie bei 1. Meine
» Vermutung: Strom fließt über R1 ab. Kondensator entlädt sich mit der
» Zeitkonstante R1*C
Falsch!
Hab ich noch nicht erlebt, daß Strom nach +Ub abfließt.
»
» Bin mir ziemlich unsicher...
Der Schaltvorgang wird durch den Kondensator aber sehr unsauber. Wenn Du eine Schaltverzögerung willst, nimm vorher ein Monoflop.

--
Und die Grundgebihr is aa scho drin. DOS is jo nett..

Zwinkerle(R)

15.05.2008,
16:20

@ Matze

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor

» 1. Einschaltvorgang: S1 geöffnet
» Meine Vermutung Strom fließt über R1 und R2, demnach
» besteht auch die Ersatzschaltung aus C, R1 und R2. C lädt sich mit der
» Zeitkonstante (R1+R2)*C auf.
Ja, von Null bis max. Flussspannung der BE-Strecke des Transistors.

» 2. Auschaltvorgang: S2 geschlossen
S1 bestimmt ;-)

» Vermutung: Strom fließt über R1 ab. Kondensator entlädt sich mit der
» Zeitkonstante R1*C
Nein, über S1, R2 nach Masse, und somit R2*C

--
Don't feed Trolls!!!

kendiman

E-Mail

15.05.2008,
20:21

@ Matze

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor

» Hallo,
»
» kann mir jemand bei der Berechnung einer Schaltstufe (siehe
» Schaltungszeichnung) helfen:
»
» 1. Einschaltvorgang: S1 geöffnet: Wie sieht in diesem Fall das
» Ersatzschaltbild der Eingangsschaltung aus (zur Bestimmung von UBE1 bzw.
» der Zeitkonstante? Meine Vermutung Strom fließt über R1 und R2, demnach
» besteht auch die Ersatzschaltung aus C, R1 und R2. C lädt sich mit der
» Zeitkonstante (R1+R2)*C auf.
»
» 2. Auschaltvorgang: S2 geschlossen: Gleiche Fragestellung wie bei 1. Meine
» Vermutung: Strom fließt über R1 ab. Kondensator entlädt sich mit der
» Zeitkonstante R1*C
»
» Bin mir ziemlich unsicher...
»
» Im Voraus schon vielen Dank für eure Bemühungen.
»
» MfG Matze
»
»

Kendiman

E-Mail

15.05.2008,
20:32

@ Matze

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor

Hallo,
zum einwandfreien Schalten eines Transistors muss der Basisstrom 5 bis 10 mal größer sein als der einfache Basisstrom.
Beispiel: Über R3 fließt ein Kollektorstrom von 10 mA. Die Stromverstärkung B ist 100. B=Ic/Ib . Für Schaltvorgänge ist Ib mindestens mal 5 zu nehmen. Daraus errechnet sich:
Ib= Ic/5mal B. Es wird also ein Basisstrom von 0,5 mA benötigt. Die Widerstände R1 und R2 berechnen sich R1+R2=(5V-0,7V)/0,5mA = R1+R2= 8600 Ohm.
Ist der Kondensator C auf 0,7 Volt aufgeladen. Dann hat der Transistor geschaltet. Das wird bei 8600 Ohm sehr schnell gehen, wenn der Kondensator nicht allzu groß ist ( Zeitkonstante- Aufladung eines Kondensators auf 0,7V). Schließt der Schalter S, so wird der Kondensator über den Widerstand R2 entladen und der Kondensator sperrt, weil die Basisspannung unter 0,7 Volt sinkt.
Der Widerstand R2 darf nicht zu groß sein. Das ist abhängig vom Strom Icb ( Leckstrom zwischen Kollektor und Basis). Bei den neuen und guten Transistoren ist der Leckstrom so niedrig, dass keine Gefahr besteht.
Beispiel: Beträgt der Leckstrom 1 mikro Ampere und der Widerstand R2=4700 Ohm, so wird sich der Kondensator C bis auf 4,7 mV entladen ( U=1uA * 4700 Ohm). Das ist weit unter 0,7 V . Er wird mit Sicherheit sperren. Mich irritiert der Kondensator. Man erreicht kaum eine größere Schaltverzögerung. Ein schnelles Schalten ist aber nun nicht möglich.
Außer man will damit die EMV erhöhen . Der Kondensator kann hochfrequente Einstrahlungen unterdrücken und damit ein ungewolltes Schalten verhindern.
Gruß Kendiman

Habe gerade gesehen, daß nicht alles übergekommen ist.

geralds(R)

Homepage E-Mail

Wien, AT,
16.05.2008,
00:06

@ Kendiman

Berechnung einer Schaltstufe mit NPN-Bipolartransistor

» Hallo,
» zum einwandfreien Schalten eines Transistors muss der Basisstrom 5 bis 10
» mal größer sein als der einfache Basisstrom.
» Beispiel: Über R3 fließt ein Kollektorstrom von 10 mA. Die
» Stromverstärkung B ist 100. B=Ic/Ib . Für Schaltvorgänge ist Ib
» mindestens mal 5 zu nehmen. Daraus errechnet sich:
» Ib= Ic/5mal B. Es wird also ein Basisstrom von 0,5 mA benötigt. Die
» Widerstände R1 und R2 berechnen sich R1+R2=(5V-0,7V)/0,5mA = R1+R2= 8600
» Ohm.
» Ist der Kondensator C auf 0,7 Volt aufgeladen. Dann hat der Transistor
» geschaltet. Das wird bei 8600 Ohm sehr schnell gehen, wenn der Kondensator
» nicht allzu groß ist ( Zeitkonstante- Aufladung eines Kondensators auf
» 0,7V). Schließt der Schalter S, so wird der Kondensator über den
» Widerstand R2 entladen und der Kondensator sperrt, weil die Basisspannung
» unter 0,7 Volt sinkt.
» Der Widerstand R2 darf nicht zu groß sein. Das ist abhängig vom Strom Icb
» ( Leckstrom zwischen Kollektor und Basis). Bei den neuen und guten
» Transistoren ist der Leckstrom so niedrig, dass keine Gefahr besteht.
» Beispiel: Beträgt der Leckstrom 1 mikro Ampere und der Widerstand R2=4700
» Ohm, so wird sich der Kondensator C bis auf 4,7 mV entladen ( U=1uA * 4700
» Ohm). Das ist weit unter 0,7 V . Er wird mit Sicherheit sperren. Mich
» irritiert der Kondensator. Man erreicht kaum eine größere
» Schaltverzögerung. Ein schnelles Schalten ist aber nun nicht möglich.
» Außer man will damit die EMV erhöhen . Der Kondensator kann hochfrequente
» Einstrahlungen unterdrücken und damit ein ungewolltes Schalten
» verhindern.
» Gruß Kendiman
»
» Habe gerade gesehen, daß nicht alles übergekommen ist.


---
hallo,

Eine Kleinigkeit möchte ich noch einfügen:
Wenn der S1 geschlossen ist, wird der Kondi nicht nur durch den Basis-R entladen, sondern auch, zwar extrem wenig, weil wir schon mit µA-perchen sprechen, auch durch den Transi B->E ab.
Der Transi hat einige fF (femto) bis pF (pico) zwischen den Schichten (CBE Diffusionskapaziät) und den Pins; es reicht um ein paar Elektrönchen für sich abzuzweigen.
Umgekehrt lädt sich zum Kondi zusätzlich auch der Transi mit seinen Kapazitäten auf.
Dabei kann die Exemplarstreuung extrem groß sein.
Zudem hat der Transi auch Induktivitäten, die ja auch entsprechend wirken.


Eine kurze Beschreibung:
http://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20080515235111.doc

Eingangskapazitäten eines Transistors:


Cc - Kollektorkap.
Cb - Basiskap.
Cs - Schaltkap.
Ce - resultierende Eingangskap.

Kollektorkap. zB: 0,5...2pF =Cc
Schaltkap. zB: 8pF =Cs
Eingangskap. nächste Stufe zB: 50pF =CE
Cc + Cs + CE = C0

Stimmt, ist extrem wenig, jedoch dauert es auch einige kurze Zeit (pS bis nS), bis der Transi zum Sperren entladen ist, und das passiert nicht nur durch die Halbleiter.
Ladung ist nun einmal Ladung, einfüllen in den Topf, bzw. Ausleeren daraus. Wird dann bei Frequenzen interessant.

PS: die Schaltung bildet einen geschalteten Tiefpass, und da sind auch Dachschwingungen durch das Aus/Ein-Schalten zu berücksichtigen. (Tastenprellen)

Auf Relevanz für den "Hausgebrauch" gesehen, wirklich vernachläßigbar.
Aber nicht!! beim schnellen Schalten des Tasters, schon gar nicht bei HF- Schaltungen.

Gruß
Gerald

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! :wink: Feigling!"