Basiswiderstand an PNP-Transistoren berechnen. Oder auch „my first Transistor“

  • Für ein kleines Bastelprojekt möchte ich den PET via TTL-Logiksignal resetten. Über einen Transistor, dessen Basiswiderstand es gilt, zu bestimmen. Dummerweise bin ich was den Schaltungsentwurf betrifft ein Noob. Aber ich habe viel gelesen und geschaut und simuliert, es ist also keine „macht mal bitte meine Arbeit“-Frage, aber wenn hier mal jemand drüberschaut und meine Aussagen verifiziert wäre ich echt dankbar. Zur besseren Nachverfolgung nummeriere ich mal die einzelnen Gedanken.


    1) Wie ich das verstehe, könnte man bei späteren Platinen, die das Signal des 555 über den Open-Collector-Ausgang eines 7417 puffern, das _RES-Signal nach dem 7417 direkt auf LOW-ziehen. Zum Beispiel mit einem 7432 (um eine Keyboard-Row und ein paar Colums zu ANDen). Richtig? Man kämpft ja nicht gegen ein aktive die Leitung treibendes Gate an, sondern nur gegen den Pullup in der _RES-Leitung.


    2) Wenn man das auch bei älteren Boards implementieren will, müsste man C50 am 555 entladen, z.B. mit einem als Schalter betriebenen Transistor über einen Widerstand, um den Stromfluss zu begrenzen. Analog zu einem mechanischen Schalter. Noch richtig?


    3) Gesetzt, ich ANDe eine Row und ein paar Colums der Keyboardmatrix (sollte für Tastenkombinationen, die eine gemeinsame ROW besitzen passen, da Row und alle Colums gleichzeitig LOW sind, wenn diese Tasten gedrückt sind) erhalte ich aus einem 7432 ein negativ aktives Signal. Sind die Tasten nicht gedrückt, liefert der Ausgang einen TTL High Level von ca. 5V(ish) Das könnte ich also zum Schalten eines PNP nutzen. Immer noch richtig?


    Ich habe das hier mal in LogiSim aufgebaut. Da LogiSim keine Analogsimulation kennt, musste ich den Transistorpart etwas anders aufbauen, wichtig ist ja nur, dass der entweder sperrt oder durchschaltet.


    4) Jetzt ist die Frage: wie dimensioniere ich den Basiswiderstand des PNP, um den als Schalter zu betreiben. Ich habe mich da also eingelesen und geschaut, und das ganze auch mal mit dem falstad Applet simuliert.


    4a) Die zu schaltende Stromstärke ergibt sich aus den 5V des Kondensators C50, die mit einem WS gegen Ground abgeleitet werden. Bei mechanischen Schaltern habe ich da z.B. einen 1K Widerstand eingesetzt, damit funktioniert das. Macht also 5V/1000Ohm = 0.005A = 5mA


    4b) Ich habe einfach mal einen SC 8550 herangezogen (Reichelt, PNP, TO-92, 20V Uce). Laut Datenblatt verkraftet der einen kontinuierlichen Kollektorstrom Ic von 700mA. Also in Sachen Belastbarkeit mehr als hinreichend. Current Gain ist laut Datenblatt für diesen Bereich bei 100.


    4c) Bedeutet also, ich brauche einen Strom von mindestens 0.005A/100 = 0,00005A = 0,05mA aus der Basis heraus. Besser 0.01A/100 = 0,0001A = 0,1mA richtig? (Weil mit genau 0,005 gerechnet wäre ja der Grenzfall.


    4d) Also einen Widerstand von 5V-0,7V/0,0001A = 43000Ohm=43kOhm. Also einen 50kOhm nehmen? Laut Falstad-Applet scheint das zu funktionieren.


    Etwas Hirnwindung kostet mich noch die Überlegung, dass die Spannung zwischen Emitter (=Spannung über den Kondensator) stetig abfällt. Ist denke, dass ist der Grund, warum auch im Applet der Kondensator nie ganz auf Masse fällt, sondern bei einigen huntert Millivolt bleibt. Sollte ja aber für einen guten Reset völlig ausreichen. Könnte/sollte man hier einen Pulldown auf z,B. -5V einfügen? Eher Overkill, oder?



    VG und vielen Dank

    • Official Post

    Boah... wie akademisch. Bipolare Transistoren im Schalterbetrieb berechnet man nicht, da reichen 10k Basiswiderstand und 1k Kollektorwiderstand. Fertig.

    Egal, welcher Transistor, da geht jeder BC107.


    Du willst ja hier keinen Arbeitspunkt mit Gegenkopplung bestimmen.

  • was du aber vorhast, geht auch schlicht mit einer Diode vom Kondensator des 555 (Anode hier anschliessen) in Serie mit Deinen 1kOhm an den Ausgang des 7432.

    Der Spannungsabfall stört in keinem Fall, da der 555 unter 1/3 der Betriebsspannung am Kondensator das Reset Signal erzeugt. Muss also nur etwas unter 1,6V fallen.

    • Official Post

    Sorry, bin Wissenschaftler

    Ich bin auch Elektronik Entwicklungsingenieur, trotzdem nutze ich für einen Nagel einen Hammer, für eine Schraube einen Schraubendreher und für einen Transistorschalter 1k/10k... ;)

  • Haha, guter Punkt. Danke für den Input, gerade die Dioden-Lösung (Bäume, Wald, sehen und so) finde ich charmant.


    Ich nutze das simple Projekt gleich als Einstieg in KiCad und Eagle und baue einen Keyboard-Reset und Softrom-Schreibschalter. Inkl. Platinenfertigung, weil ich auch mal Aisler probieren will und grade keine anderen Gerber-Dateien zum fertigen habe. Auch wenn man das in der Luft verdrahten könnte. Alles ein bisschen overkill, aber zum Lernen ideal.