Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnung von Spannungsteiler in Transistorschaltung


von Robert M. (pielo)


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Guten Morgen,

ich hänge mal wieder an einem kleinen Problem. Es ist zwar eigentlich 
nicht so schwer, aber ich stehe gerade total auf dem Schlauch.

Problematik:

Ich habe ein UND-Gatter (4082) der am Ausgang 4,95V und max 1mA liefern 
kann (laut Datenblatt). Ich muss aber am K1 24V und 100mA liefern 
können.

Meine Überlegung:

Ich brauche eine Verstärkerstufe bei der ich keine Phasendrehung habe. 
Darauf hin habe ich mir eine Skizze gemacht (siehe Anhang). Jetzt hänge 
ich irgendwie bei der Berechnung der 3 Widerstände. Kann mir vielleicht 
jemand einen Tipp geben wie ich da jetzt ran gehen könnte? Ist meine 
Überlegung erstmal vom Grund auf richtig?

***LG Pielo***

: Verschoben durch Moderator
von Martin S. (sirnails)


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1 MB, unscharf und falsch herum? Nene, so nicht.

von Martin S. (sirnails)


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Und außerdem ist das Symbol für den Transistor falsch.

von MaWin (Gast)


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Da T2 nie einschalten kann, erübrigt sich die Frage.

Ein Vorwiderstand von 2k2 reicht übrigens,
du willst keinen Spannungsteiler für eine Vorspannung
denn du hast keine Analogverstärkerschaltung.

R2 kann dann 220 Ohm haben.

von Martin S. (sirnails)


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MaWin schrieb:
> Da T2 nie einschalten kann, erübrigt sich die Frage.

Und wenn er es könnte, würde er es nur einmal machen.

von Thosch (Gast)


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1. Dein Schaltplan steht aufm Kopf.

2. Die Schaltung funktioniert so nicht; die Basis von T2 ist mit seinem 
Emitter verbunden, da wird niemals ein Kollektorstrom fließen.

Außerdem; Warum so umständlich?
Du brauchst keine Verstärkerschaltung, da nur eine Last (Relais-Spule)
ein- und ausgeschalter werden soll und nicht ein Stom linear verstärkt 
werden muß.

Hier reicht also eine einfache Schaltstufe. Bein kleineren Strömen 
reicht ein NPN-Transistor, für 100mA wie hier nimmt man entweder einen 
Logic-Level MOSFET (N-Channel) oder einen Darlington-Transistor.

Einige Beispiele, wie man ein Relais mit Logikpegel ansteuert,
findest du hier: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

von Conny G. (conny_g)


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3 Dinge funktionieren da nicht:
- der R3 ist ein Pulldown, dann musst Du aber den T2 am Collector 
zwischen Widerstand u Collector anschließen, sonst kommt T2 nie auf 
einen Pegel wo er durchschaltet
- wenn es nicht invertieren soll, muss T2 ein PNP sein, sonst folgt er 
einfach dem T1
- der Spannungsteiler ist falsch, R1 muss zwischen AND und Basis und 
nicht nach 5V

Mach Die dafür einfach eine Tabelle:
- wenn auf T1 eine 0 kommt (keine Spannung), dann....

Ansonsten berechnen sich die Widerständer so:
- T2 braucht bei sagen wir hfe von 100 (mind) 1mA zum durchschalten, 
evtl auch mehr (alles Datenblatt)
- wenn Schaltanwendung nimmt man etwas mehr, zB 3-5mA
- das muss also der Widerstand R3 einstellen

damit der T1 schaltet, hfe sei wieder 100 (echte Werte aus dem 
Datenblatt nehmen), braucht er also R1 so, dass dort 1/100stel oder mehr 
der o.g. 3-5ma fließen, lassen wir es aber sogar 0,5mA sein.
Den R3 brauchst gar nicht, der R1 muss nur den Rest der Spannung am 
Transistor nehmen, die der nicht braucht, also 5V - 0,7V = 4,3V und 
dabei 0,5 MA machen.
R=U/I, also 10kO.

Bin auch noch nicht so richtig gut mit Transen, aber so würde ich es 
angehen.

von Robert M. (pielo)


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Sorry für das schlechte Bild. Bin unterwegs und habe es mit den Handy 
gemacht, dabei ist mir gar nicht aufgefallen das es verkehrt rum ist. 
Werde nach er zu Hause nochmal ein besseres Bild, mit den Änderungen die 
ihr erwähnt habt, posten.

Trotzdem schon mal DANKE.

von garden (Gast)


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Und zeichne bitte den "Emitterpfeil" mit ein.

von Martin S. (sirnails)


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Und nimm als Relaistreiber einen BD139 o.ä. Der BC547 ist viel zu 
schwach auf der Brust.

von Robert M. (pielo)


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Danke für die hilfreichen Infos...

Ich habe mal den Artikel von Thosch etwas durch gearbeitet und habe ein 
wenig danach gerechnet.

Nun bin ich beim Absatz "Basiswiderstand bei älteren µC berechnen" 
hängen geblieben --> 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand

Da ist eine Schaltung bei dem an der Basis einmal der Ausgang des 
AND-Gatters ist und seperat der Basiswiderstand mit einer 5V Spannung. 
dieses hab ich mal übernommen und im meine Problematik eingebunden, ohne 
das ich so richtig versteh wie dann am Basiseingang nicht immer h-Pegel 
anliegt wenn doch die 5V fast direkt anliegen. Aber vielleicht kann mir 
ja eine vom euch das kurz und bündisch erklären.

Im Anhang habe ich mal die Schaltung und meine Rechnung beigefügt. wie 
versprochen diesmal lesbarer.

***lg Pielo***

von Conny G. (conny_g)


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Das liegt am Open Collector-Ausgang:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1206121.htm

Der ist auch einfach nur ein Transistor und braucht einen Pull-up um 
eine definierte Spannung zu liefern.

Ist der OC-Augang hochohmig, dann hast Du mit dem Widerstand nach 5V 
einen Spannungsteiler (5V - Rb - OC - GND), der die Basis Deines 
Transistors auf 5V legt.
Schaltet der OC durch geht Deine Basis auf 0V.

von Martin S. (sirnails)


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Auch als SMD ist das eine OONO Schaltung.

von Robert M. (pielo)


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AHHHHH ja stimmt... Ist ein Spannungsteiler...

Ist meine Rechnung demzufolge richtig?

@ sirnails
Was bedeutet "OONO Schaltung"

von B. Redemann (Gast)


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Hallo Robert,

der 4082 ist ein LOGIK-CMOS-IC und gibt ein H (5V) oder L (0V) direkt 
aus. Daher ist hier nur ein Basisvorwiderstand notwendig. (R13 nicht 
notwendig, CMOS hätte ggf. open drain, nicht open collector).
RB berechniet sich, wenn man annimmt, dass B=400 vom Transsitor BC337 
(Ic = 800mA max.) ist und der 5-fache Basisstrom fließen soll, nach:

RB = (5V -0.7V) * 400
     ----------------
      IC  * 5

RB ist hier also ca. 3,4kOhm (gerechnet), einsetzen würde ich einen RB 
zwisch 1k und 2k2. Die max. 1mA würde ich nicht aus dem IC "quetschen" 
wollen. Bei einem Darligntontransistor würde ich einfach ein 10k 
Bassivorwiderstand nehmen.
Besser wäre allerdings ein MOSFET (BS170 o.ä.), da braucht man keinen 
Gatewiderstand.
Freilaufdiode 1N4007 o.ä., nicht 1N4148

von Robert M. (pielo)


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DANKE DANKE DANKE, an ALLE die mir hier geholfen haben...

Den Spruch, "Viele Wege führen nach Rom" kenn ich ja, aber das ich mich 
so sehr hier festfresse hätte ich nicht gedacht. Ich habe es aber jetzt 
(lange hat es gedauert) verstanden (hoff ich). Wenn ich (wie in meinem 
Beispiel) einen Transistor mit kleinen Strömen wie z.B. aus einem IC 
oder einem µC schalten will, dann nehme ich einen MOSFET. Der macht 
quasi das gleiche wie ein (normaler)Transistor nur braucht viel weniger 
Basis(Gate)-strom. Seh ich das richtig?

Meine Schaltung sieht jetzt schlicht und einfach so aus, hab ich das so 
richtig verstanden. Oder brauche ich noch einen Widerstand zwischen Gate 
und Masse wie im folgenden Link beschrieben. Oder fällt der weg da ich 
ja mein IC-Ausgang nicht wie in einem µC auch als Eingang schalten kann?
--> http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

Warum würdest du einen MOSFET einem Darlingtontransistor vorziehen, nur 
wegen dem Basiswiderstand, oder hat der noch andere Vorteile?

von Martin S. (sirnails)


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Robert Manzke schrieb:
> @ sirnails
> Was bedeutet "OONO Schaltung"

Wenn man einen Transistor außerhalb der Spezifikationen betreibt (und 
100mA sind de facto einfach zu viel für einen BC547) ergibt das entweder 
eine

Once on never off

oder eine

Once on never on

Schaltung, weil der Transistor ganz sicher den Hitzetod sterben wird.

von Robert M. (pielo)


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habe den MOSFET jetzt noch in ein "IRL Z34N" geändert, da der vorige 
kein Low Level MOSFET ist.

von B. Redemann (Gast)


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Hallo Robert,

> Der macht quasi das gleiche wie ein (normaler)Transistor nur braucht viel
> weniger Basis(Gate)-strom. Seh ich das richtig?

Fast, Gatestrom = 0, da Feldeffekt genutzt wird
Aber: Es kann ein kleiner Gatewiderstand (10-100 Ohm) eingesetzt werden 
(techn. Details führen hier zu weit, es geht um die G-S und G-D 
Kapazität).

> Oder brauche ich noch einen Widerstand zwischen Gate und Masse wie im
> folgenden Link beschrieben.

Nein, kann weggelassen werden, da das Gate immer einen definierten 
Zustand ausgibt.

> Warum würdest du einen MOSFET einem Darlingtontransistor vorziehen

Modernes, vielseitiges Bauteil. Darlington geht natürlich auch (BC517).

Die letzte Schaltung sieht gut aus, aufbauen, testen!

von Conny G. (conny_g)


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Mosfets schalten mit Spannung nicht mit Strom.
Und Vorsicht: der BS170 ist eine Zicke und superempfindlich gegen 
falsche Beschaltung oder Ströme, die von einem nicht geerdeten Lötkolben 
kommen. Habe mir da mal ein paar zerschossen und dann stundenlang nach 
der Ursache gesucht...
Ich würde heute lieber einen BC337 nehmen, der ist robust.

von MaWin (Gast)


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(und 100mA sind de facto einfach zu viel für einen BC547)

Na ja, das Datenblatt sieht das anders.

Eine Spule hat auch keine übertriebenen Einschaltströme
die man beachten müsste.

Natürlich tut's ein BC337 mit mehr Reserven.

Bei beiden wäre ein Vorwiderstand nicht schlecht.

Der IRZL34 würde wohl gleich das ganze Relais ersetzen...

von Martin S. (sirnails)


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MaWin schrieb:
> Na ja, das Datenblatt sieht das anders.

Das DB sagt doch ganz deutlich 100mA als "maximum ratings". Ein Auto 
fährt man ja auch nicht an der Drehzahlbegrenzung, auch wenn er es 
irgendwie eine Zeit lang aushält.

Aber prinzipiell sind die eingezeichneten 100mA wohl eher Schätzwerte.

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