Verständnisfrage zu Transistoren!?
Hallo,
ich hätte eine Verständnisfrage zu Transistoren, in dem Fall NPN-Transistoren. Ziel ist es eine 5V Spannung (über Basis und Emitter) zu einer 24V Spannung zu verstärken. Ich habe im Internet jetzt mehrere Schaltungen gesehen, bei denen die vier Pole offenbleiben und diese nur als "Eingang" und "Ausang" gekennzeichnet sind. Ich habe aber auch Schaltungen gesehen, bei denen sowohl am Eingang als auch am Ausgang eine Spannungsquelle anliegt.
Die genaue Frage ist jetzt, ob der Transistor wirklich ein Eingangssignal verstärken kann (ohne eine zusätzliche Spannungsquelle) oder ob er einfach nur als Schalter dient um mit einem geringen Basisstrom, einen größeren Kollektorstrom zu steuern, der von einer 2. Quelle bereits über Emitter/Kollektor angeschlossen ist.
Lg und vielen Dank!
5 Antworten
Wenn man einen Transistor als Spannungsverstärker einsetzen will, muss man wissen, dass nur SPANNUNGSÄNDERUNGEN verstärkt werden können - z.B. sinusförmige Änderungen, also Wechselspannungen.
Wenn Du also z.B. eine Wechselspannung von 0,1V=100mV verstärken willst, kannst Du eine Schaltung aufbauen, bei der dann am Ausgang eine Wechselspannung von 1V oder noch mehr erscheint.
Voraussetzung für das Ganze ist (1) eine Betriebs-(Gleich)-Spannung von einigen Volt (z.B. 9 oder 12 V) zwischen Kollektoranschluss und Emitteranschluss und (2) eine Gleichspannung von etwa 0,7V zwischen dem Basis- und dem Emitteranschluss (wird oft über einen Spannungsteiler aus der oben genannten größeren Betriebsspannung erzeugt.
Das ganze ist dann der sog. Gleichspannungs-Arbeitspunkt, den jeder Transistor benötigt, um Spannungsänderungen am Eingang dann verstärken zu können. Dabei fließt zunächst auch ein Gleichstrom durch den Transistor (vom Kollektor zum Emitter), dessen Wert sich durch die an der Basis anliegende kleine zu verstärkende Wechselspannung im gleichen Takt ändert.
Der durch den Transistor fließende Kollektorstrom wird also durch die Basis-Emitterspannung verändert (gesteuert). Diese Änderung wird durch einen Ohm-Widerstand zwischen Kollektoranschluss und Betriebsspannung in eine Spannungsänderung überführt.
Das ist die Verstärkungswirkung des Transistors.
".....und würde die mit einer 5V Spannung antreiben..." ? Wen würdest Du antreiben? Bitte drücke Dich verständlicher aus - sonst kann man Dir nicht helfen (da die Aufgabenstellung unklar ist.)
Also die Aufgabenstellung lautet: Mit Hilfe einer Externen USB-Datenkarte, (welche an einen Laptop mit passender Software verbunden ist) einen 24V Motor zu steuern. Die Datenkarte besitzt einen digitalen Ausgang mit 5V als Ausgangsspannung. Dementsprechend müssen diese 5V der Datenkarte irgendwie den 24V Motor antreiben können wo der Transistor ins Spiel kommen soll.
Eine zweite Spannungsquelle (meine Betriebsspannung) mit 24V besitze ich ebenfalls. Diese würde ich über einen Schaltkreis mit dem Motor und dem Kollektor-Emitter des Transistors verbinden. Die 5V der Datenkarte wäre dann meine "Eingangsspannung" für den Transistor, welche über den Basis-Emitter läuft. Mit diesen 5V will ich also den Durchfluss von Kollektor-Emitter steuern.
Immer noch nicht klar. Ich vermute mal, dass der Motor in seiner Drehzahl auch verändert werden soll, richtig? Also muss man wissen, in welchem Bereich die Spannung dafür (24 V Nennwert?) verändert werden soll. Und was ist mit den 5Volt? Sind die immer da oder soll der Motor stoppen, wenn die auf eine kleinere Spannung (welche?) gehen ?
Nein die Drehzahl des Motors soll sich nicht verändern. Und die 5V sind auch nicht immer da, es reicht ein Impuls um den Motor zu starten, aber das lässt sich dann über die Software programmieren.
Hier gelten also nur die zwei Zustände 1. Spannung vorhanden (5V bzw. 24V) oder 2. keine vorhanden
OK - dann soll der Transistor also nur als Schalter arbeiten, der den Motor ein- und ausschalten kann (24V on/off) - gesteuert durch die 5V (on/off), richtig?
Solche Schalter-Anwendungen sind ja ganz klassisch.
Du musst den Transistor in Emitter-Grundschaltung betreiben, wobei dann am Kollektor einmal 24V verfügbar sind (Betriebsspannung für den Transistor) und einmal ungefähr 0.5 bis max. 1 V (Transistor durchgeschaltet mit viel Kollektorstrom). Die 5V müssen dann über einen Widerstand (einige kOhm) an die Basis gelegt werden.
Du solltest auch wissen, wieviel Strom der Motor braucht.
Es ist auch ganz wichtig zu wissen, was der Motor an Strom zieht - möglicherweise musst Du mit einem Relais arbeiten, weil sonst die Spannung für den Motor nicht ausreicht (ist immer etwas kleiner als 24 V.)
Abhängig von der Grundschaltung des Transistors kann ein solcher Strom verstärken, Spannung verstärken oder beides verstärken.
Emitterschaltung: Kann Strom und Spannung verstärken.
Basisschaltung; Kann Spannung verstärken.
Kollektorschaltung: Kann Strom verstärken.
Ausführliche Erläuterungen zu finden z.B. hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Transistorgrundschaltungen
Deutlich möge sein, dass die Spannung, auf die (maximal) verstärkt wird, als Versorgungsspannung anliegen muß - der Transistor transformiert nicht die Eingangsspannung herauf, sondern stellt ein Signal als ein Signal mit unterschiedlichem Zustand dar, sich dabei der Versorgungsspannung bedienend.
Ein Transistor kann sowohl als Schalter, als auch als Verstärker verwendet werden; das hängt ganz von der konkreten Schaltung ab. Eine verstärkte Spannung kann i.A. aber höchstens so groß werden, wie die Versorgungsspannung: wenn du 5V auf 12V verstärken möchtest, musst du auch eine Spannungsquelle verwenden, die mindestens 12V bereitstellt. Wenn du vorhandene Spannungen einfach nur erhöhen möchtest, suchst du eher nach einem DC/DC Konverter.
Hallo,
also das was Du da schreibst hat nur entfernt etwas mit der Wirkungsweise eines Transistors zu tun (die Stromverstärkung passt etwa)!
Aus 5V Gleichspannung kann man mittels DC/DC-Wandler oder oft auch Spannungswandler genannt, eine höhere Gleichspannung erzeugen.
Grüße aus Leipzig
Antwort 2 ist richtig!
Der kleiner Strom steuert den Großen!
Von sich aus kann der Transistor die Spannung nicht erhöhen.
grüße
Ein kleiner Strom kann keinen 100-mal größeren Strom "steuern". Wie stellst Du Dir das denn vor? Leistungsmäßig unmöglich-
Ich habe eine Betriebsspananung von 24V und würde die mit einer 5V Spannung antreiben (bzw. mit 0,7 V, wenn ich da noch einen Widerstand einbaue).
Ziel ist es, einen Motor, der mit 24V läuft über eine Datenkarte zu steuern, die maximal 5V ausgibt.