A tranzisztor bázisellenállásának (Rb) kiszámítása fontos lépés, hogy a tranzisztor megfelelően működjön. A számítás attól függ, hogy milyen üzemmódban akarod használni a tranzisztort (kapcsoló vagy erősítő), és hogy milyen típusú tranzisztorról van szó (NPN vagy PNP).

1. Kapcsolóüzem (Saturation mode - Telítés)

Ha a tranzisztort kapcsolóként használod (pl. egy relé vagy LED kapcsolásához), akkor biztosítani kell, hogy telítésbe kerüljön, vagyis a kollektor-emitter feszültsége (V_CE) nagyon alacsony legyen.

Az alábbi lépésekkel lehet kiszámítani a bázisellenállást:

Lépések a számításhoz:

1. Határozd meg a kollektoráramot (I_C)
   • Ez a terhelés árama, amit a tranzisztor kapcsol.
2. Válaszd ki a tranzisztor erősítését (h_FE vagy β)
   • A tranzisztor adatlapján megtalálható, de telítésben általában 10-szeres árammal kell számolni (h_FE_sat ≈ 10).
3. Számítsd ki a szükséges bázisáramot (I_B)
   • $I_B = \frac{I_C}{h_{FE_{sat}}}$
4. Határozd meg a bemeneti feszültséget (V_IN)
   • Ez az a feszültség, ami a bázisellenálláson keresztül a tranzisztor bázisára kerül (pl. 5V vagy 3.3V, ha mikrovezérlőt használsz).
5. Számítsd ki a bázisellenállást (R_B)
   • A báziskör feszültsége:
     $R_B = \frac{V_{IN} - V_{BE}}{I_B}$
   • V_BE általában 0,7V (szilícium tranzisztoroknál).

Példa:

Egy NPN tranzisztor egy 12V-os LED-et vezérel 100mA árammal, a vezérlő (Arduino) pedig 5V-os jelet ad.

1. Kollektoráram: $I_C = 100mA = 0.1A$
2. Bázisáram (h_FE_sat = 10):
   $I_B = \frac{0.1A}{10} = 0.01A = 10mA$
3. Bázisellenállás:
   $R_B = \frac{5V - 0.7V}{10mA} = \frac{4.3V}{0.01A} = 430Ω$
   Tehát egy 470Ω-os ellenállás jó választás lenne.

2. Erősítő üzemmód (Active mode)

Ha a tranzisztort analóg erősítőként használod, akkor az erősítését (h_FE vagy β) pontosabban kell figyelembe venni, és más számításokat kell elvégezni, mint a kapcsolóüzemnél. Ebben az esetben a bázisellenállást úgy kell megválasztani, hogy a tranzisztor az aktív tartományban működjön, és a kimeneti jel ne torzuljon.

Ehhez a bázisosztó ellenállásos előfeszítés a leggyakoribb módszer, de ez bonyolultabb számítást igényel. 

A sönt ellenállás kiszámításának lépései az Ohm törvénye és az áramosztás szabályai alapján történnek. Az alábbiakban összefoglalom a módszert.

1. Adatok és összefüggések:

Jelölések:

• $R_\text{m}$: az ampermérő belső ellenállása.
• $I_\text{m}$: az ampermérő maximális árama (méréshatár).
• $I_\text{total}$: a mérendő teljes áram (amit el szeretnél érni).
• $R_\text{shunt}$: a keresett sönt ellenállás.

Az összefüggés:

A sönt ellenálláson és a műszer belső ellenállásán azonos feszültség esik, mivel párhuzamosan vannak kötve. Ez alapján:

$$U_{\text{shunt}}=U_{\text{m<span style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"></span>}}$$

Az Ohm törvénye szerint:

$$I_{\text{m}}\cdot R_{\text{m}}=I_{\text{shunt}}\cdot R_{\text{shunt<span style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"></span>}}$$

Ebből a sönt ellenállás:

$$R_\text{shunt} = \frac{R_\text{m} \cdot I_\text{m}}{I_\text{total} - I_\text{m}}$$

2. Lépések a számításhoz:

a) Írd fel a műszer adatait:

• $R_\text{m}$: az ampermérő belső ellenállása.
• $I_\text{m}$: az ampermérő maximális áramfelvétele.
• $I_\text{total}$: a mérendő maximális áram.

b) Helyettesítsd be az értékeket a képletbe:

Számítsd ki:

$$R_{\text{shunt}}=\frac{R_{\text{m}}\cdot I_{\text{m}}}{I_{\text{total}}-I_{\text{m<span class="vlist" style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"><span class="msupsub"><span class="vlist-s"></span></span></span><span class="vlist-s" style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif; font-size: 13px;"></span>}}}$$

3. Példa számítás:

Adatok:

• $R_\text{m} = 300 \, \Omega$,
• $I_\text{m} = 40 \, \mu\text{A} = 0,00004 \, \text{A}$,
• $I_\text{total} = 4 \, \text{A}$.

Számítás:

$$R_{\text{shunt}}=\frac{300\cdot 0,00004}{4-0,\mathrm{00004<span\; style="font-family:\; Arial,\; Verdana,\; sans-serif;"></span>}}$$

• Számítsd ki a számlálót:

$$R_\text{m} \cdot I_\text{m} = 300 \cdot 0,00004 = 0,012 \, \text{V}$$

• Számítsd ki a nevezőt:

$$I_{\text{total}}-I_{\text{m}}=4-0,00004\approx 4\text{A}$$

• Ossz el:

$$R_{\text{shunt}}=\frac{0,012}{4}=0,003\mathrm{\Omega }=3\text{m}\mathrm{\Omega }$$

4. Eredmény:

A szükséges sönt ellenállás ebben a példában:

$$R_{\text{shunt}}=0,003\mathrm{\Omega }(\text{3 m}\mathrm{\Omega })\mathrm{.}$$

5. Általános megjegyzések:

• A sönt ellenállás értéke nagyon kicsi, ha nagy áramokat akarsz mérni.
• A műszer belső ellenállását mindig figyelembe kell venni a pontos méréshez.
• A sönt ellenállásnak megfelelő teljesítményt is el kell viselnie, amit kiszámíthatsz:

$$P = I_\text{total}^2 \cdot R_\text{shunt}.$$

1. Adatok, amelyekre szükség van:

1. Bemeneti feszültség ($U_\text{in}$): A tápfeszültség értéke.
2. Zener feszültség ($U_\text{Z}$): Az a feszültség, amelyen a zener dióda stabilizál.
3. Terhelési áram ($I_\text{load}$): Az áram, amelyet a terhelés fogyaszt.
4. Zener áram ($I_\text{Z}$): A minimális zener áram, amely biztosítja a stabil működést (a zener adatlapjából).
5. Maximális zener áram ($I_\text{Zmax}$): A zener dióda legnagyobb megengedett árama (szintén adatlapból).

2. Az előtét ellenállás értékének kiszámítása

Az előtét ellenállásnak biztosítania kell, hogy a zener és a terhelés áramát a bemeneti feszültségből biztosítsa:

$$R = \frac{U_\text{in} - U_\text{Z}}{I_\text{load} + I_\text{Z}}$$

Példa:

• $U_\text{in} = 12\ \text{V}$
• $U_\text{Z} = 5\ \text{V}$
• $I_\text{load} = 20\ \text{mA}$
• $I_\text{Z} = 5\ \text{mA}$

Ekkor:

$$R=\frac{12\text{ V}-5\text{ V}}{20\text{ mA}+5\text{ mA}}=\frac{7}{0.025}=280\mathrm{\Omega }$$

Az ellenállást úgy kell választani, hogy az árama ne haladja meg a zener dióda maximális áramszintjét ($I_\text{Zmax}$).

3. Az ellenállás teljesítménye

Az ellenállás hőtermelése miatt figyelni kell a teljesítményre is. Az ellenálláson disszipált teljesítmény ($P$) kiszámítása:

$$P = I^2 \cdot R \quad \text{vagy} \quad P = (U_\text{in} - U_\text{Z}) \cdot I_\text{R},$$

ahol $I_\text{R}$ a teljes áram (terhelési áram + zener áram).

4. Fontos megjegyzések

• A bemeneti feszültségnek mindig nagyobbnak kell lennie a zener feszültségnél.
• Az ellenállás kiválasztásánál gyakori, hogy a kapott értékhez legközelebb eső szabványos ellenállást használjuk.
• A terhelési áram változása befolyásolja a zener dióda működését; ha nagy a változás, fontolóra kell venni aktív stabilizáló kapcsolást is.

$$U_{in}$$

$$\mathrm{<em\; style="font-family:\; Arial,\; Verdana,\; sans-serif;">Tehát\; választhatod\; <strong\; data-start="1207"\; data-end="1233">R1\; =\; 14k\Omega \; és\; R2\; =\; 10k\Omega </strong>\; ellenállásokat.</em>}$$

​

Alkatrész lista:

560R/2w ellenállás

1N4004 dióda

2db 7,5V zéner dióda

BT151-800r tirisztor

Nyák terv lay fájlja.