Basiswiderstand im offenen Kollektor

Ich möchte, dass Vout logisch 0 ist, wenn Vin logisch 1 (+5 V) ist, und Vout ansonsten hochohmig ist. Ich habe die Schaltung wie einen Open-Collector-Schalter ausgelegt. Aber wie kann ich den R1-Wert entwerfen? Normalerweise berechne ich bei Transistorschaltern den Basiswiderstandswert, indem ich Ic (sat) berechne und Vce = 0 V in den Kollektorkreis setze. Dann teile ich es durch Beta , um den minimalen Basisstrom zu finden, der zum Einschalten des Transistors erforderlich ist. Hier gibt es keinen Kollektorwiderstand oder Kollektorstrom. Ich kann also nicht herausfinden, was der Mindestwert des Basisstroms sein sollte, um den Transistor einzuschalten.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Antworten (4)

Es gibt kein Vout in Ihrer Schaltung, wie gezeigt.
Sie müssen einen Pullup-Widerstand liefern, um einen Vout- und einen Kollektorstrom zu definieren.
Wenn Sie den Kollektor einfach als Eingang an einen digitalen Arduino-Pin anschließen, müssen Sie den internen Pullup-Widerstand einschalten, um Strom für den Kollektor bereitzustellen.

Aus dem BC547-Datenblatt :Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Für den Arduino-Eingangsstrom auf einem AtMega328 zeigt das DIO-Pin-Schema den Pullup-Widerstand am I/O-Pin.

Der Wert des Pullups ist in Tabelle 32-2 dargestellt:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der Mindestwert liegt also bei etwa 20 KOhm, bis maximal 50 kOhm. Mit einer 5-V-MCU ziehen Sie maximal etwa 250 uA, wenn Sie mit 3,3 V arbeiten, erwarten Sie maximal etwa 17 uA.

Wenn Sie sich dann Ihr BC547-Datenblatt ansehen, werden Sie feststellen, dass Sie 50 uA oder weniger benötigen, um sicherzustellen, dass Sie den Kollektorstrom von 250 uA passieren können.
Es besteht jedoch die Tendenz, die Basis zu übersteuern, daher würde ich vorschlagen, einen Basisstrom von etwa 250 uA zu verwenden.
Das würde in Ihrer Schaltung einen Basiswiderstand von etwa 18 kOhm ergeben. Dies entspräche einem effektiven Hfe von 1.

Wenn Sie die von anderen vorgeschlagene Mindest-Hfe von 10 (für Overdrive) verwenden, erhalten Sie am Ende nur 25 uA Basisstrom und einen R-Wert von etwa 170 kOhm. Daran ist natürlich nichts auszusetzen, also entscheiden Sie, welchen Overdrive Sie verwenden möchten. Ich bevorzuge es, keine hochwertigen Widerstände in digitalen Schaltungen zu verwenden, wenn ich es vermeiden kann.

Endlich den Nutzen von Datenblättern verstehen. Habe es :-)

Wie gesagt, das kannst du nicht. Sie müssen sowohl den maximal zu erwartenden Kollektorstrom als auch die minimal erforderliche Ausgangsspannung angeben.

Da Open-Collector-Ausgänge normalerweise mit gesättigtem Betrieb verbunden sind, ist es üblich, ein Beta im Bereich von 10 bis 20 anzunehmen, wobei die genaue Wahl davon abhängt, wie konservativ Ihr Design sein soll.

Maximiere es. Oder entscheiden Sie, wie hoch der maximale ICE-Strom für Ihr Design sein sollte, und berechnen Sie dann den Widerstand für die Sättigung bei diesem Strom. Bei einem offenen Kollektor mit einem unbekannten ICE müssen Sie raten und entscheiden, was Ihr Design handhaben soll.

Vout wird zu Lesezwecken an einen digitalen Pin des Mikrocontrollers (Arduino) gehen. Ich kann nicht herausfinden, was der maximale Ic-Strom in diesem Fall wäre? Wenn Vin = hoch, fließt irgendein Strom vom Mikrocontroller über den Transistor zur Masse?
@Passant: sollte das nicht "<5mA" sein (weniger als ...)
Ja, Tippfehler. Wenn es sich nur um einen hochohmigen Eingang handelt, beträgt der Strom normalerweise weniger als 5 Milliampere. Ein 1k Basiswiderstand ist mehr als genug. Und ja. Der Basisstrom fließt in diesem Fall durch den Transistor nach Masse. Ihr Basiswiderstand muss also für die Ausgangsgrenze Ihres Mikrocontrollers dimensioniert sein.

Ergänzend zu den Antworten anderer:

Ihr Mikrocontroller hat einen internen Pull-up im Inneren. Also ja, ein kleiner Strom fließt über den Transistor zur Erde, wenn Vin hochgezogen wird. Jetzt können Sie mit diesen Informationen zum Kollektorstrom einfach für R1 entwerfen.

Basiswiderstand im offenen Kollektor
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