Elektrokunde: Transistor-Emitterschaltung

Hallo zusammen,
heute mal ein bisschen Elektrokunde:
Ich möchte gern ein Signal invertieren/schalten. Gegeben ist ein Signal welches entweder 12V oder weg ist (nicht Masse). Jetzt möchte ich, wenn das Signal weg ist am Ausgang 12V haben. Ist das Signal da, so ist der Ausgang nichts oder Masse (mir egal).
Kann ich das mit einer Transistor-Emitterschaltung realisieren? Wenn ja wie? Benötige ich einen NPN oder einen PNP-Transistor? Wo schließe ich was an?

Danke euch schonmal

Ja, original...
Hab grad den SLP nicht zur Hand. Aber es war das ro/sw Kabel.

Also ich habe eben nochmal in den Schaltplan der ZV reingesehen, die Leitung wird "hart" gegen +12V oder GND geschaltet. Ich kann mir nicht erklären wie Du mit der Schaltung das Potential auf der Leitung der ZV runterziehen kannst so das diese reagiert. Kontrollier doch nochmal ob Du nicht vielleicht "+12V Eingang" und "+12V/GND Schaltsignal" miteinander vertauscht hast. Funktioniert die Schaltung denn "im trockenen" also mal +12V und Masse anklemmen, die Schaltsignalleitung mal auf +12V und mal auf Masse halten ? Transistor richtig drin und heile ?

Zitat:

Original geschrieben von alex1234567890

Funktioniert die Schaltung denn "im trockenen" also mal +12V und Masse anklemmen, die Schaltsignalleitung mal auf +12V und mal auf Masse halten ?

In der Schaltung gibt es doch garkeine Masse!? Oder liegt hier der Fehler?

Ich hab eben die Aktion mit dem Relais versucht. Natürlich hab ich, als mir beim Einbauen der Stecker abgerutscht ist, nen Kurzen mit dem Masseband an der A-Säule gebaut. Jetzt kann ich morgen im Hellen erstmal die Sicherung suchen. ZV, Innenbeleuchtung etc sind tot.

Zitat:

Original geschrieben von alex1234567890

die Leitung wird "hart" gegen +12V oder GND geschaltet. Ich kann mir nicht erklären wie Du mit der Schaltung das Potential auf der Leitung der ZV runterziehen kannst so das diese reagiert.

Denkfehler von mir... Hab ich eben noch gefunden als ich schon an der Relais-Aktion war. Weil das son Gefuckel da unten in der Ecke ist, hatte ich den Stecker von der A-Säule abgezogen, weil ich dachte, das Signal kommt dann von der Beifahrertür. Was ich später erst gesehen hab ist, dass die Beifahrerseite nicht parallel zur Fahrerseite angeschlossen ist, sondern ein eigenes Kabel hat. Da das Kabel nicht von der Tür aus mit Strom versorgt wurde, hat der Transistor (wieso auch immer) die 12V auf ein unbelegtes Kabel gelegt. Das Steuergerät dachte, dass die Fahrertür aufgeschlossen ist und hat die Pumpe laufen lassen.

Na dann funktioniert es ja vielleicht doch noch. Die Schaltung hat keine Masse (Steuersignal ausgenommen), aber Du mußt ja irgendeine Last anklemmen damit sie funktioniert und die braucht dann eine Masse. War blöd formuliert...

Ah okay...
Also zum Verständnis:
Die 12V gehen in den Transistor. Klar, der Widerstand ist der Verbraucher. Durch den fließt der Strom gegen Masse. Wenn dieser Stromfluss gegeben ist, dann schaltet der Transistor den Ausgang frei?
Der Widerstand muss groß genug sein, damit der Transistor nicht wegraucht, aber auch klein genug, um genügend Strom für den Schaltvorgang fließen zu lassen.
Aber wie kann es dann sein, dass der Transistor einfach 12V durchschaltet, obwohl die Masse nicht gegeben war? Dan müsste er doch (nach meinem Verständnis) den Durchgang sperren.

Zitat:

Original geschrieben von MaHa2208

Ah okay...
Also zum Verständnis:
Die 12V gehen in den Transistor. Klar, der Widerstand ist der Verbraucher. Durch den fließt der Strom gegen Masse. Wenn dieser Stromfluss gegeben ist, dann schaltet der Transistor den Ausgang frei?
Der Widerstand muss groß genug sein, damit der Transistor nicht wegraucht, aber auch klein genug, um genügend Strom für den Schaltvorgang fließen zu lassen.
Aber wie kann es dann sein, dass der Transistor einfach 12V durchschaltet, obwohl die Masse nicht gegeben war? Dan müsste er doch (nach meinem Verständnis) den Durchgang sperren.

Etwas Vereinfacht:

Die 12V liegen am Emitter an. Am Collector liegt deine Last (Blinkmodul) gegen Masse an (nicht eingezeichnet). Der Transistor beginnt durchzusteuern wenn Du ihm ermöglichst "aus der Basis Strom rausfließen zu lassen". Das geht indem Du die Basis auf Masse legst, der Strom muß dabei aber begrenzt/eingestellt werden. Bei 12V Betriebsspannung und -0,7V Ube fallen an dem Widerstand 11,3V ab, bei 3K3 ergibt das einen Basisstrom von ca. 3,42mA. Der BC... hatte etwa ein Hfe (Verstärkung) von min. 220 das wäre dann ein Collectorstrom von 220*3,42mA=753mA. Für den Schalterbetrieb übersteuert man Transistoren, wenn man mal davon ausgeht das deine Schaltung vielleicht so 80mA benötigt (prima wäre es zu wissen wieviel genau) dann wäre der Transistor 753mA/80mA=9,41 also ca 9x übersteuert. Bei dem BC... ist aber sowieso bei 100mA Schluß, mehr kann er nicht. Solange der Basisstrom und der Laststrom <100mA bleiben ist aber alles in Butter. Wenn deine Schaltung weniger als 80mA braucht dann ist der Transistor halt stärker übersteuert, das macht aber in diesem Fall nichts.

Wenn die Schaltleitung in der Luft hängt dann ist der Widerstand von Basis nach Masse so hoch das "kein" Strom mehr fließen kann der Transistor sperrt. Wenn die Schaltleitung (=Basis) auf dem gleichen Potential liegt wie der Emitter dann kann sich ebenfalls keine Spannung an Ube einstellen, der Transistor sperrt.

Vereinfacht
Ich lese mir das Morgen nochmal 3 mal durch, nachdem das Koffein gewirkt hat

Vielen Dank für deine ausführlichen und sehr hilfreichen Antworten. Mit dir find ich den Wurm schon. Da ich scheinbar viel weniger von Elektronik weiß als ich dachte, brauch ich erstmal ne klare Birne um das zu verstehen

Hallo, ist eigendlich nicht meine Art, mich einzumischen,
habe da aber mal eine kleine Schaltung für einen ähnlichen Zweck entwickelt gehabt, vielleicht kannst du die ja verwenden.
Diese arbeitet aber mit zwei Transistoren, der erste in Emitterschaltung als Schalter(Negator), der zweite in Kollektorschaltung als Emitterfolger. Das bedeutet, dass die Spannung am Emitter vom zweiten Transistor immer der Kollektorspannung des ersten Transistors folgt, allerdings um ca. 0,8V vermindert.
Gruß
Wolfgang

Zitat:

Original geschrieben von WolfVo

Hallo, ist eigendlich nicht meine Art, mich einzumischen,
habe da aber mal eine kleine Schaltung für einen ähnlichen Zweck entwickelt gehabt, vielleicht kannst du die ja verwenden.
Diese arbeitet aber mit zwei Transistoren, der erste in Emitterschaltung als Schalter(Negator), der zweite in Kollektorschaltung als Emitterfolger. Das bedeutet, dass die Spannung am Emitter vom zweiten Transistor immer der Kollektorspannung des ersten Transistors folgt, allerdings um ca. 0,8V vermindert.
Gruß
Wolfgang

Das Modul (=die Last) gehört in den Kollektorzweig des BD137 und der Emitter auf Masse, ansonsten wird Ib ja komplett gegengekoppelt...

Das ist ein Irrtum, der Emitterfolger arbeitet rein als Stromverstärker, solche Schaltungen findest du auch in fast jeder einfachen Konstantspannungsquelle, (Spannungsverstärkung ca 0,95, Stromverstärkung in diesem Fall hier ungefähr 60). Man nennt diese Schaltung auch Impedanzwandler, der Eingangswiderstand entspricht
re=ß*Re, der Ausgangswiderstand entspricht ra=(1/s+Rg/ß)||Re.
Der Ausgangswiderstand ist sehr niederohmig, das Eingangssignal wird nicht gegen- sondern mitgekoppelt in der zweiten Stufe, entspricht also fast einer idealen Spannungsquelle, die geschaltet wird. Um evt. Störspitzen noch wegzubügeln, kann man zwischen Basis und Masse des ersten Transistors noch einen Kondensator, Größenordnung 0,1µF, schalten, geht aber auch ohne.
(siehe Tietze/Schenk, Kapitel 4.5 Kollektorschaltung, Emitterfolger).
Grundsätzlich geht es hier ja wohl auch nicht um Wechselspannungsverstärkung, sondern um die Lieferung einer Gleichspannung, die je nach Schließzustand High oder Low sein soll, wenn ich alles richtig gelesen habe, die stabil sein soll und ausreichend Strom liefert.

Gruß
Wolfgang 

Zitat:

Original geschrieben von WolfVo

Das ist ein Irrtum...

??? Kapier ich nicht - bin aber lernwillig.

Bei deiner Schaltung ist der Transistor doch im Normalbetrieb und nicht im Schalterbetrieb ?! Ich verstehe deinen Schaltungsvorschlag so: Mal im extrem (!) betrachtet der BC547 steuert voll durch, dann macht der BC137 zu da kein Basisstrom mehr übrigbleibt. Ausgangsspannung über dem Modul wäre dann 0V. Ist er nicht durchgesteuert dann geht der durch den 2K eingestellte Strom voll auf die Basis des BC137.

Die Masche wäre dann 0V=U2K+Ube+Umodul-12V ist das richtig ? Wenn bei "Vollaufsteuerung" schon keine 12V am Modul erreicht werden können dann kann es so nicht funktionieren.

Mal angenommen wenn sich an dem BC547 durch ein konstantes Eingangssignal über Uce eine konstante Spannung einstellt, also irgendwas zwischeb meinen beiden extremen, dann wird der BC137 die Spannung auf diesen Wert abzüglich Ube einregeln, Die Masche wäre dann ja -Uce+Ube+Umodul=0 die kann dann aber nur kleiner 12V sein (wie bei der Spannungsregelung mit Z-Diode + Transistor die Du vermutlich meintest).

Also, bei meiner Schaltung arbeitet der BC547 im Schalterbetrieb. Das heißt, ist ein Plus am 4k7 Widerstand, schaltet der Transistor voll durch und legt eine Masse über Emitter-Kollektor an die Basis vom BD 137. Da dieser als Emitterfolger geschaltet ist, kann am Ausgang keine Spannung mehr ankommen, also 0V. In dieser Schaltung folgt die Spannung am Emitter von T2 (BD 137) immer der Eingangsspannung (Ausgangsspannung von T1), vermindert um Ube, also ca. 0,6V - 0,8V weniger, als die Spannung an der Basis. Wechselspannungsmässig betrachtet ist der Gemeinsame hier der Kollektor, daher liegt der Kollektor direkt an Plus.
Liegt keine Spannung an T1(BC547), sorgt der Basisableitwiderstand 22k dafür, dass die Basis sauber nach Masse gezogen wird und der Transistor zuverlässig sperrt. Am Kollektor von T1 liegen jetzt 12V, die vermindert um Ube am Emitter von T2 erscheinen, der Emitter liegt also auf sehr hohem Potential. Diese Schaltung zeichnet sich durch einen hohen Eingangswiderstand und einen sehr kleinen Ausgangswiderstand aus.

Die Masche, die Du bezeichnet hast, ist nur für den Basiskreis von T2 richtig und berücksichtigt auch nicht den Verstärkungsfaktor B, hier sollte erst mal der Lastkreis betrachtet werden, daraus folgt:
0V=Uce2 - UModul -12V.
Durch die hohe Stromverstärkung hast Du im durchgesteuerten Fall einen
ganz geringen Spannungsabfall an Rc1, also am 2k Widerstand.
Rechne mal mit B=200, dann würde bei Ie = 200mA daraus ein Strom von 1mA durch den 2k Widerstand fließen. Wir wissen aber beide nicht, welchen Strombedarf das Modul im Mittel hat, Conrad gibt da ja irgendwelche gewürfelten Werte an.
Dann würde am Emitter von T2 immer noch eine Spannung von 12V -2V -0,8V = 9,2V anliegen, was für den vorstehenden Fall vollkommen ausreichen würde. Gehe aber davon aus, dass der tatsächliche Strombedarf wesentlich geringer ist und somit auch die Ausgangsspanung höher liegt.
Stimmen hingegen die von Conrad angegebenen 3mA, würde durch den 2k Widerstand nur noch 15 µA fließen, was einem Spannungsabfall von 30mV entspräche.  Am Emitter würden dann 12V - max0,83V = 11,17V anliegen.

Das gewählte Modul arbeitet lt. Conrad mit +9V bis +15V. Wenn man jetzt davon ausgeht, dass die Eingangsspannungverstärkung 0,9 im schlechtesten Fall beträgt, kommen am Ausgang immer noch 10,8V an, so dass ein sicheres Arbeiten gewährleistet ist. Es ist richtig, dass die Eingangsspannung für das Modul geringfügig kleiner als 12V ist, das macht aber in diesem Fall nichts.

Übrigens arbeiten auch Großsignalverstärker in Kollektorschaltung, allerdings  dann meistens mit komplementär Darlington-Transistoren 
Gruß
Wolfgang

Okay. Verstanden, die Schaltung funktioniert dann wenn der Strombedarf der Last gering genug ist und auch noch mit etwas geringerer Spannung arbeitet.
Meine Masche war auch nur für den Basiskreis gedacht weil ich hier das Problem gesehen habe. Wenn man die Schaltung mal kurz mit Werten durchrechnet, was Du ja für mein besseres Verständnis mal gemacht hast, dann sieht man das die Werte bei kleinem Strombedarf des Moduls vernachlässigbar werden.
Danke dir ! Mal sehn ob ichs verstaben hab:
Wenn ich mal für Ic=200mA ins Datenblatt vom BD137 schaue dann lese ich dort einen erforderlichen Basisstrom von ca. 3mA ab (s. 5 oben rechts, die y-achse ist falsch beschriftet denke ich).
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/siemens/BD137-10.pdf
Dann wären am Emitter nur noch 12V-2K*3mA-0,8V=5,2V übrig.
Wenn ich das mal umgekehrt aufzäume, dann wäre ja für 9V Mindestspannung am Modul 12V-0,8V-9V=2,2V der Maximalfall am Basisvorwiderstand. Der Ib wäre dann 2,2V/2K=1,1mA, Uce wäre 12V-9V=3V, das wäre dann lt. kennlinie ein Ic von ca. 105mA den sich das Modul maximal genemigen darf damit die 9V eingehalten werden.
korrekt ?
Gruß,
Alex.

Zitat:

Wenn ich das mal umgekehrt aufzäume, dann wäre ja für 9V Mindestspannung am Modul 12V-0,8V-9V=2,2V der Maximalfall am Basisvorwiderstand. Der Ib wäre dann 2,2V/2K=1,1mA, Uce wäre 12V-9V=3V, das wäre dann lt. kennlinie ein Ic von ca. 105mA den sich das Modul maximal genemigen darf damit die 9V eingehalten werden.

korrekt ?

Das ist korrekt, habe das auch nicht nach Datenblatt berechnet, da ich mit einem BD139-16 gearbeitet habe, der hat eine Stromverstärkung von 160 - 250, während der -10 Typ bei 200mA, wie ich das ablese, 2mA bei Vce 0,8V benötigt, auf Seite 4 oben links wird das noch deutlicher, da kannst Du direkt Hfe =100 bei Ic =200mA ablesen.
Hast übrigens recht mit dem Diagramm Seite 5 oben links, das hat sich Siemens um den Faktor 1000 verhauen. Gibt leider keine Kennlinien für den -6'er Typ, ebensowenig wie für den -16'er Typ.

Man kann statt des BD137 auch einen BC875 nehmen, das ist ein NPN-Darlingtontransitor mit Basisableitwiderständen, der macht im Grenzwert 1A und eine Verstärkung von 8000, ist heutzutage aber kaum noch lieferbar, da hast du zwar eine größere Ube, dafür fällt am Widerstand aber fast gar keine Spannung mehr ab. Oder man nimmt einen n-kanal Enhancement-Mosfet (z.B. BS 170) und schaltet den als Sourcfolger, dann hast du direkt leistungslose Ansteuerung. In beiden Fällen würde dann Rc1 (2k) kaum noch eine Rolle spielen in Bezug auf Spannungsabfall, wobei ich aus heutiger Sicht allerdings die FET-Lösung vorziehen würde, da da fast volle 12V rauskommen.!!!

Wie gesagt, meine Schaltung hatte ich mal bei einer Bekannten in einen echten Mini eingebaut (englische Autos sind noch drei mal schlimmer als französische) und hier auch Inverter und Impedanzwandler gebraucht, die ist aber schon 8 Jahre her. Hat aber gute Dienste geleistet und ist mit dem Fahrzeug verkauft worden.

Gruß
Wolfgang