Normalerweise würde man dazu ins Datanblatt schauen und die charakteristischen Werte des Transistors und die erforderlichen Kennlinien heraussuchen.

Mit diesen Informationen könnte man dann die Transistorschaltung dimensionieren, aufbauen und testen.

In diesem Artikel verfolge ich einmal einen anderen Ansatz.

Da ich die Widerstände in der Simulation sehr schnell austauschen kann gehe ich in diesem Artikel einmal experimentell an die Bestimmung der Bauteile für die Transistorverstärkerschaltung.

Aufbauen möchte ich die Verstärkerschaltung mit dem Transistor BC 548 B, den es für 0,15 EUR bei Conrad zu kaufen gibt.

Verstärken möchte ich ein kleines Sinus-Signal von U1 = 10 mV.

Dieser Transistor ist ebenfalls in der Standardinstallation von PSPICE enthalten, so dass wir direkt mit dem Aufbau des Transistors beginnen können.

Ein Transistor ist ein Stromverstärker. Der Eingangsstrom (Basisstrom) erzeugt einen um den Stromverstärkungsfaktor B verstärkten Ausgangsstrom (Kollektorstrom).

Da wir aber Spannungen verstärken möchten, müssen wir die Eingangsspannung in einen Eingangsstrom umwandeln und den Ausgangsstrom in eine Ausgangsspannung.

Für den Eingang schalten wir die Basis-Emitterspannung so vor, dass wir einen annähernd linearen Verlauf zwischen Basis-Emitter-Spannung und Basisstrom erhalten.

Der Transistor beginnt ab ca. 0,7 V zu leiten. Ab 0,75 V ist die Änderung des Basisstroms annähernd proportional zur Basis-Emitterspannung.

Um diesen Arbeitspunkt zu erhalten, spannen wir die Basis also über einen Spannungsteiler auf diese gewünschte Basis-Emitter-Spannung vor.

Das Wechselsignal, unsere Sinus-Spannung von 10mV koppeln wir anschließend über einen Kondensator ein.

Um den Ausgangsstrom in eine Spannung zu verwandeln, schalten wir vor die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors einen Widerstand RC.

Die an diesem Widerstand abfallende Spannung ist proportional zur Stromstärke Ic. Wenn wir diese Spannung also von der Betriebsspannung abziehen und die Kollektor-Emitter-Spannung als Ausgangsspannung verwenden, erhalten wir eine zur Eingangsspannung proportionale Ausgangsspannung.

Aber eben um 180° phasenverschoben, wie man auch im Video sieht.

Das Video zum Aufbau des Transistorverstärkers

Im Video turne ich den Aufbau der Schaltung und die experimentelle Ermittlung der geeigneten Widerstände einmal vor.

Unsere Eingangsspannung von 10mV wird um den Faktor 120 verstärkt.

Viel Spaß mit dem Video, das dieses Mal ein wenig länger geworden ist.

Der Aufbau auf einem Experimentierboard ist für kleinere Schaltung wie dieser häufig praktikabler als die Schaltung auf einer Lochrasterplatine zu löten, oder gar eine Platine zu ätzen.

Eine Anmerkung zu den Experimentierboards am Markt

Die Qualität dieser Boards ist sehr unterschiedlich, was aber leider oft nicht von außen zu erkennen.

Der wesentliche Qualitätsunterschied liegt in den Kontakten, die bei billigen Steckbrettern oft schnell ausleiern. Es kommt dann zu unterbrochenen Kontakten, die man von außen nicht erkennen kann. Die aufgebaute Schaltung funktioniert dann nicht, obwohl man alle Bauteile richtig miteinander verbunden hat. Die Fehlersuche ist dann äußerst frustrierend.

Gute Experimentierboards sind teilweise recht teuer. Hier bekommt man zwar ordentliche Qualität zu einem hohen Preis.

Gute Erfahrungen habe ich mit diesem Experimentierboard gemacht. Das Board gehört zu den Qualitätsboards ist aber für einen vernünftigen Preis zu haben.

Datenblatt des NE555

Beim Aufbau der Schaltung ist zunächst einmal die Pinbelegung des NE555 wichtig. Bisher haben wir mit dem Schaltzeichen des NE555 gearbeitet. Wie die Pins des eigentlichen Bausteins belegt sind, steht auf einem anderen Blatt.

Nämlich im Datenblatt

Hier sieht man die Zuordnung der einzelnen Anschlüsse zu den 8 Pins des NE555.

Video zum Aufbau der Blinkschaltung auf dem Experimentierboard

Im heutigen Video zeige ich also, wie man sehr schnell eine Blinkschaltung auf einem Experimentierboard aufbauen kann.

Ich habe eine Stückliste erstellt. Für den Fall, dass Du die Schaltung nachbauen möchtest. Hinweis zur Klarstellung: Bei den folgenden Verlinkungen handelt es sich um Partnerlinks. Bei einem Verkauf bekomme ich eine kleine Provision für die Vermittlung.

Stückliste für den Aufbau der Schaltung auf dem Experimentierboard

Zunächst einmal benötigst Du als Basis das Experimentierboard.

Zentraler Baustein ist der Timerbaustein NE555.

Widerstände 100Ohm, 10kOhm und 390Ohm.

Hier würde ich aber nicht nur diese 3 Widerstände einzeln (die gäbe es auch) kaufen, sondern jeweils als 10er Packung und dazu noch Widerstände mit weiteren Widerstandswerten.

Widerstände sind billig und man braucht sie immer.

Wir brauchen einen 100 uF Kondensator.

Auch hier würde ich noch ein paar Kondensatoren mitbestellen, um auch über die Änderung der Kapazitätswerte andere Blinkzeiten auszuprobieren.

LED. Hier kann man rote LEDs oder zum Beispiel gelbe LEDs nehmen.

Auch hier würde ich ein paar mehr kaufen, falls man eine „zerschießt“.

Ein Batterieclip, damit Du die 9V-Batterie an das Steckbrett anschließen kannst.

Eine 9V Batterie würde ich, falls Du nicht zufällig noch eine zu Hause hast, gleich mitbestellen.

Damit hättest Du alles zusammen, um die Schaltung aufzubauen.

Die Bauteile lassen sich anschließend wieder abbauen und für weitere Schaltungen, die wir noch bauen werden, verwenden.

Viel Spaß beim Bau der Schaltung.

Wie eine Fahrradventil die Luft, lässt auch die Diode den elektrischen Strom nur in eine Richtung durch.

So muss die Anode mit Pluspol und die Kathode mit dem Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen sein. Halbleiterdioden können nur geringe Spannungen aushalten und bei hohen Spannungen können sie zerstört werden. Sie dürfen somit eigentlich nur in Reihe mit einem Widerstand gesetzt werden. Die Größe des Widerstandes ist abhängig von der Art der Diode und Höhe der Betriebsspannung.

Drei Dioden (Germanium, Silizium und Leuchtdioden) werden nun genauer unter die Lupe genommen. Das Tutorial von mg-spots.de nimmt die Dioden genauer unter die Lupe.

Dioden-Arten

Bei allen drei Dioden steigt die Kennlinie sehr stark an, sobald sie höheren Spannungen ausgesetzt werden. Die Spannung bei der der Strom beginnt anzusteigen nennt sich Schwellspannung. Bei Germanium liegt diese bei 0,3 V, bei Silizium bei 0,7 V und bei LED ungefähr bei 2 V. Damit der Vorwiderstand (RV) berechnet werden kann, wird die Betriebsspannung (UB) der Spannungsquelle, die gemessene Diodenspannung (UF) an der Diode und der Diodenstrom (IF) benötigt.

Man kann jedoch auch die Schwellspannung (UD) statt der Diodenspannung nehmen, da es hier kaum Unterschiede gibt. Die Formel würde dann lauten: RV = (UB-UD):IF und es wird wieder deutlich, dass hier das Ohmsche Gesetz zum Einsatz kommt.

Der Diodenstrom beträgt in der Regel 20mA. Je steiler die Kennlinie einer Diode und kleiner die Schwellspannung, desto eher ist sie als Gleichrichter geeignet. Silizium wird dabei am häufigsten als Gleichrichter eingesetzt.

Gleichrichter-Schaltungen

Bei dem Einweg-Gleichrichter handelt es sich um eine sehr einfache Schaltung. Einweg kommt daher, da der Strom nur über einen Weg zum Lastwiderstand geht. Damit eine Gleichrichtung stattfinden kann, muss eine Spannungsquelle eine Wechselspannung erzeugen.

Aus der Elektrotechnik wissen wir, dass eine Wechselspannung als eine Sinuskurve dargestellt wird. Wird jetzt in der Schaltung eine Silizium-Diode verbaut, lässt diese also erst Strom durch, wenn der Wert der Spannungsquelle 0,7 V erreicht und erst dann fließt ein Strom. Sobald die Eingangsspannung unter diesen Wert fällt, sperrt die Diode und es fließt kein Strom. Dies bezieht sich immer auf eine positive Halbwelle. Bei der negativen Halbwelle fließt generell kein Strom und die Diode bleibt gesperrt.

Brücken-Gleichrichter

Eine etwas aufwendigere Schaltung ist die Brücken-Schaltung. Sie besteht aus vier Dioden. Wieder wird eine Wechselspannung verwendet. Bei der positiven Halbwelle wird der Strom über den Lastwiderstand und zwei Dioden geschickt und gleiches auch bei der negativen Halbwelle. Aber niemals alle vier Dioden gleichzeitig.

Im Vergleich zum Einweg-Gleichrichter wird hier auch die negative Halbwelle genutzt und wird durch den Aufbau zu einer positiven Halbwelle.

Für sehr kleine Spannung eignet sich diese Schaltung jedoch nicht, denn bei dieser Schaltung geht an den Dioden 1,4 V verloren. In diesem Fall eignen sich Germanium-Dioden eher. Doch die Gleichrichtung ist auch in diesem Fall sehr schwankend und ist noch nicht das Optimum für elektronische Schaltungen. Diese benötigen Spannungen mit fast keinen Schwankungen.

Diese Spannungen müssen geglättet werden. Umgesetzt werden kann dieses durch einen Sieb-Kondensator. Dieser wird in die Schaltung eingebaut und sobald Spannungspausen eintreten, entlädt sich der Kondensator und gibt die „fehlende“ Spannung ab und ergänzt die Ausgangsspannung. Fließt eine zu hohe Spannung, nimmt der Kondensator die „übrige“ Spannung auf.

Einfaches Gleichspannungs-Netzteil selber bauen

Ein Netzteil kann einfach selbst gebaut werden. Der Kondensator muss so gewählt werden, dass er die Eingangsspannung des Trafos aushält. Mit Lüsterklemmen kann die Schaltung einfach nachgebaut werden. Dazu wird ein Kondensator, ein Spielzeugtransformator, Schraubklemmen (Lüsterklemmen) und vier Dioden benötigt.

Stromkreis-Entkopplung mit Dioden

Bei dieser Schaltung können verschiedene LEDs angesteuert werden. Als Beispiel hat man zwei Schalter und drei LEDs. Mit Schalter 2 möchte man LED 1 + 2 ansteuern und mit Schalter 1 möchte man LED 2 + 3 ansteuern. Bei dieser Schaltung würde ein ODER-Glied (Digitaltechnik) zum Einsatz kommen.

Es gibt zahlreiche Einsatzgebiete und Schaltungsmöglichkeiten von Dioden. Sie sind aus der Elektrotechnik nicht mehr wegzudenken und finden überall ihren Einsatz.

In der Elektrotechnik gibt es drei verschiedene Werkstoffe der Elektrotechnik. Es gibt Leiter, Nichtleiter und Halbleiter.
Im ersten Teil des sechsten Tutorials von mg-spots.de wird die Herstellung und Funktionsweise näher erläutert. Die Leitfähigkeit ist abhängig von den Valenzelektronen. Valenzelektronen sind die Elektronen auf der äußerten Schale eines Atoms.

In einem Leiter sind diese frei beweglich. Bei den Halbleitern ist eine geringe Energiezufuhr notwendig ist, damit sich die Valenzelektronen in Bewegung setzen. Bei einem Nichtleiter können sich Valenzelektronen nicht bewegen. Es wäre eine so hohe Energiezufuhr nötig, dass dieser in der Regel zerstört werden würde.

Halbleiterkristalle

In der Halbleitertechnik wird auch häufig das Kristallgitter vorkommen. Dabei handelt es sich um Kristalle (Atome oder Moleküle), die sich absolut regelmäßig wie eine Art Gitter aneinander befinden. Ein Beispiel dafür ist das Silizium-Kristall.
Es handelt sich dabei um eines der am häufigsten verwendeten Halbleiter-Werkstoff. Dabei hat ein Silizium-Atom genau vier Nachbaratome.

Der Zusammenhalt des Gitters wird durch die Ionenpaarbindung gewährleistet. Wie bereits erläutert, besitzt das Silizium-Atom vier Nachbaratome.

Es holt sich also von jedem weiteren Atom ein Elektron. Auf der äußersten Schale befinden sich nur vier Valenzelektronen (4-wertig). Eine Schale ist jedoch erst dann vollständig „besetzt“, wenn diese acht Elektronen besitzt. Somit holt es sich (teilt sich) jeweils ein Elektron vom Nachbaratom und ist mit vier Nachbarelektronen vollständig besetzt. Dies nennt man Ionenpaarbindung.

Eigenleitfähigkeit und Stromleitung von Halbleiterkristallen

Bei entsprechender Zufuhr von Energie (Licht, Wärme, usw.) können sich Elektronen von den Ionenpaarbindungen lösen und sich innerhalb des Kristallgitters „frei“ bewegen. Dort wo sich das Valenzelektron gelöst hat, ist ein „Loch“ entstanden, welches positiv geladen ist. Je mehr Energie zugeführt wird, desto mehr Elektronen können sich „frei“ bewegen. Man spricht hierbei von elektrischer Leitfähigkeit und man hat „Strom erzeugt“.

Würde man nun an einen Halbleiterkristall eine Gleichspannung anlegen, würden die Elektronen eine gerichtete Bewegung auslösen und Strom würde fließen. Die Elektronen würden sich vom Minus-Pol zum Plus-Pol bewegen und die „Löcher“ vom Plus-Pol zum Minus-Pol.

Dotierung, Störstellen-Leitfähigkeit

Bisher haben wir von Halbleitern und Halbleiterkristallen in Form eines Kristallgitters gesprochen. Ein reiner Halbleiterstoff ist mit seinen Eigenschaften für den Bau von Diode, Transistoren und andern Bauteilen ungeeignet. Geändert werden kann dies durch eine Dotierung. Dabei wird der Halbleiterwerkstoff gezielt „verunreinigt“ und erhält so eine bessere Leitfähigkeit. Der Anteil der Fremdatome ist dabei jedoch enorm gering.

Für die Dotierung gibt es zwei Möglichkeiten. Es gib die p-Dotierung, dabei sind die Fremdatome 3-wertig und haben drei Valenzelektronen und können somit nur mit drei Silizium-Atomen eine Bindung eingehen und somit entsteht ein „Loch“ und ein freies Valenzelektronen. Bei der n-Dotierung ist ein Fremdatom 5-wertig. Bei der p-Dotierung sind die Löcher = Majoritätsträger und Elektronen = Minoritätsträger. Bei der n-Dotierung sind die Löcher = Minoritätsträger und die Elektronen = Majoritätsträger.

Mit einer Dotierung erreicht man eine wesentlich höhere Leitfähigkeit und eine größer Temperatur-Unabhängigkeit der Gesamtleitfähigkeit. Ohne die zwei verschiedenen Arten der Leitfähigkeit wären pn-Übergange (Dioden und Transistoren) nicht möglich.

Bei einem pn-Übergang wird eine Diffusion von p-Dotierungen und n-Dotierungen durchgeführt. In einem Halbleiter können also beide Dotierungen vorhanden sein. Nach der Diffusion sind die positiven und die negativen Ladungsträger getrennt. In der Mitte befindet sich eine Sperrschicht und darin sind keine freien Ladungsträger. Die Ladungsträger befinden sich jeweils auf einer Seite. Auf der einen Seite die positiven und auf der anderen Seite die negativen Ladungsträger.

Wird an diesen Halbleiter nun eine Spannungsquelle angeschlossen und der positive Pol an die Anode (+) und der negative Pol an die Kathode (-) des Halbleiters, die Sperrschicht wird kleiner und bei 0,7 Volt fließt ein Strom.

Schließt man die Anode an den negativen Pol und die Kathode an den positiven Pol der Spannungsquelle, so fließt kein Strom. In diesem Fall sprechen wir von einer Diode. Je nachdem wie sie in einer Schaltung angeschlossen wird, sperrt sie den Strom oder lässt ihn durch.

Ein Operationsverstärker hat drei Wichtige Anschlüsse, die seine Funktion durch Beschaltung von Widerständen, Kondensatoren oder einfach nur Verbindungen dieser Anschlüsse beeinflusst.

Unabhängig von der äußeren Beschaltung versucht der OP kontinuierlich den Spannungsunterschied zwischen invertierenden Eingang (-) und nichtinvertierenden Eingang (+) auf 0V zu halten.

Dies wird beim invertierenden Verstärker dadurch erreicht, dass sein Ausgang so viel Spannung entgegengesetzt zur Eingangsspannung ausgibt, dass durch den Spannungsteiler R1 und R2 am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang.

Da der nichtinvertierende Eingang auf Masse geschalten ist, versucht er auch am invertierenden Eingang 0V zu erreichen.

Die Ausgangsspannung ist also zum einen von der angelegten Eingangsspannung und dem Widerstandsverhältnis R2/R1 abhängig.

Wenn das Widerstandsverhältnis z.B. 1 beträgt (also beide Widerstände gleich groß sind) fällt an Widerstand R1 und R2 gleich viel Spannung ab.
Dass nun am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang, muss die Ausgangsspannung in diesem Beispiel genau so hoch sein wie die Eingangsspannung.

Allerdings muss sie bei positiver Eingangsspannung negativ sein und bei negativer Eingangsspannung positiv, da Ein- und Ausgangsspannung auf denselben Eingang führen und sie sich entgegenwirken müssen.

Dieses Verhalten lässt sich auf jedes Widerstandsverhältnis ableiten.
Verstärkung=R2/R1 bzw. Ausgangsspannung = Eingangsspannung x R2/R1

Diese Operationsverstärkerschaltung verändert also am die Polung der Eingangsspannung und verstärkt, bzw. dämpft sie. Das die Polarität verändert wird lässt sich schon am Wort INVERTIERENDER Verstärker erkennen.

Das Video zum Operationsverstärker als nichtinvertierender Verstärker

Über den Autor

Dies ist ein Gastartikel vom TeTeacher.
Ich bin gelernter Elektroniker für Geräte und Systeme, der neben seiner Ausbildung seine Fachhochschulreife erlangt hat.
Ich betreibe einen YouTube-Channel, auf dem ich regelmäßig neue Videos hoch lade.
In meinen Videos beschäftige ich mich mit diversen Themen der Elektrotechnik und versuche dort meine Kenntnisse an Schüler, Azubis, Studenten oder Technikinteressierte Leuten weiterzugeben.
Ich erkläre die einzelnen Themengebiete anhand von anschaulichen Bildern und zur besseren Einprägung gebe ich Eselsbrücken und Beispiele an.
Um mehr Videos zu sehen, besuche doch meinen Channel auf: www.youtube.com/user/TeTeacher

Unabhängig von der äußeren Beschaltung versucht der OP kontinuierlich den Spannungsunterschied zwischen invertierenden Eingang (-) und nichtinvertierenden Eingang (+) auf 0V zu halten.

Die Funktion des Komparators wird dadurch erreicht, dass man keine äußere Beschaltung hinzufügt.
Man legt lediglich zwei Eingangsspannungen an.

Die eine am invertierenden und die andere am nichtinvertierenden Eingang an.

Der Operationsverstärker vergleicht diese Spannungen und entscheidet je nach Ereignis ob er eine positive oder negative Ausgangsspannung ausgibt.

Der Wert der Ausgangsspannung steigt bis auf den Wert der positiven bzw. negativen Betriebsspannung an.

Wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang größer ist als die am invertierenden Eingang gibt der Ausgang eine positive Spannung aus.

Wenn aber die Spannung am invertierenden Eingang größer ist als die des nichtinvertierenden Eingangs kann am Ausgang eine negative Spannung abgegriffen werden.

Das Video zum Operationsverstärker als Komparator

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Bei einem Drehkondensators werden die Platten ineinander gedreht.

Bei Drehkondensatoren, wird die Oberfläche einer Kondensator ebenfalls doppelt genutzt, wie wir an der Lösung der Aufgabe sehen werden.

Aufgabe zur Berechnung der Kapazität eines Drehkondensators

Es geht also um folgende Aufgabe:

Ein Drehkondensator enthält 12 feste und 13 drehbare, jeweils parallel geschaltete, halbkreisförmige Platten. Ihr wirksamer Durchmesser ist D=6cm.

Der Abstand zwischen den Plattenoberflächen beträgt d=0,5mm.

Berechne die Kapazität der Platten, wenn die beweglichen Platten ganz eingedreht sind.

In dieser Aufgabe werden die Folien also nicht aufgewickelt, sondern liegen abwechselnd nebeneinander, so dass die inneren Platten 2 Nachbarn haben. Die äußeren Platten haben nur einen Nachbarn.

In der vorliegenden Aufgabe, kommt die Einheit m sogar noch in einer Konstanten vor. Es macht also Sinn, alle Längen in m anzugeben.

Die gegebene Fläche ist ein Halbkreis. Bei gegebenem Durchmesser lässt sich also leicht die Fläche ausrechnen.

Nun sind in der Aufgabenstellung nicht nur zwei gegenüberliegende Flächen gegeben, sondern insgesamt 25 Flächen ineinander geschachtelt.

Bei 13 Scheiben einer Polarität und 12 Scheiben der anderen Polarität erhalten wir insgesamt 24 Flächen, die zur Kapazität des Drehkondensators beitragen.

Bei gegebenem Abstand von d=0,5 mm erhalten wir so eine Kapazität des Drehkondensators von C=600pF.

Unabhängig von der äußeren Beschaltung versucht der OP kontinuierlich den Spannungsunterschied zwischen invertierenden Eingang (-) und nichtinvertierenden Eingang (+) auf 0V zu halten.

Dies wird beim nichtinvertierenden Verstärker dadurch erreicht, dass sein Ausgang so viel Spannung ausgibt, dass durch den Spannungsteiler R1 und R2 am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang.

Die Ausgangsspannung ist also zum einen von der angelegten Eingangsspannung und dem Widerstandsverhältnis R2/R1 abhängig.

Wenn das Widerstandsverhältnis z.B. 1 beträgt (also beide Widerstände gleich groß sind) fällt an Widerstand R1 und R2 gleich viel Spannung ab. Dass nun am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang, muss die Ausgangsspannung doppelt so hoch sein wie die Eingangsspannung, da die Spannung am invertierenden Eingang nur über den Widerstand R2 abfällt.

Dieses Verhalten lässt sich auf jedes Widerstandsverhältnis ableiten.

Verstärkung=1+(R2/R1) bzw. Ausgangsspannung = Eingangsspannung x (1+R2/R1)

Beim nichtinvertierenden Verstärker gehen Eingangsspannung uns Ausgangsspannung auf unterschiedliche Eingänge, was dazu führt, dass wenn man eine positive Eingangsspannung anlegt auch eine positive Ausgangsspannung ausgegeben wird. Wenn eine negative Eingangsspannung angelegt wird, wird eine negative Ausgangsspannung ausgegeben. Er invertiert also NICHT, was man auch schon im Namen „nichtinvertierender“ erkennen kann.

Da die Formel „plus eins“ erhält kann mit diesem Verstärker keine Verstärkung unter eins realisiert werden. Man kann die Eingangsspannung also nicht dämpfen.

Das Video zum Operationsverstärker als nichtinvertierender Verstärker

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Das Video stammt von der Seite mg-spots, auf der auch weitere interessante Videos zur Elektrotechnik zu finden sind.

In dem Video wird der Aufbau eines einfachen Verstärkers mit Hilfe einer Emitterschaltung hergeleitet.

Angefangen bei der Betrachtung der verschiedenen Kennlinien,. also der Eingangskennlinie

Steuerkennlinie und Ausgangskennlinie, eines npn-Transistors werden die wichtigsten Kenndaten eines Transistors gezeigt.

Konstruktion der Widerstandsgeraden

Um das Ausgangsverhalten des Transistors zu zeigen, wird die Widerstandsgerade in die Ausgangskennlinie gelegt.

Die Konstruktion der Widerstandgeraden wird anhand der beiden Situationen

• Transistor sperrt
• Transistor leitet

erläutert.

Sperrt der Transistor fällt die gesamte Spannung zwischen Kollektor und Emitter ab, die Stromstärke IC ist dann 0.

Würde der Transistor voll durchleiten, fiele zwischen Kollektor und Emitter keine Spannung ab. Die Stromstärke würde nur durch RC begrenzt und wäre I= UB / RC .

Arbeitspunkt

Der Arbeitspunkt, der sich am Ausgang einer Transistorschaltung für andere Spannungswerte ergibt, wird anhand des Ausgangskennlinienfeldes erläutert.

Nach dieser Einführung werden die einzelnen Kennlinien in die Vierquadranten-Darstellung überführt und die Verknüpfung der einzelnen Kennlinien erläutert.

Hier wird auch sehr schön deutlich, wie sich der Arbeitspunkt zwischen den Kennlinien übertragen lässt.

Weil Halbleiter-Bauelemente temperaturempfindlich ist, ist die Leistung, die an Halbleiterbauelementen in Wärme umgewandelt wird begrenzt.

Diese maximale Gesamtverlustleistung Ptot lässt sich in die Ausgangskennlinie als Verlustleitungshyperbel eintragen und darf vom Arbeitspunkt nicht nach oben überschritten werden.

Am Ende des Videos werden die dynamischen Kennwerte erläutert. Bei dynamischen Kennwerten sind die Kennwerte abhängig vom Arbeitspunkt.

Am Ende Video wird gezeigt, wie man mit Hilfe der Vierquadranten-Darstellung eine Wechselspannungs-Ansteuerung zur Verstärkung von Wechselspannungen realisieren kann.

So hat man oft auf einer Platine im Mikrocontroller-Umfeld eine Spannung von 5 V, die über einen  USB-Port vom PC geliefert wird, benötigt aber zudem eine Spannung von 3,3 V für den Mikrocontroller.

Diese Spannung muss aber einigermaßen lastunabhängig sein. Ein einfacher Spannungsteiler fällt somit aus.

Eine einfache Lösung sind Spannungsregler.

Feste Spannungsregler beispielsweise ein 7805 oder 7803 stellen jedoch lediglich eine Ausgangsspannung fester Größe, hier also 5V bzw. 3 V zur Verfügung.

Benötigt eine abweichende Spannung, wie hier 3,3V, bietet sich ein einstellbarer Spannungsregler an.

Spannungsregler LM317

Ein typischer, einfach zu beschaltender  Spannungsregler ist der LM317 . Über einen Spannungsteiler kann die gewünschte Ausgangsspannung eingestellt werden.

Im heutigen Video zeigt Dave Jones, wie er eine einfache Lösung für ein AVR-Board aufgebaut hat.

Mit Hilfe des LM317 soll eine Spannung von 3,3 V erzeugt werden. Anhand des Datenblatts zeigt Dave zunächst, wie die Bauteile zur Beschaltung des LM317 ausgelegt werden müssen.

Im weiteren untersucht Dave die Schaltung und ermittelt anhand des Datenblatts, in welchen eingangsseitigen Spannungsbereichen mit der gewünschten Spannungsbereichen zu rechnen ist.

Sehr schön sieht man, wie die Dropout-Spannungen aus dem Datenblatt mit den gemessenen Spannungen übereinstimmen. Zum Test startet Dave mit einer Eingangsspannung von 5 V und senkt diese Spannung bis auch die Ausgangsspannung zu weit absinkt.

Dave zeigt im Video zunächst den hardware-technischen Aufbau seiner Lösung. Wenn Du Dich mehr für die Dimensionierung der Schaltung und die anschließenden Tests der Schaltung interessierst, dann kannst Du bei 8:10 Min. starten, und Dir bei Interesse anschließend die ersten 8 Minuten anschauen.

Viel Spaß  mit dem Video.