Wat is het nut van deze weerstand?

Dag iedereen,

Naar aanleiding van dit topic heb ik een beetje zitten experimenteren met transistoren. Bedoeling is om met een NPN transistor een PNP transistor te schakelen, om zo een highside switch te maken voor een load (voorgesteld door de 25ohm weerstand). Dit is een voorbeeldschema dat ik vond op internet, en dat ik uitprobeerde in een simulator.

http://www.bodicker.be/images/electronics/nut-weerstand-npn-pnp.jpg

Ik snap echter het nut van de 1K weerstand niet - ik heb een schakelaar toegevoegd tussen de bron en deze weerstand, en als ik de schakelaar open, verandert er zo goed als niets (de getoonde stromen veranderen hoogstens 1mA).

Als ik dit alles op een breadboard probeer met een LED + weerstand als load, lijkt alles me te werken.

Is er een specifieke reden voor deze weerstand, of mag ik deze gewoon weglaten?

Alvast bedankt!

Marlon

PS: is de term highside switch eigenlijk de correcte term? Ik kom namelijk ook wel eens de term emitter-follower tegen voor deze situatie.

vergeten

Golden Member

Wat dacht je van stroombegrenzing voor de NPN transistor als die in geleiding is. (hij zal anders in rook opgaan.)
En als de NPN transistor niet in geleiding is, zorgt hij samen met de tweede 1k, voor het sperren van de PNP transistor.

Doorgaans schrijf ik duidelijk wat ik bedoel, toch wordt het wel anders begrepen.

Een echte NPN tor zoals een BC547 lekt afhankelijk van de omstandigheden tot een paar uA.
Die paar uA maal de stroomversterkingsfactor van de PNP tor kan voldoende zijn om merkbaar stroom door de last te laten lopen. Bij 200 mA zal het allicht meevallen, maar goed sperren kan belangrijk zijn.

Dit is een tweede soortgelijke vraag; Ik zou pas aan simulatie beginnen als je voldoende kennis en ervaring hebt. Het is ERG veel moelijker dan de praktijk om goed te doen en er van te leren.
Het is belangrijk steeds goed te begrijpen wat de beperkingen van een specifieke simulatie zijn.

Kwestie van eens goed kijken.
Zodra de linkse transistor via de basis aangestuurd wordt, zal hij collectorstroom trekken. Zonder weerstand zou de linker transistor de voeding kortsluiten. Kijken wie er wint.

Arco

Special Member

...Kijken wie er wint.

Hangt ook van de batterij af. Als het een knoopcel is kon de transistor wel eens winnen... :)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard-, firm-, en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Thevel

Golden Member

Zonder weerstand zou de linker transistor de voeding kortsluiten. Kijken wie er wint.

Ik neem aan dat je bedoeld de weerstand weglaten en doorverbinden.

Op 23 november 2017 23:05:03 schreef vergeten:
Wat dacht je van stroombegrenzing voor de NPN transistor als die in geleiding is. (hij zal anders in rook opgaan.)
En als de NPN transistor niet in geleiding is, zorgt hij samen met de tweede 1k, voor het sperren van de PNP transistor.

Ik vrees dat ik voor een misverstand heb gezorgd met mijn originele schema. Het was niet mijn bedoeling enkel de weerstand weg te laten, maar wel de hele lijn tussen voeding en collector (vandaar de schakelaar in de simulatie, zodat ik het verschil kon zien).

http://www.bodicker.be/images/electronics/nut-weerstand-npn-pnp-2.jpg

Wat ik eigenlijk bedoelde: wat is het verschil met dit schema ten opzichte van mijn originele schema?

Indien de schakelaar ingedrukt is, vloeit er 4,24mA doorheen de NPN transistor van C naar E, en schakelt de PNP de load. Als de schakelaar open staat, vloeit er geen stroom, en vloeit er geen stroom door de load.

Is deze weerstand dan nog steeds nodig? En zoja, waarom?

Bedankt!

Marlon

De TS bedoelt niet de weerstand vervangen door een doorverbinding, maar de weerstand helemaal weglaten. Daarom heeft hij ook de schakelaar getekend.
Het enige nut van deze weerstand is dat de PNP transistor beter wordt dichtgezet als de NPN transistor hem niet aanstuurt.
Zoals hij heeft geconstateerd maakt het bij moderne transistors nauwelijks iets uit.

Thevel

Golden Member

Op 23 november 2017 23:36:31 schreef Marlon:
Is deze weerstand dan nog steeds nodig? En zoja, waarom?

Die vraag is al eerder beantwoord o.a door Aart:

Een echte NPN tor zoals een BC547 lekt afhankelijk van de omstandigheden tot een paar uA.
Die paar uA maal de stroomversterkingsfactor van de PNP tor kan voldoende zijn om merkbaar stroom door de last te laten lopen. Bij 200 mA zal het allicht meevallen, maar goed sperren kan belangrijk zijn.

Op 23 november 2017 23:09:56 schreef Aart:
Dit is een tweede soortgelijke vraag; Ik zou pas aan simulatie beginnen als je voldoende kennis en ervaring hebt. Het is ERG veel moelijker dan de praktijk om goed te doen en er van te leren.
Het is belangrijk steeds goed te begrijpen wat de beperkingen van een specifieke simulatie zijn.

Daar had ik eigenlijk niet bij stil gestaan. Tijdens het testen van deze setup heb ik al een keer bijna m'n vingers verbrand aan een (te) heet wordende transistor, vandaar dat het me veiliger leek om zoiets toch maar eerst in een simulator te proberen.

Kwestie van zowel vingers als transistoren te sparen bij fouten...

Marlon

Thevel

Golden Member

Op 23 november 2017 23:36:31 schreef Marlon:
[...]Ik vrees dat ik voor een misverstand heb gezorgd met mijn originele schema. Het was niet mijn bedoeling enkel de weerstand weg te laten, maar wel de hele lijn tussen voeding en collector (vandaar de schakelaar in de simulatie, zodat ik het verschil kon zien).

[afbeelding]

Wat ik eigenlijk bedoelde: wat is het verschil met dit schema ten opzichte van mijn originele schema?

Indien de schakelaar ingedrukt is, vloeit er 4,24mA doorheen de NPN transistor van C naar E, en schakelt de PNP de load. Als de schakelaar open staat, vloeit er geen stroom, en vloeit er geen stroom door de load.

Is deze weerstand dan nog steeds nodig? En zoja, waarom?

Bedankt!

Marlon

Moderne transistors hebben dan wel een zeer kleine lekstroom, maar ook een hoge versterking. 1uA lek kan dan al een collectorstroom in de volgende weerstand van een halve mA veroorzaken. Dan hangt het van de belasting af of dat toelaatbaar is. Zoals gezegd, zorgt de weerstand ervoor dat de tweede trannsistor helemaal uit geleiding gaat.
Om dezelfde reden zou de eerste transistor ook een basisweerstand naar aarde moeten hebben. Het zou zomaar kunnen dat de zwevende basis brom oppakt en dat dat bij een versterking van twee maal 500, op de uitgang al een mooie blokgolf oplevert.

Op 23 november 2017 23:09:56 schreef Aart:
Een echte NPN tor zoals een BC547 lekt afhankelijk van de omstandigheden tot een paar uA.
Die paar uA maal de stroomversterkingsfactor van de PNP tor kan voldoende zijn om merkbaar stroom door de last te laten lopen. Bij 200 mA zal het allicht meevallen, maar goed sperren kan belangrijk zijn.

Op 23 november 2017 23:45:02 schreef buzzy:
Moderne transistors hebben dan wel een zeer kleine lekstroom, maar ook een hoge versterking. 1uA lek kan dan al een collectorstroom in de volgende weerstand van een halve mA veroorzaken. Dan hangt het van de belasting af of dat toelaatbaar is. Zoals gezegd, zorgt de weerstand ervoor dat de tweede trannsistor helemaal uit geleiding gaat.

Thevel wees me nogmaals op het antwoord van aart, en met dit antwoord erbij denk ik dat ik het nu begrijp.

In de simulatie heb ik enkele voltmeters bijgeplaatst. Als de NPN de PNP aanstuurt, is de collector van de NPN op 37mV, lager dan de basis van de PNP, en dus vloeit er stroom doorheen de PNP.

De extra weerstand van 1K zorgt er dus voor dat de basis van de PNP op exact 5V staat, en sluit dus als het ware de PNP volledig af. In de simulatie zie ik dat zonder deze weerstand de base op 4,76V zou staan, waardoor er dus toch nog een ministroom zou vloeien.

Zoals jullie al zeggen wordt deze versterkt, hetgene dus er voor zou zorgen dat er alsnog een stroom doorheen de last gaat.

Bedankt voor de uitleg!

Marlon

Op 23 november 2017 23:45:02 schreef buzzy:
Om dezelfde reden zou de eerste transistor ook een basisweerstand naar aarde moeten hebben. Het zou zomaar kunnen dat de zwevende basis brom oppakt en dat dat bij een versterking van twee maal 500, op de uitgang al een mooie blokgolf oplevert.

Toen ik de emitter van de PNP bekeek op m'n oscilloscoop, zag ik inderdaad een niet 100% stabiele spanning. Als ik je goed begrijp, is het ontbreken van die weerstand de reden van die onstabiliteit?

Ik neem aan dat ik dan best nog een weerstand van 1K kan toevoegen naar aarde.

Bedankt!

Marlon

Op 24 november 2017 00:09:41 schreef Marlon:
Ik neem aan dat ik dan best nog een weerstand van 1K kan toevoegen naar aarde.

Dit zou dan de finale versie van het schema moeten zijn:

http://www.bodicker.be/images/electronics/nut-weerstand-npn-pnp-final.jpg

Nu zit er zowel een weerstand (links) aan de collector, als een weerstand van emitter naar GND aan dezelfde NPN transistor.

Hopelijk is het nu correct?

Marlon

Thevel

Golden Member

Nu zit er zowel een weerstand (links) aan de collector, als een weerstand van emitter naar GND aan dezelfde NPN transistor

De weerstanden mag je best wat hoger kiezen, bijv 10kΩ

Op 24 november 2017 17:24:01 schreef Thevel:
De weerstanden mag je best wat hoger kiezen, bijv 10kΩ

Bedankt voor de tip! Ik heb beide weerstanden aangepast naar 10kΩ.

Hoe kies je de juiste waarde van die weerstanden eigenlijk? Is er een gouden regel, of is het meer een vorm van leren door ervaring?

Ik heb namelijk al vaker gemerkt dat mensen niet zozeer één waarde van weerstand kiezen (of voorstellen), maar eerder een bereik waarbinnen je best een weerstand kan kiezen.

Thanks,

Marlon

Rechts wil je 200mA. Dan zoek je in het datasheet van je transistor op wat de minimale versterking is. Bijvoorbeeld 100. Dan moet er dus een bassisstroom in van 2mA. Even ruw: 5V / 10k = 0.5mA = te weinig.

In datasheets van torren als de BC547 staan getallen als 200 en 300 als minimale HFE. Ik reken voor het gemak liefst met 100. De lol is dat ik dan meteen wat marge heb.

STEL je rekent de boel "precies" uit en je belasting is een raspberry pi die "even" een grafische bewerking moet doen en "even" wat meer nodig heeft. De transistor gaaat zich dan als "200mA stroombron" gedragen. Wil de pi meer dan 200mA (al is het maar 201!) dan zakt de spanning net zo lang totdat de stroom weer 200mA is. Dat is dus het moment dat de pi stopt met normaal werken.....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
fatbeard

Honourable Member

Back2Basics: Transistoren zijn stroomversterkers.

Hoeveel versterking een bepaalde transistor heeft staat in de datasheet (hFE).
De maximaal toelaatbare stroom in de collector staat ook in de datasheet (IC), daarboven gaat-ie stuk. Dus moet die stroom beperkt worden door een weerstand, die kun je met de wet van Ohm uitrekenen.
Wat ook van belang is: de maximaal toelaatbare stroom door de basis (bij een teveel gaat de tor ook stuk); dit staat soms in de datasheet (IBM). Een -meestal- veilige waarde is onder de 5mA, liefst zo klein mogelijk (afhankelijk van de gewenste IC en hFE). Ook hier kun je de benodigde weerstand uitrekenen met de wet van Ohm.

In de praktijk neemt de ouwe rot in het vak er een die hij* toevallig bij de hand heeft en waarvan de waarde dicht genoeg bij de theoretisch juiste ligt...

Er is heel veel meer te vertellen over (stroom)versterking met transistoren, maar dit is een heel bruikbare benadering.

*'Ouwe rot' is een staande uitdrukking die alleen in de mannelijke variant bestaat. Sorry, dames.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Thevel

Golden Member

Op 24 november 2017 17:24:01 schreef Thevel:
[...]
De weerstanden mag je best wat hoger kiezen, bijv 10kΩ

Ik heb ze even in het plaatje ingetekend.

Op 24 november 2017 18:26:27 schreef rew:
Rechts wil je 200mA. Dan zoek je in het datasheet van je transistor op wat de minimale versterking is. Bijvoorbeeld 100. Dan moet er dus een bassisstroom in van 2mA. Even ruw: 5V / 10k = 0.5mA = te weinig.

De basistroom komt niet via de 10k weerstand maar via de NPN transistor welke in geleiding is.

Thevel

Golden Member

De 10k weerstand aan de basis van de NPN transistor kun je ook naar links verplaatsen, ik heb het in het plaatje ingetekend.
De volle stroom gaat nu door de basis, de 10k weerstand heeft daar geen enkele invloed op ook als de weerstand hoger of lager zal zijn.
In dit schema haalt niet zoveel uit waar de weerstand zit maar in een andere situatie kan het wel verschil maken.

Ik heb het even als "normaal" schema getekend, dat "leest" wat makkelijker.

Nogmaals bedankt iedereen voor de informatie!!

Op 24 november 2017 21:34:26 schreef Thevel:
Ik heb het even als "normaal" schema getekend, dat "leest" wat makkelijker.

Thevel, mag ik vragen welke software je hebt gebruikt om dat schema te tekenen? Momenteel neem ik screenshots van de simulator die ik gebruik, maar da's ook niet alles.

Bedankt!

Marlon

trix

Golden Member

mooi duidelijk schema inderdaad.

eigenwijs = ook wijs