XOR_Gate vorwiderstand der Transistoren

Guten Abend Community
Für die Schule und in meiner Freizeit habe ich vor eine 8 Bit ALU zu bauen.
Diese soll mich durch meine Kompetenzprüfung führen und ich habe das nötige Wissen um zu verstehen wie und warum sie funktioniert.
Als habe ich mich entschlossen, selbst eine aus vielen Transistoren zusammen zu löten.
Mein Problem ist, dass ich die Vorwiderstände nicht richtig berechnen kann. Und darum bin ich auf dieses Forum gestoßen. Ich baute heut ein XOR-Gate aus 8 Transistoren das ergebnis war ernüchternd, weil meine Vorwiderstände nicht stimmten und der Strom ungehindert von der Basis zum Verbraucher floss. Ich kenne die URI-Pyramide aber kann damit in diesem Zusammenhand nicht viel mit anfangen, kann mir einer von euch erklären, wie ich die Widerstände so berechne, dass sie durchschalten bzw dies nicht tun z.B. bei einem Not-Gate.
Mein Schaltplan sieht folgendermaßen aus: http://imageshack.us/a/img528/740/schaltplan.png
Nun das ist eins von 16 XOR Gates das mit einer 9V Blockbatterie unter Strom gesetzt wird.
Wie berechne ich die Widerstände so das noch strom bleibt für die übrigen 15 XOR, 16 AND und 8 OR Gates + 9 LEDs
Kann mir einer eine Allgemene formel sagen/zeigen bzw ein logische erklärung anbieten denn ich will nicht nur das es funktioniert sondern auch wissen WARUM es funktioniert denn unser Techniklehrer ist ne ziemliche Niete und ich muss mir mein Wissen aus dem Internet zusammensuchen.
Bin für jede Antwort dankbar.

Edit: Die Transistoren sind vom Typ BC547C

Mit freundlichen grüßen
Benjamn Stern

Diese Schaltung macht ohne Widerstände keinen Sinn. Die beiden linken Transistoren rauchen dir ja sofort ab.
Nimm an das du 2mA Basisstrom brauchst, dann wären alle Basisvorwiderstände 4k7.
Die ersten beiden Transistoren brauchen noch einen Kollektorwiderstand von ebenfalls 4k7.
Beim Output kommt es darauf an wie du weitergehst. Ein 1k Widerstand zur Sicherheit wäre da nicht schlecht.

Hallo!

Zitat:

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Zitat von BennIY

... wie ich die Widerstände so berechne, dass sie durchschalten bzw dies nicht tun z.B. bei einem Not-Gate.

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Faustregel für alle bipolare Transistoren (T), also n-p-n und p-n-p, die als Schalter in logischen Schaltungen arbeiten ist Rb = 10 * Rc (siehe Skizze).

Code:

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                  VCC
                  +
                  |
                  .-.
                  | | Rc
                  | |
                  '-'
                  |    _
                  +---> A
            Rb    |
            ___  |/
    A >---|___|-| T
                |>
                  |
                  ===
                  GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

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Das die Transistoren abrauchen ist mir bewusst, darum bin ich hier.
Ich habe nun ein kompletten Schaltplan des Fulladders (Anhang)
Zu Meinen Fragen:
Ich jage 9 V gleichstrom auf 9 A durch die Leitungen, in Physikt heist es, dass sich die Stromstärke aufteilt, im Technikunterricht wiederspircht sich das denn der Strom sucht sich den einfachsten und schnellsten Weg. Mein problem ist: Im Anhang ist ein Bild mit einer Stromquelle von der alle Gates mi strom versorgt werden. Gibt es KEIN input kann kein Strom fließen Addiere ich nun 1 arbeiten 3 Gates was bedeutet, dass jedes Gate 3A Strom bekommt, addiere ich nun 127 mit 127 Arbeiten ALLE gates was beudeutet das durch jedes gate ein Strom von 243mA fließt, wie soll ich dabei die Vorwiderstände berechnen wenn der Strom doch so unterschiedlich ist?
Und es ist zwar schön wenn Rb 10 ma so groß ist wie Rc doch wie berechne ich Rc (die skizze ist gut) aber dann müsst ich wissen wie ich an Rc komme das Datenblatt der Transistoren hab ich vor mir
(BC547C).
Zudem habe ich gelesen, dass jeder Transistor ein spannungsabfall von ca. 0.7V hat, wie berechne ich den in meiner schaltung und wo findet der Spannungsabfall statt (von Basis zu Emitter oder von Kollektor zu Emitter) ?
Anhang 23359Anhang 23360Anhang 23361Anhang 23362Anhang 23363Anhang 23364

Ich habe dir ja schon bei der ersten Schaltung geschrieben welche Basisvorwiderstände du nehmen sollt.
Die Kollektorwiderstände der ersten beiden Transistoren sind ja gleichzeitig die Basisvorwiderstände der folgenden Transistoren. Daher gilt hier das von PICture genannte Rb = 10* Rc nur bedingt.
Zum Schalten brauchst du ja keine großen Ströme, daher ist 2mA Basisstrom genug.
Im 9V Schaltbetrieb kannst du fürs erste die Spannungsabfälle der Transistoren vergessen, die würden frühestens im 3V Betrieb interessant werden.
Die Zusammenhänge von Basisstrom, Stromverstärkung, Spannungsabfälle usw. sollten, wenn man doch etwas komplexere Schaltungen entwerfen will, schon intus haben.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand

•Der Verbraucher benötigt einen Strom von maximal Ic = 100mA.
Da geht es schon los, da der Verbraucher(eine LED) erst am Schluss kommt und davor ne menge Transistoren schalten, was habe ich dann für ein Verbraucher, im Prinzip ist der Verbraucher die Basis des nächsten Transistors.
Und wie kann ich nun wirklich berechnen welcher Strom durch ein einzelnes Gate fießt, da diese unterschieldich schalten, es ist zwar toll, dass du mir schon Widerstände empfohlen hast allerdings wie hast du das berechnet.
In dieser Anleitug steht ebenfalls was von Stromverstärkung und Sättigung und ehrlich gesagt weis ich nicht viel von Transistoren weder aus der Schule noch durch google also wie kommst du auf die 4k7 mit diesem Widerstand bekomm ich 2mA in die Basis wenn ein Gate aktiv ist und volle 9A Strom bekommt im dauerbetrieb sind die Gates alle an und bekommen nur 9A / 37(gates) = 243mA Strom mit einem Widerstand von 4k7Ohm und einem Strom von 243 mA bekommt die Basis nur 0.06mA Strom. Kann es also sein, dass ich für jedes Gate einen konstanten Strom brauche, wenn ja wie regeln das Processoren und wie bau ich das ? Laut meiner rechnung variirt der strom zwischen 0.243A - 9A

Also mal ehrlich, ich weiß nicht wo du die 9A her nimmst, eine deiner Teilschaltungen kann mit der Dimensionierung der Widerstände max. 10mA brauchen.
Wenn du Widerstände berechnen willst, musst du sie zuerst auch mal einzeichnen, damit du weißt wo du welche brauchst und wie du sie berechnest.

Ich kome auf 9A da jede schaltng (laut techniklehrer) 1Ohn Widerstand hat ebenfalls errechnete ich mit ihm folgendes I=U/R 9=9/1 und ich muss zu jeden Transistor den Basis und den Kolektorwiderstand berechnen darum so und auf die 9A komme ich denn wenn Input A1 aktiv ist der einzige Weg zum - das 1. XOR Gate somit ist der Stromkreis geschlossen und die errechneten 9A machen sich auf den Weg wenn ich nun Input A2 dazu schalte arbiten 2 Gates und laut Physikunterricht Teilt sich der Strom die Spannung bleibt gleich d.h. durch jedes Gate 9V auf 4,5A und jenachdem wie viel berechnet wird teilt sich der Strom wie viel sie Teilschaltungen brauchen kann man da errechnet aber wie finde ich herraus wie viel Strom jede Teilschaltung bekommt bzw mit welhem Strom muss ich rechnen denn Iges = I1 + I2 + I3 . . . + I n bei paralellschaltung nur I n ist abhängig vom Input.
(es geht mir wenigr darum eine ALU zu bauen, mehr geht es mir darum sie zu verstehen)

Die Schaltung mit den 1Ohm Widerstand hast du aber noch nicht gezeigt. Würde mich stark interessieren.

Naja laut unseres Techniklehrers hat JEDE Schaltung einen mindestens 1 Ohm Widerstand und dann hab ich ihn gefragt, wenn ich 9V Spannung habe kommen 9A in Bewegung, wie würdest du denn berechnen, wie groß I ges ist ? Denn das brauch ich ja erstmal um weiter zu rechnen

Sei jetzt nicht böse, aber das ist Unfug. Ich bin Praktiker und kann mit so theoretischen Unsinn nichts anfangen.
Wenn jede Schaltung 1Ohm hat und du schaltest 9 parallel, dann kommen bei 9V doch 81A heraus.

Wiso sollt ich dir böse sein, immerhin hilfst du mir aber wiso kommen bei dir 81 A raus ich schalte keine 9 Batterien (9V) Parallel ich habe lediglich eine Batterie mit einer Spannung von 9V und an dieser Batterie bedienen sich bis zu 37 Gates jenach Input da diese Inputs Paralell geschaltet sind sich aber alle an einer Batterie treffen dann teilen sich 9A (die diese Batterie abgibt) auf 1-37 Gates auf. Nun um aber Widerstände zu berechnen brauch ich eine konstante Spannung(9V) und ein konstanten Strom der unabhängig wie viele Gates arbeiten immer gleich bleibt und dieser fehlt mir denn wenn nur ein Gate arbeitet(weil ich 0 + 1 rechne) dann gehen 9A durch dieses Gate zum - Pol wenn ich nun aber 128 mit 128 Addiere dann eben teilen sich diese 9A die aus EINER Batterie kommen auf 37 gates auf und plötzlich bekommt das 1. Gate nicht mehr 9A Strom sondern 0.243A verstehste nun woraum ich hinaus will.
Edit:
Betrachte bitte folgende Schaltung
aus der Spannungsquelle kommen 3V und 3A schaltet Q1 durch fließen 3A durch Q1 nach-
schaltet Q1 und Q2 durch fließen 1,5V durch Q1 und 1,5 durch Q2
schalten alle 3 durch fließt durch jeden ein Strom von 1A dies ist das Problem der unterschiedliche Strom

Anhang 23366

Also da bist du jetzt aber vollkommen daneben.
Dein Lösungsansatz ist aber so was von Falsch das es nicht schlechter geht.
Um die Widerstände zu berechnen brauchst du fürs erste nur eine Konstante, das sind deine 9V.
Der Widerstand eines Gates richtet sich nach dem Basisstrom der benötigt wird um den Transistor zu schalten.
Nehmen wir mal an der Transistor benötigt 1mA, dann wäre der Widerstand 9V/1mA = 9000 Ohm
Also der Widerstand jedes Gates ist 9000 Ohm und der Strom richtet sich danach wie viele Gates angeschaltet sind.
Du kannst also nicht 9V und 9A als fix annehmen, sonst müsste sich der Widerstand der Gates ändern, je nach dem wie viele angeschlossen sind.

Dein Edit habe ich zu spät gesehen.
Ich würde vorschlagen du machst zu deiner Zeichnung die entsprechende Rechnung.

okey danke ( so wirklich habe ich meinem lehrer nämlich auch nicht geglaubt aber es war die einzige aussage) unter welcher Abkürzung finde ich im Datenblatt den Strom der zum Schalten benötigt wird ?
Welche Rechnung meinst du denn ? Berechnen muss ich viel

Der Strom der zum Schalten benötigt wird ergibt sich aus dem benötigten Kollektorstrom und der Stromverstärkung des Transistor.
Für einen BC547 nimmt man als durchschnittliche Verstärkung 100 an. Nachdem der Kollektorstrom in deiner Schaltung aber auch minimal ist, der Basisstrom aus Gründen der Schaltsicherheit nicht unbegrenzt verringert werden kann, sind etwa 1mA ein guter Wert.
Wenn du also Strom sparen willst, kannst du die Widerstände die ich angegeben habe ohne weiteres auf 10k erhöhen.

10k Basiswiderstnd oder Kollektorwiderstand ? und wie groß ist der Strom am Anfang jedes Widerstands und wie hoch ist der Strom der raus kommt?

Nach dem der Kollektorwiderstand der ersten Transistoren in deiner Schaltung gleichzeitig die Basiswiderstände der nächsten Transistoren sind, alle 10k.
Der Strom durch einen Widerstand ist an Anfang und am Ende gleich, wo sollte er dazwischen hin?
Der Strom der aus deiner Schaltung herauskommt ist abhängig vom Abschlusswiderstand nach den beiden letzten Transistoren.

Du meinst also das ding ist getan wenn ich an jede Basis und an jeden Kollektor ein 10k Widerstand dran klatsche?
//EDIT Nun habe ich es verstanden aber ich kann dir sagen wo der Strom hin kann schau dir ein And Gate an, dies hat ein Anschluss zum + Pol dann 2 Transistoren vor die ich einen 10k Widerstand setz der abgeschwächte Strom hat am Emitter der beiden Transistoren ein Auswahl zwischen Basis des nähsten Transistors ODER zum -Pol meinst du nicht, dass er lieberzum -Pol fließt statt zur Basis(richtung output) des nächsten?

So sollte die Schaltung meiner Ansicht nach aussehen. Getestet habe ich es allerdings nicht.
Die beiden rechten Widerstände sollten etwa 1k haben.

Okey das habe ich verstanden aber wiso 1K shit solangsahm versteh ichs aber wiso 1k und wie kamst du auf die 10k ich kenne zwar die formel zum Berehnen von Rb habe sie aber noch nicht ganz verstanden und. . .
LTSpice (kennst du das[dich damit aus]) damit kann ich die Schaltung simulieren, diese verlang dazu aber ein anbringen der Signalmasse, wo muss diese Masse hin, was bewirkt sie und wie bau ich ein Masseanschluss nach ich kenne aus dem unterricht nur geshlossene Stromkreise strom fließt von + zu - da is nie die rede von masse

Die beiden 1k Widerstände sind zum Schutz der beiden letzten Transistoren.
10k ergeben sich aus dem angenommenen Basisstrom von 1mA. 9V / 1mA ergibt 9k . Aufgerundet sind es 10k.
Masse ist in dem Fall gleich Minus. Das Bezugspotential, alle Spannungsangaben, wenn nicht anders angegeben, beziehen sich darauf.
LTSpice kenne ich zwar, kenne mich damit aber nicht aus.

Und wie errechnet sich er Angenommene Basis Strom und wiso müssen die beiden letzten Transistoren geschützt werden, der Output führt direkt zur Basis des nächsten bzw zur basen der nähsten 2 Transistoren

Wenn der Output direkt in die nächste Stufe führt, kannst du die Widerstände weg lassen.
Der Basisstrom ist nur angenommen. Wenn du ihn rechnen willst, dann Kollektorstrom durch Verstärkung des Transistor.
Das Ergibt aber einen unsinnig kleine Wert für den Strom und die Schaltung würde auf die kleinsten Störungen reagieren.

natürlich dafür Sättigung denk ich ma also vor die ALU kommen register und an die outputs LEDs (oder ein weitrer weg voller Transistoren) wenn ich LEDs anlöte mit 20mA dann brauch ich einen Widerstand von 450 Ohm ist das richtig?
9V/0.02A = 450
Und bei wie vielen Transistoren reicht die Spannung nichtmehr aus, diese ALU hat 176 und es werden mehr.

20mA für Leds ist schon viel, 10mA tun es normalerweise auch.
Die Spannung wird immer reichen, die Frage ist ob es der Strom auch tut.
Mit einer Batterie wirst du nicht weit kommen.

Ich hatte vor 2 Flachbatterien in reihe zu schalten was schlägst du alternativ vor (nun komm bitte nicht mit nem labornetzteil) ;) und ich habe eine teilschaltung getestet das ergebnis anderst als erwartet ich poste es hier nun:

//EDIT MeinTestergebnis:
Ich habe folgenden Teil der Schaltung getestet:Anhang 23368

und hier mein Ergebnis: Anhang 23369
Wiso liegen an Q2 und Q3 nur etwas mehr als 0.7mA statt 0.9mA an?
und wie ichs mir gedacht habe wird Q1 kaputt gehen jedenfalls fließen mehr als 70mA durch die Basis während durch den Kollektor 0.9mA fließen ich glaub der Kollektorstrom ist der einzige, der richtig vorhergesagt wurde, wie erklärt sich das ?

Wie wäre es mit einem Steckernetzteil, was dir z.B. 9 oder 12V liefert und 1-2A Dauerstrom oder noch mehr?
Die Dinger gibts doch fürn Appel und'n Ei.
Zur Not stabilisierst du die Spannung noch mitm Elko.
Edit: Ein Notebook-Netzteil liefert noch mehr Strom, da müsstest du schauen, wie das mit den Widerständen ausschaut.

und da waeren wir wieder beim thema, die widerstaende

Ich zitiere Hubert mal: 9V / 1mA ergibt 9k . Aufgerundet sind es 10k.
Auf 15V bezogen 15V/1mA = 15k.

wir haben fuer den laptop ein netzteil gejauft da kann man glaub sogar ne spannung einstellen funktioniert sowas wenn ja wo find ich adapter um und gibts son teil gleichstrom ?
Also an dem Teil für den Laptop kann man ab 12V aufwärts einstellen bis MAX 5A kann ich das verwenden, dann brauch ich aber andere Vorwiderstände und wie schließ ich das an.

Zitat:

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Zitat von BennIY

Ich hatte vor 2 Flachbatterien in reihe zu schalten was schlägst du alternativ vor
Wiso liegen an Q2 und Q3 nur etwas mehr als 0.7mA statt 0.9mA an?
und wie ichs mir gedacht habe wird Q1 kaputt gehen jedenfalls fließen mehr als 70mA durch die Basis während durch den Kollektor 0.9mA fließen ich glaub der Kollektorstrom ist der einzige, der richtig vorhergesagt wurde, wie erklärt sich das ?

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Das durch Q2 und Q3 ein etwas geringerer Strom fließt ist klar, der Strom ist doch von der Basis-Emitterspannung abhängig. Durch R1 wird die Emitterspannung angehoben, dadurch verringert sich der Basisstrom geringfügig.
Deine LTSpice Schaltung entspricht aber nicht meiner Schaltung. Du meintest der Output geht direkt in die nächste Schaltung, also wieder 10k, wie sollen da 70mA fließen?
In deiner Schaltung ist es klar.
Mit zwei Batterien in Serie kannst du Teile der Schaltung testen. Pro Teilschaltung musst du mit etwa 10mA rechnen, da kannst du dir ausrechnen wie weit du kommst.
12V ist zu viel für die Schaltung, es ist schon 9V kritisch da bei einigen Transistoren in der Schaltung die Basis-Emitterstrecke in Sperrrichtung belastet wird.

Wenn die Spannung an der Basis kleiner ist als 1mA schalten die Transistoren trotzdem sicher?

Ja, das ist sicher noch kein Problem.

Zitat:

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Zitat von Hubert.G

noch kein Problem.

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Die Sache mit den vorwiderständen ist nun geklärt(verstanden)
Also die ALU besteht aus ca 176 Transistoren dazu kommt ein befehl zum Negieren ein DX und BX Register vll paar kb RAM und vieles mehr, es ght nich nur um meine Abschlussprüfung sondern auch um mein Interesse und ich werde auch nach diser Prüfung weiterbauen und wenn du sagst es ist NOCH kein Problem, ab wann wrd es denn eins?
Was kann ich beim Löten falch machen was sollt ich unterlassen damit die Transistoren am Leben bleiben?
Wo liegen die Grenzen der 9V Spannung we gesagt die ALU ist nur ein kleiner Teil eines Processors und wie rechne ich mir aus "beim nächten Transistor reicht der Saft nicht mehr"?
Wie und Welches Netzteil kann ich verwenden und was für ein Anschluss brauche ich?
Diese Fragen müsste ich noch klären immerhin hinterlasse ich 60€ im Elektroladen meines vertrauens da ist es sehr kontraproduktiv wenn mein Programm andere Werte zeigt als angegeben.

Mit noch kein Problem meinte ich das der Basisstrom noch wesentlich geringer werden müsste damit es ein Problem wird.
Die 9V bilden keine Grenze sondern der Strom den du benötigst um das ganze zu betreiben.
Bau dir jede Teilschaltung einmal auf und messe nach wie viel Strom sie braucht. Wenn du dann alles addierst hast du den gesamt Strom und weist was du brauchst.
Wie willst du den das ganze Aufbauen, Lochraster oder ätzen?

Ich habe keine Ahnung vom Ätzen, in der Schule verwenden wir Lochplatinen an die wir die Bauteile anlöten, bin aber für besseres mmer offen.

Lochplatinen sind schon OK.
Schon mal überlegt wie groß das ganze wird.

Riesig ja überlegt habe ich schon es wird schon groß aber das beeinträchtigt doch nicht den Stromfluss oder ? unser Ziel ist dass man genau sieht wo welche Date herkommt und was mit ihr geschieht ich denke es wird 1m auf 1m maixmal

Du kannst ja dann mal ein Foto hier herein stellen. Das würde sicher einige andere auch interessieren.
Ob du mit 1m mal 1m auskommst bezweifle ich ein wenig. Spielt aber keine Rolle.