Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ib>0 wenn Uce=0 ?


von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Hallo!

Steht grad auf dem Schlauch.
NPN Transistor BF127B (DDR)
Basisspannung Ube=5,02V
Collectorspannung Uce=0V

Emitterwiderstand Re 750Ohm

Strom Emitter durch Re = 118uA

Ziel:
logische UND-Schaltung nach
http://www.leisering.net/4bit_va/and_ttl.gif

diese habe ich nachgebaut und bekomme
bei x1=0 und x2=1 (5,02V)
y=88,9mV

bzw. ohne Re y gegen GND y=4,51V
und 119uA wenn ich das Multimeter dazwischen hänge

Frage: Wieso liegt an E von T2 (also der untere Tarnsistor) überhaupt 
einen Spannung an wenn Uce=0V (T2) ist, also T1 gar nicht durchschaltet 
weil Ub1 bzw. x1=0V beträgt?

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Der Basisstrom von T2 fließt zum Emitter wieder heraus und sorgt für
eine Spannung am Widerstand.

von Achim S. (Gast)


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Mike B. schrieb:
> Wieso liegt an E von T2 (also der untere Tarnsistor) überhaupt
> einen Spannung an

Na weil der Basisstrom von T2 ja irgendwo hinfließen muss (und zwar zum 
Emitter).

Mike B. schrieb:
> Basisspannung Ube=5,02V

das hast du bestimmt nicht so gemeint: viel mehr als 0,7V wird Ube nicht 
betragen können.

von Possetitjel (Gast)


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Mike B. schrieb:

> Frage: Wieso liegt an E von T2 (also der untere Tarnsistor)
> überhaupt einen Spannung an wenn Uce=0V (T2) ist, also T1
> gar nicht durchschaltet weil Ub1 bzw. x1=0V beträgt?

Weil die Basis-Emitter-Diode eine Diode ist, durch die der
Basisstrom fließt?

Selbstverständlich erzeugt auch der Basisstrom allein (also
bei Ic = 0) einen Spannungsabfall am Emitterwiderstand.
Wieso auch nicht?

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Wieso liegt an E von T2 (also der untere Tarnsistor) überhaupt
>> einen Spannung an
>
> Na weil der Basisstrom von T2 ja irgendwo hinfließen muss (und zwar zum
> Emitter).

Also doch. Ib=Ie wenn Uce=0, richtig?

> Mike B. schrieb:
>> Basisspannung Ube=5,02V
>
> das hast du bestimmt nicht so gemeint: viel mehr als 0,7V wird Ube nicht
> betragen können.

öhm, nein
ich habe 5,02V per Taster an die Basis gelegt, also x2=1 gesetzt


Die eigentliche Frage stellt sich ja nun:
Wenn Ib=Ie und Ue=4,45V damit 0V<Ue<5,02V bei Uce=0, wie definiere ich 
dann y=1?
Denn mit den genannten Daten leuchtet bereits eine als Signal zwischen y 
und GND angeschlossene LED, nicht voll aber sie leuchtet, wie kann ich 
dann noch unterscheiden, ob y=1 ist und damit die AND-Schaltung 
funktioniert?

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Mike B. schrieb:
> ich habe 5,02V per Taster an die Basis gelegt

eben nicht an die Basis sondern an den Vorwiderstand (hoffentlich)


Mike B. schrieb:
> wie definiere ich
> dann y=1?

88,9mV wirst du jedenfalls noch als 0 interpretieren müssen.

Mike B. schrieb:
> Denn mit den genannten Daten leuchtet bereits eine als Signal zwischen y
> und GND angeschlossene LED, nicht voll aber sie leuchtet,

Wenn du die LED anstelle der 470 Ohm anschließt, dann leuchtet sie. Aber 
wenn du den 470Ohm Widerstand in der Schaltung belässt und parallel dazu 
eine LED samt Vorwiderstand anschließt, dann bekommst du die gewünschte 
Funktion eines selbstgebastelten AND-Gatters.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Achim S. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> ich habe 5,02V per Taster an die Basis gelegt
>
> eben nicht an die Basis sondern an den Vorwiderstand (hoffentlich)
ja, über den eingezeichneten 10k

> Mike B. schrieb:
>> Denn mit den genannten Daten leuchtet bereits eine als Signal zwischen y
>> und GND angeschlossene LED, nicht voll aber sie leuchtet,
>
> Wenn du die LED anstelle der 470 Ohm anschließt, dann leuchtet sie. Aber
> wenn du den 470Ohm Widerstand in der Schaltung belässt und parallel dazu
> eine LED samt Vorwiderstand anschließt, dann bekommst du die gewünschte
> Funktion eines selbstgebastelten AND-Gatters.

wenn ich ohne LED die Spannung über Re messe bekomme ich die 88,9mV
> 88,9mV wirst du jedenfalls noch als 0 interpretieren müssen.
gut

Aber wenn ich nun x1 ebenfalls =1 setze, also 5,02V über 10k an B von T1 
lege beträgt URe ohne LED (also y) auch nur 115mV, und damit leuchtet 
das Teil nicht.

Nun müsste ich y=1 als 115mV definieren, aber wieso ist das so wenig?

Ue1 geht voll mit >4,5V wenn x1=1, aber wieso wird Ue2 durch den Re so 
dermaßen niedrig?

von Teo D. (teoderix)


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Lukas 23:34


SCNR

von Achim S. (Gast)


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Mike B. schrieb:
> Aber wenn ich nun x1 ebenfalls =1 setze, also 5,02V über 10k an B von T1
> lege beträgt URe ohne LED (also y) auch nur 115mV, und damit leuchtet
> das Teil nicht.
>
> Nun müsste ich y=1 als 115mV definieren,

Nein: du müsstest die Schaltung zusätzlich noch mit 5V versorgen (da, wo 
im Schaltbild +5V steht). Dann wird der Ausgang deutlich nach oben 
gehen, wenn beide Eingänge auf high stehen.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Am C von T1 liegt 5,02V an,
wenn x1=1 dann Spannung am E von T1 bzw. C von T2 4,6V gegen GND.

von Paul B. (paul_baumann)


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Teo D. schrieb:
> Lukas 23:34
>
> SCNR

Lukas Kapitel 23 Vers 34:

Jesus aber sprach: Vater, vergib ihnen sie wissen nicht, was sie tun! 
Und sie teilten seine Kleider und warfen das Los darum.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Paul B. schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Lukas 23:34
>>
>> SCNR
>
> Lukas Kapitel 23 Vers 34:
>
> Jesus aber sprach: Vater, vergib ihnen sie wissen nicht, was sie tun!
> Und sie teilten seine Kleider und warfen das Los darum.

produktive Antwort, Kollege
geh mit deinen Versen in die Kirche und verschone uns damit

von Teo D. (teoderix)


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Ja, SORRY

War nicht so ernst gemeint. Jeder muss erst mal lernen, so auch ich.
Aber ab und zu muss das mal raus.

Du hast's halt auch für all die Anderer abbekommen, wo ich einfach 
nicht weiß, wo ich da anfangen soll. Is halt nich mein Ding.
War also meine Unzulänglichkeit unter der Du leiden musstet (ich hoffe 
nicht allzu sehr).

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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des Rätsels Lösung:
der von mir verwendete Spannungsteiler in Form eines 100k-Potis, um von 
einer einfachen Gleichspannung von 10V auf eine symmetrische Spannung 
von 2x5V zu kommen, versagte bei einseitiger Belastung
die Spannung von 5,02V bricht bei x1=1 oder x2=1 (Taster gedrückt) auf 
2,3V ein, das reicht T2 anscheinend nicht mehr, um noch genügend 
Leistung für die LED zu bringen und diese Spannung bricht ebenfalls ein

habe jetzt das Netzteil standardmäßig +und- mit 5,02V angeschlossen und 
so gehts erstmal
komischerweise liefert Ue2 bei (x1=0 UND x2=1) immer noch etwa 1,8V, Ue1 
macht dies jedoch nicht
wie bekomme ich diese 1,8V nun noch kleiner, damit nicht ein 
nachvollgendes Gate dies als x=1 betrachtet?

ansonsten muss ich mir erstmal eine symmetrische, stabilisierte 
Spannungsquelle suchen

: Bearbeitet durch User
von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Mike B. schrieb:
> wie bekomme ich diese 1,8V nun noch kleiner, damit nicht ein
> nachvollgendes Gate dies als x=1 betrachtet?
>
> ansonsten muss ich mir erstmal eine symmetrische, stabilisierte
> Spannungsquelle suchen

Die Ausgangsspannung bei x1=low und x2=high wird durch die Wahl des
Basis- und des Emitterwiderstands festgelegt. In diesem Zustand wirken
die beiden Widerstände als Spannungsteiler mit zwischengeschalteter
BE-Diode. Die Ausgangsspaannung ist also (5V-0,6V)·Re/(Rb+Re). Je
kleiner Re im Vergleich zu Rb ist, umso kleiner wird auch die
Ausgangsspannung.

Allerdings kann man Re nicht beliebig klein machen, da sonst im Fall
x1=x2=high ein zu hoher Strom fließt, der im Extremfall die Transistoren
oder den Emitterwiderstand zerstört.

Man kann auch Rb nicht beliebig groß machen, da sonst die Transistoren
bei x1=x2=high zu wenig leiten und somit die High-Ausgangsspannung zu
niedrig wird.

> ansonsten muss ich mir erstmal eine symmetrische, stabilisierte
> Spannungsquelle suchen

Wozu brauchst du eine symmetrisce Versorgungsspannung? Eine einfache mit
5V ist doch völlig ausreichend.

: Bearbeitet durch Moderator
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Ja vielen Dank für die Erklärung, dies werde ich mir dann nochmal 
anschauen.

Am besten ich hole mir einen Sack voll 1k-Potis und stelle das händisch 
ein... ;)

von *MOS (Gast)


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Oder einen Sack voll Mosfets und baust so etwas
https://de.wikipedia.org/wiki/NMOS-Logik
oder
https://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_metal-oxide-semiconductor

Kein Problem mehr mit irgendwelchen Basisströmen.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Mike B. schrieb:
> ansonsten muss ich mir erstmal eine symmetrische, stabilisierte
> Spannungsquelle suchen

so,
stabilisierte, symmetrische Spannungsquelle aufgebaut

jetzt habe ich ein wenig mit Re und Rb (vom T2) herumexperimentiert
jedoch gleiches Thema wie vorher
x1=0
x2=1 (=Vcc)
0<y<Vcc

Nun kam mir der Gedanke (man höre und staume, Mir kam ein Gedanke!), 
dass der y-high-Pegel wegen der Schaltungsverluste ja sowieso nie Vcc 
erreichen wird, egal wie und in welchem Verhältnis ich die Widerstände 
dimensioniere.

Ist es nicht vielmehr so, dass die High-Pegel per Definition immer 
kleiner als Vcc sind? Also beispielsweise Vcc=5V und High-Pegel bei 3V.
(also wie im PC wo die Spannungen 3,3V und 5V vorhanden sind)
Dann könnte ich die Widerstände genauso so dimensionieren, dass ich an y 
immer genau den vorgegebenen HighPegel erreiche.
Was mir dann natürlich wieder Sorgen macht: wie sieht es dann mit der 
Spannungskonstanz an y aus, wenn ich die Anzahl der nachfolgenden Gates 
erhöhe? Also mit dem y Ausgang mehrere Gates z.B. in Registern 
ansteuere?

Die Schaltung aus dem OP mit 10k als Rb von T1 bzw. T2 und 470R als Re 
KANN sonst gar nicht funktionieren. Ich habe i.M. Re=750R und Vcc=3,2V 
aber trotzdem ist es der Schaltung ziemlich Wurscht ob ich x1=high 
setze, solange x2=high ist y=~2,4V, das ist ja das was ihr beschrieben 
hattet.

Und wenn x1=x2=high => y=~2,45V, also wieder gleiches Thema, s.o.
Selbst wenn ich jetzt Rb von T1 verringere um einen stärkeren Einfluss 
von x1 zu erhalten, muss ich doch mit Rb von T2 reziprok deutlich nach 
oben. Aber dann ist doch diese verlinkte Schaltung murks, oder nicht?

p.s.: Kennt Ihr gute sachdienliche Literatur dazu? Die Schaltung taucht 
im inet häufiger auf, wird aber dahingehend nicht ausreichend 
beschrieben.

: Bearbeitet durch User
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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btw: kann ich, um eine zweite Vcc mit der zweiten (symmetrischen!) 
Spannung zu liefern, ein zweites Steckernetzteil verwenden und daraus 
die zweite Spannung erzeugen? oder gibt das Probleme? (Brummschleife 
o.Ä.)

: Bearbeitet durch User
von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Mike B. schrieb:
> p.s.: Kennt Ihr gute sachdienliche Literatur dazu? Die Schaltung taucht
> im inet häufiger auf, wird aber dahingehend nicht ausreichend
> beschrieben.

da ich irgendwie ignoriert werde antworte ich mir mal selbst
Verlag Vogel
Vogel Fachbuch
Beuth, Klaus
Elektronik 4: Digitaltechnik
Kapitel 6.2 ff.

aber schon mal schön, dass meine Gedanken zu den unterschiedlichen 
Spannungen zu den H+L-Pegeln und der Vcc sowie zu den Bedenken bzgl. der 
angeschlossenen Lasten richtig waren
so als nicht-ETechniker...

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