Welcher Basiswiderstand am BC547B

[Uwe H.]

Hallo zusammen
Ich versuche seit zwei Stunden den Basiswiderstand bei 2mA Kollektorstrom zu berechnen und komm bei jedem Rechenbeispiel, welches ich auf Google gefunden hab, auf andere Ergebnisse. Vielleicht kann man hier jemand helfen. Hier die Daten:

Transistor BC547B
U_basis 5V
U_kollektor 5V
I_kollektor 2mA

Laut einer Rechnung komme ich bei 0,7V Basisstromsenkung auf 120 Ohm. Eine andere Rechnung ergibt ueber 1k. Ich krieg ne Krise hier. Warum hab ich nicht Elektroniker gelernt statt Industriemechaniker

 

[Wil]

Welcher Basiswiderstand

Hallo,

Schau doch mal hier:
http://www.datasheetcatalog.com da gibt es ein Datenblatt mit den Angaben zum Stromverstärkungsbereich des BC547B.
Dann lies doch mal dieses Seite aufmerksam durch:
http://www.elektroniktutor.de/analog/emitter.html
Der Verstärkungsfaktor mit welcher das Verhältnis Kollektorstrom/Basistrom angibt ist nur eine BEREICHS-Angabe!

Good luck
Wil

 

[Uwe H.]

Das Datenblatt hab ich gelesen. Nur steht auf vielen Seiten im Netz, dass man den Saettigungszustand berechnen soll und die Verstaerkung durch 2-10 geteilt werden muss. 2-10 ist fuer mich eine ziemlich breite Angabe und der eine teilt durch 3,3, der naechste durch 5,7 und noch einer durch 8. Was ist denn nun richtig...?

 

[dino03]

Hi Uwe,

Nur steht auf vielen Seiten im Netz, dass man den Saettigungszustand berechnen soll und die Verstaerkung durch 2-10 geteilt werden muss. 2-10 ist fuer mich eine ziemlich breite Angabe und der eine teilt durch 3,3, der naechste durch 5,7 und noch einer durch 8. Was ist denn nun richtig...?

Als erstes ist wichtig für was eine Anwendung du das berechnen willst.
Willst du einfach was ein/ausschalten oder willst du was verstärken (also analog).
Wenn du nur schalten willst dann würde ich mal sagen - zurücklehnen. Da kommt es nicht so auf den ganz genauen Wert an. Außer es kommt dir auf jede Nanosekunde bei der Schaltgeschwindigkeit an.

Wenn ein Transistor in die Sättigung kommt (zuviel Basisstrom) dann schaltet er zwar noch schön schnell an aber für das Ausschalten läßt er sich dann ein wenig Zeit. Das können dann schonmal so 0,5-3µs sein (ja Nanosekunden) je nach Sättigung.

Der Basisstrom den man für einen bestimmten Collectorstrom benötigt ist um den Faktor des Gleichstromverstärkungsfaktors kleiner. Der Bereich dieses Faktors wird über den Buchstaben hinter der Bezeichnung angegeben (BC547A, BC547B, ...). Je höher der Buchstabe desto höher die Verstärkung.

Wenn du den Transistor nicht voll durchsteuerst, dann erreichst du nicht die minimale Collector-Emitter-Sättigungsspannung von etwa 0,25V sondern bleibst da drüber und verbrätst im Schaltbetrieb dann auch mehr Leistung im Transistor. Also im Schaltbetrieb ruhig etwas in die Sättigung gehen.

Wenn du bei 5V Betriebsspannung mit demm BC547B etwas schalten willst dann würde ich nen Widerstand (Pi-mal-Daumen) so um die 4,7-22kOhm verwenden (ohne zielen aus der Hüfte geschossen).

Sehen wir mal ins Datenblatt ... Anhang anzeigen BC547B.pdf
Beim BC547B liegt hfe bei 200-450
Vce-sat liegt bei 90-250mV
Vbe(on) liegt bei 660mV

Also berechnen wir mal bei 5V ...
Ic sollte 5mA sein.

5mA / 200 = 25µA ...... minimum zum durchschalten bei hfe=200 (schlechteste Verstärkung)

5V - 0,66V = 4,34V ...... Betriebsspannung minus Vbe(on)

4,34V / 25µA = 173,6kOhm ...... damit würde er theoretisch bei Ic=5mA und 5V-Ansteuerung durchschalten.

Den Wert finde ich einfach zu hoch. Im Schaltbetrieb würde ich zur Sicherheit auf 68-120k runtergehen.
Boah ist das nen großer Widerstandswert
Kein Wunder das der mal bei mir mit 12kOhm über 3µs zum Ausschalten gebraucht hat Der war bestimmt sowas von satt
Wenn man beim Basisstrom bei den kleinen Dingern nicht über 2-3mA kommt sollte der Transistor eigentlich keinen roten Kopf bekommen. Es ist eben auch nur ne Silizium-Diode.

Also so kann man es berechnen. Ist kein Hexenwerk.

Gruß
Dino

 

[Uwe H.]

Hallo Dino und danke fuer eine von deinen wie immer verstaendlichen Erklaerungen Ich komme bei deiner Rechnung auf 434k, wenn ich meine 2mA zugrunde lege. Der Transistor schaltet nur ein/aus. Die Zeit ist voellig egal. Wenn ich 434k raus hab, was waere dann empfehlenswert tatsaechlich zu setzen...? 300k?

 

[dino03]

Hi Uwe,

danke fuer eine von deinen wie immer verstaendlichen Erklaerungen

da fühle ich mich ja total gebauchpinselt Mit den beschriebenen Gedankengängen ist es immer einfacher für andere den Lösungsweg nachzuvollziehen.

Ich komme bei deiner Rechnung auf 434k, wenn ich meine 2mA zugrunde lege. Der Transistor schaltet nur ein/aus. Die Zeit ist voellig egal. Wenn ich 434k raus hab, was waere dann empfehlenswert tatsaechlich zu setzen...? 300k?

Das kann schon hinkommen. Theoretisch könnte man dann etwa 330kOhm oder 270kOhm (beides E12-Reihe) nehmen. Ich bin aber eher ein Freund der etwas niederohmigeren Ansteuerung. Lieber etwas Wumms in die Basis dann weiß der Transistor wenigstens was er machen soll

Bei deinem Widerstand (434k) würde ich auf 10µA Basisstrom kommen. Das Kennlinienfeld im Datenblatt (Figure.1 - Seite2) fängt erst bei 50µA an. Vom Gefühl her würde ich also eher bei den 68-120k bleiben. Wenn es zu hochohmig wird dann bekommt man schnell Probleme mit Einstreuungen von anderen Leitungen und die ganze Funktion grenzt eher an Esotherik als an Elektronik

Gruß
Dino

 

[mlentwojt]

Signal gegen Masse

Hi Dino,

eigentlich hijacke ich keine Threads, aber der hier passt so gut. Ich möchte eigentlich nur einen Verstärkereingang mit einem Transistor gegen Masse ziehen, wenn er nicht gebraucht wird (Gitarrenumschalter, zwei IN, zwei OUT), das ganze mit einem Mikrocontroller gesteuert. Da ich ja nun keine Ahnung habe, welche Stromstärke auf der Kollektorstrecke herrscht, da es ja nur Störsignale sind, die eintreuen bzw. übersprechen, weiss ich gerade überhaupt nicht, in welcher Dimension der Basiswiderstand ausgelegt sein muss. Ich vermute, dass der Strom im Mikroamperebereich ist, aber ich weiss es halt nicht, zumal die Umgebungsbedingungen immer unterschiedlich sind.

Kannst Du mir einen Denkanstoss geben?

Danke und viele Grüße,

Marc

Hi Uwe,


Als erstes ist wichtig für was eine Anwendung du das berechnen willst.
Willst du einfach was ein/ausschalten oder willst du was verstärken (also analog).
Wenn du nur schalten willst dann würde ich mal sagen - zurücklehnen. Da kommt es nicht so auf den ganz genauen Wert an. Außer es kommt dir auf jede Nanosekunde bei der Schaltgeschwindigkeit an.

Wenn ein Transistor in die Sättigung kommt (zuviel Basisstrom) dann schaltet er zwar noch schön schnell an aber für das Ausschalten läßt er sich dann ein wenig Zeit. Das können dann schonmal so 0,5-3µs sein (ja Nanosekunden) je nach Sättigung.

Der Basisstrom den man für einen bestimmten Collectorstrom benötigt ist um den Faktor des Gleichstromverstärkungsfaktors kleiner. Der Bereich dieses Faktors wird über den Buchstaben hinter der Bezeichnung angegeben (BC547A, BC547B, ...). Je höher der Buchstabe desto höher die Verstärkung.

Wenn du den Transistor nicht voll durchsteuerst, dann erreichst du nicht die minimale Collector-Emitter-Sättigungsspannung von etwa 0,25V sondern bleibst da drüber und verbrätst im Schaltbetrieb dann auch mehr Leistung im Transistor. Also im Schaltbetrieb ruhig etwas in die Sättigung gehen.

Wenn du bei 5V Betriebsspannung mit demm BC547B etwas schalten willst dann würde ich nen Widerstand (Pi-mal-Daumen) so um die 4,7-22kOhm verwenden (ohne zielen aus der Hüfte geschossen).

Sehen wir mal ins Datenblatt ... Anhang anzeigen 3617
Beim BC547B liegt hfe bei 200-450
Vce-sat liegt bei 90-250mV
Vbe(on) liegt bei 660mV

Also berechnen wir mal bei 5V ...
Ic sollte 5mA sein.

5mA / 200 = 25µA ...... minimum zum durchschalten bei hfe=200 (schlechteste Verstärkung)

5V - 0,66V = 4,34V ...... Betriebsspannung minus Vbe(on)

4,34V / 25µA = 173,6kOhm ...... damit würde er theoretisch bei Ic=5mA und 5V-Ansteuerung durchschalten.

Den Wert finde ich einfach zu hoch. Im Schaltbetrieb würde ich zur Sicherheit auf 68-120k runtergehen.
Boah ist das nen großer Widerstandswert
Kein Wunder das der mal bei mir mit 12kOhm über 3µs zum Ausschalten gebraucht hat Der war bestimmt sowas von satt
Wenn man beim Basisstrom bei den kleinen Dingern nicht über 2-3mA kommt sollte der Transistor eigentlich keinen roten Kopf bekommen. Es ist eben auch nur ne Silizium-Diode.

Also so kann man es berechnen. Ist kein Hexenwerk.

Gruß
Dino

 

[dino03]

Hi Marc,

Ich möchte eigentlich nur einen Verstärkereingang mit einem Transistor gegen Masse ziehen, wenn er nicht gebraucht wird (Gitarrenumschalter, zwei IN, zwei OUT), das ganze mit einem Mikrocontroller gesteuert.
...
Kannst Du mir einen Denkanstoss geben?

tja ... schon etwas schwieriger bei einer Audioanwendung. Ein bipolarer Transistor hat eigentlich auf der Collector-Emitter-Strecke immer ein wenig Restspannung. Er schaltet also nicht wirklich richtig durch. Ich hoffe aber mal das es bei den kleinen Strömen wo ja nicht wirklich eine Leistung hinter ist ausreicht.

Nimm einfach mal einen Basisvorwiderstand der einen Strom um die 0,5mA in die Basis treibt. Das sollte allemal ausreichen (sonst muß ich mal in alten Zeitschriften nachsehen wie die das gemachthaben).

Heutzutage würde ich eher MOSFETs für so eine Anwendung verwenden. Sie haben einen isolierten Source-Drain-Kanal und einen kleineren Innenwiderstand / weniger Restspannung. Sowas wie nen BS170 oder BS250 reicht da allemal. Nur die beiden sind empfindlich gegen rumgegriffel (EMV) und gehen dann schnell hops

Versuch es erstmal mit nem npn und 0,5mA Basistrom. Das kann man notfalls schnell gegen nen MOSFET ändern wenn es doch Probleme gibt.

Gruß
Dino

 

[Ditron]

Hallo Marc,

willkommen im Forum!

Ich glaube, das wird gar nicht funktionieren. Du möchtest nur das Signal aus deinem Effektgerät auf den Kollektor legen? Das wird nicht klappen, da der Kollektor im "gesperrten" Zustand des Transistors (eine 0 am Ausgang des Mikrocontrollers) in der Luft hängt. Auch im durchgeschalteten Zustand des Transistors wird die Ausgangsspannung des Effektgerätes nicht ausreichen um den Transistor durchzuschalten (ein gewisser Mindestkollektorstrom ist notwendig, damit der Transistor wirklich durchschaltet).

Bedenke, dass der Ausgang des Effektgerätes nur eine Wechselspannung von ein paar mV ist!


Frage an die anderen:
Gibt es nicht ICs, die analoge Signale schalten können? Mir fällt da momentan keiner ein...

 

[dino03]

Hi,

Auch im durchgeschalteten Zustand des Transistors wird die Ausgangsspannung des Effektgerätes nicht ausreichen um den Transistor durchzuschalten (ein gewisser Mindestkollektorstrom ist notwendig, damit der Transistor wirklich durchschaltet).

Bedenke, dass der Ausgang des Effektgerätes nur eine Wechselspannung von ein paar mV ist!

Frage an die anderen:
Gibt es nicht ICs, die analoge Signale schalten können? Mir fällt da momentan keiner ein...

also früher haben die alles mögliche verschaltet. Muß ich echtmal in den alten Zeitschriften wühlen Ist allerdings nen irrer Zeitaufwand da was passendes zu finden.

Also ich hab mal in nem selbstgebastelten Mischpult mit nem J-FET einen Mikrokanal geregelt und abgeschaltet. Dem habe ich allerdings eine kleine Vorspannung auf den Kanal gegeben und er benötigte eine negative Steuerspannung (BF254 glaube ich).

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Von mir natürlich auch ein Willkommen

Gibt es nicht ICs, die analoge Signale schalten können? Mir fällt da momentan keiner ein...

Warum kein Analog Multiplexer (wie in den AVR's intern verbaut) nutzen und nicht genutzte Pins auf Masse legen? Müsste ja eigentlich gehen. Aber sowas hab ich noch nie gemacht, hab daher auch kein IC parat. Nur mal so als Ideenansatz.

 

[Dirk]

Hallo zusammen,

Analogmultiplexer gibt es ja viele. Standard und billig zB 4066, 4051, 4052, 4053. Besser zum Beispiel Maxim MAX4617 ... oder BurrBrown MPC506 507 508.

Dirk

 

[LotadaC]

...
Gibt es nicht ICs, die analoge Signale schalten können? Mir fällt da momentan keiner ein...

Gehts jetzt ums schalten, oder ums mischen?
Zum schalten sollte es doch digital ansteuerbare Schalter-ICs geben (quasi sowas wie Reedrelais)...

Und was heißt "ungenutzten Eingang auf Gnd ziehen" konkret? Wenn kein Klinkenstecker in der Buchse steckt? Das sollte doch mit der richtigen Buchse ohne weitere Bauteile machbar sein.

 

[Pirx]

Hallo Marc,

ich lese das hier :

Ich möchte eigentlich nur einen Verstärkereingang mit einem Transistor gegen Masse ziehen, wenn er nicht gebraucht wird (Gitarrenumschalter, zwei IN, zwei OUT) ...

so, dass du Eingänge umschalten möchtest, indem du bei einem von 2 Eingängen das Signal nach Masse kurzschließt.

Das funktioniert prinzipiell auch - allerdings nur, wenn der Transistor Teil eines Spannungsteilers ist. Sprich das Signal muss zunächst durch einen Vorwiderstand und wird an dessen anderem Ende durch den Transistor kurzgeschlossen. Wie hier schon angemerkt, hat ein durchgeschalteter Transistor nicht 0 Ohm. Deshalb mutet so ein Schalter nicht komplett, das Signal wird nur gedämpft. Derlei habe ich schon gesehen mit bipolaren Transistoren und mit MOSFETs - allerdings bisher nur im Zusammenhang mit niederohmigen Line-Signalen (>= 0 dBu). Ob das auch mit Gitarrensignalen brauchbar funktioniert ... also ich neige zu der Vermutung, dass das spätestens bei Hi-Z nicht mehr unproblematisch ist. Ein kleines Reed-Relais wäre hier vielleicht die bessere Lösung.

Nachtrag:
So ein Transistorschalter ist freilich galvanisch gekoppelt mit dem Audioweg, d.h. in deinem Fall hängt auch der µC da mit dran. Dem kann man begegnen, indem man einen Optokoppler (mit Fototransistor) verwendet.

Gruß
Pirx

 

[mlentwojt]

Hi,

erst einmal vielen Dank für die ganzen Antworten. Ich vermute, ich habe das ganze etwas verkompliziert ausgedrückt, aber ich glaube, Pirx hat mich richtig verstanden.

Ich habe zwei Eingänge, die auf zwei Ausgänge gehen. Aber tatsächlich nur Eingang A nach Ausgang A und Eingang B nach Ausgang B.Vollständig getrennt. Es muss entweder die eine Gitarre auf den Verstärker gehen oder die akustische auf die PA.

An jedem Eingang steckt eine Gitarre, an jedem Ausgang ein Verstärker.

Eine Strecke zur Zeit ist aktiv. Ich schalte die Audiosignale mit einem Goldkontaktrelais von Takamisawa oder wie die Jungs heissen, welches vom Arduino Leonardo (ECHT MINI und billig) gesteuert wird. So weit, so gut, spielt auch alles. Allerdings habe ich natürlich in jedem Schaltzustand den nicht aktiven Verstärkereingang "in der Luft", was dafür sorgt, dass ich Übersprechen habe.

Das möchte ich durch die Schaltung "Tip gegen Masse" verhindern. Ich habe diesen Umschalter komplett fertig mit richtigen Schaltern, da ist das natürlcih kein Problem, allerdings muss ich die Möglichkeit haben, einen "Remote-Taster" anzuschließen und da muss ich eben entweder mit Kippstufe arbeiten oder ein Mikrocontroller verwenden, was dafür sorgt, dass ich eben nicht einfach über den Schalter den Verstärkereingang gegen Masse ziehen kann, sondern das elektronisch regeln muss. Ich könnte weitere Relais einbauen, aber das wollte ich eigentlich vermeiden, denn der Platz in soner Bodentreterschaltel ist leider endlich. Das mit der Dämpfung klingt logisch, da der Transistor keinen Kurzschluss gegen Masse herstellt. Aber sollte das nicht reichen, um den _Eingang_ des Verstärkers ruhig zu stellen? Oh mann, ist das schon alles lange her...

Danke euch allen und viele Grüße,

Marc

EDIT: Schuppen, Augen und so... Ihr habt natürlich alle recht, dass die Tatsache, das der Transistorschalter nie 100% hochohmig wird, das eh schon recht schwache Gitarrensignal noch einen weiteren Verlust erleidet und wahrscheinlich unnötig degeneriert. Das dürfte das sogenannte "Tonesucking" sein, von dem die Effektentwickler solche Angst haben. Ein Reedrelais wäre vielleicht doch ganz gut. Muss ja nix können, außer auf- und zuzumachen. Hab ich geschnallt...DANKE EUCH!

Hallo Marc,

ich lese das hier :


so, dass du Eingänge umschalten möchtest, indem du bei einem von 2 Eingängen das Signal nach Masse kurzschließt.

Das funktioniert prinzipiell auch - allerdings nur, wenn der Transistor Teil eines Spannungsteilers ist. Sprich das Signal muss zunächst durch einen Vorwiderstand und wird an dessen anderem Ende durch den Transistor kurzgeschlossen. Wie hier schon angemerkt, hat ein durchgeschalteter Transistor nicht 0 Ohm. Deshalb mutet so ein Schalter nicht komplett, das Signal wird nur gedämpft. Derlei habe ich schon gesehen mit bipolaren Transistoren und mit MOSFETs - allerdings bisher nur im Zusammenhang mit niederohmigen Line-Signalen (>= 0 dBu). Ob das auch mit Gitarrensignalen brauchbar funktioniert ... also ich neige zu der Vermutung, dass das spätestens bei Hi-Z nicht mehr unproblematisch ist. Ein kleines Reed-Relais wäre hier vielleicht die bessere Lösung.

Nachtrag:
So ein Transistorschalter ist freilich galvanisch gekoppelt mit dem Audioweg, d.h. in deinem Fall hängt auch der µC da mit dran. Dem kann man begegnen, indem man einen Optokoppler (mit Fototransistor) verwendet.

Gruß
Pirx

 

[dino03]

Hi Marc,

Ich habe zwei Eingänge, die auf zwei Ausgänge gehen. Aber tatsächlich nur Eingang A nach Ausgang A und Eingang B nach Ausgang B.Vollständig getrennt. Es muss entweder die eine Gitarre auf den Verstärker gehen oder die akustische auf die PA.

An jedem Eingang steckt eine Gitarre, an jedem Ausgang ein Verstärker.

Eine Strecke zur Zeit ist aktiv. Ich schalte die Audiosignale mit einem Goldkontaktrelais von Takamisawa oder wie die Jungs heissen, welches vom Arduino Leonardo (ECHT MINI und billig) gesteuert wird. So weit, so gut, spielt auch alles. Allerdings habe ich natürlich in jedem Schaltzustand den nicht aktiven Verstärkereingang "in der Luft", was dafür sorgt, dass ich Übersprechen habe.

Das möchte ich durch die Schaltung "Tip gegen Masse" verhindern. Ich habe diesen Umschalter komplett fertig mit richtigen Schaltern, da ist das natürlcih kein Problem, allerdings muss ich die Möglichkeit haben, einen "Remote-Taster" anzuschließen und da muss ich eben entweder mit Kippstufe arbeiten oder ein Mikrocontroller verwenden, was dafür sorgt, dass ich eben nicht einfach über den Schalter den Verstärkereingang gegen Masse ziehen kann, sondern das elektronisch regeln muss. Ich könnte weitere Relais einbauen, aber das wollte ich eigentlich vermeiden, denn der Platz in soner Bodentreterschaltel ist leider endlich.

also wenn du in jedem Signalweg schon nen Relais drin hast ...
Haben die Relais einen normalen Schließer oder ein Umschaltkontakt?
Schließer .... hmmm
Umschaltkontakt ... Mittelpol zum Verstärker, eine Seite zur Gitarre und andere an GND.
Verwende die Relais weiter und steuer sie mit nem Atmel und Transistortreiber an.

Ich hab für sowas mal Reed-Relais verwendet (die in dem DIL-Gehäuse). Das ging selbst beim Mikro-Zweig am Mischpult ohne Knacksen beim Umschalten. Für ganz wilde Sachen hab ich hier noch Relais mit Quecksilberbenetzten Kontakten rumliegen Die sind aus alten Meßgeräten oder was weiß ich noch. Irgendwo mal ausgebaut. Sind sogar MIL-gerecht

Gruß
Dino

 

[mlentwojt]

Hi Marc,

also wenn du in jedem Signalweg schon nen Relais drin hast ...
Haben die Relais einen normalen Schließer oder ein Umschaltkontakt?
Schließer .... hmmm
Umschaltkontakt ... Mittelpol zum Verstärker, eine Seite zur Gitarre und andere an GND.
Verwende die Relais weiter und steuer sie mit nem Atmel und Transistortreiber an.

Ich fass mir an den Kopf. Kennst Du das Gefühl, Dir irgendwas an den Schädel schlagen zu müssen?

Relais Takamisawa RY12W-K Relay 2x UM

ZWEI MAL UM...

Also Mitte auf Eingang und entgegengesetzt jeweils auf Masse...

Ich trau mich gar nicht mehr, etwas zu sagen.

Aber dennoch wäre eine Lösung mit Halbleitern zumindest interessant.

Grüße, Marc

 

[dino03]

Hi Marc,

Ich fass mir an den Kopf. Kennst Du das Gefühl, Dir irgendwas an den Schädel schlagen zu müssen?

Relais Takamisawa RY12W-K Relay 2x UM

ZWEI MAL UM...

Also Mitte auf Eingang und entgegengesetzt jeweils auf Masse...

das Leben kann so einfach sein

Gruß
Dino