Schaltung mit Zenerdiode und Transistor als Konstantstromquelle [Archiv]

021aet04

28.08.2016, 15:19

Das ist eine KSQ, für die LED. Aber eine Spannungsquelle für den Widerstand zwischen Emitter und Masse (ich nenne ihn Rem).

Die Beschreibung bezieht sich darauf das die Versorgungsspannung hoch genug ist.
Die Zenerdiode liefert eine konstante Spannung Uz (hier 3,9V). Am Transistor hast du die Ube Spannung (ca. 0,9V). Uz = Ube + URem => man sieht das an Rem immer die Spannung konstant ist (Uz - Ube). Da der Widerstand Rem konstant ist (1k) hast du einen konstanten Strom (ohmsches Gesetz). Welcher Strom fließt solltest du ausrechnen können.

Der Strom ändert sich aber durch die Erwärmung des Transistors, also kann man diese Schaltung nur für geringe Ströme und geringen Anforderungen bei de Genauigkeit einsetzen (z.b bei 20 mA LEDs oder Optokoppler).

Den Widerstand bei der LED kann man theoretisch weglassen. Dieser ist aber dafür da das nicht die volle Leistung am Transistor verheizt wird.

Ob man eine Diode statt der Zenerdiode verwenden kann solltest du mit der Beschreibung oben selbst herausfinden können.

MfG Hannes

HaWe

28.08.2016, 16:14

danke, aber mit den Abkürzungen in den Erklärungen kann ich jetzt nichts richtiges anfangen.
die Zenerdiode liefert 3,9V zwischen Basis und Emitter, soviel ist mir klar, eine höhere Spannung aus der Spannungsquelle (bis 18V) wird dann doch auf 3,9V abgeleitet?
Das heißt doch, dass an der Basis konstant 3,9V anliegen, mit 100k Vorwiderstand also I=3,9/100000 ≈ 40µA, das müsste dann ja auch konstant sein.

Verstärkungsfaktor des Transitors ist etwa 200, d.h. es könnte max. ein Emitterstrom von ≈ 8mA fließen.

Damit hörts dann erstmal auf...

was passiert also, wenn man den Emitterwiderstand weglässt/kurzschießt?
Und ob sich eine normale Diode in Sperrrichtung dann ähnlich verhält, ist mir nicht klar - fällt dann die Basis-Spannung z.B. auf 0,7V ab?

021aet04

28.08.2016, 17:37

Die Zenerdiode hat weder Basis noch Emitter. An der Zenerdiode fällt, theoretisch, immer die Zenerspannung ab, das ändert sich etwas mit der Temparatur, dem Strom durch die Diode,... Dioden haben immer Anode und Kathode.

Spannungen haben das Zeichen "U", Strom hat "I" und Widerstand hat "R". Dann gibt es noch übliche Bezeichnungen, z.B. Uz, bedeutet U => Spannung an der Zenerdiode. Eigentlich sollte "z" tiefergestellt sein. Die Bezeichnungen die ich oben verwendet habe:
Uz: Spannung der Zenerdiode
Ube: Basis/Emitterspannung des Transistors (wird auch in den Datenblättern so angegeben)
URem: Spannungsabfall am 1k Widerstand zwischem Emitter des Transistors und Masse
Rem: Widerstand zwischen Emitter Transistor und Masse

Deine Berechnung ist auch falsch. Am 100k Widerstand fällt die Versorgungsspannung - Zenerspannung ab. Somit hast du einen Strom von: (U-Uz)/R => (18V-3,9V)/100000=141µA, das ist aber egal, wichtig ist die Spannung der Zenerdiode. Der 100k Widerstand zieht nur die Spannung von der Basis Richtung Versorgungsspannung, wird aber durch die Zenerdiode auf 3,9V begrenzt.

Der Transistor steuert so weit auf bist an der BE-Strecke (Basis Emitter) ca. 0,9V abfällt. Wenn das der Fall ist hast du am Widerstand Rem Uz-Ube=3,9V-0,9V=3V => diese Spannung bleibt konstant, egal welche Versorgungsspannung du hast (sofern diese hoch genug ist). Da die Spannung konstant ist (3V) und der Widerstand ebenfalls konstant (1k) hast du einen konstanten Strom von I=U/R=3V/1000Ohm=3mA
Jetzt solltest du dir die Antwort selbst geben können wenn du den Rem kurzshließt bzw offen lässt. Das selbe ist wenn du einen Diode nimmst. Die 1N400x Serie hat bei Nennstrom (1A) eine Flussspannung von 1V.

MfG Hannes

HaWe

28.08.2016, 18:35

vielen Dank noch mal, die Abkürzungen sind jetzt klar, aber ganz verstanden habe ich den Rest der Erklärungen leider immer noch nicht...

Das mit der von mir erwähnten Zenerdiode und "Spannung zwichen Basis und Emitter" bezog ich ntl auf den Transistor:

(edit - uups - es sind ja 3,9, nicht 4.9!)

durch die Zenerspannung von 3,9V sind das als 3,9V - ok, minus Spannungsabfall im Transistor selber, also nochmal 0,9V (?) weniger (?),
insgesamt also Basis-Emitterspannung 3,9-0,9=3,0V (?) .

Wie hoch ist denn jetzt der Basisstrom nach deiner Rechnung? Der müsste doch konstant sein, aber wie hoch denn?

Auch wie du von 3V auf 3mA kommst, ist mir nicht klar.

Unklar ist auch immer noch, was ohne den Emitterwiderstand passiert,

und ebenfalls ist mir noch unklar, was mit einer 1N4001 oder 1N4148 Diode in Sperrrichtung statt Zenerdiode passiert, weil mir das Dioden- Verhalten in Sperrichtung völlig unklar ist - sind das die 1V, die du erwähnt hast, auf die sie dann begrenzen, statt 3,9V ?

White_Fox

28.08.2016, 19:59

Um mal auf deine Eingangsfrage zurückzukommn: Nein, es ist keine Stromquelle.
Die Schaltung ist eine reine Spannungsquelle. Die Kombination Transistor, Z-Diode und Widerstand ist die (zweit)einfachste Schaltung zur Spannungsstabilisierung und wurde früher gern in Traonetzteilen verwendet.

Ich will nicht behaupten daß 021aet04 mit seinem ersten Post falsch liegt, aber daß es richtig ist würde ich auch nicht bestätigen wollen. Für mich bleibt eine Spannungsquelle Spannungsquelle, auch wenn ich der LED einen Widerstand spendiere.

Eine Stromquelle mi Transistoren sieht so aus:
http://dieelektronikerseite.de/Lections/Konstantstromquelle%20-%20Immer%20das%20Gleiche.htm

HaWe

28.08.2016, 20:18

ok, danke für den neuen Gesichtspunkt. Wie sieht es dann mit den anderen "inneren Eigenschaften" der Schaltung aus?

Das mit der von mir erwähnten Zenerdiode und "Spannung zwichen Basis und Emitter" bezog ich ntl auf den Transistor:

(edit - uups - es sind ja 3,9, nicht 4.9!)
durch die Zenerspannung von 3,9V sind das als 3,9V - ok, minus Spannungsabfall im Transistor selber, also nochmal 0,9V (?) weniger (?),
insgesamt also Basis-Emitterspannung 3,9-0,9=3,0V (?) .

Wie hoch ist denn jetzt der Basisstrom nach deiner Rechnung? Der müsste doch konstant sein, aber wie hoch denn?

Auch wie du von 3V auf 3mA kommst, ist mir nicht klar.

Unklar ist auch immer noch, was ohne den Emitterwiderstand passiert,

und ebenfalls ist mir noch unklar, was mit einer 1N4001 oder 1N4148 Diode in Sperrrichtung statt Zenerdiode passiert, weil mir das Dioden- Verhalten in Sperrichtung völlig unklar ist - sind das die 1V, die du erwähnt hast, auf die sie dann begrenzen, statt 3,9V ?

- und warum ist der Basistrom konstant?

021aet04

28.08.2016, 20:23

Du musst dir dringend die Grundlagen aneignen, auch auf elektronische Bauelemente und dessen Eigenschaften.

Ein NPN Transistor hat zwischen B und E eine PN Strecke (daher auch der Name PNP und NPN), das gleiche hast du bei einer Diode. Du kannst dir also die BE Strecke wie eine Diode vorstellen (und auch so mit einem Diodentester prüfen).
Die Zenerdiode hat eine Spannung von 3,9V (siehe Plan aus deinem ersten Post). Somit hast du am Verbindungspunkt 100k Widerstand, Zenerdiode, Basis eine Spannung von 3,9V (immer gegen Masse gemessen). Die BE Strecke ist eine Diode (Anode = Basis, Kathode ist Emitter), an dieser Diode fällt eine Spannung von ca. 0,9V ab. Und die 0,9V ist immer die Basis-Emitter Spannung und nicht die 3V (oder bei 4,9V Zenerspannung 4V).

Und vergiss einmal den Basisstrom, wichtig ist die Spannung zwischen Emitter und Masse, also die Spannung die am Widerstand von 1k anliegt, nur diese ist ist für die Ledspannung ausschlaggebend. Du hast zwar einen Basisstrom, der ist aber im vergleich zum Ledstrom verschwindend gering, wirkt sich dadurch auch fast nicht aus.

Und eine Diode (1N400x bzw 1N4148 ) funktioniert nur in Flussrichtung (Anode an Basis), aber erst bei mindestens 2 Dioden in Serie. In Sperrrichtung funktioniert es nicht, du brauchst an der Basis eine konstante Spannung, Wenn sich die Versorgungsspannung ändert, ändert sich auch die Spannung oder besser der Strom an der Basis. Eine Zenerdiode ist ein spezielles Bauteil, in die eine Richtung funktioniert es wie eine normale Diode (ca. 1V Spannungsabfall), aber in Sperrrichtung wird die Spannung auf die Zenerspannung begrenzt.

Was ohne Emitterwiderstand bzw bei Einem Kurzschluss passiert lässt sich relativ leicht berechnen.
Als Beispiel Unterbrechung, zum Rechnen kannst du einen Wert über 1MOhm nehmen. Nehmen wir einen Wert von 10MOhm und eine Zenerspannung von 3,9V. Die Formel bzw Herleitung findest du im Post 4. 3V/10MOhm = 3V/10000000Ohm = 0,3µA => Led wird nicht leuchten
Bei einem Kurzschluss ist der Widerstand gering, zum Rechnen nehmen wir einen Widerstand von 0,1Ohm. 3V/0,1Ohm = 30A => Deine Schaltung wird nicht lange leben.

Zum Verständniss kannst du ein Simulationsprogramm herunterladen (ich verwende LTSpice) und kannst die Schaltung simulieren. Du kannst alle Spannungen, Ströme,... anzeigen lassen.

Edit: Es ist zwar keine gute KSQ, aber dennoch eine KSQ, für die Led. Grundsätzlich ist es eine Spannungsquelle, habe ich aber oben geschrieben. Diese konstante Spannung liegt am Widerstand zwischen Emitter und Masse. Da der Widerstand ebenfalls konstant ist, ist auch der Strom durch diesen Konstant. Somit hast du eine Konstantstromquelle. Die KSQ mit 2 Transistoren ist aber besser.

MfG Hannes

HaWe

28.08.2016, 20:54

wieso rechnest du bei kurzgeschlossenem Emitterwiderstand mit nur 0,1 Ohm? Im Stromkreis liegt doch auch der Kollektorteil mit 1kOhm plus LED, hier fließt doch der Hauptteil des Stromes?
Also hätte ich in der Strecke
Pluspol - 1kOhm - LED - Kollektor - Basis -Emitter - Masse
doch irgendwas von ein bisschen mehr als 1kOhm, und nicht 0,1 Ohm? (keine Ahnung, wieviel Ohm ne LED hat... )

Und bei 9V und etwas über 1kOhm kann der Strom doch nicht größer werden als max. 9V/1000 Ohm=9mA bzw 18V/1000 Ohm = 18mA...?!

Dieser Strom wird von der durchgeschalteten Basis verursacht, und dessen Höhe hängt wieder vom Basisstrom und dem Verstärkungsfaktor ab...!?

Auch sonst hat man doch bei Emitterschaltungen den Emitter direkt an Masse, ohne Emitterwiderstand dazwischen...?!

Oder wie oder was?

021aet04

28.08.2016, 21:28

Die 30A sind theoretisch, was möglich wäre wenn du sonst keine last hättest. Aber man kann sagen das der Transistor komplett offen ist. Den Strom kannst du ausrechnen indem du die (Versorgung - LED Spannung - CE-Spannung) / Vorwiderstand der LED rechnest.

MfG Hannes

Peter(TOO)

28.08.2016, 22:18

und ebenfalls ist mir noch unklar, was mit einer 1N4001 oder 1N4148 Diode in Sperrrichtung statt Zenerdiode passiert, weil mir das Dioden- Verhalten in Sperrichtung völlig unklar ist - sind das die 1V, die du erwähnt hast, auf die sie dann begrenzen, statt 3,9V ?
Lass dich mal von White_Fox nicht verwirren, der ist auf dem Holzweg gelandet.

Im Prinzip ist eine Z-Diode ein ganz normale Diode.
In Sperrrichtung sperrt eine Diode nur bis zu einer maximalen Spannung, darüber bricht sie durch.
Näheres findet man unter Avalanche- oder Lawinen-Effekt.
Die Sperrfestigkeit einer Diode wird durch deren Geometrie beim Aufbau und der Dotierung festgelegt.
Bei normalen Dioden optimiert man das so, dass der Avalanche-Effekt erst bei möglichst hohen Spannungen auftritt.
Bei Z-Dioden möchte man diesen bei einer möglichst genau definierten Spannung haben.

OK, das leben ist etwas komplizierter :-(
Neben dem Avalanche- gibt es noch den Zener-Effekt.
Dieser kommt aber nur bei Kleinen Spannungen zum wirklich zum tragen und tritt netterweise zusammen mit dem Avalanche-Effekt auf.
Netterweise, weil der Zener-Effekt einen negativen Temperaturkoeffizienten, um -3mV/K, hat und der Avalanche-Effekt einen positiven.
So um 5.5V halten sich die beiden Effekte die Waage und man erhält Dioden mit einem Temperaturkoeffizienten von 0mV/K.

Genau genommen gibt es Zener-Dioden nur bis etwa 5.5V, darüber sind es Avalanche-Dioden, aber Z-Diode hat sich als Begriff eingebürgert.

Es gibt ja noch eine Menge anderer Spezial-Dioden, wie Foto-, Kapazitäts-, Z- usw. -Dioden und LED.
Diese Effekte sind eigentlich bei allen Dioden zu finden, die Spezial-Dioden sind nur so konstruiert, dass der gewollte Effekt möglichst ausgeprägt ist.
Bekannt ist heute, dass man LEDs auch als Foto-Diode nutzen kann, da finden sich auch Schaltungen im Netz.
Auch eine 1N4148 kann man als Kapazitätsdiode verwenden, die Daten dazu findet man sogar im Datenblatt. Je nach dem, muss man ein paar parallel schalten um auf die nötige Kapazitätsveränderung zu kommen.

Zu Zeiten von Germanium, als Dioden und Transistoren in schwarz lackierten Glasgehäusen eingebaut waren, gab es keine Photo-Dioden und -Transistoren. Um soclhe zu erhalten, hat man einfach den Lack abgekratzt. Der Lack war dazu da, den Photo-Effekt zu unterbinden.

Solche Probleme treten heute noch auf.
Bei einer, ich glaube es war ein RasPi, wurde ein Chip verbaut, welcher auf Licht reagierte und den Controller geresetet hat.

So ähnliche Probleme gab es früher öfters als UV-Löschbare Bausteine noch Stand der Technik waren. Da fingen dann z.B. µC zu spinnen an, wenn Licht durch das Löschfenster auf den Chip gefallen ist. Altera hatte zeitweise unter diesen Umständen grosse Probleme mit den Leckströmen bei EPLDs (Programmierbare Logik-Bausteine).

Fazit:
An Stelle einer Z-Diode könnte man theoretisch auch eine 1N400x oder 1N4148 verwenden.
Allerdings liegt dann die Spannung im Bereich einiger 100V bis kV.

MfG Peter(TOO)

HaWe

28.08.2016, 23:03

aha, ok, vielen Dank, das Dunkel lichtet sich ein wenig. Von hinten aufgezäumt heißt das also: Mit normalen Dioden in Sperrichtung hat man unter diesen Umständen keinen Zener-Effekt, sie brechen nicht durch, sondern sie sperren total.
Vergessen wir sie also dann vorerst einmal.

Zurück zur Zener-Diode.
Mit Vorwiderstand zur Strombegrenzung (hier 100k) haben wir zwischen ihrer Anode und ihrer Kathode also 3,9V, der Rest, der von der Batterie kommt, wird durch sie hindurch nach GND durchgeleitet.
Ihre Kathode ist an GND, Anode ist an T-Basis, also auch hier dann 3,9V, dann fallen 0,9V zur Basis ab, dann sind wir beim Emitter gelandet, der liegt also bei 3V gegen GND.
Gesetzt den Fall, dann käme der 1kOhm Widerstand, fallen also auch daran jetzt 3V ab - WENN von "oben" nicht noch eine größe Spannung ankommt!!

Wieso aber konstanter Basistrom? Egal ob 4, 5, 9, oder 18V oben aus der Batterie kommen? (der Minuspol fehlt übrigens in der Zeichnung am Poti)

Gleichzeitig ist aber auch die Basis durchgeschaltet, wenn dort mindestens ca. 1V anliegen, in der Kollektorleitung liegt aber ebenfalls ein 1KOhm Widerstand plus die LED, und oben liegen meist mehr als 4 oder 5V, nämlich bis zu 9 oder 18V.
Also kriegt dann auch, je nach Batteriespannung, die LED verschieden hohe Spannungen ab (von Plus über den Widerstand durch die LED und Kollektor+Emitter nach GND ) - sie leuchet also verschieden hell, was sie aber doch nicht tun soll angeblich, denn hier ist doch angeblich eine Konstantstrom/spannungsquelle....?

Meine Fragen dazu also:

1.) Vorraussetzung für eine konstanten Strom im Kollektor-Emitter Stromkreis ist doch ein konstanter Basisstrom, nicht nur eine konstante Basispannung - wieso ist der Basisstrom konstant, wenn doch bei höherer Batteriespannung auch mehr Strom von Plus zur Basis, zum Emitter und dann nach GND durchfließt? Ist das etwa NICHT so, und warum dann nicht - Oder fließt hier gar kein Strom weil die Z-Diode alles nach GND ableitet, wie ein Kurzschluss (rethorische Frage, ist ja auch nicht möglich... :-/ ) ...?

2.) Wenn der Basisstrom allerdings recht klein und konstant ist, wie es ja sein soll, dann ist bei konstanter Verstärkung auch der Kollektor-Emitter-Strom konstant (und dann wäre es egal, ob außer dem Kollektorwiderstand noch ein Emitterwiderstand da ist oder nicht?) - sehe ich das richtig?

irgendwie ist mir der dreifache Stromkreis plus - Basis - Z-Diode-GND und Plus - Basis- Emitter- GND und Plus LED - Transistor - Emitter - GND ein Buch mit 7 Siegeln.... :(

Peter(TOO)

28.08.2016, 23:54

Meine Fragen dazu also:

1.) Vorraussetzung für eine konstanten Strom im Kollektor-Emitter Stromkreis ist doch ein konstanter Basisstrom, nicht nur eine konstante Basispannung - wieso ist der Basisstrom konstant, wenn doch bei höherer Batteriespannung auch mehr Strom von Plus zur Basis, zum Emitter und dann nach GND durchfließt? Ist das etwa NICHT so, und warum dann nicht - Oder fließt hier gar kein Strom weil die Z-Diode alles nach GND ableitet, wie ein Kurzschluss (rethorische Frage, ist ja auch nicht möglich... :-/ ) ...?

2.) Wenn der Basisstrom allerdings recht klein und konstant ist, wie es ja sein soll, dann ist bei konstanter Verstärkung auch der Kollektor-Emitter-Strom konstant (und dann wäre es egal, ob außer dem Kollektorwiderstand noch ein Emitterwiderstand da ist oder nicht?) - sehe ich das richtig?

irgendwie ist mir der dreifache Stromkreis plus - Basis - Z-Diode-GND und Plus - Basis- Emitter- GND und Plus LED - Transistor - Emitter - GND ein Buch mit 7 Siegeln.... :(
Vergiss mal den 1k in Serie zur LED, dieser ist theoretisch überflüssig!

Das ganze ist ein Regelkreis.

Bei 3mA beträgt der Spannungsabfall am 1k Emitter-Widerstand 3V.

Wird der Strom durch den Emitter-Widerstand grösser, wird auch der Spannungsabfall grösser und deshalb der Basis-Strom kleiner. Der Kollektor-Strom nimmt ab.

Wird der Strom kleiner, sinkt der Spannungsabfall am Widerstand und der Basis-Strom nimmt zu.

Der Emitter-Widerstand ist der Sensor, welche eine Spannung, proportional zum Strom, liefert.
Ersetzt du den Emitter-Widerstand mit 100 Ohm liefert die Stromquelle 30mA und mit 10k 0.3mA.
Was bei 4.75k raus kommt, kannst du selber ausrechen.

Ersetzt du den Emitter-Widerstand mit einem Kurzschluss, würde theoretisch die Stromquelle einen Strom von unendlich erzeugen.

Praktisch liegen dann aber an der Basis noch 0.9V an, die Z-Diode sperrt aber bei dieser Spannung und hat keinen Effekt (Den Leckstrom unterschlage ich mal).
Der Basistrom beträgt dann (UB-0.9V)/100k.
Der Transistor verstärkt dann diesen Strom so gut er kann, du hast mal den Faktor 100 angenommen.
Allerdings ist der Strom nun nicht konstant, sondern eine Funktion von UB.
Ziel verfehlt, setzen und eine 6 im Zeugnis!

Praktisch sieht die Welt natürlich noch etwas komplizierter aus:
Reale Transistoren haben z.B. einen Verstärkungs-Faktor von 200-450 (BC546B). Welchen Wert dein Exemplar hat, musst du ausmessen.
Da die Basis noch einen Serien-Widerstand hat, ändert sich die Basis-Emitter-Spannung mit dem Basisstrom. Dieser Widerstand unterliegt aber auch Streuungen bei der Herstellung.
Dann ändert sich die Basis-Emitter-Spannung um etwa -2.5mV/K.
Die Z-Diode hat auch eine Streuung der Spannung und diese ändert sich auch mit der Temperatur.

Des Basis-Strom ist also nicht wirklich konstant, aber regelt sich auf einen bestimmten Wert ein.

MfG Peter(TOO)

HaWe

29.08.2016, 09:50

Ersetzt du den Emitter-Widerstand mit einem Kurzschluss, würde theoretisch die Stromquelle einen Strom von unendlich erzeugen.

warum würde ohne Emitterwiderstand (aber mit LED und 1k Serienwiderstand am Kollektor) ein Stromfluss von unendlich entstehen?
das kann doch nicht stimmen, bei Emitterschaltungen ist doch auch sonst LED+Widerstand am Kollektor und der Emitter ist direkt an GND ?!

Dass ich nicht alle Bauteile aus dem Kollektor-Emitter-Stromkreis raus nehmen darf, ist mir doch klar. Ich will nur den Unterschied verstehen zwischen
LED+1k am Kollektor plus 1k am Emitter
LED+1k am Kollektor ohne 1k am Emitter
LED am Kollektor plus 1k am Emitter

was die Funktion dieser Schaltung als Konstantstrom/spannungsquelle angeht.

und dann:

Bei 3mA beträgt der Spannungsabfall am 1k Emitter-Widerstand 3V.
woher kommen die 3mA ?

und weiter:

Wird der Strom kleiner, sinkt der Spannungsabfall am Widerstand und der Basis-Strom nimmt zu.
warum sinkt ein Spannungsabfall, wenn ein STROM kleiner wird?
Wenn die SPANNUNG kleiner wird, dann sinkt auch der Spannungsabfall, aber was hat das mit welchem Strom zu tun?

Peter(TOO)

29.08.2016, 10:08

woher kommen die 3mA ?
Die kommen von Herrn Ohm!

HaWe

29.08.2016, 10:25

Ceos

29.08.2016, 10:25

warum sinkt ein Spannungsabfall, wenn ein STROM kleiner wird?
Wenn die SPANNUNG kleiner wird, dann sinkt auch der Spannungsabfall, aber was hat das mit welchem Strom zu tun?

R = U(Spanunngsabfall) / I -> U = R * I -> wenn I sinkt, sinkt proportional auch U

wenn du keinen Verbraucher hinter dem Widerstand hast ist U(Spannungsabfall) = U(Versorgung)

Wenn die Versorgungsspannung sinkt, sinkt durch einen konstanten Widerstand der Strom und damit proportional der Spannungsabfall über dem Widerstand.
Die SChlussfolgerung durch senken der Spannung fällt auch der Spannungsabfall ist also falsch. Insbesondere wenn du z.B. einen Spannungswandler dazwischen hast, dann steigt dein Strom sogar wenn du die Spannung verringerst und dein Spannungsabfall über einen vorgeschalteten KOnstanten Widerstand wird sogar größer!

multimeter

29.08.2016, 10:31

mann nun werd mal nicht komisch!
wo hast du die her, wo fließen die, wie hast du die unter welchen Vorraussetzungen ausgerechnet?

Mensch, du nervst, aber gewaltig!

3,9V - 0,9V = 3V
I = U/R = 3V/1k = 3mA

HaWe

29.08.2016, 10:51

das kann doch nicht stimmen, denn du vergisst den 100k Vorwiderstand vor der Basis, der den Basistrom ebenfalls limitiert, also können doch keine 3mA fließen, oder etwa doch?
Und selbst wenn kein Emitterwiderstand da ist, ist durch den 100k Basis-Vorwiderstand ebenfalls der Basistrom über den Emitter nach GND begrenzt, selbst wenn der Emitter direkt an GND liegt, oder nicht?

und @CEOS: wieso sinkt der Spannungsabfall U, wenn die Spannung konstant bleibt und der Strom I wechselt ?
Die Basisspannung ist vor dem Emitter wegen der Z-Diode 3,9V konstant und am Emitter (bei abgeklemmtem bzw. nicht betrachtetem Kollektor) 3V. Egal wieviel (begrenzter) Strom durch die Basis zum Emitter fließt, wegen der Z-Diode ändert sich dann an der 3V Spannung am Emitter nichts. Also ist diese Spannung auch unabhängig von einem Widerstand am Emitter, und auch der Spannungsabfall an einem hier ggf. vorhandenen Widerstand ist immer konstant 3V, egal wie groß der (begrenzte) Strom ist, der von der Basis her durchfließt, zumindest wie ich das zur Zeit verstehe. Also ändert dieser wechselnde Strom nicht den Spannungsabfall, oder?

Ceos

29.08.2016, 12:14

ich hatte mich nur auf deine Aussage bezogen bei der du gefragt hattest warum der Spannungsbfall kleiner wird wenn der Strom abnimmt. Und deine Aussage, dass kleinere Spannung == kleinerer Abfallspannung eine indikrekte Abhängigkeit ist und je nach Anwendungsfall auch falsch sein kann :)

Um jetzt auch im Kontext mal zu antworten, du hast recht, dass bei offenem Kollektor der Strom durch deinen Emitterwiderstand konstant ist. Wenn du jetzt aber zusätzlich eine Last am Kollektor anschließt, fließen beide Ströme, nämlich B-E und K-E Strom über diesen Widerstand! Daraus ergibt sich also ein insgesamt höherer Strom und höher Spannungsfallfall am Widerstand, deine Spannung am Emitter erhöht sich also.

Ergo sinkt deine Spannungsdifferenz über B-E ... wenn dein Verbraucher also zu niederohmig wird, klappt irgendwann der Transistor zusammen und "begrenzt" damit den Strom

"Emitter (bei abgeklemmtem bzw. nicht betrachtetem Kollektor) 3V" damit wäre deine Transistor B-E Spannung 0.9V

"Egal wieviel (begrenzter) Strom durch die Basis zum Emitter fließt, wegen der Z-Diode ändert sich dann an der 3V Spannung am Emitter nichts"
EDIT: Denkfehler korrigiert: R = U / I angerechnet auf die 3mA Strom über B-E = 3V bei 1kOhm , daher deine 3V an E

Fließt jetzt über K-E und dem Widerstand zwischen E und GND noch ein zusätzlicher Strom (Verbraucherstrom), steigt die Spannung am E und der Transistor sperrt!

Der Transistor regelt sich dann bei ca. 3.2V an E ein, weil über die B-E Strecke 0.7V abfallen

HaWe

29.08.2016, 12:21

danke, wir nähern uns an. 8-)

Trotzdem sind es für mich noch zu viele Unverständlichkeiten.

Fangen wir doch bitte nochmal ganz vorne an, an der Basis.
Zenerspannung = 3,9V,
100kOhm vor der Basis an ca. 5-9-18V.

4 Fälle:
a) LED+1k am Kollektor plus 1k am Emitter
b) LED+1k am Kollektor ohne 1k am Emitter
c) LED am Kollektor plus 1k am Emitter
d) Kollektor abgeklemmt, Emitter direkt an GND

Wie hoch ist der Basistrom in den Fällen a) - d) ?

021aet04

29.08.2016, 12:28

Ich würde dir dringend raten, das dur dir die Grundlagen aneignest. Ohmsches Gesetz und die beiden Kirchhoffschen regeln. Dann solltest du das alles verstehen. Du fängst mit einfachen Schaltungen an (z.b. Serienschaltung und Parallelschaltung von Widerständen,...)

Und wie du auf was kommst steht mehr als nur einmal da, wie du auf welche Spannungen und Ströme kommst steht auch oben, also genauestens lesen.

MfG Hannes

Ceos

29.08.2016, 12:34

a) unbekannt weil ich die Durchlassspannung der LED nicht kenne bzw. den Strom nicht einschätzen kann
wenn jetzt aber der kombinierte Strom
S (Quelle) -> 100k -> B-E(0.7) -> 1k (R an E)
S -> 1k (vorwiderstand) + LED -> K-E -> 1k (R an E) so groß ist, dass dein U(an E) > (3.9V - 0.7V) wird, beginnt dein Transistor zu sperren
b) ohen den 1k am EMitter hast du keine Regelgröße, der Transistor ist einfach nur offen und begrenzt höchstens über deinen HFE Wert (anderes Thema), außerdem bricht die SPannung an der Basis auf 0.7V zusammen weil der ganze Strom jetzt ungehindert über die B-E Strecke fließt
c)gleicher Fall wie A, nur du dir den ziemlich nutzlosen Vorwiderstand sparst! Der Transistor begrenzt den Strom, der Vorwiderstand nimmt nur ein wenig Last vom TRansistor und ist sonst unnütz
d) ein offener Transistor sonst nichts besonderes, außer dass deine Basisspannung wie schon vorher auf 0.7V zusammenbricht

HaWe

29.08.2016, 15:22

für die LED nimm einfach irgendwas, rot oder grün oder gelb ist ja egal, 2V wären exemplarisch ok.
Als Batteriespannung könnte man einmal 5V, einmal 9V und einmal 18V rechnen, und man darf ruhig ein wenig runden. Nur: nach meinem Verständnis ist das alles gar nicht relevant...
denn wenn die Batteriespannung deutlich über der Zenerspannung liegt, wird sie ja auch in JEDEM Fall auf die Zenerspannung heruntergebrochen - einverstanden? :-/

ich rechne für a)
Fangen wir bei hypothetischen bei 9V Batteriespannung an, also deutlich größer als Uz=3,9V, dann wird die Basisspannung auf 3,9V = Uz begrenzt.
für den Basis-Emitter-Strom z.B. (Pluspol - 100k - Basis-Emitter - 1k - GND) gilt also:
Basistrom= I = (3,9V -0,9V)/(100k+1k) = 3/101000 = ca. 30µA.
bei 5V und für 18V: bekomme ich das gleiche raus, auch sie werden auf Uz heruntergebrochen, und der 100k Basis-Vorwiderstand zum Batterieplus begrenzt ja in JEDEM Fall quasi als "Nadelör" die Menge an "technischen positiven Ladungsträgern", oder nicht?

bei b), also ohne Emitterwiderstand: auch hier fließt der Strom den gleichen Weg, nur am Schluss fehlt ein 1k Widerstand, also
Basistrom= I = (3,9V -0,9V)/(100k) = 3/100000 = ca. 30µA.

für c) und d) ändert sich hier auch nach meiner Meinung nichts, da die LED mit Vorwiderstand in der Kollektorleitung den Basisstrom nicht beeinflusst, also auch nicht bei Open Collector. Ob ohne oder mit 1k Emitterwiderstand macht für den Gesamt-Widerstand für die Plus-Basis-Emitter-GND-Strecke (100k + x) höchsten 1% aus.

Ceos

29.08.2016, 16:19

okay, die 100k müssen mir wohl beim ersten Nachrechnen entgangen sein

zu a) bei 30µA B-E und einem geschätzten HFE eines "einfachen" Transistors von 150 wären das also 4.5mA maximal auf der K-E Strecke aber das wäre ein absoluter limit Wert!

Wenn ich jetzt von einer Vorwärtsspannung von 3V(blaue LED wenn ich mich nicht irre) ausgehe
9V-3V = 6V und 2x 1k Ohm in Serie verwende
und den K-E Übergang mal als ideal 0 betrachte bleiben also
6V/2k = 3mA über

mehr Strom wird da effektiv nicht fließen und es wird auch keine Begrenzung geben

nehmen wir mal 18V also 18-3 / 2k = 7mA > 4.5mA also werden maximal 4.5mA aufgrund der Funktionsweise des Transistors nur fließen können.

reduzieren wir mal den Widerstand vor deiner Z-Diode auf 10k um ein wenig Musik in deinen Basis zu bekommen und gehen mal von einem besseren HFE von 300 aus um diesen Faktor mal zu eliminieren und ie eigentliche Funktionsweise des SChaltkreis zu betrachten

TL;DR; Hier wirds interessant, wir ignorieren mal den internen Begrenzungsfall des Transistor

also I(BE) 275µA * 300 = 82,5mA hard limit

wir lassen auch mal den Vorwiderstand weg und nehmen uns die 9V als Basis

über deiner Diode fallen jetzt mind. 3V ab der Rest sind 6V bis GND und die müssen jetzt über den R(an E) und über deine geregelte K-E Strecke abfallen!

Jetzt befinden wir uns in einer Regelung, daher kann ich das nicht mathematisch abbilden aber ich versuche es zu Erläutern.

Ausgangssituation:
- K-E voll offen U(K/E) 6V (K=E weil wir von ideal offen ausgehen)
- U(B-E) = -2.1V damit zu klein um den Transistor offen zu halten
-> Transistor sperrt K-E teilweise

Übersteuerung:
- K-E geht zu weit zu und über den Transistor fallen 4.5V ab
- über den Widerstand fallen jetzt nur theoretisch 1.5V ab
- über U(B-E) = 3.9-1.5 > 0.9V kann wieder ein Strom fließen und der Transistor öffnet sich wieder

Equilibrium:
- K-E ist so weit geschlossen, dass ca. 3V über K-E abfallen
- die restlichen 3V fallen über den Widerstand ab (ich ignorier hier mal den winzigen Strom über die Basis im Verhältnis zum Laststrom)
- U B-E beträgt jetzt 0.9V was dem ausgeglichenen Zustand des Transistors bewirkt

Für den Strom sind das dann 3x 3V Spannungsabfall also sind alle 3 Rs identisch 1k in dem Fall R = U / I -> 3mA

bei 18V wären das dann U(In) 18V - U(LED) 3V - U(Ref) 3V = U(K-E) 12V aber immernoch 3mA
denn dein Strom errechnet sich aus deinem Emitterwiderstand und der Basis Vorspannung abzüglich Diodenspannung I(reg) = U(B) - U(B-E) / R(E)

Peter(TOO)

29.08.2016, 16:44

mann nun werd mal nicht komisch!
wo hast du die her, wo fließen die, wie hast du die unter welchen Vorraussetzungen ausgerechnet?

es liegt ja schließlich oben am Kollektor noch eine viel größere, variable Spannung an (bis 18V), die auch noch auf den Emitterwiderstand (falls vorhanden) durchgeleitet wird und dort abfällt, und nicht nur der Miniteil, der aus der Basis reinfließt.

Überhaupt ist aber doch nicht die SPANNUNG an der Basis für den Kollektor-Emitterstrom massgeblich, sondern der Basis-STROM, und der muss konstant sein, damit über die Verstärkung auch der Kollektor-Emitterstrom konstant ist.

Anders rum:
An der LED fallen immer 0,7V ab, egal wieviel anliegt:
damit sie gleich hell bleibt, muss ihre Helligkeit über einen konstanten STROM konstant gehalten werden, und der wird über einen konstanten Basistrom konstant gehalten.
Du bist gerade auch nicht einfach.
Wenn du ALLES durchliest, steht da die Antwort mehrfach!

Neben Herrn Ohm musst du auch noch Herrn Kirchhoff beachten!
Und die Annahme, dass alles konstant ist, ist falsch!
Auch wenn nur 2 aktive Bauteile verwendet werden, bilden diese einen Regelkreis! Ein Regelkreis hat die Eigenschaft, dass wenn er eingeschwungen ist und keinerlei Störsignale vorhanden sind, sich feste Werte einstellen. Sobald sich aber irgendwelche Signale verändern steuert der Regelkreis dagegen an und die Stellgrössen ändern sich.

Die 0.7V an der LED sind auch falsch, je nach Farbe sind es 1.5V bis etwa 4.5V, aber das spielt bei der Schaltung grundsätzlich auch keine Rolle.

Zuerst einmal:
Der Strom durch den 100k teilt sich in zwei Ströme IZ und IB auf.

Bei einer idealen Z-Diode wäre IZ unterhalb 3.9V = 0, bei 3.9V wird er unendlich.
Hier wird der Strom durch die 100k begrenzt.
Zudem hat eine reale Z-Diode keinen so schönen Knick:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm
real wird UZ minimal kleiner, da IZ um IB verkleinert wird.

Jemand hat UBE mit 0.9V angenommen, weil sich damit besser rechnen lässt, real wären es 0.6-0.7V aber der genaue Wert ist für die Funktion egal!
Ich rechne jetzt weiter mit den 0.9V, das geht dann mit Kopfrechnen, du kannst ja alles mit den krummen Werten selber nachrechnen.

Den 1k in Serie zur LED lassen wir auch mal weg, der hat auf die Funktion der Schaltung auch keinen Einfluss. Er dient nur dazu, die Verlustleistung der Schaltung auf den Transistor und den 1k zu verteilen, wodurch der Transistor weniger warm wird.

Der Transistor ist ein Stromverstärker und IC = IB * k
Die B-E-Strecke ist eine Diode und ich nehme an, dass diese erst ab 0.9V leitet, solange diese Strecke nicht leitet fliesst auch kein IB.

Durch den Emitter-Widerstand RE fliesst der Strom IB + IC
Damit also ein IB entsteht und weil UB durch die Z-Diode auf 3.9V fixiert wird, muss am Emitter eine Spannung von UE = 3.9V - 0.9V = 3.0V anliegen.
Wird UE grösser, dann wird IB kleiner, wird UE kleiner, wird IB grösser.
Entsprechend verändert sich auch IC

Nun ist UE = (IB + IC) * RE

Da RE 1k hat und URE 3.0V ist, fliessen durch RE 3mA (IB + IC = IB + IB * k).

Beim Transistor ist nun aber UC unabhängig von IC, UC stellt sich so ein, dass IC fliesst.

Das ist natürlich nur möglich wenn die Schaltung dies zulässt.
Die Schaltung funktioniert keinesfalls mit einer Betriebsspannung zwischen 0 und 18V!
Unter 3.9V geht mal gar nichts, weil dann die Z-Diode nicht arbeitet.
Allerdings fliesst bei 3.9V auch kein Strom durch die 100k.
Eine weitere Bedingung ist, dass die Betriebsspannung grösser sein muss als URE + UCESAT + ULED + 3V (diese fallen bei 3mA am 1k in Serie zur LED ab.).

Für eine rote LED sind dies etwa 3V + 1.7V + 0.2V + 3V = 7.9V, bei einer blauen oder weissen LED muss man mit mindestens 10.2-10.7V rechnen.

Verwendet man den Transistor als Schalter, wählt man IB so gross, dass IC = IB * k gar nicht erfüllt werden kann, typisch wählt man IB etwa 10x zu gross. Der Transistor geht dann in die Sättigung und UCE nimmt einen Wert von etwa 0.2V an.

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -

bei b), also ohne Emitterwiderstand: auch hier fließt der Strom den gleichen Weg, nur am Schluss fehlt ein 1k Widerstand, also
Basistrom= I = (3,9V -0,9V)/(100k) = 3/100000 = ca. 30µA.

Das ist falsch!

Den Emitter hast du direkt auf Masse geklemmt.
Folglich liegen die B-E-Diode und die Z-Diode parallel.
Da die B-E-Diode bei 0.9V leitet, kann die Spannung an der Z-Diode nicht grösser sein!

MfG Peter(TOO)

avr_racer

29.08.2016, 17:48

An den Postersteller es fehlen dir, sehr viele Grundlagen die du dir mal als erstes aneignen musst!!!!
Wenn du mit so einer Schaltung anfängst bist du, auf Grund des fehlenden Wissens, überfordert.

Hier mal eine Seite http://elektroniktutor.de/index.html auf der einige Grundlagen erklärt sind und genauso wichtig, wie die Theorie, ist es auch im praktischen Maße dies mal aufzubauen, Messungen durchzuführen damit man ein Gefühl bekommt wie man diese Einheiten und Verhältnisse zu verstehn hat.

HaWe

29.08.2016, 18:05

es mag richtig sein, dass mir bestimmte Grundlagen fehlen, aber bevor ich hier im Forum eine Verständnis-Frage stelle, werde ich sicher keine 3 oder 4 Jahre Elektrotechnik und Elektronik studieren. Dass hier Anfänger in bestimmten Gebieten Fragen stellen, ist normal für ein Forum, und würden alle hier auf eine Frage mit "lern erst mal die Grundlagen" antworten, bräuchten wir nur dich als Mitglied, der alle Fragen dergestalt beantwortet - oder nicht mal das, denn für diese Antwort könnten wir einfach einen Roboter programmieren und keiner würde den Unterschied merken. Gelle?

Den 1k Widerstand vor der LED brauche ich allerdings doch, wenn ich die LED bei 9V-18V (oder mehr) vor zu hohen Strömen oder Spannungen schützen will.
Bei "normalen" Dioden rechne ich mit 0,7V, das reicht bei denen, die ich hier betrachte als Genauigkeit - es ist ja nur eine modellhafte Rechnung.
Dass die Schaltung bereits ab 0V arbeitet habe ich ebenfalls nicht behauptet, ich ging exemplarisch von 5V, 9V und 18V aus; bei 9V und 18V aber wird sie schon mit ziemlicher Sicherheit funktionieren.

Damit also ein IB entsteht und weil UB durch die Z-Diode auf 3.9V fixiert wird, muss am Emitter eine Spannung von UE = 3.9V - 0.9V = 3.0V anliegen.
Wird UE grösser, dann wird IB kleiner, wird UE kleiner, wird IB grösser.
Entsprechend verändert sich auch IC
Das verstehe ich nicht.

Fälle für Batteriespannung unter 3,9V brauchen wir hier sowieso nicht zu betrachten, ebensowenig Abweichungen der echten Zenerdioden von den hier theoretischen, das verwirrt nur.
5V, 9V und 18V waren meine Beispiel-Fälle.

Die von der Basis gespeiste Emitter-Spannung gegen GND ist doch hier IMMER 3V, weil die Zenerdiode IMMER 3,9V liefert und im Transistor (wie wir ihn hier vorraussetzen) IMMER 0,9V abfallen. Daher muss dafür doch keine weitere Bedingung "durch Ströme" erfüllt sein, denke ich.

Außerdem habe ich nicht gefunden, wo du schreibst, wie groß denn jetzt der Basis-Emitterstrom definitiv ist im Fall a) unter Berücksichtigung aller 3 Widerstände
a) LED+1k am Kollektor plus 1k am Emitter
plus 100k Basis-Vorwiderstand!

definitiv ist es für mich nicht einsichtig, wie der Basisstrom größer werden kann als 30µA, wegen des 100k Basiswiderstandes!
Wenn aber nur 30µA Basisstrom durchgelassen werden durch die 100k über die Basis bis zum Emitter, dann können am Emitterwiderstand NIEMALS 3mA Basisstrom durchfließen !

Auch deine allgemeinen Formeln sind für mich nicht einleuchtend, solange sie nicht mit konkreten Werten darlegen, wie bei wechselnden Batterie-Spanungen denn jetzt doch die LED gleich hell gehalten wird.

Bis jetzt habe ich zumindest keine entsprechende Erklärung verstanden und auch die theoretische Idee eines Transistors als Schalter und die Idee eines Regelkreises hilft mir hier ehrlich gesagt noch nicht weiter.

Also, dann werde ich jetzt nochmal verstehen versuchen, warum diese Schaltung
a) eine Konstantstromquelle auch für verschiedene Batteriespannungen ist,
b) was den Basisstrom konstant hält, damit auch der Kollektor-Emitterstrom konstant bleibt, wenn auch an der LED "oben" mal 5, mal 9, mal 18V etc anliegen.

Wodurch wird also die LED immer gleich hell gehalten bei wechselnder Batteriespannung?

avr_racer

29.08.2016, 19:32

Du der Hinweis ist nicht böse gemeint nur das Problem ist wenn die Grundlagen fehlen haben die meisten auch keinen Bock zu helfen da der Erklärungsaufwand übers Netz einfach mal bescheiden ist. Gemeint ist damit ob mein Gegenüber mir auch folgen kann....

Achso und zum "Studium" das ist nicht notwendig. Grundlagen über Ströme und Öhme sollten in der Schule gelegt worden sein und in der Berufsausbildung hat man sich den notwendigen Rest angeeignet UUUUUUUUUUUUUnd das war auch nicht immer einfach. Mal als nicht Studierter... mit nem 0815 Abschluss....

Den 1k Widerstand vor der LED brauche ich allerdings doch....

Wenn man es richtig macht brauch man ihn nicht, auch bei einer gewissen Änderung der Versorgungsspannung.

Die Emitter-Spannung gegen GND ist doch hier IMMER 3V, weil die Zenerdiode IMMER 3,9V liefert und im Transistor (wie wir ihn hier vorraussetzen) IMMER 0,9V abfallen. Daher muss dafür doch keine weitere Bedingung "durch Ströme" erfüllt sein, denke ich.

Ja die 3V von Peter sind schon richtig abbbbeeerrrr wenn der Strom (am Remitter,Re) sich ändert, ändert sich die Spannung am Re das hat zur Folge DAS die Ube sich auch ändert. Nehmen wir mal an URe wird größer weil die Transe sich erwärmt (zB Sonne usw) >>
somit werden mehr Elektronen frei >> (...hat was mit der Eigenschaft des Silizium zu tun...)
die alle durch den Re wollen >>
somit erhöht sich der Spannungsabfall an Re >>
Ube wird kleiner, bezogen auf die 3,9V heißt es das die Spannung am Emitter steigt und die Differenz, also das was als Ube(nur der Spannungsabfall drüber)* übrig bleibt, sinkt >>
somit sinkt der Ibe der in die Basis der Transe fließt >>
bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Das ganze ist eine Stromgegenkopplung

*Die Z-Diode hält bis zum Erbrechen die 3,9V an der Basis fest und über den Re wird quasi, wie ein Poti, die Spannung auf Grund der Umwelteinflüsse oder Betriebszustände, verändert.

Normalzustand ZDiode = 3,9V, URe = 3V, Ube = 0,9V
dynamisch plus ZDiode = 3,9V, URe = 3,5V, Ube = 0,4V
dynamisch minus ZDiode = 3,9V, URe = 2,5V, Ube = 1,4V

Wenn man das für einen Spannungsbereich berechnen will musst du 2 mal rechnen. Untersten und obersten Wert den die Betriebspannung annhemen kann/soll und die Schlußfolgerung daraus ziehen ob es die erwünschten Parameter einhält. Sonst neue Werte neu durchrechnen

Also, dann werde ich jetzt nochmal verstehen versuchen, warum diese Schaltung
a) eine Konstantstromquelle auch für verschiedene Batteriespannungen ist,
b) was den Basisstrom konstant hält, damit auch der Kollektor-Emitterstrom konstant bleibt, wenn auch an der LED "oben" mal 5, mal 9, mal 18V etc anliegen.

Zu a) schau dir mal den Stromspiegel an in aller einfachster Form und du wirst feststellen das der selbe Mechanismus greift bezogen auf den Re
Zu b) der Basisstrom wird NICHT konstant gehalten!!!!!!!!!!!!!!!!!

HaWe

29.08.2016, 20:07

danke für deine Mühe, aber ich kann dir tatsächlich nicht folgen. Schon diese Aussage
wenn der Strom (am Remitter,Re) sich ändert, ändert sich die Spannung am Re ist für mich unlogisch:

für mich ist (bei Batteriespannung deutlich über 4V) die Spannung an Emitter gegen Grund IMMER 3V, da die Z-Diode konstant auf 3,9V abregelt (also liegen an der Basis genau diese 3,9V an), und beim Übergang auf den Emitter gehen nochmal 0,9V verloren, also bleiben IMMER 3V übrig, egal ob mit oder ohne Widerstand zwischen Emitter und GND,
Wie da ein Srom durch einen Widerstand diese Spannung, die am Emitter rauskommt, ändern kann, ist mir nicht ersichtlich.
Temperaturschwankungen durch die Sonne sind übrigens jetzt ebenfalls verwirrend.

Also nochmal auch an dich die Bitte: rechne mir doch bitte mal vor, wie hoch der Strom ist, der bis an die Basis und durch die Basis bis an den Emitter fließt, wenn ein 1k Emitterwiderstand vorhanden ist, und das bei 9V und bei 18V. Eine ganz einfache Rechnung, denn alle Widerstände und alle Spannungen sind ja bekannt, und dann zeige mir btte, warum und wo meine Rechnung oben mit den 30µA falsch ist.

avr_racer

29.08.2016, 20:36

ist für mich unlogisch:
Mit nichten. Das Problem liegt in deinem Verständnis! Die Stromgegenkopplung wirkt sofort für menschlische Zeitverhältnisse. Vom Verständnis her musst du quasi eine Zeitdehung einsetzen um es dir selbst begreiflich zu machen so dumm es sich auch anhört. Die Wirkung setzt ja sofort um, auch wenns nur ein Elektron mehr ist was sich in diesem Strompfad befindet. In Volt wäre das eine Änderung von 0,000000000000000001V und noch weit weniger aber eine Änderung aber dies führt hier zu weit...

für mich (bei Batteriespannung deutlich über 4V) ist die Spannung an Emitter gegen Grund IMMER 3V
Sie ist immer aktiv also die Stromgegenkopplung.

Also nochmal auch an dich die Bitte: rechne mir doch bitte mal vor, wie hoch der Strom ist, der bis an die Basis und durch die Basis bis an den Emitter fließt, wenn ein 1k Emitterwiderstand vorhanden ist, und das bei 9V und bei 18V. Eine ganz einfache Rechnung, denn alle Widerstände und alle Spannungen sind ja bekannt, und dann zeige mir btte, warum und wo meine Rechnung oben mit den 30µA falsch ist.

Beantwortest du mir die folgende Frage unter folgender Bedingung:

Nährungsweise kann man sagen das der Strom vom Emitter ähnlich dem im Kollektor ist für das erste.
Nehmen wir an, Aufgrund dieser Annahme, dass der Strom durch Rv und der LED 5mA betragen. Wieviel ist dann der Strom im Kollektorkreis (ca.) und welche Spannung fällt am Rv der Led ab ???

Die Sache ist wenn man es dir komplett vorrechnet hast du zwar DAS Ergebniss aber das heißt nicht das du es auch verstanden hast....

Würde mich mal interessieren wo du die Schaltung her hast ?

wkrug

29.08.2016, 22:14

Ihr geht hier immer von einer B-E Spannung von 0,9V aus.
Das würde schon mal auf einen Darlington Transistor hindeuten und der hat schon mal ein Stromverstärkung von um die 1000.
"Normale" Transistoren haben hier eher 0,6V
@HaWe
Zerpflück doch erstmal die Schaltung auf ihre einzelnen Komponenten.
Zuerst hast Du mal eine Z-Diode mit Vorwiderstand.
Wenn die Spannung vor dem Widerstand über deren Z-Spannung liegt und auch etwas Strom fließt wird sich dort eine Spannung von 3,9V einstellen.
Diese 3,9V liegen nun an der Basis des Transistors.
Durch einen Strom in die Basis wird der Transistor nun aufgesteuert.
Wenn der Basisstrom groß genug ist wird sich am Emitter der Transistors eine Spannung von 3V einstellen.
Denn wenn die Spannung hier höher wäre würde der Transistor sperren.
Dadurch würde aber der Strom am Emitter wieder kleiner -> Die Spannung am Emitter somit kleiner und der Transistor würde wieder besser leiten usw.
Das Ganze ist also ein Regelkreis.
Da am Emitter nun 3V anliegen, werden durch den Widerstand 3V/1kOhm = 3mA fließen.
Am Kollektor werden es etwas weniger als 3mA sein ( Basisstrom fehlt ja hier ), aber das geht ja bereits in den Bauteiletoleranzen ( 5% ) unter.

Das bedeutet, den Strom im Kollektorkreis kann man über den Wert des Emitterwiderstandes einstellen.

Der 1 k Widerstand vor der LED ist im Prinzip nicht nötig, wenn man die Verlustleistung ausser Betracht lässt.

An einem 1k Widerstand werden 3V abfallen. Also an den beiden miteinander 6V. Für die LED rechne ich mal 2V. An der CE Strecke müssen es mindestens auch noch mal 0,2V sein.
Also wird die Schaltung erst ab ca. 8,2V anfangen zu regeln, wenn da der Basisstron schon reicht.
Bei 18V werden am Transistor 10V abfallen (18-3-3-2=10).
Am Transistor hat man dann eine Verlustleistung von 10V x 0,003A = 30mW.
Würde der eine Widerstand vor der Diode fehlen hätte man 13 x 0,003 = 39mW.
Das ist hier zwar nun auch nicht wirklich viel, aber bei höheren Strömen ( anderer Emitterwiderstand ) durchaus relevant.

Ich persönlich halte den Vorwiderstand an der Z-Diode 100k für zu hoch.
Bei kleinen Versorgungsspannungen fließt kaum Strom durch die Z-Diode und man ist da voll noch vor dem Knick der Z-Spannung.
Ausserdem muß der Transistor eine sehr hohe Stromverstärkung haben um hier sauber funktionieren zu können.
Deshalb und wegen der hohen B/E Spannung vermute ich hier einen Darlington Typ.

Peter(TOO)

29.08.2016, 22:42

Hallo wkrug,

Ihr geht hier immer von einer B-E Spannung von 0,9V aus.
Das würde schon mal auf einen Darlington Transistor hindeuten und der hat schon mal ein Stromverstärkung von um die 1000.
"Normale" Transistoren haben hier eher 0,6V
Ein normaler Si-Transistor liegt um 0.6V bis 0.7V, hängt von IB und RBE ab. Bei Leistungstransistoren kann es wesentlich mehr sein, weil da IB sehr gross wird und die Verstärkung schnell mal nur noch bei 30 liegt.

Bei Ge-Transistoren sind es 0.2V bis 0.3V bei kleiner Leistung.

Nein, die 0.9V kommen nur daher, dass sich mit diesem Wert bei dieser Schaltung besser rechnen lässt:
3.9V-0.9V=3.0V
3.9V-0.6V=3.3V

Ein Darlington hat zwei BE-Strecken in Serie, also 1.2 bis 1.4V.

MfG Peter(TOO)

avr_racer

30.08.2016, 06:35

Habe es gestern Abend für mich mal durchgerechnet, mit realistischen Werten.

Ube mit 0,6V Uled mit 1,8V und naja wie soll ich sagen, so richtig funzen wird die Schaltung nicht, da Re und R1 zu hoch sind, der Rv der Led weg muss, der Iz mit 330µA zu klein ist so das die Z-Diode eher bescheiden arbeiten wird und R1 dann auf 38KOhm geändert werden müsste. Die Hfe habe ich auf 100 angenommen da hier auf dem Transistor gar nicht eingegangen wird. Unterm Strich ist das nur eine Symbolschaltung mit wahrscheinlich willkürlichen Werten die nicht wirklich zu einander passen.

HaWe

30.08.2016, 09:03

die 0,9V kamen mir auch komisch vor, die hat mal irgendwer hier gepostet, ich dachte einfach mal, das würde sitimmen, ich bin aber auch bislang eher von 0,7V BE-Spannung ausgegangen.
Gefragt hat mich bisher niemand nach dem Transistortyp, es handelt sich um einen BC817. Die Schaltung stammt aus irgendeinem Elektroniktutorial.

Die Schaltung zu zerpflücken versuche ich ja dauernd, nur kamen wir bisher in den Erklärungen nicht wirklich dazu.

Was ich schon immer erstmal trennen wollte ist (immer bei Durchsteuerung des Transistors durch ausreichend hohe Batteriespannung)
a) die Betrachtung des Stromflusses durch die Basis, die den Transistor ansteuert, und die über den Verstärkungsfaktor (~200x) einen max. Collektor-Emitterstrom hervorruft und
b) dann all das, was duch die Verstärkung und alle Widerstände etc.im Collektor-Emittestromkreis passiert.

(Das ganze ntl nur in den Fällen, in denen der Transistor durchgesteuert hat und auch die Batteriespannung deutlich über den Uz=3,9V liegt, damit die Spannungsbegrenzung durch die Zenerdiode aktiv werden kann.)

Aber dazu kommen wir erst später!

Bisher hat mir noch niemand den Basistrom ausgerechnet (oder ich muss es übersehen haben).
Eine Rückkopplung kann ich in der Schaltung nicht erkennen.
Wenn also die Regulierung über mehrere Stufen und Rückkopplung irgendwie erfolgt, müsste man das schrittweise rechnen und darlegen können, aber da erkenne ich nichts - für mich sind Basisspannung immer 3,9V, und der Basistrom errechnet sich für mich im obigen Fall ( wie in der geposteten Abbildung) ausschließlich
aus der Uz,
dem 100k Vorwiderstand,
dem Spannungsabfall UT im Transistor durch B-E-Strecke
und einem eventuell vorhandenen 1k Emitterwiderstand.

Wenn UT nicht 0,9V sondern 0,7V sind, komme ich dann auf
(3,9V-0,7V)/(100k+1k) = ca. 32µA (und zwar immer!)

Die Höhe dieses Basisstroms entscheidet nach meinem Transistorverständnis in Verbindung mit dem konstanten Verstärkungsfaktor (200x) über den max. Strom im Kollektor-Emitter-Stromkreis, so wie immer beim Transistor als Strom-Verstärker:
kleiner Basisstrom=> kleiner CE-Strom, großer B-Strom =>großer CE-Strom.
Dieser ist dann im Falle der 32µA max. (!) 32µA x 200 = 6,4mA (max.).
Soweit die 32µA konstant sind, sind dann auch die max. 6,4mA Kollektorstrom konstant (soll ja auch eine Konstantstromquelle sein, was diese Theorie stützen würde).

WENN jetzt uneingeschränkt (!) Strom am Emitter zur Verfügung stünde, dann WÜRDEN bei 3,2V 3,2mA durch den 1k Emitterwiderstand fließen.
Alleine vom Basistrom her können es aber wegen des 100k Vorwiderstandes aus dieser Richtung nur max. 32µA werden.
Sind es aber mehr mA (z.B. 3,2 mA), die tasächlich durch den Emitterwiderstand fließen, können sie also nicht von der Basis kommen sondern nur vom Kollektor, und dann liegen sie auch tatsächlich noch innerhalb des 6,4mA Verstärkungs-Limits.

wenn das jemand anders rechnet, lasse ich mich sehr gerne klüger machen!

Doch wie gesagt: zum CE-Stromkreis kommen wir erst später, jetzt erst mal der 1. Schritt...

Also, wie hoch ist in den beiden genannten Fällen der Basistrom?
Zunächst für Batteriespannung 9V konstant und dann für 18V konstant.

Bitte Freiwillige vor!

Ceos

30.08.2016, 10:01

Ich hab gestern meine wilden GEdanken mal zusammen genommen und mir das Beispiel nochmal angesehen

Was deinen Basisstrom angeht:
Über deine Z-Diode fließen ohne Transistor 51µA bei 9V weil 9V - 3.9V(Z) = 5.1V(R) / 100k = 51µA (die Kennlinie der Diode vernachlässigen wir)

Sobald aber der Transistor mit offenem Kollektor angeschlossen wird bricht die Spannung zusammen, denn der Transistor verhält sich als nichts anderes als eine gewöhnliche Diode und du hast einen billigen Spannungsteiler 100k -> B-E Diode -> 1k (unter den Annahme von 0.7V Durchlassspannung) -> 82µA

Die Z-Diode macht jetzt erstmal garnichts mehr, die ist einfach gesperrt, denn solange der Strom durch den Transistor fließt fallen über den 100k mehr als 5.1V ab und die Z-Diode wird nicht leitend!

Der Schlüssel für die Strombegrenzung liegt jetzt im Verhältnis des Stromes der in SUMME durch dein Emitterwiderstand fließt!

1)Wenn jetzt neben dem Baisstrom (vernachlässigbar klein) auch noch der Verbraucherstrom durch deinen Emitterwiderstand fließt, steigt der Spannungsabfall am Emitterwiderstand und die B-E Spannung wird geringer!
2)Dadurch verringert sich der Strom durch den 100k Widerstand und der Spannungsabfall verringert sich.
3)Die Basisspannung steigt an bis sie 3.9V erreicht udn die Z-Diode leitet.
4)Vergrößert sich der Strom durch R(Emitter) jetzt weiter, steigt weiterhin die Spannung, aber dadurch dass die Z-Diode die Basisspannung begrenzt, wird unweigerlich deine B-E Spannung < 0.7V
5)der TRansistor fängt an zu sperren wenn B-E < 0.7V wird und entwickelt sich zu einem variablen Widerstand um das Gleichgewicht und die 0.7V B-E zu erhalten!
31962

Das Bild ist mit Falstad simuliert und es gibt da wohl einige Kennlinienhintergründe die meine Rechung ein wenig aus der Bahn werfen

avr_racer

30.08.2016, 10:10

Denn hätten wir mal die Transe geklärt. BC817 such dir das Datenblatt (DB) raus.

Grundsätzlich sollte man mit dem geringsten Stromverstärkungsfaktor, welches im DB steht, rechnen. Oder man misst ihn aus.

zu a) Wenn 1mA Basisstrom fließt und du jetzt mal Vi ~200 nimmst, könnten im Kollektor 200mA fließen. Unter der Voraussetzung das der Lastwiderstand das zulässt sonst nur soviel wie der Rl zulässt. Die Transe könnte aber 200mA treiben bzw ist soweit geöffnet ums mal bildlich da zustellen.

zu b) Vom Prinzip her wird nur der Öffnungsgrad des Transistors festgelegt mit dem Basisstrom und im Kollektor passiert erstmal weiter nix ausser das sich die Spannungsverhältnisse einstellen.

Bisher hat mir noch niemand den Basistrom ausgerechnet (oder ich muss es übersehen haben).

Das kannst du alleine tun nun da du den Namen bekannt gegeben hast und somit guckst du im DB nach dem Stromverstärkungsfaktor (Hfe). Ib = Ie / Hfe
Das was du tun musst ist nur dich auf die Ube festlegen mit welcher du rechnen willst, weil sich der Wert des R1 danch richtet bzw in Verbindung mit dem Z-Strom. Wobei auch hier die angabe 3,9V Z-Diode unwichtige ist denn was sagt das DB dazu?? bzw ab welchen Strom beginnt denn die Diode durchzubrechen ????

Eine Rückkopplung kann ich in der Schaltung nicht erkennen.
Wenn also die Regulierung über mehrere Stufen und Rückkopplung irgendwie erfolgt,..

Weil der Re dies übernimmt als EINE Stufe. Das kannst du mal mit nur einem Basisvorwiderstand, Transistor, Led und ein Re von Pi mal Daumen 100 Ohm versuchen. Du erwärmst den Transistor, also mal so richtig mit Lötkolben und misst den Spannungsabfall der BE-Strecke und wirst feststellen das die runter geht bis auf 0,4-0,2V und die Led leuchtet trotzdem recht konstant weiter.

für mich sind Basisspannung immer 3,9V,

Na das ist doch auch logisch und hat auch keiner behauptet das diese sich verändert aber die Spannung der BE-Strecke wird beeinflusst!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Dadurch das die Spannung am Emitterpin sich erhöht und die 3,9V - 3,7V = 0,2V an der BE...... Da kann doch nichts übrig bleiben am für die BE-Strecke. 2 Schmale setzen sich neben dich in die Hintere Sitzbank eines Autos wie viel Platz hast du??? Genügend und nun ersetzt du nur einen durch einen 500Kg Menschen.... Da machst du dich freiwillig dünne und so verhält sich die BE-Strecke......

Wenn UT nicht 0,9V sondern 0,7V sind, komme ich dann auf
(3,9V-0,7V)/(100k+1k) = ca. 32µA (und zwar immer!)

Der 100K ergibt sich aus den

Iz+Ib

Ib = Ic/Hfe

Ie = Ic + Ib

und Ic musst du festlegen wieviel fließen soll... da du weist das Ie = Ib + Ic ist

Ube nach deinen Angaben sind 0,7V und Uemitter = 3,2V bei Re = 1k ist Ie von 3,2mA. Da du jetzt auch weist das Ic ca Ie ist kannst du Ie / Hfe teilen und erhälst dein Ib.
Vergess nicht alles ist mit Toleranzen behaftet und wenn es um 1-2µA abweicht beim Basistrom ist es nicht so wild.

Beide Schaltungen mal aufbauen also mit ZDiode und mit dem Ersatzwiderstand für die Z-Diode weil du dich dann vom berechnen her freier entfalten kannst.

HaWe

30.08.2016, 10:11

Über deine Z-Diode fließen ohne Transistor 51µA bei 9V weil 9V - 3.9V(Z) = 5.1V(R) / 100k = 51µA
ja, da komme ich auch drauf. Aber der Strom, der durch die Z-Diode fließt, ist ja nicht entscheidend für den Transistor, hierdurch wird die Spannung wird ja nur auf 3,9V "abgeregelt".

Am Transistor liegen bei durchgeschalteter Z-Diode aber nur 3,9V an, und daher teilt sich der Strom auf, der durch die 100k fließt - in einen Nebenarm mit 3,2V/101k = 32µA, die durch den Transistor fließen, und weil die 3,9V konstant sind und die 0,7V ebenfalls, sind auch diese 32µA konstant -

Richtig?
(wie gesagt, wir reden ja nur über den Fall, dass der Transistor durchgeschaltet hat, was er ja bei ausreichender Basisspannung automatisch tut - und die Basisspannung wird von der Batterie geliefert und von der Z-Diode auf 3,9V konstant gehalten!)

Der 100K ergibt sich aus den
Iz+Ib
Ib = Ic/Hfe
Ie = Ic + Ib
und Ic musst du festlegen wieviel fließen soll... da du weist das Ie = Ib + Ic ist

Nein !! der 100k ergibt sich allein daraus, dass ein R=100k vor der Basis liegt !!

Und wir sind immer noch nicht beim CE-Teil, sondern immer noch beim Basisstrom!

(und @avr_racer: behalte endlich mal deine Sprüche wie "das kannst du selber tun" etc für dich, wir sind hier, um Thesen zu diskutieren und Rechnungen zu vergleichen, und nicht um den anderen Totschlagargumente um die Ohren zu hauen!!)

Ceos

30.08.2016, 10:57

Am Transistor liegen bei durchgeschalteter Z-Diode aber nur 3,9V an, und daher teilt sich der Strom auf, der durch die 100k fließt - in einen Nebenarm mit 3,2V/101k = 32µA, die durch den Transistor fließen, und weil die 3,9V konstant sind und die 0,7V ebenfalls, sind auch diese 32µA konstant -

Richtig?
Nein, Falsch!

Du hast mit deiner Z-Diode eine Festspannugnsquelle aber keine Stromquelle!
Strom nimmt den Weg des geringsten Widerstand und dein rechnerischer Widerstand deiner Z-Diode liegt bei 76,47 kOhm der Strom fließt also in erster Linie durch den Transistor und den Emitterwiderstand, das ERgebnis ist eine Basisspannung von < 3.9V die Z-Diode sperrt also (Widerstand extrem hoch)

Und wir sind immer noch nicht beim CE-Teil, sondern immer noch beim Basisstrom!
Deine Art und Weise zu denken lässt dich mal wieder an Details auflaufen die absolut unwichtig sind!

Der Kern des Regelkreises ist (Abfall)Spannung und nicht Strom!
Der Verstärkungsfaktor des Transistors wird ziwschen 100 und 600 angegeben, das nennt man Fertigungsschwankung und die ist gefährlich breit wenn man diesen Faktor als Regelquelle nimmt! Daher betreibt man den Transistor nicht als Verstärker sondern als Begrenzer in dem Fall.

WOW, das Datenblatt sagt sogar eine Durchlassspannung V(B-E) von 1.2V bei Sättigung, leider keine Details für "normalen" Basisstrom ...

HaWe

30.08.2016, 11:11

Du hast mit deiner Z-Diode eine Festspannugnsquelle aber keine Stromquelle!
Habe ich auch nicht behauptet -
Die Spannung an der Basis ist aber konstant 3,9V, weil alles, was von der Batterie kommt, durch die Z-Diode auf 3,9V abgeregelt und dadurch konstant gehalten wird -
aber der Strom, der ebenfalls von der Batterie kommt, muss vorher durch einen 100k Widerstand, bevor er zur Basis fließen kann !
Wenn also konstant 3,9V anliegen, und im Stromkreis ein 100k Widerstand in Serie liegt, wird der Strom dadurch auf 3,9V/100k = 39µA limitiert (liegen noch mehr Widerstände oder "Verbraucher" in Serie, sinkt der Widerstand ntl insg. noch weiter)

- wieso soll das falsch sein?

ps zur modellhaften Rehnung: lass uns weiter mit Faktor 200 und BE von 0,7V rechnen !

Ceos

30.08.2016, 11:14

avr_racer

30.08.2016, 11:20

Der 100K ergibt sich aus den
Iz+Ib
Ib = Ic/Hfe
Ie = Ic + Ib
und Ic musst du festlegen wieviel fließen soll... da du weist das Ie = Ib + Ic ist Nein !! der 100k ergibt sich allein daraus, dass ein R=100k vor der Basis liegt !!

Nein !! der 100k ergibt sich allein daraus, dass ein R=100k vor der Basis liegt !!

NEIN Grütze sry für den Ausdruck.

Ich hol mal weiter aus:

ALSO nehmen wir an das im Kollektorkreis und Emitterkreis, wobei der Emitter offen ist, keine Bauteile vorhanden sind und der Transistor nur die R1/Zdioden Kombo hat.
Das ist eine Spannungsstabilisierung. Nun wird eine Last in den Emitterkreis gepackt und der Ib beträgt 20mA * 200 = 4A. Ic=4A könnten bei entsprechender Last fließen, soweit ist der Transistor geöffnet. Wenn nun aber der Querstrom durch die Kombo schon nur 51µA sind wird die Z-Diode nicht die 3,9V erreichen. Aber spinnen wir mal weiter und lassen deine 32µA in die Basis fließen, dass ergibt einen Icmax von 6,4mA. Und durch die Z-Diode fließen dann nur 51µA-32µA=19µA. Damit wird die Diode niemals zum Durchbruch auf die 3,9V kommen.

Schaue dir es an von wo du auch die Schaltung hast http://www.hobby-bastelecke.de/halbleiter/transistor_berechnung.htm. Hoffe das dir auffällt von wo angefangen wird die Stufe zu berechnen.

Die Kombo aus R1 und Z-Diode sind ein BELASTETER SPANNUNSGTEILER. Da ergeben sich absolut andere Werte. Rate mal warum Iq ca 5-10mal Höher sein sollte!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Damit der Basis Strom so gering wie möglich ins Gewicht fällt.

Und wir sind immer noch nicht beim CE-Teil, sondern immer noch beim Basisstrom!

(und @avr_racer: behalte endlich mal deine Sprüche wie "das kannst du selber tun" etc für dich, wir sind hier, um Thesen zu diskutieren und Rechnungen zu vergleichen, und nicht um den anderen Totschlagargumente um die Ohren zu hauen!!)

Jajajaja Basisstrom aber versuch doch mal zu verstehen von wo man beginnt die Parameter festzulegen und wie man dazu kommt. In der Elektronik ist es manchmal, das man die Berechnung von "hinten" anfangen muss.

Na die Werte einzusetzen und dann in den Rechner einzutippen ist doch nicht so schwierig???? Warum Thesen ??? Für solche Grundlagen sind es fest erwiesene Sachen.

Hast du denn mal ansatzweise versucht es praktisch aufzubauen???

HaWe

30.08.2016, 11:43

Ceos

30.08.2016, 11:52

wie gesagt, deine Theorie ist falsch und daran ändert sich auch nichts wenn du daran Festhälst!
Es handelt sich bei dem Schaltkreis wie bereits schon viel früher erwähnt (nicht von mir) um eine Rückkopplung! Also einen Regelkreis und nicht um eine Profane Verstärkung! Der HFE des Transistor ist hier absolut unwichtig, entferne dich bitte mal für wenigstens einen Augenblock von dem Gedanken und schau dir deine Schaltung an!

Lass es uns doch mal Schritt für Schritt rechnen und ich bitte dich diesmal selber die Rechnung nach der Vorgabe durzuführen und werde dich korrigieren falls du Falsch liegst.

Betrachte einmal nur den Pfad über die Z-Diode:
Ub -1> 100k -2> ZDiode -3> GND
und gib mir bitte mal deiner Meinung nach die Ergebnisse für die Spannungen an den Übergängen 1, 2 und 3

Jetzt betrachten wir nur den Pfad über den Transistor:
Ub -1> 100k -2> B-E -3> 1k -4> GND
und teil mir deine Meinung zu den Spannungswerten an den Übergängen 1, 2, 3 und 4 mit

Peter(TOO)

30.08.2016, 12:18

das verstehe ich eben nicht, auch wenn ich es versuche zu verstehen.
Noch habe ich noch nichtmal Werte für den Basisstrom für 9V und 18V in der Schaltung (au0er meiner eigenen Rechnung mit 32µA).

meine Theorie ist nach wie vor:
der Basisstrom ist konstant (nach meinem Verständnis mit 3,9V bei 100k Vorwiderstand, aber das sagt auch das Tutorial),
dadurch wird der Strom im Leistungs-Teil über den Verstärkungsfaktor erhöht, aber auch begrenzt, und dadurch kann die LED zwar mit wechselnden Spannungen betrieben werden, wegen des konstanten C- Stroms aber brennen sie dennoch nicht durch.
1. Dein Problem ist, dass du Bedingungen vorgibst unter welchen die Schaltung nicht funktioniert!

So wie die Schaltung dimensioniert ist, funktioniert sie mit 18V und einem Verstärkungsfaktor (hFE)des Transistors >213 gerade mal eben.
Bei grösserem hFE funktioniert sie auch mit einer etwas kleineren Spannung.

Damit die Z-Diode funktioniert, benötigt sie einige mA (Siehe Datenblatt), der 100k ist also viel zu gross und sollte im Bereich von 1k bis 10k liegen.

2. Du kannst IB nicht ohne IC berechnen, da der Spannungsabfall an RE durch beide Ströme bestimmt wird!
UE = (IB+IC)*RE

Du versuchst krampfhaft eine Theorie für falsche Annahmen zu erstellen, was nicht wirklich zum Ziel führt.
Beweisen kannst du so nur, dass die Schaltung unter deinen Annahmen nicht funktioniert!

IC = ((UZ-UBE)/RE)-IB

IB = IC / hFE

Der Strom durch RZ (da wo der 100k sitzt)
IRZ= IZ+IB
Diese Bedingung wird aber bei deinen Annahmen nicht erfüllt!

Ohne etwas Algebra geht Elektronik nun mal nicht.

Die konkreten Werte kannst du ja selber einsetzen.

MfG Peter(TOO)

HaWe

30.08.2016, 12:54

Peter(TOO)

30.08.2016, 13:14

wieso "gebe ich Bedingungen vor, unter den sie nicht funktioniert"?
Woher nimmst du diese verwegene Behauptung?
Sie funktioniert einwandfrei, von ein bisschen weniger als 9V bis 18V, und 9V und 18V sind auch genau die Batterie-Spannungen, unter denen ich sie selber durchgerechnet habe.

Sollte allerdings der vermutete Verstärkungsfaktor tatsächlich höher liegen als 200 (was ich nicht weiß), kann man auch einen hypothetischen Verstärkungsfaktor von 300 annehmen, aber sowohl 200 als auch 300 liegen im Bereich nach Datenblatt, oder etwa nicht?

Das ist keine "verwegene Behauptung" sondern fundiertes Fachwissen.
Elektronik habe ich mal als Hobby angefangen und seit rund 40 Jahren entwickle ich beruflich Schaltungen.

Du hast Anfangs mit einem HFE = 100 gerechnet.

Nun wissen wir immer noch nicht welchen BC817 du verwendest:
BC817-16 HFE = 100-250
BC817-25 HFE = 160-400
BC817-40 HFE = 250-630
Und wenn wir den genauen Typ kennen, wissen wir immer noch nicht, welches HFE dein Exemplar wirklich hat?

Um auf die rund 30mA bei 9V zu kommen, muss das HFE über 590 liegen.

Hast du mal die Spannungen und Ströme in deinem Aufbau gemessen?

MfG Peter(TOO)

HaWe

30.08.2016, 13:22

wo habe ich mt einem Verstärkungsfaktor von 100 gerechnet, oder was soll die Abkürzung bedeuten??
Bitte last eure Abkürzungen weg, man versteht es sowieso besser, wenn ihr es möglichst ausschreibt.

welcher Unter- Typ: keine Ahnung, aber ich vermute der zweite, der 1. sicher nicht. Den 3. kann ich nicht sicher ausschließen. Im Tutorial wurde irgendwo mal 200x erwähnt.
Aber wenn dir der Faktor 250 oder 300 besser gefällt, nimm den, hauptsache, man kann erstmal mit irgendwas konkret und größenordnungsmäßig rechnen.

Vielleicht sind ja auch in deiner Rechnung die 30mA bei 9V falsch? Denn funktionieren tut die Schaltung ja, wie gesagt.

Ceos

30.08.2016, 13:55

Mit euren Formeln allerdings kann ich nichts anfangen, wenn ihr keine konkreten Werte einsetzt, also rechnet sie doch bitte mal mit Werten durch, damit man Ergebnisse bekommt, die man vergleichen kann!

wie wäre es wenn du meine kleine Rechenaufgabe einmal erledigst und wir dann einfach vergleichen, evtl. geht dir dann ein Licht auf ... im Moment (falls du es nicht selber merkst) verlangst du schon wieder nur Leistung von anderen im Bezug auf deine eigene Werte die unter den gegebenen Bedinungen völlig sinnlos sind :)

Lass es uns doch mal Schritt für Schritt rechnen und ich bitte dich diesmal selber die Rechnung nach der Vorgabe durzuführen und werde dich korrigieren falls du Falsch liegst.

Betrachte einmal nur den Pfad über die Z-Diode:
Ub -1> 100k -2> ZDiode -3> GND
und gib mir bitte mal deiner Meinung nach die Ergebnisse für die Spannungen an den Übergängen 1, 2 und 3

Jetzt betrachten wir nur den Pfad über den Transistor:
Ub -1> 100k -2> B-E -3> 1k -4> GND
und teil mir deine Meinung zu den Spannungswerten an den Übergängen 1, 2, 3 und 4 mit

zum letzen Pfad mal bitte unter den Annahme dass über die B-E Strecke 0.7V abfallen damit das keine Unbekannte bleibt

Peter(TOO)

30.08.2016, 14:20

wo habe ich mt einem Verstärkungsfaktor von 100 gerechnet, oder was soll die Abkürzung bedeuten??
Sorry, da habe ich mich verschrieben, du hast mit 200 gerechnet.

Bitte last eure Abkürzungen weg, man versteht es sowieso besser, wenn ihr es möglichst ausschreibt.
Das gehört aber auch zu den Basics!
Im Datenblatt wird HFE angegeben.
Falls du diese Abkürzung meinst?

welcher Unter- Typ: keine Ahnung, aber ich vermute der zweite, der 1. sicher nicht. Den 3. kann ich nicht sicher ausschließen. Im Tutorial wurde irgendwo mal 200x erwähnt.
Aber wenn dir der Faktor 250 oder 300 besser gefällt, nimm den, hauptsache, man kann erstmal mit irgendwas konkret und größenordnungsmäßig rechnen.

Vielleicht sind ja auch in deiner Rechnung die 30mA bei 9V falsch? Denn funktionieren tut die Schaltung ja, wie gesagt.
Wenn die Schaltung richtig funktioniert, liefert sie etwas um die 32mA.
Genauer kann ich das nicht bestimmen, da deine Bauteile Toleranzen haben.
RE kann +/-10%, +/-5%, +/-2% Genauigkeit haben.
Welchen konkreten Widerstand dein 1k hat weiss man dann immer noch nicht, nur den möglichen Wert-Bereich. Und wenn man den misst, muss man wissen welche Genauigkeit das Messgerät hat, man kann also auch dann nur einen Bereich festlegen. So ist die Realität nun mal.
Da RE den Strom bestimmt, hat der reale Strom den selben Fehler wie der Widerstand.

Wenn IC nicht diesen Strom liefert, funktioniert die Schaltung eben nicht richtig.

In einer Prüfung, da musste ich ein Gerät zusammenbauen und ausmessen, gab es eine Operations-Verstärkerstufe mit dem Faktor -1. Verwendet wurden hochohmige Widerstände mit +/-20%. Ich habe da zwei Widerständer erwischt, wo einer +20% und der andere -20% hatte. Je nachdem wie man die Widerstände eingesetzt hat, lag die Verstärkung dann bei -0.666 oder -1.5. Ergab dann bei mir etwas andere Messkurven als bei den Anderen!

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -

Fast vergessen:
Was misst du für Spannungen an der Basis und am Emitter in deinem Aufbau?
Und welchen Wert für IC?

Wenn die Schaltung richtig funktioniert, kannst du die LED und den 1k rauswerfen und mit einer Serienschaltung aus Amperemeter und einem Poti (so um die 500 Ohm) ersetzen. Der Strom muss dann konstant bleiben, wenn man das Poti verstellt.

HaWe

30.08.2016, 14:26

ich kann dazu nur sagen, dass die Schaltung praktisch mit den Bauteilen funktioniert, und nachdem die Bauteile mehrfach in die ganzen Bastelsets verteit wird, muss sie auch innerhalb gängiger Schwankungen oder Genauigkeiten funktionieren. Wenn damit die Rechnung nicht stimmt, liegt es also nicht an den Bauteilen und nicht an der Schaltung.

Zum Basisstrom und der Funktionsweise als Konstantstromquelle stehr in der knappen Erklärung:

Die Z-Diode stabilisiert den Spannungsabfall zwischen Basis- und Emitterkontakt. Da der Verstärkungsfaktor des Transistors und der Basisstrom konstant ist, ist es der Kollektorstrom ebenfalls. Wenn an der Basis die anliegende Spannung mindestens 3,9V erreicht hat, ist der Basisstrom unabhängig von der Versorgungsspannung. die LED leuchtet immer mit derselben Intensität.

Also i.P. genau das, was ich auchmit meinen obigen eigenen Erklärungsmodellen so verstanden und ausgerechnet habe .

Ceos

30.08.2016, 14:26

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html (http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0A172+160+272+160+192+0+6+15.48+18+9+0+0.5 +Voltage%0Ar+160+272+160+400+0+100000%0Aw+160+400+ 160+448+2%0Aw+160+448+160+496+1%0Az+160+608+160+49 6+1+0.805904783+3.9%0Ag+160+608+160+640+0%0Aw+160+ 272+256+272+0%0Ar+256+272+256+400+0+100000%0Aw+256 +400+256+448+2%0Aw+256+448+256+496+1%0At+256+496+3 36+496+0+1+0.5450233342520223+0.5451065290043109+3 00%0Ar+336+512+336+608+0+1000%0Aw+160+608+336+608+ 0%0Ar+496+512+496+608+0+1000%0At+416+496+496+496+0 +1+0.5441735349904577+0.5442567297427454+300%0Aw+4 16+448+416+496+1%0Aw+416+400+416+448+2%0Ar+416+272 +416+400+0+100000%0Aw+256+272+416+272+0%0Az+416+60 8+416+496+1+0.805904783+3.9%0Aw+336+608+416+608+0% 0Aw+416+608+496+608+0%0Aw+416+272+560+272+0%0Ar+56 0+272+560+400+0+100000%0Aw+560+400+560+448+2%0Aw+5 60+448+560+496+1%0Az+560+608+560+496+1+0.805904783 +5.6%0At+560+496+624+496+0+1+-8.399443857344956+0.6144062185792638+300%0A162+624 +272+624+432+1+2.1024259+1+0+0%0Aw+560+272+624+272 +0%0Aw+624+432+624+480+1%0Ar+624+512+624+608+0+100 0%0Aw+496+608+560+608+0%0Aw+560+608+624+608+0%0Aw+ 224+160+224+672+0%0Aw+384+672+384+160+0%0Aw+528+67 2+528+160+0%0A)

da habe ich mal alle 4 Setups zum Verständnis aufgebaut,
von links nach rechts:
- zener dioden pfad ohne transistor
- transistorpfad
- transistorpfad mit (wirklungsloser) zenerdiode ... als beweis!
- vollständige schaltung

ich habe den HFE auf 300 gedreht damit die Transistoren nicht vorzeitig anfangen zu sperren
rechts kann man mit dem Voltage REgler zwischen 9 und 18V beliebig hoch und runter drehen, der eingetellte Strom weicht nur um 0.1mA ab weil der Basisstrom ein wenig größer wird und die Gleichung leicht verzerrt

erreicht hat, ist der Basisstrom unabhängig von der Versorgungsspannung da offenbart sich mal wieder deine Problematik mit dem verstehenden lesen, wenn die Spannung die über R(e) abfällt durch den Verbraucherstrom größer wird, steigt auch die Basisspannung, bis zu den 3.9V und ab da fängt der TRansistor an zu sperren und das hat nicht die Bohne mit dem Verstärkungswert zu tun

HaWe

30.08.2016, 14:28

hat sich jetzt mit deinem Post überschnitten...

ist bei deiner Schaltung ein 1k vor der LED?
2 deiner Schaltungen sehen übrigens gleich aus, stimmt das?

verstehen tu ich allerdings nicht, was da gezeigt werden soll, gebe ich zu....

ach ja, deinen Seitenhieb mi dem verstehenden Lesen verstehe ich auch nicht, das Zitat sagt doch nur genau das, was ich auch immer geschrieben habe:
dass es unabhängig von der Batteriespannung ab 3,9V immer bei einer konstanten Basisspannung und einem konstanten Basisstrom bleibt.
Nichts anderes habe ich auch geschrieben.
Allerdings wurde genau das mit dem immer konstanten Basisstrom von vielen hier angezweifelt, aber es scheint ja doch zu stimmen, oder?

Ceos

30.08.2016, 14:55

der Basisstrom wird nur dann konstant, wenn dein Verbraucherstrom über C-E und dem Emitterwiderstand den Regelwert erreichen!
Wenn dein Strom aber kleiner bleibt (zu großer Vorwiderstand oer Kollektor offen z.B.) dann ist dein Basisstrom größer und eben nicht mehr konstant! Der Transistor verhält sich dann einfach nur wie eine Diode und lässt über B-E nur die Diodenspannung abfallen.

Zu keiner Zeit ist der Verstärkungsfaktor hier in irgendeiner weise entscheidend, solange er nur groß genug ist um den C-E Strom nicht ungewollt einzuschränken!

Es kommt bei der Schaltung einzigst auf die Rückkopplung des Emitterwiderstand an und diese Rückkopplung entsteht wenn der Strom des Verbauchers über diesen Widerstand fließt.

Auch der Vorwiderstand ist hier völlig nutzlos, weil der Transistor als Regler funktioniert und den Strom begrenzt, ein zusätzlicher Widerstand kann nur im schlimmsten Fall wie oben beschrieben den Strom unnötig hemmen und dne Transistor nutzlos machen. (er kann im besten Fall einfach nur einen Teil der Energie in WÄrme umsetzen um den Transistor zu entlasten ... bei den gegebenen Werten aber nicht weiter wichtig!)

die 2te und 3te Schaltung sehen ähnlich aus, weil ich dir damit sagen wollte, das der Strom über die Diode fließt und deine Zener Diode da nicht ins gewicht fällt, deine Rechung auf Basis von 3.9V über 101k ist völlig falsch! Der Strom fließt von der Quelle 9V über 100k über die B-E und über 1k nach GRound und nicht von einem virtuellen 3.9V level das nicht existiert!

http://www.falstad.com (http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0A172+160+272+160+192+0+6+15.48+18+9+0+0.5 +Voltage%0Ar+160+272+160+400+0+100000%0Aw+160+400+ 160+448+2%0Aw+160+448+160+496+1%0Az+160+608+160+49 6+1+0.805904783+3.9%0Ag+160+608+160+640+0%0Aw+160+ 272+256+272+0%0Ar+256+272+256+400+0+100000%0Aw+256 +400+256+448+2%0Aw+256+448+256+496+1%0At+256+496+3 36+496+0+1+0.5450233342520223+0.5451065290043109+3 00%0Ar+336+512+336+608+0+1000%0Aw+160+608+336+608+ 0%0Ar+496+512+496+608+0+1000%0At+416+496+496+496+0 +1+0.544173534990458+0.5442567297427455+300%0Aw+41 6+448+416+496+1%0Aw+416+400+416+448+2%0Ar+416+272+ 416+400+0+100000%0Aw+256+272+416+272+0%0Az+416+608 +416+496+1+0.805904783+3.9%0Aw+336+608+416+608+0%0 Aw+416+608+496+608+0%0Aw+416+272+560+272+0%0Ar+560 +272+560+400+0+100000%0Aw+560+400+560+448+2%0Aw+56 0+448+560+496+1%0Az+560+608+560+496+1+0.805904783+ 5.6%0At+560+496+624+496+0+1+-8.399443857344956+0.6144062185792638+300%0A162+624 +272+624+432+1+2.1024259+1+0+0%0Aw+560+272+624+272 +0%0Aw+624+432+624+480+1%0Ar+624+512+624+608+0+100 0%0Aw+496+608+560+608+0%0Aw+560+608+624+608+0%0Aw+ 224+160+224+672+0%0Aw+384+672+384+160+0%0Aw+528+67 2+528+160+0%0Aw+672+160+672+672+0%0Aw+624+272+720+ 272+0%0Aw+624+608+720+608+0%0Ar+720+272+720+400+0+ 100000%0Ar+720+608+720+528+0+1000%0Aw+720+400+720+ 432+2%0Aw+720+432+720+464+1%0Ad+720+464+720+528+1+ 0.755904783%0A)

ich hab als 5te Schaltung mal ein vereinfachendes Ersatzschaltbild genommen für dich! Die Diode steht einfach für die B-E Strecke hoffentlich versteht manes dann leichter

HaWe

30.08.2016, 15:37

bitte bau die Schaltung genau so auf, wie ich sie gepostet habe, das heißt 1k vor der LED und 1k am Emitter.
Nur so gehen wir von denselben Vorraussetzungen aus, und auch dann stimmen wirklich alle Teil-Ströme, wenn man sie mal nachmisst.

Über Varianten können wir später reden.

Das mit dem Verstärkungsfaktor sehe ich ja auch so, nur PeterTOO war der Meinung, er wäre mit 200x nicht groß genug und müsste sogar mindestens 590x oder was in der Art betragen.

D.h., du würdest behaupten, dass die Zenerdiode nicht die Basisspannung auf 3,9V konstant hält?

ps,
im Original-Schaltbild ist eine rote Standard-LED.

- - - Aktualisiert - - -

Kann es sein, dass du eine Z-Diode mit mehr als 3,9V Vz eingesetzt hast ???

Ceos

30.08.2016, 15:51

solange über den Kollektor kein Strom fließt, ist die Spannung an der Basis kleiner als 3.9V, erst wenn der Strom über den Kollektor groß genug wird und sich der Regelgrenze nähert, steigt die Basisspannung auf 3.9V

Ab dann begrenzt die Zener Diode den die Spannung. Die Spannung über dem Transistor nähert sich der Sperrschwelle, wo der Strom über den Transistor zusammenbricht, genauso wie der Strom über eine Diode unterhalb der Durchlasspannung zusammenbricht.
Dadurch wird der Transistor zum Regler, denn es kann nicht mehr Strom fließen da sonst der Basisstrom zusammenbricht und dadurch der strom über den Kollektor begrenzt wird.

PS du kannst gerne selber die Schaltung ergänzen, das ist ein Online Tool und du wirst merken wie es sich auf deine Schaltung auswirkt wenn du einen kleineren oder größeren Widerstand einbaust (Rechtsklick -> passiv -> resistor)

PPS nein ich habe eine 3.9V ZDiode definiert, aber irgendwelche Kennlinien die sich meiner Kenntnis entziehen werden da mit eingerechnet, daher weichen die Werte minimal ab ... in elektronik ist halt nicht alles 1 und 0 :D

HaWe

30.08.2016, 16:05

also dann bestätigst du jetzt meine Theorie (und die vom Tutorial) zumindest grob, dass die Schaltung (ab 9V Batterie) die Basisspannung und den Basisstrom konstant hält und damit auch den Kollektorstrom, was zu einer Strombegrenzung an LED führt, wodurch sie immer gleich hell leuchtet?
(ich hatte auf die Z-Diode geklickt und da stand was von 5,6V Vz)

ps, es waren tatsächlich teilweise mal 3,9V als auch mal 5,6V ZDs drin.

mit dem editieren kam ich aber nicht klar, jetzt sind Bauteile versehentlich rausgelöscht, veränderte Schaltung daher dann unbrauchbar.
Vor die LED müssen also noch 1k, damit es stimmt.

Peter(TOO)

30.08.2016, 17:56

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html (http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0A172+160+272+160+192+0+6+15.48+18+9+0+0.5 +Voltage%0Ar+160+272+160+400+0+100000%0Aw+160+400+ 160+448+2%0Aw+160+448+160+496+1%0Az+160+608+160+49 6+1+0.805904783+3.9%0Ag+160+608+160+640+0%0Aw+160+ 272+256+272+0%0Ar+256+272+256+400+0+100000%0Aw+256 +400+256+448+2%0Aw+256+448+256+496+1%0At+256+496+3 36+496+0+1+0.5450233342520223+0.5451065290043109+3 00%0Ar+336+512+336+608+0+1000%0Aw+160+608+336+608+ 0%0Ar+496+512+496+608+0+1000%0At+416+496+496+496+0 +1+0.5441735349904577+0.5442567297427454+300%0Aw+4 16+448+416+496+1%0Aw+416+400+416+448+2%0Ar+416+272 +416+400+0+100000%0Aw+256+272+416+272+0%0Az+416+60 8+416+496+1+0.805904783+3.9%0Aw+336+608+416+608+0% 0Aw+416+608+496+608+0%0Aw+416+272+560+272+0%0Ar+56 0+272+560+400+0+100000%0Aw+560+400+560+448+2%0Aw+5 60+448+560+496+1%0Az+560+608+560+496+1+0.805904783 +5.6%0At+560+496+624+496+0+1+-8.399443857344956+0.6144062185792638+300%0A162+624 +272+624+432+1+2.1024259+1+0+0%0Aw+560+272+624+272 +0%0Aw+624+432+624+480+1%0Ar+624+512+624+608+0+100 0%0Aw+496+608+560+608+0%0Aw+560+608+624+608+0%0Aw+ 224+160+224+672+0%0Aw+384+672+384+160+0%0Aw+528+67 2+528+160+0%0A)

da habe ich mal alle 4 Setups zum Verständnis aufgebaut,
von links nach rechts:
- zener dioden pfad ohne transistor
- transistorpfad
- transistorpfad mit (wirklungsloser) zenerdiode ... als beweis!
- vollständige schaltung

Ganz rechts in der Darstellung (4) kann die Basis-Spannung (5.3V) nicht stimmen, das kann nur sein, wenn du die Z-Diode gekillt hast.
Was für eine Z-Diode hast du eingesetzt?
Wenn 3.9V, dann zeigt schon 1, dass der Z-Strom viel zu klein ist!

Und bei 3 zeigt sich, dass der 100k viel zu gross ist!
Die Z-Diode kommt nicht annähernd in den Bereich wo sie arbeitet (da liegen nur ca. 0.7V an).

Aber das habe ich schon geschrieben, der 100k sollte 1-10k haben.
MfG Peter(TOO)

HaWe

30.08.2016, 18:13

hast du das hier nicht gelesen?

also dann bestätigst du jetzt meine Theorie (und die vom Tutorial) zumindest grob, dass die Schaltung (ab 9V Batterie) die Basisspannung und den Basisstrom konstant hält und damit auch den Kollektorstrom, was zu einer Strombegrenzung an LED führt, wodurch sie immer gleich hell leuchtet?
(ich hatte auf die Z-Diode geklickt und da stand was von 5,6V Vz)

ps, es waren tatsächlich teilweise mal 3,9V als auch mal 5,6V ZDs drin.

die Schaltung aber bleibt wie sie ist, das ist ja das Original, und das Original funktioniert ja auch, samt 1k vor der LED, auch der muss mit rein, damit die Schaltungs- und Datenbasis überall gleich ist.

avr_racer

30.08.2016, 18:15

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+15+0.00009999999999999999+0.0 2528395958047465+57+5+55%0Ar+176+80+176+152+0+1000 00%0Ar+352+80+352+160+0+1000%0Ar+352+464+352+552+0 +1000%0A162+352+216+352+280+1+2.1024259+1.8+0+0%0A t+304+376+352+376+0+1+3.5375888449960294e-19+-3.3578465107491916e-28+200%0Aw+176+80+352+80+2%0Aw+176+296+176+376+2%0 Az+176+552+176+376+1+0.1+3.9%0Aw+352+608+176+608+0 %0Av+512+232+512+128+0+0+40+9+0+0+0.5%0Aw+512+128+ 512+80+0%0Aw+512+344+512+608+0%0Aw+512+608+352+608 +0%0Aw+512+344+512+232+0%0Aw+176+296+176+152+1%0Aw +176+552+176+608+1%0As+384+80+464+80+0+1+false%0Aw +352+80+384+80+1%0Aw+464+80+512+80+0%0Aw+352+216+3 52+160+2%0Aw+352+464+352+392+2%0Aw+352+552+352+608 +1%0Aw+304+376+240+376+2%0Aw+176+376+240+376+1%0Aw +352+280+352+320+1%0Aw+352+360+352+320+2%0Aw+872+3 60+872+320+2%0Aw+872+280+872+320+1%0Aw+696+376+760 +376+1%0Aw+824+376+760+376+2%0Aw+872+552+872+608+1 %0Aw+872+464+872+392+2%0Aw+872+216+872+160+2%0Aw+9 84+80+1032+80+0%0Aw+872+80+904+80+1%0As+904+80+984 +80+0+1+false%0Aw+696+552+696+608+1%0Aw+696+296+69 6+152+1%0Aw+1032+344+1032+232+0%0Aw+1032+608+872+6 08+0%0Aw+1032+344+1032+608+0%0Aw+1032+128+1032+80+ 0%0Av+1032+232+1032+128+0+0+40+18+0+0+0.5%0Aw+872+ 608+696+608+0%0Az+696+552+696+376+1+0.1+3.9%0Aw+69 6+296+696+376+2%0Aw+696+80+872+80+2%0At+824+376+87 2+376+0+1+8.998783018536024e-19+-9.816281382329487e-36+200%0A162+872+216+872+280+1+2.1024259+1.8+0+0%0 Ar+872+464+872+552+0+1000%0Ar+872+80+872+160+0+100 0%0Ar+696+80+696+152+0+100000%0Ag+600+608+600+656+ 0%0Aw+600+608+696+608+0%0Aw+600+608+512+608+0%0A

einmal als Datei und als Link.

Peter(TOO)

30.08.2016, 18:39

Scheinbar habe ich doch Probleme mit der Hitze hier :-(

Ich weiss nicht wieso 3.2V/1k bei mir 32mA ergeben haben, das war quatsch!!

Es müssen 3.2mA sein.
Entsprechend wird das minimale HFE 60.

Mit der roten LED und dem 1k in Serie zur LED funktioniert die Schaltung erst an etwa 8.2V, das habe ich richtig geschrieben.

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -

[QUOTE=Ceos;630821]PPS nein ich habe eine 3.9V ZDiode definiert, aber irgendwelche Kennlinien die sich meiner Kenntnis entziehen werden da mit eingerechnet, daher weichen die Werte minimal ab ... in elektronik ist halt nicht alles 1 und 0 :D
UZ gilt bei 5mA, bei 40 µA können die 3.6V schon stimmen.

Die LED ist etwas unüblich, da gilt die Spannung bei 1A.

MfG Peter(TOO)

HaWe

30.08.2016, 19:24

sieht doch ziemlich gut aus, oder? :)

Sowohl bei 9V als auch bei 18V
Basisspannung immer konstant 3,9V, wie von mir vermutet,
Basisstrom tatsächlich auch immer konstant, wie von mir vermutet (allerdings nur etwa 16µA, nicht 32µA wie ich dachte )
Collectorstrom ebenfalls immer konstant, egal welche Batteriespannung.
8)

edit: min. 8,2V habe ich jetzt auch getestet, stimmt!

Dann könnte man jetzt mal meine Ausgangsfrage testen, was passiert, wenn man hier den Emitterwiderstand kurzschließt...

ahja: Transistor schaltet nicht durch, LED bleibt aus. Das hatte ich vorher nicht gedacht! Funktioniert (für mich ehrlich überraschend) auch nur in engem Bereich um 1k herum..! :o

- - - Aktualisiert - - -

jap, stimmt, habe noch etwas die Werte hier und da verändert, es bleibt wie gerade beschrieben: 500 Ohm ist zu knapp als Re, und 2k auch schon zu groß.
Das muss ich mir jetzt noch mal etwas genauer reinziehen.

Vielen Dank an alle Teilnehmer fürs Mitmachen, Mitdenken, Mitrechnen und auch für die Testschaltungen! O:)

avr_racer

30.08.2016, 19:26

really? so genau ließt du also meine Beiträge? tragisch!

Du hast mit deiner Z-Diode eine Festspannugnsquelle aber keine Stromquelle!
Strom nimmt den Weg des geringsten Widerstand und dein rechnerischer Widerstand deiner Z-Diode liegt bei 76,47 kOhm der Strom fließt also in erster Linie durch den Transistor und den Emitterwiderstand, das ERgebnis ist eine Basisspannung von < 3.9V die Z-Diode sperrt also (Widerstand extrem hoch)

naja nicht nur CEOS hat das schon geschrieben sondern auch andere das es in der idealen Vorstellung die Z-Diode eine Spannungstabiliesierung, natürlich auch in Realität. Es ging eher um den Z-Strom der mit ca 35/125µA einfach zu wenig ist. Bei kleinen Spannungen wird ein Iz von ca 10mA angegeben man kann auch auf 10mA runtergehen aber unter 1mA ist das schon ein wenig gewagt. Das ist der KasussKnaksuss.

Basisstrom tatsächlich auch immer konstant, wie von mir vermutet (allerdings nur etwa 16µA, nicht 32µA wie ich vermutete)

Jajaaa wenn man die Umgebungseinflüsse weg lässt bzw wenn die Schaltung nicht großartig reglen muss. Hast denn mal den Transistor erwärmt und UBE gemessen???

Der Strom ist deshalb falsch weil deine Gleichung bzw das Verständnis happert es ist keine einfache Reihenschaltung sonder eine ReihenParallelschaltung wenn man es mal ganz ganz ganz einfach betrachtet als erstes kommt R1=100kohm der in Reihe zur Z-Diode und der BE-Strecke + Re liegt. Wobei die Z-Diode parallel zur BE-Strecke und Re liegt und Re und die BE-Strecke in Reihe liegen.... Da wäre man wieder bei den Grundlagen.... und deshalb ist dein Strom falsch.

Ic ~ Ie =3,3mA mit Vi=200 ist Ib = 3,3mA/200 = 16,5µA

Dann könnte man jetzt mal meine Ausgangsfrage testen, was passiert, wenn man hier den Emitterwiderstand kurzschließt...

Nix passiert da alle R-Werte so hoch sind das nur sich die Spannungen verschieben werden über RVled, LED und Uce. Ube wird bis auf 0,6-0,7V gezogen und keine 3,9V werden erreicht. Kaputt wird nix gehen.

Achso und die Stromgegenkopplung also Reglung ist damit nicht mehr existent.

Manf

30.08.2016, 19:31

Basisspannung immer konstant 3,9V, wie von mir vermutet,
Für die prinzipielle Analyse ist es gut, dass man sich so ein Ergebnis herleiten und auch mit Variaitonen überprüfen kann.

Für tatsächliche Bauelemente gibt es in Datenblättern weitere Hinweise.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/173574/UTC/ZD3.9-AE3-R.html
Dort ist angegeben, dass eine Zenerdiode ZD3.9 bei einem Strom von 100µA nur eine Spannung von etwa 2,3 oder 2,4V aufweist.
Beim Nennstrom von 5mA sind dort 3,9V +-2,5% angegeben.

Nur als Anmerkung, falls jemand eine solche Schaltung einsetzen möchte.

HaWe

30.08.2016, 20:35

mir reichte eigentlich ein grober Plan mit einer groben Richtung zum tendenziell richtigen Verständnis.
Und das bedeutete:

Ziemlich konstante Basisspannung von 3,9V (was teilw. bestritten wurde, aber doch stimmt),
zwischen 9 und 18V einen konstanten Basisstrom im µA Bereich zu erhalten (was ebenfalls teilw. bestritten wurde) , eben weil der 100k Vorwiderstand den Strom begrenzt und die Spannung konstant ist,
und dass in Folge dessen bei konstantem Verstärkungsfaktor, der den Collektorstrom in dem gewünschten Bereich begrenzt, eine gleichbleibend helle LED zur Folge hat (und die Verstärkung wichtig ist, was ebenfalls teilw. bestritten wurde).

Dass die Realität dann mit Kennlinien und Toleranzen anders aussieht als das idealisierte und vereinfachte Modell, ist mir aus der Statistik und Biomathematik ntl auch bekannt. Zuviel an Datenwust verwässert aber manchmal das Prinzip und trübt den Blick auf die wesentlichen Parameter.

Trotzdem gab es Effekte, die ich nicht verstanden habe, und wo ich mich wie andere auch geirrt oder verrechnet habe.
Aber es geht auch letztendlich nicht ums Irren oder Verrechnen oder Recht gehabt haben, sondern um die fruchtbare Diskussion und den Astausch von Argumenten untereinander auf Augenhöhe, ohne den Diskussionspartner zu bashen, ihn als blöd zu bezeichnen und ihm das Wissen oder die Kompetenz abzusprechen. Das demokratische Diskutieren dient allen Teilnehmern und nützt jedem mehr, als gar nicht zu diskutieren und im stillen Kämmerlein für sich allein von vornherein stillschweigend Recht gehabt zu haben. 8)

Manf

30.08.2016, 21:34

Ich meine auch, dass eine erfolgreiche Diskussion vor allem daran gemessen werden kann, dass ein positives Ergebnis im Vordergrund steht und dass nicht darüber reflektiert wird über welche Fehler in einzelnen Beiträgen man dorthin gelangt ist. Auch solche Beiträge mit Fehlern sollen ja wieder riskiert werden, um zu einem positiven Ergebnis beizutragen.
Manchmal reicht es ja die richtige Lösung daneben zu stellen (oder eben die eigene Meinung die auch einen Fehler enthalten kann), die andere entschlossene Meinungsäußerung wird dadurch nicht immer gleich widerrufen aber im Fall von Einsicht eben auch nicht wierdeholt.
Es wäre ideal, die anderen Teilnehmer der Diskussion entspannt in diesem Sinn zu betrachten und zu behandeln.
Ganz ideal geht es natürlich nicht und das wäre wohl auch übertrieben.

Unregistriert

30.08.2016, 21:36

zwischen 9 und 18V einen konstanten Basisstrom im µA Bereich zu erhalten (was ebenfalls teilw. bestritten wurde) , eben weil der 100k Vorwiderstand den Strom begrenzt und die Spannung konstant ist,
und dass in Folge dessen bei konstantem Verstärkungsfaktor, der den Collektorstrom in dem gewünschten Bereich begrenzt, eine gleichbleibend helle LED zur Folge hat (und die Verstärkung wichtig ist, was ebenfalls teilw. bestritten wurde).

Die Lastseite besteht aus einer Reihenschaltung von
+9V zu dem 1k Vorwiderstand, LED, Kollektoranschluß, Emitteranschluß, 1k Emitterwiderstand und weiter nach GND.
Durch diese Reihenschaltung fließt ein Strom von 3,2mA.
Wird die Betriebsspannung von 9V auf 18V erhöht, müßte sich auch der Strom auf das Doppelte erhöhen.
Da er aber konstant bleibt, muß der Transistor als steuerbares Element den Strom auf der Kollektor-Emitterstrecke begrenzen.
Das tut er, indem der Basisstrom verringert wird und damit der Widerstand des Transistors auf der Kollektor-Emitterstrecke steigt.

Die Annahme, daß der Basisstrom von bei Betriebsspannungen von 9v bis 18V gleich bleibt, halte ich für falsch, wenn der Kollektorstrom tatsächlich bei verschiedenen Betriebsspannungen konstant blieb.

Wurde der Kollektorstrom nur anhand der Helligleit der LED beurteilt oder auch nachgemessen?

avr_racer

30.08.2016, 23:50

..zwischen 9 und 18V einen konstanten Basisstrom im µA Bereich zu erhalten (was ebenfalls teilw. bestritten wurde) , eben weil der 100k Vorwiderstand den Strom begrenzt und die Spannung konstant ist,
Nein das ist nicht richtig. Schau dir mal bitte an warum der Basisstrom konstant, also wer dem entgegen steht, bleibt und wo sich die Ströme ändern wenn du die Spannungen wechselst.

und dass in Folge dessen bei konstantem Verstärkungsfaktor, der den Collektorstrom in dem gewünschten Bereich begrenzt, eine gleichbleibend helle LED zur Folge hat (und die Verstärkung wichtig ist, was ebenfalls teilw. bestritten wurde).

Beim Verstärkungsfaktor, zumindest das er recht konstant ist und Strom bin ich bei dir, eher würde ich es als Arbeitsbereich bezeichnen..... Aber das nur dadurch die LED gleichbleibend hell bleibt ist falsch. Das wird in Kombination durch den Emitterwiderstand und der Z-Diode geregelt. Die Z-Diode Stellt zusammen mit dem Transistor eine Konstantspannungsquelle da. Die Konstantspannungsquelle speist dann den Transistor, welcher in Verbindung mit Re den zu regelnden Laststrom einstellt. Beides sorgt dafür das die LED gleich hell bleibt bei verschiedenen Eingangspannungen und gleichen Basisstrom aber gucken wo sich die Spannungen ändern.

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+15+0.00009999999999999999+1.8 479586061009856+50+5+55%0Ar+232+208+232+280+0+1000 00%0Ar+408+208+408+288+0+1000%0Ar+408+592+408+680+ 0+1000%0A162+408+344+408+408+1+2.1024259+1.8+0+0%0 At+360+504+408+504+0+1+-12.401806423902364+0.6052219064231337+200%0Aw+232+ 424+232+504+2%0Az+232+680+232+504+1+0.1+3.9%0Aw+40 8+736+232+736+0%0Av+160+408+160+304+0+0+40+9+0+0+0 .5%0Aw+232+424+232+280+1%0Aw+232+680+232+736+1%0Aw +408+344+408+288+2%0Aw+408+592+408+520+2%0Aw+408+6 80+408+736+1%0Aw+360+504+296+504+2%0Aw+232+504+296 +504+1%0Aw+408+408+408+448+1%0Aw+408+488+408+448+2 %0Av+88+408+88+304+0+0+40+18+0+0+0.5%0Aw+408+592+4 96+592+0%0As+496+592+496+736+0+1+false%0Ar+872+160 +872+272+0+20779%0Ar+1048+160+1048+240+0+500%0Ar+1 048+544+1048+632+0+500%0A162+1048+296+1048+360+1+2 .010942+1.8+0+0%0At+1000+456+1048+456+0+1+-14.212946239525419+0.6036678468918155+200%0Aw+872+ 96+1048+96+1%0Aw+872+376+872+456+2%0Aw+872+376+872 +272+1%0Aw+1048+296+1048+240+2%0Aw+1048+544+1048+4 72+2%0Aw+1048+632+1048+728+1%0Aw+1000+456+936+456+ 2%0Aw+872+456+936+456+1%0Aw+1048+360+1048+400+1%0A w+1048+440+1048+400+2%0Aw+88+408+88+736+0%0Aw+160+ 408+160+736+0%0Aw+232+736+160+736+0%0Aw+160+736+88 +736+0%0AS+408+128+248+128+0+1+false+0%0Aw+88+304+ 88+112+0%0Aw+88+40+248+40+0%0Aw+88+112+248+112+0%0 Aw+160+304+160+144+0%0Aw+160+72+248+72+0%0Aw+160+1 44+248+144+0%0Aw+408+736+496+736+0%0Aw+232+208+408 +208+1%0Aw+88+112+88+40+0%0Aw+160+144+160+72+0%0Ag +632+728+632+752+0%0Aw+496+736+632+728+0%0AS+872+5 6+248+56+0+1+false+0%0Aw+408+208+408+128+2%0Aw+872 +96+872+56+2%0Ar+872+528+872+632+0+2857%0Aw+872+52 8+872+456+2%0Aw+872+632+872+728+1%0Aw+632+728+872+ 728+0%0Aw+872+728+1048+728+0%0Aw+872+96+872+160+1% 0Aw+1048+96+1048+160+0%0As+1168+160+1168+240+0+0+f alse%0Aw+1048+160+1168+160+0%0Aw+1048+240+1168+240 +0%0As+472+208+472+288+0+0+false%0Aw+408+208+472+2 08+0%0Aw+408+288+472+288+0%0A

Der rechte Teil soll noch mal verdeutlichen das die Stromgegenkopplung nur gegen schwankende Umwelteinflüsse vorgeht aber nicht gegen sehr große Eingangspannungsänderungen. Bei Schwankungen um die 0,1V fällts nicht auf, >0,1V ändert sich auch der LED-Strom.

Peter(TOO)

30.08.2016, 23:53

Da er aber konstant bleibt, muß der Transistor als steuerbares Element den Strom auf der Kollektor-Emitterstrecke begrenzen.
Das tut er, indem der Basisstrom verringert wird und damit der Widerstand des Transistors auf der Kollektor-Emitterstrecke steigt.

Die Annahme, daß der Basisstrom von bei Betriebsspannungen von 9v bis 18V gleich bleibt, halte ich für falsch, wenn der Kollektorstrom tatsächlich bei verschiedenen Betriebsspannungen konstant blieb.
Jain, kommt drauf an was man alles einbezieht!

IC = IB*hFE
Da spielt die Spannung an C keine Rolle.

Allerdings ist die BC-Strecke eine gesperrte Diode und diese hat einen Leckstrom, welcher zu der Sperrspannung an der Diode proportional ist.
Dieser Sperrstrom kann dann aber nur über die BE-Strecke abfliessen.
Insofern verringert sich der externe Basisstrom etwas mit einer zunehmenden Spannung.
Allerdings ist der Leckstrom etwa 4 Zehnerpotenzen kleiner als der Basisstrom.

HaWe

31.08.2016, 12:16

also müssen wir tasächlich noch mal von vorn anfangen?
nach meinem Tutorial (oben zitiert) bleibt der Basistrom bei 9-18V Batterie konstant wegen konstanter Uz= Basisspannung und konstantem Vorwiderstand von 100k,
nach meiner eigenen Rechnung bleibt er auch konstant bei 9-18V Batterie, aus denselben Gründen,
nach der Simulationsschaltung von avr_racer tut er das auch.

in welcher Weise hier eine Rückkopplung von der Lastseite auf die Basis-Seite erfolgen soll, ist nicht ersichtlich, denn die Spannung an der Basis bleibt ja mit 3,9V konstant, und der Strom zur Basis ist ebenfalls durch die 100k zur Batterie konstant begrenzt. Keine Rückkoplung, keine Spannungsänderung, nichts in der Art.
Da sich an diesen Konstanten (Spannung und Widerstand) nichts ändert, bleibt auch der Rest, also auch der Basistrom, konstant, nichts ändert sich bei wechselnder Batteriespannung im 9-18V Bereich bei durchgeschaltetem Transistor, und das ist ja genau der Effekt, der letzlich auf die Z-Diode als Konstantspannungsquelle zurückzuführen ist.

wer jetzt also tatsächlich der Meinung ist, dass der Basisstrom nicht konstant ist, möge das bitte doch mal mit Zahlen (!) vorrechnen und dann seine Ergebnisse mit der Simulation hier gemeinsam zum Vergleich einstellen.
Nach dieser Berechnung mit konkreten Zahlen hatte ich ja in der Tat schon seit 7 Forumsseiten gefragt, doch da kam nie eine konkrete Antwort -
- außer die Simulation, und die sagt: 16µA konstant.

Ich bin da wirklich sehr gespannt...

Ceos

31.08.2016, 12:18

nö sorry ich steig aus, ich hab die rückkopplung sehr deutlich erläutert ... schau einfach nochmal meine beiträge durch ... mir wirds mal wieder zu bunt ... sorry

okay ... eine LETZT SChaltung zum spielen damit mal es auch sieht wie die Basisspannung abfällt wenn die Last nicht groß gnug ist Link (http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+1+0.000005+10.20027730826997+ 50+5+43%0A172+384+320+384+240+0+6+13.5+18+9+0+0.5+ Voltage%0Ar+384+320+384+400+0+10000%0A162+512+400+ 512+464+1+2.1024259+1+0+0%0Az+384+608+384+544+1+0. 805904783+3.9%0At+464+512+512+512+0+1+-0.10087354323256115+0.6046054403997814+100%0Aw+512 +464+512+496+1%0Ar+512+528+512+608+0+1000%0Aw+384+ 400+384+432+2%0Aw+384+432+384+512+0%0Aw+384+544+38 4+512+1%0Aw+464+512+432+512+1%0Aw+432+512+384+512+ 0%0Aw+512+608+384+608+0%0Ag+384+608+384+640+0%0A17 4+384+320+480+320+0+5000+0.5+Resistance%0Aw+432+30 4+432+272+0%0Aw+432+272+512+272+0%0Aw+512+272+512+ 400+0%0A)

Einfach das Potentiometer aufdrehen um den Strom über das Poti kleiner zu machen als der Regelstrom, dann wird die Basisspannung < 3.9V weil über den Emitterwiderstand weniger SPannung abfällt und die Spannung über B-E zunimmt, dann fließt kein(kaum) Strom mehr über die ZDiode und der Transistor geht voll auf (dabei ändert sich auch der Basisstrom und er ändert sich auch im Bezug auf die Versorgungsspannung)

HaWe

31.08.2016, 13:12

deine Erklärung ist nicht schlüssig, du rechnest auch nirgends einen konkreten Wert für den Basisstrom nach deiner Theorie vor (bei 9 und 18V) , und außerdem zeigt auch die Simulation, dass der Basisstrom konstant ist.

Auch hast gerade du mehrfach bestritten, dass auch die Basisspannung konstant auf 3,9V bleibt, was sie aber klar erkennbar doch tut (siehe Simulation von avr_racer),genau wie vorhergesagt von mir und dem Tutorial.

Also dann rechne doch mal bitte vor, wenn du anderer Meinung bist, und zwar mit richtigen Zahlen!
Bin gespannt, ob du dann auch auf 16µA kommst, warum auch immer, wie die Simulation, oder was sonst.

- - - Aktualisiert - - -

was heißt (nach deiner Änderung) wenn die Last nicht groß genug wird?

Die Schaltung steht fest, so wie ich sie gepostet habe, nur darum geht es zunächst, d.h. mit 1k + LED am Kollektor und 1k am Emitter, und einmal bei 9V und einmal bei 18V. Nichts anderes.
Die Simulationsschaltung von avr_racer ist da doch völlig richtig und völlig eindeutig

https://www.roboternetz.de/community/threads/69610-Schaltung-mit-Zenerdiode-und-Transistor-als-Konstantstromquelle?p=630826&viewfull=1#post630826

ps,
außerdem zeigt auch deine Schaltung interessanterweise für Poti-Werte zwischen 0 und 2,5k, dass der Basisstrom konstant bleibt, und zwar interessanterweise 31,5µA, was ziemlich exakt sogar den von mir vorrausgesagten 30-32µA entspricht (im Gegensatz zu avr_racers Schaltung, hier werden 16µA angezeigt, warum auch immer, aber immerhin auch konstant).

Ceos

31.08.2016, 13:54

ich rede schon die ganze zeit davon dass im geregelten Zustand die Basisspannung von der Z-Diode auf 3.9V gehalten wird!

was ich dir schon die ganze zeit versuche zu erklären ist wie genau die regelung über die rückkopplung abläuft und warum der emitterwiderstand deine regelgröße ist und der basisstrom absolut unwichtig ist bei der berechnung

außerdem zeigt auch deine Schaltung interessanterweise für Poti-Werte zwischen 0 und 2,5k, dass der Basisstrom konstant bleibt, und zwar interessanterweise 31,5µA ja weil dann die schaltung dann im regelzustand ist

(im Gegensatz zu avr_racers Schaltung, hier werden 16µA angezeigt, warum auch immer, aber immerhin auch konstant) weil der Basisstrom abhängig vom HFE ist und wir unterschiedliche HFE benutzen

im ungeregelten zustand, also wenn der laststrom KLEINER ist als der einstell/regelstrom ist der basistrom aber nicht konstant sondern fällt mit wachsendem laststrom bis es in den regelbereich geht und dann wird der transistor zu einem variablen widerstand

streng genommen ist der basisstrom nicht fest, er verändert sich um einige dutzend nA aber das liegt daran dass der transistor einen sehr sehr engen regelbereich hat!

PS wenn ich jetzt aber mal thermisches verhalten noch einbeziehe ist das bisschen eh egal, wichtig ist die gegenkopplung

Unregistriert

31.08.2016, 14:00

Ich habe leider nicht genau die geforderten Bauteile aber trotzdem mal folgendes aufgebaut:

Einen BC550C Transistor.
An dessen Basis einen 1k shunt und ein 1M Trimmer nach 5,1 V
An den Kollektor eine "normale" LED in Reihe mit einem 1k Widerstand nach 5,1V
(Uf LED: 1,66V bei If 1,5mA, 1,68V bei If 2mA, 1,95V bei 20mA)
An den Emitter einen 1k Widerstand nach GND.
Über dem Basisshunt wird über Spannungsmessung der Basisstrom gemessen.
Über dem 1k Widerstand nach der LED wird der Kollektorstrom gemessen.

Hier habe ich bei 4,4µA Basisstrom einen Kollektorstrom von 1,5mA gemessen

Dann den 1k Widerstand von den 5,1V weggenommen und an eine zweite Spannungsquelle mit 11,82V angeklemmt (GNDs natürlich verbunden) Basis weiterhin über den 1k und Poti an 5,1V

Basisstrom sank auf 3,7µA, Kollektorstrom stieg auf 1,92mA (Stichwort wahrscheinlich Emitterfolger durch den 1k Emitterwiderstand)

-> Nachregeln des Basisstroms über Poti bis der Kollektorstrom wieder 1,5mA erreicht hat -> Basisstrom nun 2,9mA

Das bedeutet für mich zunächst, daß der Basisstrom verringert werden muß um bei erhöhter Betriebsspannung den Kollektorstrom gleich zu halten.

Bin noch in der Grabbelkiste auf der Suche nach den richtigen Bauteilen. Meine Meßgeräte sind nicht die genauesten aber die Tendenz ist eindeutig.

HaWe

31.08.2016, 14:09

wer bist du, unregistriet?
davon ab:
warum einenn 1k Shunt vor der Basis? der fehlt bei mir.
Wo ist deine Zenerdiode? die ist ja ganz entscheidend.

Trotzdem verstehe ich nicht, wie eine Regelung per Rückkopplung möglich sein soll, wenn die Basispannung konstant gehalten wird durch die ZDiode und die gesamte Strecke
plus(9...18V) - 100k - ZDiodeAnode- Basis - Emitter - 1k - GND
ebenfalls nur konstante Werte enthält, heißt also immer noch für mich: konstanter Basisstrom.
Wenn der Transistor irgendwann nicht mehr durchschaltet und zusammenbricht, ist das was anderes, dann liegt das sicher an C/B oder B/E oder C/B/E mit wechselnden Spannungsabfällen, aber nicht an der genannten Strecke
plus(9...18V) - 100k - ZDiodeAnode- Basis - Emitter - 1k - GND.

denn wo soll da was zusätzlich reinfließen an Strom?

wenn also plötzlich mehr Strom da ist, dann rechne mir bitte mit Zahlen (!!!) mal vor, wo der Strom herkommt,
bei 9 und 18 V
und bei meiner Schaltung mit 1k + LED plus Re,
und dann bei deiner veränderten Experimental-Schaltung mit 5k vor der LED plus Re.

(Und ntl muss der Transistor für mein Modell im Regelbereich sein, sonst funktioniert ja die Verstärkung auch nicht, die nach meinem Modell ja ebenfalls wesentlich ist.)

avr_racer

31.08.2016, 14:14

@HaWe

Er bezieht sich auf das Potentiometer vom deinem ersten Post. Das Poti verhindert das ja mehr Strom fließen kann somit hat Peter auch recht denn er sagt:

Jain, kommt drauf an was man alles einbezieht!

WIR hingegen haben das Poti durch Schalter ersetzt so das der Strom ungehindert bei 9-18V fließen kann und keine Auswirkung auf die Schaltung hat!!!!!! Darauf bezieht sich Peter.

Wobei mir selber nicht genau klar ist ob das Poti bei deiner Endanwendung auch vorhanden ist oder ob es nur simulieren soll was die Schaltung tut wenn die Spannungsversorgung verringert wird.

Zum konstanten Ib, jaaaa der ist konstant bei 9-18V ABER schaue in der Simulation nach in welchen Steuerstrompfaden sich die Ströme ändern DAMIT das auch erfüllt bleibt. Man sieht dies auch in der Simulation wenn man von 9 auf 18 und zurück schaltet.

Maaaan ihr seit so fix oder wer ich alt :D...

Dein Problem HaWe ist das Verständnis wie die Gegenkopplung funktioniert.

Ok Regelkette nur jetzt mal Re betrachten ohne Z-Diode
>> heist daraus folgt

Ie steigt >> Ure steigt >> Ube sinkt >> Ib sinkt >> Ic sinkt solange bis das Gleichgewicht wieder hergestellt ist.

Ok Regelkette jetzt mit Z-Diode und Re

3,9V stehn immer an der Basis an. Ube bleibt bei 0,6V, somit haben wir auch bei 9V, die 3,3V über Re. Du kannst ja mal 2000000000V anlegen trotzdem bleiben 3,3V auch am Re die abfallen.
Somit ist der konstante Teil bestehend aus Z-Diode, Transe und RE maßgeblich dafür verantwortlich das der Strom durch den Lastkreis bei 9V 15V 18V 20V 30V 100V..... gleich bleibt. Wenn dieser Teil regeltechnisch konstant ist müssen sich bei anderen Betriebsspannungen die restlichen Spannungsdifferenzen an den übrigen Bauteilen aufteilen. Das ist R1, Transistor mit veränderter Uce und der Rled

Und hier mal die Berechnung so einfach wie möglich, ein wenig grafisch und hoffe nachvollziehbar.

Ceos

31.08.2016, 14:16

du hast echt ein problem über deinen tellerrand hinaus zu gucken ... du kannst den mechanismus nicht begreifen wenn du wie ein klammeraffe am regelzustand festhälst und versucht die einzelnen formeln zusammen zu bauen nur um dabei am ende eine 0 rauszubekommen .. du musst die teilfunktionen auch begreifen und das geht nur wenn du dir anschaust was genau passiert wenn dein laststrom langsam ansteigt um zu begreifen wie sich dein basisstrom dann verhält ... sorry ich gebs aus

HaWe

31.08.2016, 14:32

avr-racer: weiß ich doch, darauf habe ich mich auch bezogen wegen der 5k vor der LED!

aber ceos, dass du wieder unsachlich wirst und wieder anfängst zu beleidigen, spricht nur für deinen miesen Charakter. Stattdessen hättest du mal zum Kuli greifen und rechnen sollen, denn von dir habe ich noch nicht 1 einzige Zahl gesehen, wo du was vorgerechnet hast, nur hohle Behauptungen und sonst nichts.
Wenn du also zu faul bist, deine Behauptungen durch Rechnungen zu belegen, dann bin ich überhaupt nicht böse dass du dich raushältst, denn auf hohle Behauptungen kann ich verzichten.

ps,
auch sonst habe ich noch von niemand anderem eine Rechnung mit Zahlen gesehen, wie sich der Basistrom zusammensetzt, weder bei meiner Original-Schaltung bei 9V und 18V, noch in einer anderen außerhalb dieses Regelbereichs. Bisher bin ich der einzige gewesen, der gerechnet hat, und das ERgebnis stimmt mit dem in der Simulation überein, immerhin!

- - - Aktualisiert - - -

pps,
@avr_racer:
in deiner Skizze steht das gleiche, was ich auch gerechnet habe, nur dass du 0,6V B/E verwendet hast und ich mal 0,7 und mal 0,9.
Immerhin sind dann aber deine Basiströme bei 9V und 18V samt Basisspannung 3,9V auch konstant, oder?
(zumindest kommt das auch in deiner Simulation so raus)
Warum du aber von hinten nach vorn 3,2mA/200 teilst, ist mir nicht klar, denn der Basis- Strom kommt ja nicht vom Emitter her geflossen und wird dann geteilt, sondern von der Zenerdioden-Anode.
Der Basistrom steht fest, der macht die konstante Verstärkung, daraus folgt der C-Strom bzw, B+C=E-Strom, nicht umgekehrt.

Ceos

31.08.2016, 14:38

dass du wieder unsachlich wirst und wieder anfängst zu beleidigen, spricht nur für deinen miesen Charakter

du hast echt ein problem über deinen tellerrand hinaus zu gucken

entschuldige das war nicht beleidigend gemeint, das war hier tatsächlich so gemeint, du beharrst starr auf der situation obwohl es dich nicht die bohne weiterbringt auch wenn manes mit nachdruck zu erklären ...
PPS das du dich an der stelle beleidig gefühlt hast, rechtfertigt keine gegenbeleidigungen, danke :)

Wenn du also zu faul bist

okay jetzt werd ich ausfällig :D der faule bist doch hier wohl eindeutig DU ... man muss dir hier jedes fitzelchen aus der nase holen und dir dann auch noch bis auf nano genau beweisen warum die aussage richtig ist ... außerdem ließt du nciht richtig mit und die rechungen habe ich dir auch alle gegen und jetzt geh deiner wege und troll wen anders

HaWe

31.08.2016, 14:40

ok, Entschuldigung angenommen, schon vergessen.

dann äußere dich mal bitte zu meinem pps oben:

pps,
@avr_racer:
in deiner Skizze steht das gleiche, was ich auch gerechnet habe, nur dass du 0,6V B/E verwendet hast und ich mal 0,7 und mal 0,9.
Immerhin sind dann aber deine Basiströme bei 9V und 18V samt Basisspannung 3,9V auch konstant, oder?
(zumindest kommt das auch in deiner Simulation so raus)
Warum du aber von hinten nach vorn 3,2mA/200 teilst, ist mir nicht klar, denn der Basis- Strom kommt ja nicht vom Emitter her geflossen und wird dann geteilt, sondern von der Zenerdioden-Anode.
Der Basistrom steht fest, der macht die konstante Verstärkung, daraus folgt der C-Strom bzw, B+C=E-Strom, nicht umgekehrt.

Ceos

31.08.2016, 14:44

ich entschuldige mich auch für meine nachträgliche entgleisung

HaWe

31.08.2016, 14:44

pps,
@avr_racer:
in deiner Skizze steht das gleiche, was ich auch gerechnet habe, nur dass du 0,6V B/E verwendet hast und ich mal 0,7 und mal 0,9.
Immerhin sind dann aber deine Basiströme bei 9V und 18V samt Basisspannung 3,9V auch konstant, oder?
(zumindest kommt das auch in deiner Simulation so raus)
Warum du aber von hinten nach vorn 3,2mA/200 teilst, ist mir nicht klar, denn der Basis- Strom kommt ja nicht vom Emitter her geflossen und wird dann geteilt, sondern von der Zenerdioden-Anode.
Der Basistrom steht fest, der macht die konstante Verstärkung, daraus folgt der C-Strom bzw, B+C=E-Strom, nicht umgekehrt.

ps,
die einzige denkbare variable Größe in der Strecke
plus(9...18V) - 100k - ZDiodeAnode- Basis - Emitter - 1k - GND
ist der B/E-Widerstand, wenn DER sich ändert, DANN wird sich der Basistrom verändern, der von der ZDiode kommt, aber sonst NICHT!
(oder wie oder was??)

Ceos

31.08.2016, 14:48

zu deiner Frage, die 200 kommen von seinem HFE dem Verstärkungsfaktor, der (maximal mögliche)C-E Strom ist immer das HFE-fache des B-E Strom
also 10µA * HFE200 = 2mA, damit kannst du die auch den Verstärkungsfaktor eines TRansistors selber bestimmen, einfach einen definierten Strom in die Basis schicken und dann messenw ieveiel strom er durchleitet, der Faktor ist dein HFE (aber dennoch mit Nachdruck, das hat nichts mit der Regelgröße zu tun)

wenn ich z.B. einen 0.5k statt einem 1k als Emitterwiderstand nehme bräuchte ich entsprechend eine halb so große Basisspannung (ungefähr, wegen Abfall über B-E)
die Gleichung dafür: I(lim) = ( U(B oder Z) - U(B-E) ) / R(E)

wenn ich also U(B) - U(B-E) in gleichem Maß senke wir R passt alles und der Strom bleibt der gleiche, will ich den Strom vergrößern senke ich entweder R(E) oder erhöhe U(Z)

ich glaube ich hätte von vorn herein mit der Formel loslegen sollen ... irgendwie lässt es sich damit viel einfacher erklären

avr_racer

31.08.2016, 14:56

Immerhin sind dann aber deine Basiströme bei 9V und 18V samt Basisspannung 3,9V auch konstant, oder?
(zumindest kommt das auch in deiner Simulation so raus)

Jep das ist richtig es ist eine SPANNUNGSTABILISIERUNG, in dem Falle nur für die Basis.

Warum du aber von hinten nach vorn 3,2mA/200 teilst, ist mir nicht klar, denn der Basis- Strom kommt ja nicht vom Emitter her geflossen, sondern von der Zenerdioden-Anode.
Der Basistrom steht fest, der macht die konstante Verstärkung, daraus folgt der konstante C-Strom bzw, B+C=E-Strom, nicht umgekehrt.

Du kannst auch von vorn rechnen aber in diesem Falle ist es doch so das die LED leuchten soll somit weist du den LED-Strom welcher dem Laststrom in deiner Schaltung entspricht oder???
So und wenn du das weißt willst du den "Steuereingang so dimensionieren das dein Endergebnis stimmt oder nicht??

Wenn du von vorn rechnest für eine unbekannten Laststrom und der Steuereingang zu viel bereitstellt, wird dir evtl das am Ausgang den Motor, Lampe oder gar die gesamte Schaltung schrotten bzw ausserhalb deiner Parameter ist.

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?cct=$+15+0.00009999999999999999+1.8 479586061009856+50+5+55%0Ar+232+208+232+280+0+1000 00%0Ar+408+208+408+288+0+1000%0Ar+408+592+408+680+ 0+1000%0A162+408+344+408+408+1+2.1024259+1.8+0+0%0 At+360+504+408+504+0+1+-12.401806423902364+0.6052219064231332+200%0Aw+232+ 424+232+504+2%0Az+232+680+232+504+1+0.1+3.9%0Aw+40 8+736+232+736+0%0Av+160+408+160+304+0+0+40+9+0+0+0 .5%0Aw+232+424+232+280+1%0Aw+232+680+232+736+1%0Aw +408+344+408+288+2%0Aw+408+592+408+520+2%0Aw+408+6 80+408+736+1%0Aw+360+504+296+504+2%0Aw+232+504+296 +504+1%0Aw+408+408+408+448+1%0Aw+408+488+408+448+2 %0Av+88+408+88+304+0+0+40+18+0+0+0.5%0Aw+408+592+4 96+592+0%0As+496+592+496+736+0+1+false%0Ar+1064+16 0+1064+272+0+20779%0Ar+1240+160+1240+240+0+500%0Ar +1240+544+1240+632+0+500%0A162+1240+296+1240+360+1 +2.010942+1.8+0+0%0At+1192+456+1240+456+0+1+1.1637 49391216674e-18+0+200%0Aw+1064+96+1240+96+1%0Aw+1064+376+1064+4 56+2%0Aw+1064+376+1064+272+1%0Aw+1240+296+1240+240 +2%0Aw+1240+544+1240+472+2%0Aw+1240+632+1240+728+1 %0Aw+1192+456+1128+456+2%0Aw+1064+456+1128+456+1%0 Aw+1240+360+1240+400+1%0Aw+1240+440+1240+400+2%0Aw +88+408+88+736+0%0Aw+160+408+160+736+0%0Aw+232+736 +160+736+0%0Aw+160+736+88+736+0%0AS+408+128+248+12 8+0+1+false+0%0Aw+88+304+88+112+0%0Aw+88+40+248+40 +0%0Aw+88+112+248+112+0%0Aw+160+304+160+144+0%0Aw+ 160+72+248+72+0%0Aw+160+144+248+144+0%0Aw+408+736+ 496+736+0%0Aw+232+208+408+208+1%0Aw+88+112+88+40+0 %0Aw+160+144+160+72+0%0Ag+632+704+632+752+0%0Aw+49 6+736+632+704+0%0AS+664+56+248+56+0+0+false+0%0Aw+ 408+208+408+128+2%0Aw+1064+96+1064+56+2%0Ar+1064+5 28+1064+632+0+2857%0Aw+1064+528+1064+456+2%0Aw+106 4+632+1064+728+1%0Aw+832+696+1064+728+0%0Aw+1064+7 28+1240+728+0%0Aw+1064+96+1064+160+1%0Aw+1240+96+1 240+160+0%0As+1360+160+1360+240+0+1+false%0Aw+1240 +160+1360+160+0%0Aw+1240+240+1360+240+0%0As+472+20 8+472+288+0+0+false%0Aw+408+208+472+208+0%0Aw+408+ 288+472+288+0%0Az+760+568+760+472+1+0.1+3.9%0Ar+76 0+232+760+360+0+250%0Ar+832+496+832+584+0+1000%0Aw +1056+56+760+56+0%0Aw+760+232+760+56+0%0Aw+760+56+ 664+56+0%0Aw+760+360+760+472+1%0Aw+832+584+832+696 +0%0Aw+760+568+760+696+0%0Aw+760+696+632+704+0%0Aw +760+696+832+696+0%0Aw+760+360+832+360+1%0Aw+832+3 60+832+496+2%0A

in der Mitte mal eine normale Spannungsstabilisierung die bei 9V-18V. Stellt 3,9V bereit und parallel dazu der 1k Lastwiderstand bei 9V fließt durch die Z-Diode und den 250erWiderstand knapp das 4fache vom Laststrom nun wird die Spannung auf 18V erhöht und wer verbrät den die restliche Energie???

Die Z-Diode und der 250er Widerstand. Und die müssen dann bei 18V den 13fachen Strom verknusen.

HaWe

31.08.2016, 15:45

nein, ich "kann nicht auch von vorne rechnen", ich MUSS von vorne rechnen!

Die Basisspannung ist ja konstant durch die Bauteile in der Kette, aus der der Strom fließt, der Rest im und nach dem Transistor (CE-Strom etc.) ist nur das ERGEBNIS aus dem Basisstrom.
Wie beim Audio-Verstärker oder analog-Verstärker: an die Basis kommt das (hier wechselnde oder bei Dauerton auch konstante) Eingangssignal, daraus macht der Transistor ein verstärktes Lautsprecher-Signal im CE-Stromkreis (oder er verstärkt den Strom von eime Poti-Widerstand vor der Basis).

Hier käme doch auch niemand auf die Idee, den Mikrophon-Output oder die Potistellung an der Basis aus dem Lautsprecherstromkreis zurückzurechnen!

Und genau das ist hier auch der Fall:

eben WEIL der Basistrom (wegen der konstanten Bauteile) KONSTANT ist, ERGIBT sich folgerichtig dann ein verstärkter CE-Strom im LED Kreislauf (der dann durch die Verstärkung begrenzt ist, aber durch zusätzliche Widerstände weiter begrenzt wird).

Und WEIL dieser CE-Strom begrenzt ist, kann die LED nicht durchbrennen, was sie aber tun würde, wenn der Transistor diesen Strom bei wechselnder C-Spannung NICHT begrenzen würde.

Was jetzt der Transistor intern macht, an den Rändern seines Regelbereichs, und ob dann B/E immer noch 0,7V (oder 0,6 oder 0,9V) ist, weiß ich nicht.
wenn der Spannungabfall an B/E größer ist, bleibt eine geringere Restspannung, der Basistrom sinkt, wenn aber B/E sinkt, dann steigt die Restspannung, und der Basistrom steigt.
Aber die 100k davor bleiben, die 3,9V bleiben, und die 1k Re bleiben auch wie sie waren.
Der Basistrom fließt zumindest dadurch konstant die ganz Zeit.

(Und ja, auch wenn die Uz sich plötzlich ändert, ändert sich ntl auch der Basisstrom, aber diesen Fall betrachte ich zur Zeit nicht.)

Ceos

31.08.2016, 16:00

@HaWe schau bitte erstmal meinen Post an und versuch diese Formel einmal zu verstehen. Es geht hier um ein Gleichgewicht der Spannung und nicht über den Strom der über deinen Basis fließt .... genaugenommen ist der Basisstrom das Ergebnis aus dem Spannungsgleichgewicht der Basisspannung und des Spannungsabfalls über R(E), welcher beeinflusst wird durch den Strom über R(E)

die halbe Lösung hast du ja eben geschrieben aber du musst noch den Effekt des C-E Strom auf dein B-E verstehen, dann hast du es komplett :)

Klebwax

31.08.2016, 16:02

ps,
die einzige denkbare variable Größe in der Strecke
plus(9...18V) - 100k - ZDiodeAnode- Basis - Emitter - 1k - GND
ist der B/E-Widerstand, wenn DER sich ändert, DANN wird sich der Basistrom verändern, der von der ZDiode kommt, aber sonst NICHT!
(oder wie oder was??)

Doch, lass mal den 1k Emitterwiderstand aus der Betrachtung raus. Dann hängt der Strom von den genannten Widerständen und der Spannung zwischen Plus und dem Emitter ab. Die Spannung am Emitter wird aber nicht nur vom Strom durch die Basis sondern auch vom Kollektorstrom bestimmt. Auch der muß durch den Emitter. Der Basisstrom hängt also, bei festem Plus, vom Kollektorstrom ab. Dabei ist er umgekehrt proportional zu diesem, je höher der Kollektorstrom desto größer die Spannung am Emitter, desto kleiner die Basis-Emitterspannung und damit der Basisstrom. Ist ne klassische Gegenkopplung, eine Regelung.

MfG Klebwax

HaWe

31.08.2016, 16:05

@ceos: da kommen wir nicht zusammen, da der Basistrom nicht aus der Emitterrichtung zurückfließt, sondern aus der 3,9V-ZDioden-Richtung kommend in die Basis und den Emitter HINEIN-fließt. Ein Spannungsgleichgewicht ist daher höchstens das ERGBENIS eines Basistroms , aber nicht dessen Ursache!

@Klebwax:

ich kann den Re nicht vernachlässigen, weil er Bestandteil der genannten Kette ist und damit einer der Widerstände, die bei 3,9V in diesem Stromkreis nun mal drin liegen:
3,9V ZD-Spannung
100k + 1k Widerstände
plus vermutete 0,7V BE Spannungsabfall:
(3,9V-0,7V) / 101k = 32µA KONSTANT !

alles ist konstant, wenn sich die 32µA ändern, muss es an den 0,7V liegen!
Es fließt schließlich kein Strom aus dem Kollektor in die Basis rückwärts zurück, oder?

Wer hier etwas anderes gegenrechnen kann mit konkreten Zahlen (aus ohmschem Gesetz oder Kirchhoffschen Regeln):

Bitte gerne!

avr_racer

31.08.2016, 16:23

Hier käme doch auch niemand auf die Idee, den Mikrophon-Output oder die Potistellung an der Basis aus dem Lautsprecherstromkreis zurückzurechnen!

Nein bei Audioverstärkern nach AB-Betrieb wird der Transistor so eingestellt das UB/2 am Kollektor anliegt damit die positive/negative annährend gleich ausgesteuert werden und auch hier fängt man von hinten an... aber das jetzt ne andere Richtung.

wenn der Spannungabfall an B/E größer ist, bleibt eine geringere Restspannung, der Basistrom sinkt, wenn aber B/E sinkt, dann steigt die Restspannung, und der Basistrom steigt.

welche Restpannung?? Wenn B/E steigt, steigt auch der Basisstrom. Sinkt die B/E sinkt auch der Basisstrom.

Aber die 100k davor bleiben, die 3,9V bleiben, und die 1k Re bleiben auch wie sie waren.
Der Basistrom fließt zumindest dadurch konstant die ganz Zeit.

Der verändernde Faktor bleibt die geänderte Versorgungsspannung. Mal bitte in die Simulation mit Spannungsstabilisierung. Es wird durch die Z-Diode die Spannung konstant gehalten und RE stellt den Laststrom ein und wie zum 3ten mal gesagt ist es die Kombination dieser beiden Schaltungsteile was dann unabhängig die LED konstant hält bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen.

(Und ja, auch wenn die Uz sich plötzlich ändert, ändert sich ntl auch der Basisstrom, aber diesen Fall betrachte ich zur Zeit nicht.)
wird sich nur ändern wenn du ausserhalb der Kennlinie arbeitest oder Re kurzgeschlossen wird.

Klebwax

31.08.2016, 16:25

@Klebwax:

ich kann den Re nicht vernachlässigen, weil er Bestandteil der genannten Kette ist und damit einer der Widerstände, die bei 3,9V in diesem Stromkreis nun mal drin liegen:
3,9V ZD-Spannung
100k + 1k Widerstände
plus vermutete 0,7V BE Spannungsabfall:
(3,9V-0,7V) / 101k) = 32µA KONSTANT !

alles ist konstant, wenn sich die 32µa ändern, muss es an den 0,7V liegen!

Von vernachlässigen hab ich nicht gesprochen, antworte nicht so schnell, denk erst mal nach.

Nehmen wir mal an, durch den Emiiterwiderstand fließen 3,9mA Kollektorstrom dann hat der Emitter eine Spannung von 3,9V wie die Basis. Dann fließt durch sie gar kein Strom. Widerstände, durch die Strom aus zwei Quellen fließen kann, muß man immer gesondert betrachten. Daher sollte man diesen Widerstand erstmal aus der Betrachtung herauslassen und erst in einem zweiten Schritt ihn einbeziehen.

MfG Klebwax

HaWe

31.08.2016, 17:19

Nehmen wir mal an, durch den Emiiterwiderstand fließen 3,9mA Kollektorstrom dann hat der Emitter eine Spannung von 3,9V wie die Basis
das hatten wir schon ganz oben irgendwann mal:

der Strom fließt von 3,9V über B/E nach GND. Und weil der B-Strom nur 32µA beträgt in dieser Kette, können durch den Re (von hier aus) auch nur höchstens 32µA fließen, keine 3,9mA !

Aber anders herum stimmt es:
wenn durch Einflüsse von außen (zB von der Seite des Collektors) die Spannung am Emitter nicht mehr 3,2V ist sondern mehr, dann haben wir kein Spannungsgefälle mehr wie vorher, und der Basisstrom kommt zum Erliegen. Sind es dann (zufällig) 3,9mA, die am Re durchfließen, DANN müssen es zwangsläufig ursächlich 3,9V gewesen sein, die insgesamt am Re angelegt waren. Der Strom ist aber nicht die Ursache für die 3,9V, sondern erst waren (aus irgendwelchen Gründen) die 3,9V da, und dadurch fließen dann 3,9mA durch, vom Kollektor her.

Der Basisstrom ist damit möglicherweise Null.
Einverstanden.
Wobei ich zugebe, ich bin mir nicht ganz sicher, was aus den 3,9V an der Basis wird, ob dann tatsächlich noch 0,7V BE-Spannung im Transistor abfallen.
Wenn das nicht mehr der Fall ist, dann gilt ja auch diese Gleichung
(3,9V-0,7V) / 101k = 32µA KONSTANT !
nicht mehr, und daher befinden wir uns dann außerhalb der Grundbedingung für einen konstanten Basisstrom.
Aber warten wir mal ab...

Wer hat denn die Spannung aber auf 3,9V am Re erhöht, wie kam es dazu?

- - - Aktualisiert - - -

Auf der anderen Seite:
bei Basisstrom Null sperrt ja auch der Transistor, Verstärkung ist auch Null, und dann können auch keine 3,9V am Re vom Kollektor her anliegen und bei 0 mal 200 Verstärkungsfaktor = 0 können auch keine 3,9mA fließen, oder?

avr_racer

31.08.2016, 18:37

Wie kommst du immer nur auf diese falsche Gleichung mit den 101Kohm das ist keine simple Reihenschaltung!!!!!!!!!!!!

Der Strom ist aber nicht die Ursache für die 3,9V, sondern erst waren (aus irgendwelchen Gründen) die 3,9V da, und dadurch fließen dann 3,9mA durch, vom Kollektor her.

Nein nicht ??? Ich muss mal so dumm fragen. Was meinst du denn wer an der Diode die Spannung oder auch an einen Widerstand den Spannungsabfall hervorruft???

Wenn das nicht mehr der Fall ist, dann gilt ja auch diese Gleichung
(3,9V-0,7V) / 101k = 32µA KONSTANT !

Deine Frage war ob dir jmd mal die Berechnung für den Basisstrom zeigt, nun wird das getan und zeigt dir wie man es berechnet und du zweifelst immer noch die per Hand gerechneten Ergebnisse an und bleibst auf dieser absolut falschen Gleichung bestehn. Der Hammer ist dann das die Simulation die Berechnung sehr genau untermauert und du bleibst felsenfest bei deiner Vorstellung......
Ich weiß nicht ob du dir meine techn. Zeichnung überhaupt richtig angeschaut hast ??

Wer hat denn die Spannung aber auf 3,9V am Re erhöht, wie kam es dazu?

NA DU!!!!!! mit dein (3,9V-0,7)/101K denn das würde bedeuten das die 3,9V über Re und nach "oben" zu der Betriebspannung abfällt. Wenn ich das Ersatzschaldbild mal Zeichen würde würdest du sehen das es totaler Unsinn ist wie die 3,9V abfallen würden.

Auf der anderen Seite:
bei Basisstrom Null sperrt ja auch der Transistor, Verstärkung ist auch Null, und dann können auch keine 3,9V am Re vom Kollektor her anliegen und bei 0 mal 200 Verstärkungsfaktor = 0 können auch keine 3,9mA fließen, oder?

Das ist korrekt aber das würde nur funktionieren wenn die Regelschleife sehr sehr sehr hart "arbeiten" würde was einen Einfluss der Schaltung im Sinne einer Unterbrechung, auf der Emitterseite über Re zu Gnd entspricht oder aber der Transistor unglaublich heiß geworden wäre.

HaWe

31.08.2016, 18:57

wenn es keine simple Reihenschaltung ist, dann rechne mir bitte die Parallel- oder was-auch-immer-Schaltung dazu und zeige vernünftig mit konkreten Zahlenwerten (!!) auf, wie es richtig lauten muss, und zwar in meinem Fall mit 9V und 18V, und wenn du auch ceos' 5k Poti im Grenzbereich betrachten willst, dann auch anschließend für bis zu 5k vor der LED statt 1k.

Ich habe auch keine 3.9V angelegt - von der Basis her liegen "normalerweise" 3,9-0,7 = 3,2V an, die über Re nach GND abfallen.
Nach "oben" kann nichts hochgezogen werden wegen der Diodenwirkung von Emitter und Kollektor.

Die Idee, dass 3,9mA fließen, stammt auch von Klebwax, nicht von mir, ich habe mir das nicht ausgedacht.

Also wenn du (oder Klebwax) irgendwelche hypothetischen Werte annimmst/annehmt, rechne bitte vor, wie du dazu kommst - mit den obigen Werten kann es nicht dazu kommen, da der Transistor vorher oder just in diesem Augenblick sofort gesperrt hätte und durch den Basistrom von Null auch der C/E Strom auf Null begrenzt worden wäre (also auch der Strom durch Re Null statt 3,9mA) !

Und, ach ja, man hat von 3,9V am Emitter ( also am oberen Pin des Re) geredet, nicht von einem Spannungsabfall über Re gegen GND, aber bevor es zum Spannungsabfall von 3,9V über Re kommt , müssen erstmal 3,9V da sein - nur woher sollen die kommen, wenn der Transistor gesperrt ist und kein Basistrom und kein Kollektorstrom fließt?

Das ganze hypothetische Konstrukt kann eben gar nicht stimmen mit 3,9V und 3,9 mA durch den Re hindurch.

Und, avr_racer, du hast immer noch nicht vorgerechnet, wie denn jetzt richtig der Basisstrom in deiner Skizze berechnet werden muss, denn einen hypothetischen oder postulierten Emitterstrom einfach durch 200 zu teilen, um dann auf einen Basisstrom zu kommen, ist rechnerisch und logisch nicht zulässig. Erst kommt ja der Basisstrom, der steuert den Transistor, und darüber (und die Verbraucher im C/E-Stromkreis) ergibt sich dann der Collektor- und der Emitterstrom, nicht umgekehrt.
(wie du siehst, habe ich mir eine Skizze schon genau angesehen, nur: sie stimmt halt nicht mit deinen Berechnungen.)
https://www.roboternetz.de/community/attachment.php?attachmentid=31966&d=1472645595

Unregistriert

31.08.2016, 20:16

warum einenn 1k Shunt vor der Basis? der fehlt bei mir.
Wo ist deine Zenerdiode? die ist ja ganz entscheidend.

5,1V 5,1V später 11,82V
VCC1 VCC2
+ +
| |
o----.indirekt o-------.indirekt
| |Ib messen | |Ic messen
.-. / \ .-. / \
Shunt| | (_/_) | | R1 (_/_)
1k | | \_/ | | 1k \_/
'-' |M1 '-' |M2
| |Voltmeter | |Voltmeter
o----' o-------'
| |
| V ->
| - D1
| | LED
| |
| |
.-. |/
| |<-------------| BC550C
| |1Megohm |>
'-'Trimmpoti |
| |
NC .-.
| | R2
| | 1k
'-'
|
|
===
GND

Hier der Schaltplan zu meinen Messungen. Mit dem Shunt fiel es mir leichter den kleinen Basistrom zu messen.

Mit dem Trimmpoti kann man den Basisstrom einstellen, insbesondere so einstellen, daß bei verändertem VCC2 der gleiche Kollektorstrom fließt wie vor der Änderung.

Es ist hier keine Zenerdiode vorhanden damit man erkennen kann, ob und wie der Basisstrom für einen konstanten Kollektorstrom mit dem Poti geändert werden muß.

Ich weiß auch nicht, wie man nun den Basisstrom für die Originalschaltung mit Z-Diode ausrechnet. Mir ging es erstmal nur darum, daß ich meine, daß für einen konstanten Kollektorstrom bei veränderter Betriebsspannung eine Änderung des Basisstromes stattfinden muß.

Da sich ja einiges im Thread getan hat werde ich versuchen da jetzt mal durch zu kommen. Entschuldigung, wenn sich das jetzt überholt hat.

Hier nochmal die Wiederholung der Meßergebnisse meines betreffenden Beitrages

Einen BC550C Transistor.
An dessen Basis einen 1k shunt und ein 1M Trimmer nach 5,1 V
An den Kollektor eine "normale" LED in Reihe mit einem 1k Widerstand nach 5,1V
(Uf LED: 1,66V bei If 1,5mA, 1,68V bei If 2mA, 1,95V bei 20mA)
An den Emitter einen 1k Widerstand nach GND.
Über dem Basisshunt wird über Spannungsmessung der Basisstrom gemessen.
Über dem 1k Widerstand nach der LED wird der Kollektorstrom gemessen.

Hier habe ich bei 4,4µA Basisstrom einen Kollektorstrom von 1,5mA gemessen

Dann den 1k Widerstand von den 5,1V weggenommen und an eine zweite Spannungsquelle mit 11,82V angeklemmt (GNDs natürlich verbunden) Basis weiterhin über den 1k und Poti an 5,1V

Basisstrom sank auf 3,7µA, Kollektorstrom stieg auf 1,92mA (Stichwort wahrscheinlich Emitterfolger durch den 1k Emitterwiderstand)

-> Nachregeln des Basisstroms über Poti bis der Kollektorstrom wieder 1,5mA erreicht hat -> Basisstrom nun 2,9mA

avr_racer

31.08.2016, 20:33

Und, avr_racer, du hast immer noch nicht vorgerechnet, wie denn jetzt richtig der Basistrom in deiner Skizze berechnet werden muss, denn einen hypothetischen oder postulierten Emitterstrom einfach durch 200 zu teilen, um dann auf einen Basistrom zu kommen, ist rechnerisch und logisch nicht zulässig. Erst kommt ja der Basistrom, der steuert den Transistor, und darüber (und die Verbraucher im C/E-Stromkreis) ergibt sich dann der Collektor- und der Emitterstrom, nicht umgekehrt.
(wie du siehst, habe ich mir eine Skizze schon genau angesehen, nur: sie stimmt halt nicht mit deinen Berechnungen.)
https://www.roboternetz.de/community/...6&d=1472645595

Sry mien Jung ick bi ut!!!!! Du siehst den Wald vor lauter Bäumen nicht. Die 3,3mA sind weder hypotetisch noch an den Haaren herbei gezogen. Dachte das die Skizze mit sauber berechneten Werten, die du durch deine Schaltung vorgegeben hast, du es erkennst wie man darauf kommt. Aber es fehlen einfach die einfachsten Grundlagen zu erkennen wie Spannungen Ströme und Öhme zusammenhängen und komm nicht mit der Ausrede dafür muss man studieren. Das sind Aufagaben Ende 1tes Anfang 2tes Lehrjahr (Elektroniker) und absolute Grundlagen. Man stößt dich schon drauf, von allen Seite, wie es sinnvoll wäre als Anfänger anzufangen. Wir hatten solche Hilfe nur Ansatzweise um es zu verstehn, der Rest musste sich aus Büchern, Unterlagen und teilweise das Internet zusammen getragen werden. Ich glaube da würde Peter(too) und andere ältere Leute nur mit dem Kopf schütteln welche Möglichkeiten wir heute haben und selbst an solch einfachen Sachen des Verstehns zu scheitern.

Aber der alllller letzte Versuch dir es zum 10ten mal vorzukauen

Gegeben sind:

BC140-10 = HFE 100 (typ) Seite 2 im DB http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A240/BC_140.pdf
BasisEmitter = Ube = wird fesgelegt auf 0,6V
LED Rot 8mm = 2.0V bei Vf = 20mA http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/LED10MMRT_LED10MMGE_LED10MMGN%23KIN.pdf
Ie~Ic
20mA ist der Laststrom und über Re sollen 0,5V abfallen
UB = 9V

und anhand dieser 6 Sachen berechne ich dir mal die einfache Stromgegenkopplung ohne Z-Diode da die Berechnung IDENTISCH ist egal ob von vorn angefangen wird zu berechnen oder rückwärts.

Re = URe / Ie
Re = 0,5V / 20mA
Re = 25 Ohm

Uc = UB - Uled - URe
Uc = 9V - 1,8V - 0,5
Uc = 6,7V

Ib = Ic / HFE
Ib = 20mA / 100
Ib = 200µA (0,2mA)

Uq = Ube + Ure
Uq = 0,6V + 0,5V
Uq = 1,1V

Iq = 10 * Ib
Iq = 10 * 200µA
Iq = 2mA

Rq = Uq / Iq
Rq = 1,1V / 2mA
Rq = 550Ohm

Ubq = UB - Uq
Ubq = 9V - 1,1V
Ubq = 7,9V

Ibq = Ib + Iq
Ibq = 2mA + 0,2mA
Ibq = 2,2mA

Rbq = Ubq / Ibq
Rbq = 7,9V / 2,2mA
Rbq = 3591Ohm

mal sehen ob du wieder nur behauptest das ein "hypothetischen oder postulierten Emitterstrom einfach durch 200 zu teilen, um dann auf einen Basisstrom zu kommen, ist rechnerisch und logisch nicht zulässig."

Klebwax

31.08.2016, 21:18

Die Idee, dass 3,9mA fließen, stammt auch von Klebwax, nicht von mir, ich habe mir das nicht ausgedacht.

Schon wieder nicht richtig gelesen. Ich hab gesagt: wenn die fließen ist deine Rechnung mit den 1k falsch. Damit wollte ich zeigen, daß deine ganze Widerstandsrechnung mit der Kette 100k + BE-Strecke + 1k komplett falsch ist. Sie berücksichtigt weder den Strom durch die Z-Diode noch den Strom durch die Kollektor-Emitter Strecke des Transistors.

Aber gut, es fließt kein (von mir ausgedachter) Collectorstrom, also auch kein Emitterstrom und der Emitter hat 0V. Das kann aber auch nicht sein, denn jetzt fließt ein kräftiger Strom in die Basis und das 250 fache dieses Stroms durch den Collector. Damit hat aber der Emitter nicht mehr 0V. Jetzt kannst du dir eine Situation dazwischen vorstellen, wo sagen wir mal 3,2mA durch den Collector fließen, und die Basis-Emitterspannung gerade so groß ist, daß 3,2/250 durch die Basis fließen. So ist das System stabil. Sinkt der Collectorstrom ein wenig, sinkt die Emitterspannung, steigt die Basis-Emitterspannung und damit der Basisstrom bis das ganze wieder im Gleichgewicht ist.

MfG Klebwax

Peter(TOO)

01.09.2016, 03:53

in welcher Weise hier eine Rückkopplung von der Lastseite auf die Basis-Seite erfolgen soll, ist nicht ersichtlich, denn die Spannung an der Basis bleibt ja mit 3,9V konstant, und der Strom zur Basis ist ebenfalls durch die 100k zur Batterie konstant begrenzt. Keine Rückkoplung, keine Spannungsänderung, nichts in der Art.
Da sich an diesen Konstanten (Spannung und Widerstand) nichts ändert, bleibt auch der Rest, also auch der Basistrom, konstant, nichts ändert sich bei wechselnder Batteriespannung im 9-18V Bereich bei durchgeschaltetem Transistor, und das ist ja genau der Effekt, der letzlich auf die Z-Diode als Konstantspannungsquelle zurückzuführen ist.

wer jetzt also tatsächlich der Meinung ist, dass der Basisstrom nicht konstant ist, möge das bitte doch mal mit Zahlen (!) vorrechnen und dann seine Ergebnisse mit der Simulation hier gemeinsam zum Vergleich einstellen.
Nach dieser Berechnung mit konkreten Zahlen hatte ich ja in der Tat schon seit 7 Forumsseiten gefragt, doch da kam nie eine konkrete Antwort -
- außer die Simulation, und die sagt: 16µA konstant.

Ich bin da wirklich sehr gespannt...

Tja, eine Simulation ist nicht die Realität!

https://e3.physik.uni-dortmund.de/~suter/Vorlesung/Elektronik_SS10/Skript/06_Transistoren.pdf
Abschnitt 6.1.4. lesen.
UBE ändert sich in Abhängigkeit von UCE.
Ich schrieb aber auch, dass der Effekt etwa 4 Zehnerpotenzen kleiner ist als deine Berechnung. Wem dies das zu hoch ist, das ist ein Faktor 10-4.

Die vollen Formeln für einen Transistor sind recht kompliziert, besonders wenn man die Temperatur mit einbezieht.
Da Transistoren Fertigungstoleranzen im Bereich von +/-50% haben, muss eine Schaltung damit zurecht kommen und meistens kann man Terme dadurch vernachlässigen.

Allerdings liegt die Umgebungstemperatur nicht überall bei +25°C. Da funktionieren dann manche Geräte schon bei 30-35°C nicht mehr.
Da BE eine Si-Diodenstrecke ist, ändert sich deren Spannung um etwa -2.3mV/K.
Im Automobil-Bereich ist eine Temperatur-Bereich von -20°C-+80°C üblich, also 100K Differenz. Da ändert sich UBE um etwa 230mV, was etwa 1/3 von den 0.6-0.7V entspricht. Entsprechend kann dein Basis-Strom nicht über die Temperatur konstant sein und IC ist es auch nicht.
Hier trennt sich dann schnell der Spreu vom Weizen bei den Entwicklern.

Neben der Diodenspannung, ändern sich vor allem auch die Leckströme und das Rauschen, beides nimmt mit der Temperatur zu.

Hier mal ein Datenblatt vom BC817:
https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC817.pdf

Figure 1. zeigt, dass sich das HFE in Abhängigkeit der Temperatur und IC ändert, wodurch auch der Basisstrom von diesen Parametern abhängt. Die Diagramme zeigen fast immer die Durchschnittlichen Werte an.
Auch bei 25°C und IC = 3mA verläuft die Linie nicht wirklich horizontal.

MfG Peter(TOO)

- - - Aktualisiert - - -

nein, ich "kann nicht auch von vorne rechnen", ich MUSS von vorne rechnen!

Upps, dann habe ich das mein Leben lang falsch gemacht! ](*,)
Muss ich jetzt eine Rückrufaktion für alle meine Geräte der letzten über 40 Jahre starten ?

Zuerst legt man IC fest, das ist nun mal der wichtige Parameter.
Aus den Spannungsbereich kann man die Verlustleistung im Transistor berechnen.
Damit kann man dann einen Transistor auswählen.

Die Auswahl der Z-Diode ist dann so eine Sache.
Je höher man die Spannung wählt umso stabiler wird IC, aber gleichzeitig schränkt man den Bereich ein, in welchem die Schaltung funktioniert.
Jetzt kann man RE festlegen.
Um Normwerte verwenden zu können, schraubt man je nach dem auch noch an UZ
Dann kann man IB abschätzen, dazu nimmt man das kleinste hFE des ausgewählten Transistors für den ungefähren Arbeitspunkt.

Je grösser man IZ/IB wählt, umso kleiner wird er Einfluss der Unterschiedlichen IB
Nun kann man eine Z-Diode und deren Arbeitspunkt festlegen.
Daraus kann man den Widerstand für die Z-Diode berechnen.

Dann kommt der Aufwändige Teil der Rechnerei.
Man muss die Worst Case Berechnungen für die ganzen Bauteil- und Spannungs-Toleranzen durchführen und dabei auch die Temperatur einbeziehen. Die Schaltung muss dann die geforderten Bedingungen in jedem Fall erfüllen. Wenn nicht muss man Werte ändern und nochmals rechen.
Zudem müssen auch die Verlustleistungen berücksichtigt werden.

Und auch bei deinem Verstärker-Beispiel muss man hinten Anfangen.
Als Parameter hat man die Werte vom Mikrofon (Spannung, Impedanz) und was am Lautsprecher raus kommen soll (Leistung, Impedanz).
Nur damit kann man die nötige Spannungsverstärkung der ganzen Schaltung berechnen.
Aus technischen Gründen kann man nun aber die Verstärkung der Endstufe nicht frei wählen, um z.B. einen kleinen THD zu bekommen, muss die Gegenkopplung möglichst gross sein.
Bei Transistorstufen hat man das Problem, dass die Ausgangskennlinie nicht linear ist, man muss also einen Arbeitspunkt suchen, welcher möglichst linear ist, was aber wiederum die Verstärkung eingrenzt, je nach dem welchen THD man zulässt.
Ein weiteres Problem ist, dass jede Stufe zusätzlich Rauschen erzeugt, welches zum Nutzsignal addiert wird.
Wie jede Entwicklung ist das Ganze am Ende ein Kompromiss.

MfG Peter(TOO)

Ceos

01.09.2016, 08:04

Also HaWe jetzt haben mittlerweilen 4 Leute dir gesagt dass du das ganze von der falschen Seite aufziehst, warum akzeptierst du nicht dass andere Recht haben und versuchst mal deren Erläuterungen zu folgen?

Der Witz ist dass neben mir sicher auch andere plötzlich wesentlich besser verestehen wie die Schaltung tickt XD Am Anfang habe ich auch immer erst mit konstanter BAsisspannung gerechnet und habe nur durch Zufall die richtigen Zahlen bekommen, als ich dnn mal den Simulator angeschmissen hatte wurde mir klar das es bei steigendem Strom die Z-Diode ist, die verhindert dass die Basisspannung über 3.9V steigt und damit verhindert dass der Transistor offen bleibt! Der Basistrom ist nur ein Ergebnis dieses Gleichgewichts!

Leider sind meine Mathematischen Künste was Gleichungen geht nicht so ausgeprägt, aber vll. hilft es HaWe wenn jemand mal alle Komponenten in eine große Gleichscung schreibt, damit er einfach mal mit den Variablen rumspielen kann um zu sehen dass der Basisstrom und Spannung nicht zwangsläufig eine Konstante ist :)

HaWe

01.09.2016, 10:23

Vielen Dank für Eure Mitarbeit! Viele Formeln mit Kürzeln untereinander (ohne Erklärung aller Einzelterme zusätzlich mit Worten) oder allgemeine Abhandlungen über die Theorie und Praxis der eigenen Schaltungsentwicklung oder Zitate aus Datenblättern oder Schaltungen, die von meiner abweichen und nicht 100% meiner geposteten Vorgabe entsprechen sind allerdings für mich schwer verständlich und auch nicht unbedingt auf mein gepostetes Anfangs-Problem übertragbar oder anwendbar.
Ich denke aber, ich habe die Schaltung im Groben und Ganzen ausreichend verstanden nach dem Tutorial-Modell, so wie sie auch in der Simulation funktioniert mit 16 bzw. in einem anderen Fall (wegen anderer Transistor-specs ) mit 31 µA konstantem Basisstrom. Und dass die Zenerdiode mit ihren 3,9V Festspannung samt 100k Vorwiderstand die ganz entscheidende Grundlage des konstanten und automatisch begrenzten und begrenzenden Basisstroms ist, hat sich ja auch bestätigt. Daher sind aber alle Erklärungsmodelle ohne Z-Diode ebenfalls leider nicht nutzbar für mich.
Allerdings dass der Transisior den Stromfluss unterbricht, wenn plötzlich eine zu hohe Spannung am Emitter auftreten sollte, kann ich jetzt gut als eine Art der Regelung nachvollziehen. Und es stimmt, ja, je länger man darüber redet und selber erklärt, desto besser versteht man es plötzlich oft auch selber 8)

Also nochmal vielen Dank für Eure Mitarbeit!

Ceos

01.09.2016, 10:34

Da meine Formel tief im Topic begraben ist wollte ich sie hier der einfachheit nochmal schreiben

Begrenzugsstrom I(lim) = ( U(ZDiode) - U(B-E) ) / R(E)

da U(B-E) nur geschätzt werden kann weil es teils starken Fertigungsschwankungen unterliegt und auch dem Temperaturdrift kommt es meist sowieso darauf an den Emitterwiederstand als Trimmpotentiometer auszulegen und zu justieren bis man das gewünschte Ergebins bekommt.

HINWEISE FÜR DIE ANWENDUNG DER SCHALTUNG:

Wenn man einen relativen hohen Strom bei niedriger Spannung einstellen will, muss R(E) und somit auch U(Z) relativ klein sein und die Schwankung von U(B-E) fällt noch stärker ins Gewicht.
Außerdem darf der HFE vom Transistor nicht zu klein sein!
Bei steigender Spannung verzerrt sich durch die Kennline der Z-Diode außerdem U(Z) auch ein wenig also alles sehr Temperaturempfindlich!

Und bitte bitte nicht vergessen, die Leistung fällt am Transistor ab! Also immer U*I um auszurchnen weiviel Abwärme Leistung im worst case über den Transistor verheizt wird!!!

HaWe

01.09.2016, 10:47

danke, aber so genau muss ich das gar nicht wissen.
Mit dem von mir benutzten Erklärungsmodell ist es genau wie sonst auch in der Physik mit Modellen:
Für Äpfel und die normalen Planetenbahnen reichen die Kepplerschen Gesetze und die Newtonsche Mechanik, nur in der unmittelbaren Nähe von Sonnen-Massen und wahnsinnig hohen Geschwindigkeiten muss man die Allgemeine Relativitätstheorie bemühen, und manchmal (z.B. nahe oder in Schwarzen Löchern) hilft auch die nicht mehr, da kann dann nur noch die Quantenmechanik eine grobe Einschätzung liefern.
Ich bewege mich vergleichsweise hier auf der Ebene der kleinen Geschwindigkeiten und angenehm weit von der Sonne entfernt in der habitablen Zone, das reicht für meine Ansprüche 8)

Unregistriert

01.09.2016, 10:52

Ich denke aber, ich habe die Schaltung im Groben und Ganzen ausreichend verstanden nach dem Tutorial-Modell, so wie sie auch in der Simulation funktioniert mit 16 bzw. in einem anderen Fall (wegen anderer Transistor-specs ) mit 31 µA konstantem Basisstrom. Und dass die Zenerdiode mit ihren 3,9V Festspannung samt 100k Vorwiderstand die ganz entscheidende Grundlage des konstanten und automatisch begrenzten und begrenzenden Basisstroms ist, hat sich ja auch bestätigt. Daher sind aber alle Erklärungsmodelle ohne Z-Diode ebenfalls leider nicht nutzbar für mich.

Ein gutes Torturial, daß wirkliche Eindrücke hinterläßt. Wer hat das geschrieben? Kann man das irgendwo herunterladen oder bekommen?

Klebwax

01.09.2016, 12:09

HaWe

01.09.2016, 12:17

nein, Klebwax.
Meine Frage war nicht nach Alternativen für eine Konstantstromschaltung, sondern es ging einzig um die gepostete Schaltung mit Zenerdiode samt 3 Fragen dazu ( s. TOP)

Und eigentlich war das hier sowas wie ein Schlusswort von mir, und das soll es jetzt für mich auch bleiben (denn meine 3 Fragen sind ja inzwischen voll und ganz beantwortet).

Vielen Dank für Eure Mitarbeit! Viele Formeln mit Kürzeln untereinander (ohne Erklärung aller Einzelterme zusätzlich mit Worten) oder allgemeine Abhandlungen über die Theorie und Praxis der eigenen Schaltungsentwicklung oder Zitate aus Datenblättern oder Schaltungen, die von meiner abweichen und nicht 100% meiner geposteten Vorgabe entsprechen sind allerdings für mich schwer verständlich und auch nicht unbedingt auf mein gepostetes Anfangs-Problem übertragbar oder anwendbar.
Ich denke aber, ich habe die Schaltung im Groben und Ganzen ausreichend verstanden nach dem Tutorial-Modell, so wie sie auch in der Simulation funktioniert mit 16 bzw. in einem anderen Fall (wegen anderer Transistor-specs ) mit 31 µA konstantem Basisstrom. Und dass die Zenerdiode mit ihren 3,9V Festspannung samt 100k Vorwiderstand die ganz entscheidende Grundlage des konstanten und automatisch begrenzten und begrenzenden Basisstroms ist, hat sich ja auch bestätigt. Daher sind aber alle Erklärungsmodelle ohne Z-Diode ebenfalls leider nicht nutzbar für mich.
Allerdings dass der Transisior den Stromfluss unterbricht, wenn plötzlich eine zu hohe Spannung am Emitter auftreten sollte, kann ich jetzt gut als eine Art der Regelung nachvollziehen. Und es stimmt, ja, je länger man darüber redet und selber erklärt, desto besser versteht man es plötzlich oft auch selber 8)

Unregistriert

01.09.2016, 12:47

Vielen Dank für Eure Mitarbeit!

@HaWe: Damit kann ich nichts anfangen. Vielmehr würde mir die Info bringen, wie ich an das Tutorial komme, das du hier zitierst hast und auf das du mehrfach Bezug genommen hast. Ich bitte also um die Info dazu.

Ceos

01.09.2016, 13:02

Und eigentlich war das hier sowas wie ein Schlusswort von mir
heißt doch nicht dass das Thema damit unbedingt beendet ist, setz doch mal den "Erledigt" haken und verweis einfach im Start Topic auf deinen letzten Post :) dann findet jeder das von dir gewünschte Ende und kann sich dann wenn er mag die restlichen Ideen dazu auch noch durchlesen

z.B. die Schaltung von Klebwax ist genau die Schaltung die ich EIGENTLICH als Strombergrenzungsschaltung kenne, aber deine Variante war halt auch mal sehr interessant und ich finde sie lässt sich leichter berechnen! Sie ist besser für Anfänger geeigenet hat aber schwächen

Peter(TOO)

01.09.2016, 21:06

Hallo Klebwax,

Deswegen benutzt man auch eher eine Schaltung wie diese:

31971

Zeichnung nicht von mir sondern einem unbekannten Autor aus den tiefen des Internets

Bei der Schaltung mit Z-Diode (oder LED grün oder blau) und Transistor, kann man die Bauteile so wählen, dass sich die -2.3mV/K an UBE des Transistors kompensieren. Das bring ohne teure und selektierte Bauteile eine Verbesserung um etwa den Faktor 100 bei der temperaturstabilität.

Bei der gefunden Schaltung gehen die -2.3mV/K voll als Stromänderung ein. Zudem ist U330 mit 0.6-0.7V recht klein, was den Fehler weiter verstärkt.
Läge U330 um die 3V, wäre der Temperaturdrift schon um den Faktor 4-5 besser.

MfG Peter(TOO)

Unregistriert

01.09.2016, 21:32

Manf

01.09.2016, 21:53

Ich meine in diesem thread wäre alles viel klarer und einfacher, Positionen besser verständlich gewesen, wenn Kapitel 9.9 und 9.10 aus diesem pdf bekannt gewesen wäre:
https://www.brickrknowledge.de/conte...Manual_DE1.pdf (https://www.brickrknowledge.de/content/uploads/2015/07/Advanced_Set_Manual_DE1.pdf)
Ja, danke für den Hinweis, das hilft sicher etwas bei der Einordnung des Schaltungskonzeptes als Grundschaltung zum prinzipiellen Verständnis.
Andere Varianten könnten beispielsweise auch auf Präzision, Integrierbarkeit oder Effizienz ausgelegt sein.

avr_racer

02.09.2016, 06:31

Ich meine in diesem thread wäre alles viel klarer und einfacher, Positionen besser verständlich gewesen, wenn Kapitel 9.9 und 9.10 aus diesem pdf bekannt gewesen wäre:
https://www.brickrknowledge.de/conte...Manual_DE1.pdf

mmhh steht zumindest drine das es durch die Z-Diode stabilisiert wird aber auf Re wird trotzdem nicht eingegangen. Was wir hier versucht haben zu erklären.

Wir hätten uns einiges sparen können wenn der TO ein wenig mehr Zeit in die Grundlagen investiert hätte.

021aet04

02.09.2016, 09:58

Aber er will ja nicht studieren müssen. :)

MfG Hannes

HaWe

02.09.2016, 10:32

was soll denn jetzt schon wieder dieser Scheiß? Dass manche Leute zu doof sind zu kapieren, was eine sachliche Diskussion ist... *kopfschüttel*...
Es geht nicht um mich, es geht um die 3 TOP-Fragen, und was die Schaltung betrifft, die habe ich durchaus verstanden, ich konnte sie durchrechnen und mein Ergebnis (das nicht irgendwo abgeschrieben oder kopiert wurde) stimmte auch (und zwar richtig herum gerechnet) mit dem Ergebnis aus den Simulationen überein, was man bei weitem nicht von allen andern Posts hier behaupten kann. Trotzdem haben auch diese und andere Antworten mit zur sachlichen Diskussion und zum Verständnis beigetragen. Damit könnte man es doch jetzt bewenden lassen, oder?

021aet04

02.09.2016, 11:06

Die 3 Fragen wurden eigentlich in den ersten 8 Posts beantwortet, 2 Fragen wurden sogar im ersten Post von mir beantwortet. Anschließend wurde nur viel herumgerechnet (immer das gleiche) weil die Grundlagen fehlen. Wenn du dich nur für 1 Stunde die Grundlagen angeeignet hättest, hätte man den Thread um die Hälfte verringern können.

Und andere im Forum für "doof" zu halten würde ich unterlassen.

MfG Hannes

avr_racer

02.09.2016, 12:15

Aber er will ja nicht studieren müssen.

Muss man auch nicht reicht es nach u nach zu verstehn.

Es stellt dich keiner für doof hin!!!!! Nur jedesmal die Grundlagen durchzukauen wenn jmd mit solchen Fragen kommt und das bei jedem, da ist das Forum überlastet genauso wie die Jenigen die das Erklären wollen.

ich konnte sie durchrechnen und mein Ergebnis (das nicht irgendwo abgeschrieben oder kopiert wurde) stimmte auch (und zwar richtig herum gerechnet, was man bei weitem nicht von allen andern Posts hier behaupten kann.)
Abgeschrieben ??? :D ich glaube nicht Tim. Ohne die Last am Ausgang zu kennen kann man zwar von vorne rechnen aber ob du dann deine Parameter einhälst Ähmmm nein.

Wenn du wenigstens ein Teil verstanden hast ist das ja gut. Die nächste Hürde wäre, dass Wissen auf andere Schaltungsteile zu transferieren.

HaWe

02.09.2016, 13:11

Für zu doof halte ich nur die, die nicht in der Lage sind, eine sachliche Diskussion auch sachlich zu führen, ohne persönlich beleidigend zu werden, wie in 021aet04's Post, auf den ich direkt geantwortet habe.
An Grundlagen habe ich genau das, was ich an Grundlagen habe, und ich bin auch absolut dabei, sie hier und da in bestimmten Bereichen auch zu erweitern, wozu gerade auch genau dieses Thema mit den TOP-Fragen gehört. Ich will jetzt sicher nicht wieder den gesamten Thread von vorne aufrollen, aber wenn ich vage Allgemeinplätze als Antwort erhalte statt konkreter Zahlen, ist das eben nicht zielführend, und das waren von den etwa 12 Seiten mit Abstand die meisten. Wie oft habe ich nach einer konkreten Berechnung des Basisstroms gefragt, und wieviele Antwroten habe mir darauf eine Rechnung mit einer konkreten Zahl geliefert? Zähl(t) selber nach. Dass man, wenn man den Basisstrom hat, ihn dann auch noch auf die CE-Seite anwenden, nachrechnen und (wenn z.B. eine Veränderung der Emitterspannung entsteht), dann evtl nochmal als Zusatzschritt nachrechnet, neu anwendet, und ggf. noch ein drittes Mal nachkorrigiert (was eine schrittweise Regelung simulieren könnte) - dazu sind wir ja überhaupt nicht gekommen. Daher könnte man alleine von dieser Seite schon eine Menge Post-/Topic-Zeilen streichen, und das betrifft insbesondere auch "Dönekes aus dem eigenen Schaltungsentwicklungsberufsleben".
Dennoch waren viele sehr hilfreiche Posts dabei, und die Diskussion war ja bis auf wenige Ausreißer durchaus auch immer sachlich und konstruktiv und hilfreich, meine Fragen wurden beantwortet, dafür habe ich mich auch bedankt, und ich für meinen Teil habe die Sache verstanden in dem Rahmen, der für mich wichtig und notwendig ist, und all das habe ich doch mehrfach betont - warum kann man es dann nicht auf dieser insgesamt positiven Beurteilung samt dem positiven Ergebnis mit einer positiven Gesamtstimmung beruhen lassen? Muss man dann wieder anfangen zu frotzeln und zu sticheln und Seitenhiebe zu verteilen?

Peter(TOO)

02.09.2016, 16:02

An Grundlagen habe ich genau das, was ich an Grundlagen habe, und ich bin auch absolut dabei, sie hier und da in bestimmten Bereichen auch zu erweitern, wozu gerade auch genau dieses Thema mit den TOP-Fragen gehört. Ich will jetzt sicher nicht wieder den gesamten Thread von vorne aufrollen, aber wenn ich vage Allgemeinplätze als Antwort erhalte statt konkreter Zahlen, ist das eben nicht zielführend, und das waren von den etwa 12 Seiten mit Abstand die meisten. Wie oft habe ich nach einer konkreten Berechnung des Basisstroms gefragt, und wieviele Antwroten habe mir darauf eine Rechnung mit einer konkreten Zahl geliefert?
Allerdings kommt man um die Grundlagen der Algebra in der Elektrotechnik nicht herum, es muss aber nicht gleich Integral und Differential sein!
Aber die 4 Grundrechnungsarten und etwas Potenzrechnen braucht man nun mal!

Zudem besteht zwischen Programmieren und Algebra eigentlich kein Unterschied, in beiden Fällen muss man es verstehen können ohne konkrete Werte zu haben.
Algebra ist im Prinzip ein Subset jeder Programmiersprache.

MfG Peter(TOO)

HaWe

02.09.2016, 18:06

Unregistriert

03.09.2016, 07:39

Mit meinen 2 naturwissenschaftlichen Hochschulabschlüssen und Doktorgrad ...
Wenn sich die Bildung doch nur in Beiträgen widerspiegeln würde. Da erkenne ich oft genug nur, daß Verhalten nicht in proportionalem Zusammenhang mit Bildung steht. In diesem thread hast du dir ja annerkennenswerte Mühe gegeben obwohl Worte wie "doof" schon mal durchgeblitzt sind. In dem Sinne halte ich mich auch demnächst zurück.

Abgesehen davon, blicke ich sachlich nicht mehr durch, was du richtig verstanden hast. Liegt wahrscheinlich an dem langen und unüberichtlich gewordenem thread. Auch dein Schlußwort war mir etwas undifferenziert - habe keinen Doktorgrad. Mir reicht es aber, wenn du für dich die drei TOP Fragen als beantwortet betrachtest.

Peter(TOO)

03.09.2016, 11:48

Da gebe ich dir völlig Recht. Mit meinen 2 naturwissenschaftlichen Hochschulabschlüssen und Doktorgrad samt 4 Semester Mathematik Hochschulstudium nebenher (Analysis I+II, Lineare Algebra I+II, Stochastik, Statistik und Funktionentheorie sowie einem Zusatzkurs "Grundlagen der Informatik für Naturwissenschaftler" mit hauptsächlich Pascal, ein wenig C) kann ich da sicher grad noch mithalten. Elektronik und Schaltungstechnik ist allerdings noch Neuland für mich, das gebe ich zu.
Sorry, wenn ich jetzt etwas persönlich werde:
Mit den Abschlüssen hast du nur bewiesen, dass du auf die damaligen Fragen die richtigen Antworten gegeben hast. Leider funktioniert unser Bildungssystem so.

Gerade dein beharren auf konkreten Werten zeigt eigentlich, dass du im Bereich Mathematik den Bezug zwischen Formel und Realität nicht herstellen kannst, also eigentlich wenig vom gelernten verstanden hast.

Grundsätzlich verhält sich die Elektronik, als Formel oder Programm, abstrahiert nicht anders als andere Bereiche der Naturwissenschaften. Die Formel ist ein Modell welches das reale Verhalt zu erklären versucht. Wie überall gibt es Terme welche man in vielen Fällen in der Praxis vernachlässigen kann, weil ihr Beitrag am Endwert viel kleiner als z.B. die Fertigungstoleranzen sind. Aber man muss diese Terme trotzdem kenn, sonst weiss man nicht wann man sie vernachlässigen kann!

Zudem sind manche Formel "Gebietsübergreifend". Manche Formeln rund um den Kondensator sind identisch mit denjenigen aus der Thermodynamik, nur die Einheiten sind andere.

MfG Peter(TOO)

HaWe

03.09.2016, 13:05

nun, gerade DU hast ja überhaupt keine konkreten Antworten zur Lösung gegeben, nur hohles Gerede und Dönekes aus deinem Schaltungsentwicklungsleben (dein aktueller Post ist auch nicht besser), geschweige denn eine Rechnung, nachdem man Basisstrom und CE-Strom ausrechnen konnte, also halt mal den Ball schön flach...

Soweit ich hier nachvollziehen kann, war ich sogar der einzige, der eine Rechnung immerhin für den Basisstrom vorlegen konnte, und die auch von der richtigen Seite her gerechnet worden ist. Was waren deine richtigen Antworten hier und in den Prüfungen in deinem Berufsleben? *kopfschüttel*

Ceos

03.09.2016, 13:14

Ich kenne da einen alten Kollegen, der ist Ingenieur, mit dem müsstest du dich unterhalten! Ich haeb ihn um Hilfe gebeten beim berechnen der Widerstands-Werte für einen nicht invertierenden Verstärker mit Offset.
Er hat 3 Formeln aufgeschrieben, dann eine Gleichung draus gemacht, 2-3 mal umgestellt und dann die fertigen Werte serviert .... auf die Frage wie die Schaltung funktioniert, meinte er dann nur steht doch alles in der Formel ... aber sachlich konnte er es mir (und sich selbst) auch nicht erklären
Es ist manchmal eine Frage der Perspektive, aber er hat Nachrichtentechnik mit Schwerpunkt Mathematik studiert und ich halt "nur" Informatik

@HaWe auch wenns blöd klingt Tietze und Schenk oder wie der Buchklopper sich nochmal nennt ist die IDEALE Lektüre für dich! Lies es wie einen Roman, ich bin mir sicher mit den Formeln darin kannst du erheblich mehr anfangen als ich! Ichbleib lieber bei dem technischen Blickwinkel

HaWe

03.09.2016, 13:45

ja, ich weiß wie das ist mit Formel-Modellen, die hatten wir bei uns in der Chemie auch (z.B. Henderson-Hasselbalchsche Gleichung für Titrationskurven, 2. Semester, um eine einfache zu nennen, und auch viele andere später in der physikalischen Chemie); sie stimmten ntl nie 100% exakt, aber schon recht genau.
Und Physiker rechnen auch nicht wie Mathematiker, eigentlich dürfe man so gar nicht rechnen, wie mal mein Analysis-Prof sagte, die rechnen nur so weil sie wissen was rauskommt (es ging um Differentialgleichungssysteme und das verbotene "Kürzen" von 2 dt oder dx gegeneinander in einem Quotienten) ... ;)
Ein Modell ist ein Modell ist ein Modell, es ist nicht exakt, aber immerhin gibt ein (passendes) Modell einen groben Eindruck von dem, was man erwarten kann - mehr wollte ich hier auch gar nicht wissen, und diese grobe Funktionsweise habe ich ja auch kapiert. Trotzdem danke für deinen Buchtipp, vielleicht hole ich es mir sogar noch bald (nach dem Urlaub, für langweilige Herbst - und Winternachmittage...) Aber langsam muss ich mich auch wieder um Programmierprobleme beim Raspi mit C(++) eingehender kümmern, da liegt jetzt noch ziemlich viel brach zur zeit...