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Hallo EK,

ich frische gerade mein Wissen zu Stromspiegeln auf. In diesem Zusammenhang habe ich mir diese recht gute Seite angeschaut:
http://elektroniktutor.de/analogtechnik/i_konst.html

Der erste Transistor K1 wird als Basis-Emitterdiode betrieben, dadurch, dass sein Kollektor mit seiner Basis verbunden wurde (auch als Transdiode bezeichnet). Was mir nicht ganz einleuchtet ist, warum es dann einen Kollektorstrom (Ic1) gibt. Der Kollektoreingang des Transistors k1 ist doch überbrückt worden.

Gruß
Christian

» Was mir nicht ganz einleuchtet ist, warum es dann einen
» Kollektorstrom (Ic1) gibt. Der Kollektoreingang des Transistors k1 ist doch
» überbrückt worden.

Nein, nur die Kollektor-Basisdiode ist überbrückt. Der Basisstrom führt zur Öffnung der Kollektor-Emitterstrecke. Und was fließt dort dann?

Hallo,

danke. Leider verstehe ich es immer noch nicht. Kann man sich das anhand des Schichtenmodells des Transistors (npn) klarmachen?

Gruß
Christian

Im Normalbetrieb ist die Kollektor-Basis.Diode in Durchlassrichtung gepolt. Durch den Kurzschluss der Kollektor-Basis-Diode kann es doch jetzt überhaupt nicht mehr zu einem Durchlass der Emitter-Kollektorstrecke kommen.

Gruß
Christian

» Im Normalbetrieb ist die Kollektor-Basis.Diode in Durchlassrichtung gepolt.
» Durch den Kurzschluss der Kollektor-Basis-Diode kann es doch jetzt
» überhaupt nicht mehr zu einem Durchlass der Emitter-Kollektorstrecke
» kommen.
»
» Gruß
» Christian

Hallo Christian,

für die Funktionsweise dieser Schaltung zu verstehen ist die Halbleiterphysik nicht gut geeignet. Besser versteht man sie, wenn man zunächst die Verbindung zwischen Basis und Kollektor von K1 auftrennt. Legt man nun an die Basis ein Spannung von Null Volt (Masse) langsam ansteigend, so fließt zunächst kein Strom in der Kollektor-Emitter-Strecke. Erst ab etwa einer Spannung von ca. 0,6 V (bei Silizium-Transistoren) beginnt ein Kollektor-Strom zu fließen. Erhöht man die Basisspannung weiter bis ca. 0,7V bis ca. 0,9V, so geht der Kollektorstrom in den Sättigungsbereich. Ein weiteres Ansteigen des Kollektorstroms ist nicht mehr möglich, auch dann nicht, wenn die Basisspannung den gleichen Spannungswert hat wie der Kollektor. Die Kollektor-Emitter-Strecke ist maximal geöffnet. In diesem Zustand ist der Transistor von einer Halbleiterdiode nicht zu unterscheiden. Und genau das macht man, um das Temperaturverhalten der Basis-Emitter-Dioden von K1 und K2 übereinstimmend stabil zu halten.

Man kann jetzt fragen warum man das macht und K1 nicht gleich durch eine Diode ersetzt: Weil es bei der Herstellung von Grundstrukturen in der Halbleitertechnik (der integrierten Technik) einfacher ist einen Transistor herzustellen als eine Diode.

» Im Normalbetrieb ist die Kollektor-Basis.Diode in Durchlassrichtung gepolt.

Erkläre bitte was ein Normalbetrieb ist.

Nö, wie kommst du darauf? Betrachte den npn-Transistor. Der hat die höchste positive Spannung + am Kollektor (n-dotiert), die Basis ist (p-dotiert). Wo siehst du da eine Durchlassrichtung?

» Durch den Kurzschluss der Kollektor-Basis-Diode kann es doch jetzt
» überhaupt nicht mehr zu einem Durchlass der Emitter-Kollektorstrecke
» kommen.

Doch, habe ich doch beschrieben. In die Basis fließt ein positiv gerichteter Strom (Kurzschluss KB). Die Basis-Emitterstrecke ist noch völlig intakt, nicht kurzgeschlossen und in Durchlassrichtung gepolt und sorgt dafür, wie es bei einem npn-Transistor üblich ist, dass ein Strom vom Kollektor zum Emitter fließen kann.

» Doch, habe ich doch beschrieben. In die Basis fließt ein positiv
» gerichteter Strom (Kurzschluss KB). Die Basis-Emitterstrecke ist noch
» völlig intakt, nicht kurzgeschlossen und in Durchlassrichtung gepolt und
» sorgt dafür, wie es bei einem npn-Transistor üblich ist, dass ein Strom vom
» Kollektor zum Emitter fließen kann.

Das verstehe ich nicht. Bei einem Transistor, der jetzt keinen Kurzschluss hat, ist die Basis-Kollektor-Diode in Sperrrichtung gepolt und die injizierten Elektronen werden hierüber zum Kollektor hin abgesaugt. Durch den Kurzschluss ist die Basis-Kollektor-Diode aber außer Kraft gesetzt. Ist das egal für den Stromfluss zwischen Kollektor und Emitter bei einer Transdiode?

Christian

Vielen Dank.
Du kannst sehr gut erklären. Deshalb habe ich noch eine Frage: Wieso benutzt man eine symmetrische Spannungsversorgung für einen Differenzenverstärker wie beispielsweise hier:

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0209091.htm

Ich weiß, was eine symmetrische Spannungsversorgung ist, aber verstehe nicht, welchen Effekt das bei der Schaltungen haben soll.

Gruß
Christian

» Das verstehe ich nicht.

Dann bist du der nächste Troll hier.
Willkommen.

» » Das verstehe ich nicht.
»
» Dann bist du der nächste Troll hier.
» Willkommen.

Du bist der Troll hier.
Mich interessiert das Bauteil "Differenzverstärker" an sich und ich möchte es richtig verstehen. Dazu gehört auch, dass ich verstehe, wo meine Verständnisschwierigkeiten liegen. Du bist wahrscheinlich einer von denen, die sagen, mir reicht, dass es funktioniert.
Ob man damit Handys baut oder Urlaub machen kann, interessiert mich einen Scheißdreck.

» Vielen Dank.
» Du kannst sehr gut erklären. Deshalb habe ich noch eine Frage: Wieso
» benutzt man eine symmetrische Spannungsversorgung für einen
» Differenzenverstärker wie beispielsweise hier:
»
» http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0209091.htm
»
» Ich weiß, was eine symmetrische Spannungsversorgung ist, aber verstehe
» nicht, welchen Effekt das bei der Schaltungen haben soll.
»
» Gruß
» Christian

Hallo Christian,

ein OP ist ein "echter" Wechselspannungsverstärker. D.h. damit die Ausgangsspannung sowohl positive und auch negative Werte annehmen kann, muss der Ausgang in beide Richtungen gesteuert werden können. Ähnlich wie ein Anzeigeinstrument mit Nullstellung in der Mitte und negative Werte nach links bzw. positive Werte nach rechts. Dazu braucht man jedoch eine pos. und eine neg. Betriebsspannung. Es gibt zwar ein schaltungstechnischer Trick wie man mit nur einer Betriebsspannung diese Schwierigkeit umgehen kann und ein quasi Nullpunkt durch Symmetrierung herbeiführen kann, indem man z.B. + 12V und Masse so symmetriert, dass der quasi-Nullpunkt bei + 6V liegt. Dies wird aber nur selten gemacht.

Gruß, hightech

» Der erste Transistor K1 wird als Basis-Emitterdiode betrieben, dadurch,
» dass sein Kollektor mit seiner Basis verbunden wurde (auch als Transdiode
» bezeichnet). Was mir nicht ganz einleuchtet ist, warum es dann einen
» Kollektorstrom (Ic1) gibt. Der Kollektoreingang des Transistors k1 ist doch
» überbrückt worden.

Ersetze den Kurzschluss durch einen Widerstand von 1kOhm, dann 100 Ohm, dann 10 Ohm, usw...

Mit dieser Grenzwertbildung sollte es klar werden.

» Man kann jetzt fragen warum man das macht und K1 nicht gleich durch eine
» Diode ersetzt: Weil es bei der Herstellung von Grundstrukturen in der
» Halbleitertechnik (der integrierten Technik) einfacher ist einen Transistor
» herzustellen als eine Diode.

Es gibt noch einen andern Grund, der aus dem ableitbar ist, was Du geschrieben hast. Die Verbindung des Kollektor mit der Basis hat zur Folge, dass der Übergang von nicht- in den leitenden Zustand etwas steiler erfolgt.

Wenn wir schon dabei sind als Ergänzung: Stromspiegel lassen sich nur dann einigermassen temperaturstabil realisieren (wenn das sehr wichtig ist), wenn die beiden Transistoren auf dem selben Chip sind und so noch nicht immer befriedigend genug. Bessere Resultate gibt es dann, wenn man die beiden Emitterkreise mit je einem 1%-igen Metallfimwiderstand erweitert.

Das ist meine persönliche Erfahrung. Ich habe mal Stromspiegelschaltungen in grösseren Umfang in einem Projekt realisiert, wo die Temperaturstabilität sehr wichtig war.

Ich beabsichtige im Laufe dieses Jahres die Sache Stromspiegel in einem neuen Elektronik-Minkurs zu thematisieren, anhand dieses eben angedeutenden Projektes.

Den CA3096 in DIL gibt es leider nicht mehr. Nur noch die SMD-Version HFA3096, was für's Experimentieren halt weniger gut eignet. Zum Glück habe ich noch einige DIL-Exemplare...

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» » Der erste Transistor K1 wird als Basis-Emitterdiode betrieben, dadurch,
» » dass sein Kollektor mit seiner Basis verbunden wurde (auch als
» Transdiode
» » bezeichnet). Was mir nicht ganz einleuchtet ist, warum es dann einen
» » Kollektorstrom (Ic1) gibt. Der Kollektoreingang des Transistors k1 ist
» doch
» » überbrückt worden.
»
» Ersetze den Kurzschluss durch einen Widerstand von 1kOhm, dann 100 Ohm,
» dann 10 Ohm, usw...
»
» Mit dieser Grenzwertbildung sollte es klar werden.

Tja, das finde ich einen wirklich guten praxisorientierten Vorschlag für den Einstieg!

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Ich beabsichtige im Laufe dieses Jahres die Sache Stromspiegel in einem
» neuen Elektronik-Minkurs zu thematisieren, anhand dieses eben angedeutenden
» Projektes.

Hallo, das ist eine sehr gute Idee.
Ich habe mir schon Ihre Elektronik-Minikurse zum OPV durchgesehen. Wirklich gut.

Ich bin selbst Physikstudent im 3 Semester und als didaktischen Rat empfehle ich Ihnen, dass sie für das Thema "Stromspiegel" erst einmal die Voraussetzungen relativ gründlich und anschaulich beschreiben. Dazu gehört natürlich die Transdiode (Thema meiner Frage oben) und was durch einen Kurzschluss von Kollektor und Basis im Halbleiter genau passiert. Man könnte dazu zusätzlich das schöne Besipiel vom User hightech einbringen (Auftrennen und langsam Spannung bis zur Versorgungsspannung anheben).

Vielleicht auch etwas zur Stromskalierung in der integrierten Schaltungstechnik usw. sagen.
Interessant wäre vielleicht auch, in welchem Bereich der Stromspiegel als (skalierte) Konstantstromquelle arbeitet und wie groß der lineare Bereich ist.

Gruß
Christian Pongartz

Hallo Christian,

» » Ich beabsichtige im Laufe dieses Jahres die Sache Stromspiegel in einem
» » neuen Elektronik-Minkurs zu thematisieren, anhand dieses eben
» angedeutenden
» » Projektes.
»
» Hallo, das ist eine sehr gute Idee.
» Ich habe mir schon Ihre Elektronik-Minikurse zum OPV durchgesehen. Wirklich
» gut.

Danke für die netten Worte.

Übrigens, Du kannst mir Du sagen, wie es allgemein hier im ELKO-Forum üblich ist.

» Ich bin selbst Physikstudent im 3 Semester und als didaktischen Rat
» empfehle ich Ihnen, dass sie für das Thema "Stromspiegel" erst einmal die
» Voraussetzungen relativ gründlich und anschaulich beschreiben. Dazu gehört
» natürlich die Transdiode (Thema meiner Frage oben) und was durch einen
» Kurzschluss von Kollektor und Basis im Halbleiter genau passiert. Man
» könnte dazu zusätzlich das schöne Besipiel vom User hightech einbringen
» (Auftrennen und langsam Spannung bis zur Versorgungsspannung anheben).
»
» Vielleicht auch etwas zur Stromskalierung in der integrierten
» Schaltungstechnik usw. sagen.
» Interessant wäre vielleicht auch, in welchem Bereich der Stromspiegel als
» (skalierte) Konstantstromquelle arbeitet und wie groß der lineare Bereich
» ist.

Danke für Deine wertvollen Tipps. Wie Du ja sicher schon bemerkt hast, steht die Ausrichtung zur Anwendungspraxis im Fokus. Physikalische Details eher wenig (bin da auch nicht so bewandert!) und wenn nötig, eher passende Links. Die Minikurse sind nicht vergleichbar mit z.B. dem Buch HALBLEITER-SCHALTUNGSTECHNIK von Tietze/Schenk.
Das ist ein Buch das ich Dir unbedingt empfehlen kann, wie allen hier im ELKO, die es noch nicht kennen.

Ein typisches Beispiel, wie ich es meine, siehst Du in diesem Elektronik-Minikurs, das die Möglichkeit zeigt, unter welchen Voraussetzungen es geht, dass man mit bipolaren Transistoren (BJT) analoge Signal-Spannungen schalten kann:

. . . . "Der analoge Schalter III (mit bipolaren Transistoren)"
. . . . . . http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/anasw3.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9