Warum braucht man 2 Widerstände, wenn man einen Transistor als Schalter anschließt?

Der R2-Widerstand wird verwendet, um die Spannung an der Basis in einen bekannten Zustand zu bringen. Grundsätzlich würde die gesamte Leitung in einen unbekannten Zustand wechseln, wenn Sie die Stromquelle auf der anderen Seite von R1 ausschalten. Es kann einige Streustörungen aufnehmen, die den Betrieb des Transistors oder des Geräts auf der anderen Seite beeinflussen können, oder es kann einige Zeit dauern, bis die Spannung nur mit der Transistorbasis abfällt. Beachten Sie auch, dass die Quelle des durch R1 fließenden Stroms lecken kann und dies die Funktionsweise des Transistors beeinflussen kann.

Mit dem R2, der in der Konfiguration Pull-Down-Widerstand genannt wird, sind wir sicher, dass jede Überspannung, die in dem Zweig mit R1 vorhanden sein mag, sicher in die Erde abgeleitet wird.

Es gibt zwei mögliche Gründe:

1. Wie andere gesagt haben, wirkt R2 als Pulldown in dem Fall, in dem das linke Ende von R1 schwebend gelassen wird. Dies ist nützlich, wenn die Ansteuerung von R1 zu einer hohen Impedanz führen könnte.

2. Als Spannungsteiler. Die BE-Spannung eines Silizium-Bipolartransistors beträgt im eingeschalteten Zustand etwa 500–750 mV. In einigen Fällen möchten Sie möglicherweise eine höhere Schwelle für die Steuerspannung, um den Transistor einzuschalten. Wenn beispielsweise R1 und R2 gleich sind, beginnt der Transistor mit der doppelten Spannung zu schalten, die er ohne R2 hätte.

Neben den von Olin genannten Gründen gibt es noch einen weiteren: R2 sorgt dafür, dass der Transistor schnell abschaltet.

Nehmen wir an, Sie haben eine Quelle, die kein Schalter ist, sondern eine TTL-Schaltung wie ein 74LS04. TTL-Schaltungen (zumindest der TI SN74LS04) haben eine minimale Ausgangsspannung von 2,4 V und eine maximale Ausgangsspannung von 0,4 V. Angenommen, R1 beträgt 1 K und der Vbe-Einschaltabfall beträgt etwa 0,6 V.

Das gibt Ihnen einen Strom von 1,8 mA (= (2,4 V - 0,6 V) / 1 K), um den Transistor einzuschalten, aber nur -0,2 mA, um den Transistor auszuschalten. Bipolartransistoren haben eine parasitäre Kapazität, die geladen / entladen werden muss (nicht ganz das gleiche Verhalten wie MOSFETs).

Setzen Sie nun R2 = 1K: Dies zieht 0,6 mA aus einem Vbe = 0,6 V-Transistor, was einen Einschaltstrom von 1,2 mA und einen Ausschaltstrom von -0,8 mA ergibt, sodass das Ausschaltverhalten schneller ist.

Der offensichtliche Grund dafür besteht darin, als Pulldown-Widerstand zu dienen, um sicherzustellen, dass die Basis niedrig gehalten wird (wenn kein spezifisches Signal durch R1 anliegt), um ein falsches Schalten zu vermeiden. Wenn es einen anderen Grund dafür gibt, springt er mich nicht an.

Sowie (und teilweise ein Teil von) dem, was von anderen gesagt wird, erzeugt der Transistor einen Basis-Emitter-Leckstrom. Wenn die Ansteuerung zu R1 offen ist und R2 weggelassen wird, schwebt die Basis und der Leckstrom entwickelt eine Spannung über dem BE-Übergang, die den Transistor einschalten kann. R2 stellt einen Weg für diesen Strom bereit. Da der Strom klein ist, kann R2 groß sein und der tatsächlich verwendete Wert ist normalerweise viel kleiner als erforderlich. Solange R2 im Vergleich zur Energie in R1 wenig Energie verbraucht, schadet es nicht, R2 im Bereich von 10 bis 100 Kiloohm zu haben.