Der Transistor als Schalter

Stichworte

Idealer - Realer Schalter, Sättigungsspannung , Relais- und Lampentreiber, Parallelschaltung von Transistoren, Brückenschaltung, Parallelschaltung von FETs, Emittergekoppelter Schmitt-Trigger, Schmitt-Trigger Berechnung, Bistabile Kippstufe, Monostabile Kippstufe, Zeitkonstante, Astabile Kippstufe, Op-amp Schmitt-Trigger, Abschätzung der Hysterese, Op-amp Multivibrator, Timer 555, Anwendung als Timer, Astabile Kippstufe

Versuche

Versuch 1
Der emittergekoppelte Schmitt-Trigger hat zwei Zustände, bei denen in Abhängigkeit vom Eingangssignal entweder der linke oder der rechte Transistor leitet. Die Schaltschwellen lassen sich einfach berechnen. Der Schmitt-Trigger verwandelt z.B. eine sinusförmige Eingangsspannung in ein Rechtecksignal, mit dem digitale Schaltungen gespeist werden können. Die Hysterese zwischen den beiden Schaltpunkten ist gewollt, um eindeutige Schaltpunkte auch bei überlagertem Rauschen zu liefern.
Versuch 2
Diese Schaltung kann zwei stabile Zustände annehmen, in denen jeweils der eine Transistor leitet und der andere sperrt. Im Kollektorkreis liegt ein Lämpchen, das aufleuchtet, wenn der zugehörige Transistor leitet. Der leitende Transistor (z.B. der linke) wird über den Basisvorwiderstand und das rechte Lämpchen bis in die Sättigung gesteuert. Damit ist seine Kollektor-Emitter Spannung zu gering, um den rechten Transistor über den Vorwiderstand zur Basis aufzusteuern und die Spannung an seinem Kollektor ist praktisch gleich der Betriebsspannung. Der Kippvorgang kann eingeleitet werden durch einen positiven Impuls an der Basis des rechten Transistors, oder durch einen negativen Impuls an der Basis des linken Transistors.
Versuch 3
Im Ruhezustand leitet der rechte Transistor, der über seinen Basiswiderstand in die Sättigung gesteurt wird. Der linke Transistor sperrt, da sein Basiswiderstand mit der niedrigen Kollektorättigungsspannung des rechten Transistors verbunden ist. Der Kondensator ist im Ruhezustand auf die Betriebsspannung (abzüglich der BE-Spannung des rechten Transistors) aufgeladen. Dabei ist sein linker Belag positiv. Durch einen negativen Impuls an der Basis des rechten Transistors kippt die Schaltung in den monostabilen Zustand: Der rechte Transistor sperrt, damit wird der linke Transistor über Basiswiderstand und Lämpchen in die Sättigung gesteuert. Der noch aufgeladene Kondensator legt damit eine hohe negative Spannung an die Basis des rechten Transistors, so daß dieser gesperrt bleibt. Über den Basiswiderstand des rechten Transistors wird der Kondensator umgeladen. Die Schaltung kippt zurück, sobald die Basisspannung wieder +0,7V erreicht.
Versuch 4
Die astabile Kippschaltung benutzt das gleiche Prinzip wie die monostabile Kippschaltung, nur das diesmal beide Transistoren über Kondensatoren und Ladewiderstände gesteuert werden. Das Oszillogramm zeigt unten die Kollektorspannung und oben die zugehörige Basisspannung eines der beiden Transistoren.
Versuch 5
Das Sättigungsverhalten eines bipolaren Transistors (BC140) beinhaltet die Speicherung einer großen Ladungsmenge in der CB-Sperrschicht, die nach dem Umschalten in den Sperrzustand erst abgebaut werden muß. Der Versuchsaufbau enthält einen Impulsgenerator, der über 470 Ohm einen Basisstrom einprägt. Angezeigt werden die Steuerspannung (oben) und die Kollektorspannung (unten). Der Arbeitswiderstand beträgt 100 Ohm. Die Ausschaltverzögerungszeit ist für den ungesättigten Betrieb viel kürzer als für den gesättigten Betrieb.

Erstellt: 01-06-02 ap; Letzte Änderung: 01-06-02