Schaltung mit Zenerdiode und Transistor als Konstantstromquelle

[HaWe]

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]

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)]

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 H_FE 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.
R_E 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 R_E den Strom bestimmt, hat der reale Strom den selben Fehler wie der Widerstand.

Wenn I_C 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 I_C?

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]

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]

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

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]

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]

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

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]

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]

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

[Peter(TOO)]

[QUOTE=HaWe;630820Das 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.[/QUOTE]
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 H_FE 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 - - -

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

U_Z 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)