http://dragon.herts.ac.uk/facilities/st ... 74HC76.pdf
http://www.semiconductors.philips.com/a ... CT08_3.pdf
http://www.chipcatalog.com/ST/Datasheet/BC847C.htm
Wenn, eine profesionelle Schaltungsentwicklung stattfindet, dann hat anders sicherlich
Recht. Die Berechnung kann so nicht gemacht werden. Es sind dann die Worst Case Bedingungen zu berücksichtigen mit Umgebungstemperatur und alle Toleranzen für den ungünstigsten Fall zu setzen. Ist hier aber wahrscheinlich nicht der Fall, wenn wir schon über Grundkenntnisse von Transistoren reden.
Trotzdem wie die Herren Horowitz und Hill sagen würden „ohne viele Berechnungen anzustellen (vor allem wichtig für den Anfänger) können die Schaltungen dennoch erstklassig sein”.
Ich habe eine Ausgangsspannung vom IC von 5V angenommen. Es besteht dabei kein Grund zur Sorge, weil wir gleichzeitig eine Bedingung für Sättigung mit Ic/Ib = 20 angenommen hatten. Das bedeutet der Transistor schaltet mit einer Kollektor-Emitter Spannung von nur wenigen mV. Wir können natürlich einen Basisstrom von 4mA wählen, aber eine nennenswerte Verbesserung findet nicht mehr statt. Das bedeutet der Transistor ist für einen Kollektorstrom von 40mA bereits mit Ib = 2mA richtig satt. Auf der anderen Seite ist die Frage was passiert, wenn der Basisstrom kleiner als 2mA wird. Nun so lange der Basisstrom um etwa 20…40 (in der Literatur sogar bis 50 angegeben) kleiner als der benötigte Kollektorstrom bleibt, dann arbeitet der Transistor im Sättigungsbereich (Schaltbereich mit U_CE_sat = ca. 100mV…0.8V à für Genauigkeit bitte Literatur + Datenblatt des jeweiligen Transistors konsultieren). Diese Annahme gilt aber für Kleinsignaltransistoren, die ein viel besseres hfe besitzen als Leistungstransistoren. Die BD139-Type ist für diese Anwendung eigentlich nicht geeignet und auch unnötig. Er braucht viel Basisstrom, den unser IC nicht liefern kann, für sehr große Kollektorströme, die wir auch nicht benötigen. Viel besser ist ein BC847C
Mal schauen wie weit daneben meine Annahme war:
Beide Datenblätter zeigen eine HIGH-Ausgangsspannung, die im Leerlauf um 100mV kleiner als die Betriebsspannung des IC ist. Beispiel: für VDD = 4.5V ist U_OUT = 4.4V im Leerlauf. (Stromabgabe < 20µA).
Im belasteten Zustand mit einem Strom < 4mA ist bei 7476:
U_Out = 3.84V, wenn VDD = 4.5V und Tu = 85°C (ähnlich bei 74HC08)
Mit unserem Basiswiderstand von 1.8kOm kommt ein Strom von (3.8V-0.8V)/1.8kOhm = 1.6mA zustande. Auch diese Berechnung ist nicht 100% korrekt, weil bei diesem Strom die Ausgangsspannung nicht bis 3.8V absinkt. Aber das kämme uns entgegen und wir wollen uns auch nicht unnötig an der zweiten Stelle nach dem Komma verlustieren!
Damit ist Ic /Ib = 40mA/1.6mA = 25 à garantiert immer noch Sättigung (Datenblatt von BC847C)
Selbst wenn die Ausgangsspannung des IC auf 3V absinken sollte ist Ib = (3V-0.8V)/1800Ohm = 1.2mA => Ic/Ib = 33 => nach wie vor Sättigung, wobei hier die U_CE_sat bereits zunimmt, so dass kein Ic = 40mA zustande kommt sondern nur noch:
(5V-U_CE)/R_Relais = 33…37mA. Reicht das aus? Wenn nicht, dann Basiswiderstand verkleinern, damit das Verhältnis in Richtung Ic/Ib = 20 wandert. Vielleicht ist das aber nicht nötig, weil das Relais immer noch schaltet à Datenblatt für Relais abchecken.
In Summe eine Interessante Erfahrung nicht wahr?
Ausgangswiderstand der Vorstuffe? Anders Du hast dabei vortritt, da Du es erwähnt hast.