Hierbij mijn nieuwste simulator: een transistorschakkeling. Het is voorlopig een losse compacte 'simulator'. Het wiskundige model hier is samen met mij opgesteld door de faculteit Electrotechniek, Universiteit Twente [1984]. Het model is ingebed in dit simulatiesysteem. De simulatie laten lopen kan - hieronder - met een knopje worden gestart en onderbroken. De simulator hieronder heeft grafische output en enkele animaties-objecten en vier bedieningsknopjes.
Met deze simulatie kunnen jullie - thuis of tijdens speciale practica - leren hoe weerstandjes uitwerken in een transistorschakeling. En daarna, als ze dit onder de knie hebben, hoe ze twee verschillende soorten spanningen leren te onderscheiden: gelijkspanning en wisselspanning.
De applicatie bevat ook 'parallelle instructies'. De losse instructie alsmede de losse opdrachten zijn ontworpen conform de 'Parallelle Instructie' theorie van Min en de 'Cognitive Laod' theorie van Mayer [Min, de PI-theorie, 2004, Maijer, the Cognitive Load theory, 2002].
| Met deze applicatie kun je de 'instelling' van een transistor uit proberen te vinden. Dat doe je door de juiste waardes van de vier omringende weerstandjes te vinden door te varieren, en het gedrag van de transistor in deze specifieke schakeling te optimaliseren en de bijkomende fenomenen te bestuderen. |
Typ hieronder, in het voorlopige interactiegedeelte, als je precies weet wat je wilt en moet doen, andere waardes in of ga (voorlopig) gewoon door met de door ons ingestelde waardes.
Wil je eerst kijken wat er gebeurt, klik dan direct op 'Doorgaan'. Wil je nu al doorgaan met andere weerstandswaarden klik dan en daarna pas op 'Doorgaan'. Het bekijken van ons aparte instructiematerialen gaat via de knopjes onder de output van de simulator.
beta: / s: / R1: / RE:
Tijd (t): . (De tijd loopt door tot 200.)
Laat de tijd eens lopen. Klik op 'Doorgaan'. Het rode blokje geeft dan de ingangswisselspanning (ui) aan. Het blauwe blokje de uitgangswisselspanning (uo). De drie middelste blokjes geven de spanningen over RC, over RE, en tussen de collector (c) en de emitor (e) van de transistor in rust aan. De som van deze 3 spanningen is de batterijspanning van (hier) 12 volt. De gelijkspanning in rust op de collector ten opzichte van de aarde is Uo. Herstarten van het model doe je met het 'reloaden' van de gehele web-pagina.
DIT IS HET (VOORLOPIGE) GRAFISCHE OUTPUTGEDEELTE:
|
Gelijkspanningen:
UR1: [V] UR2: [V] Error: [norm=0!] Controle: [norm=12!] |
Uo=UTce+URE: [V] |
Gelijkspanningen:
URC: [V] UTce: [V] URE: [V] |
|
Gelijkstroom: IR1: [mA] IR2: [mA] Collectorstroom: (plus wisselstroom) ICt (wissel): [V] |
 
|
Gelijkstroom: IC0: [mA] IE0: [mA] IB0: [mA] Collectorspanning: (plus wisselspanning) xxx URC (wissel): [V] |
Als je op de knop 'Doorgaan' hebt geklikt zie je de vier gelijkspanningen, de twee wisselspanningen (IN en UIT), maar ook de meeste gelijkstromen en sommige wisselstromen (ic, ie en ib).
TIP 1: Stop na een paar pulsen gezien te hebben en maak dan R1 eens een stuk kleiner. Dan zie je dat de spanning op de basis (UB) groter wordt (logisch!) en de spanning op RE ook langzaam toeneemt (het onderste (bruine) blokje). De spanning tussen c en e wordt dan kleiner (UTce). Dat komt door de gelijkstroom veranderingen vanwege de condensator (CE). Bij wisselspanning speelt de condensator CE geen rol. De condensatoren C1 en C2 wel. Zie later.
TIP 2: Kijk goed wat er gebeurt met de spanning op RC en RE. De wisselspanning (uo) maakt dat de gelijkspanningen URE, URC en die tussen c en e verschuiven naar andere waardes en de gelijkstroom door RC ook. De som van deze 3 spanningen blijft 12 volt, de batterijspanning (Ucc). Zie ook de bijlages [Bijlage VI]. Maar nu komt het! Op deze drie spanningen zit de uitgangsspanning gesuperponeerd! Daarom zie je die drie gelijkspanningen 'op en neer gaan'. Dat is de dan ook de clou van deze transistorschakeling. (Wordt nog aan gewerkt.)
Aan de simulatie en de animatie wordt nog verder gewerkt. Het geheel moet nog een meer functionele vorm krijgen. De uitleg en de instructieteksten vooral. De instructie en de opdrachten (die nog niet overeen stemmen met deze applicatie) kunnen (als je de simulatie en wat wat is een beetje door hebt) wel door jou al vast een beetje bekeken worden.
|
Gelijkstroom: IC0: Norm hier xx [mA] IN (wisselspanning): ui: [V] Wisselstroom: ic: Norm hier xx [mA] ib: Norm hier xx [mA] ie: Norm hier xx [mA] |
UNDER CONSTRUCTION
IBt
Uo
IB0
ICt
IC0
Uo instelpunt
URCwissel: [V] Ucewissel: [V] UREwissel: [V] --------- Utwissel: [V] |
Gelijkspanning:
Uce (0): Norm hier: 5.33 [V] Ube (0): Norm hier: 0.7 [V] UIT (wisselspanning): uo: [V] Gelijkstroom (+wissel): ICt: Norm hier xx [mA] IBt: Norm hier xx [mA] IEt: Norm hier xx [mA] |
Elke transistor heeft zijn eigen karakteristieken. In de karakteristiek van deze transistor zie je de gelijkstrooom die de transistor in rust ingaat (IC0) en de gelijkstroom die de transistor in rust uitgaat (IE0), plus de bijbehorende gelijkstroom door de basis (IB0). (Zie Ic, Ie en Ib in bijlage IV en V.) De waardes van deze 3 gelijkstromen in rust en de 3 bijbehorende gelijkspanningen in rust noemen we de instelling van de transistor.
Hoofdletter: IC0, IE0, etc. gelijkstromen Kleine letter: e, c, etc. collector, emittor, etc. Kleine letter: ic, ie, etc. wisselstromen ICt, IBt, etc. totaalstromen namelijk gelijkstroom plus wisselstroom Hoofdletter plus kleine letter c, e, etc.: spanning of stroom op c of e |
TIP 3: Maak R1 eens wat kleiner. 100 Ohm in plaats van 174 Ohm. Bij 100 Ohm zie je UTce xxx gaan en URE xxx. Naar mate er minder xxxx is/komt, wordt het xxx beperkt. Naar mate de xxx hoger is, wordt het xxxx minder.
uo: (-1.78 t/m 1.78) UB: (Norm=2.92) (=UR2) URE: (Norm=2.22) IE0: (Norm=1.116) IC0: (Norm=1.117) Uo: = (Norm= 7.533) (=Ucc-IC0*RC) |
Het analoge schema met de meest belangrijke waardes voor de variabelen.
NAWOORD:
Mijn speciale dank gaat uit naar de wetenschappelijke medewerkers van de faculteit Elektrotechniek, Universiteit Twente. Dankzij hen ontstond de eerste goede (correcte) versie van deze klassieke transitorschakeling rond 1995. Daarna volgde vele updates: in o.a. 2004, 2010, 2019 en later. Het model is door veel van mijn studenten gebruikt bij hun werkstukken. (Zie elders op mijn websites.) Dit hier is de laatste versie en ook voor het eerst in mijn nieuwe simulatiesysteem. Het is het derde wiskundige model dat in mijn nieuwe simulatiesysteem is geimplementeerd. Hiervoor werd het 'kweken van vissen' in een viskweekvijver, de bloeddruk in de aorta en de vloeistofbalans in het cardiovasculaire systeem ermee mogelijk gemaakt.
Rik Min, Enschede, 26 juli 2025. Update okt. 2025
REFERENTIES:
- Tranistor (versie 2025): Hoe werkt een transistor (I) (Rik Min)
- Tranistor (versie 2022): Hoe werkt een transistor (II) (demo)
- Tranistor (versie 2018): Hoe werkt een transistor (III) (Schouten)
- Tranistor (versie 1995 - 2002): Oude Java applets
- Tranistor (versie 1995 - 2005): Adaptief lesmateriaal
ACHTERGRONDINFORMATIE
De gelijkstromen in het schema van de transistor [Uit: Schouten, de geaarde emitter schakeling.]
ACHTERGRONDINFORMATIE
De gelijkspanningen op de transistor [Uit: Schouten, de geaarde emitter schakeling.]
ACHTERGRONDINFORMATIE
De wisselspanning (uo) maakt dat de gelijkspanning URE op en neer gaat en de gelijkstroom IC0 ook op en neer gaat [Uit: Schouten, de geaarde emitter schakeling.]
ACHTERGRONDINFORMATIE
Het printje met vier potentiometers voor de de instelling van de gelijkstroom met de vier essentiele weerstandjes [Rik Min, UT/TO/ISM, 1991].
ACHTERGRONDINFORMATIE
Een screendump van een van mijn laatse transistor-simulators bij Toegepaste Onderwijskunde, de onderzoeksgroep van de vakgroep 'onderwijskundige instrumentatietechnologie' (ISM) [Rik Min, 2004].
ACHTERGRONDINFORMATIE
HET MODEL
(Met xxxx het xxx van xxx en xxx de xxx)
The transistor model (gelijkstromen versus wisselspanningen)
R1 = parseFloat(document.AAAA.veldR1.value); R2 = parseFloat(document.AAAA.veldR2.value); RC = parseFloat(document.AAAA.veldRC.value); RE = parseFloat(document.AAAA.veldRE.value); Ucc = 12.0; // <- V UB = Ucc*R2/(R1+R2); // U op de basis! Ui = UR2; // Ui=UR2 is de spanning op de basis (b) URE = URE + ((UB - 0.7) - URE)*dt/(RE+CE); IE0 = URE/RE; IC0 = IE0; // IE0-IB0?? IB0 = IC0/beta; // <- 1/200=0.005 mA IR2 = UB/R2; // UB/R2 - IB0; // of zonder IB0? IR1 = (Ucc - UB)/R1; UR1 = IR1*R1; UR2 = IR2*R2; ui = 10*AAAA * Math.sin(2* 3.1418 * ffff * t); if (ui > AAAA) {ui = AAAA;} if (ui < -AAAA) {ui = -AAAA;} ui1 = ui1 + (ui - ui1)*dt*R2/((R1+R2)*C1); S = 40.0; // ?? of (q / K.T).IC0 = 40.0 ib = ui*S/beta; ic = -beta*ib; ie = ic+ib; uo = -40*ui1*IC0*RC; URC = IC0*RC; UC = Ucc - URC; // de gelijkspanning op de collector (c)! UTce = Ucc - URC - URE; // de gelijkspanning tussen c en e Uce = UTce; // de gelijkspanning tussen c en e Ube = UR2 - URE; // de gelijkspanning tussen b en e ICt = IC0 + ic; IBt = IB0 + ib; IEt = IE0 + ie; Iwissel = ICt; Uo=Ucc-IC0*RC; // de fluctuerende gelijkspanning over RC (zonder uo !!) URCwissel = ICt*RC; UREwissel = 0.0; // want UREwissel = 0.0 (voorlopig)! Ucewissel = Ucc - URCwissel; // want UREwissel = 0.0 (voorlopig)!! Utwissel = URCwissel + Ucewissel + UREwissel; Uec0 = Uce + 1.2; // voorlopig! Error = Ucc - (IC0*RC + Uce + IE0*RE); Controle = URC+Uce+URE; Error = Ucc - (IC0*RC + Uce + URE); Controle = URC+UTce+URE; t = t + dt;
Take as starting values, constants and/or parameters:
A = 0.01;
f = 1.0; [1/msec]
RC = 4.0;
R1 = 174.0;
R2 = 56.0;
RE = 1.99;
Ucc = 12.0; [Volt]
beta = 200.0;
IB0 = 0.0xx;
IE0 = 1.116; [mA]
IC0 = 1.116; [mA]
q = 1.6E-19;
K = 1.38E-23;
S = 40.0*IC0;
ui = 0.x; [Volt]
uo = 0.xx; [Volt]
U0 = 7.533; [Volt]
ui1 = 0.0; [Volt]
IR2 = 0.052; [mA]
IR1 = 0.052; [mA]
URE = 2.221; [Volt]
UCE = 5.312; [Volt]
Tmin = 0.0;
t = 0.0; [msec]
dt = 0.01; [msec]
Tmax = 8.0; [msec]
Smaller or larger values can destroy the behavior of this model. That is for your own risc.
The most valuable variables and their ranges are:
ui, the xx of xx/xx [xx/xx] (xx),
with range between -xx.0 (Ymin) and xx.0 (Ymax) (suggestion)
uo, the xx of xx/xx (xx) [xx/xx] (xx)
with range between -xx.0 (Ymin) and xx.0 (Ymax) (suggestion)
The most valuable paramers for intervention and their ranges are:
RC [k Ohm] (4.0),
with range between 3.0(Pmin) and 13.0 (Pmax) (suggestion)
RE [k Ohm] (1.99),
with range between 1.5 (Pmin) and 12.0 (Pmax) (suggestion)
R1 [k Ohm] (174.0),
with range between 120.0(Pmin) and 220.0 (Pmax) (suggestion)
R2 [k Ohm] (56.0),
with range between 30.0(Pmin) and 80.0 (Pmax) (suggestion)
C1 [pF] (0.199),
with range between 0.0(Pmin) and 1.0(Pmax) (suggestion)
C2 [pF] (0.40),
with range between 0.0(Pmin) and 1.0 (Pmax) (suggestion)
Ce [pF] (0.174),
with range between 0.0(Pmin) and 1.0 (Pmax) (suggestion)
A [V] (0.01),
with range between 0.0(Pmin) and 0.2 (Pmax) (suggestion)
ACHTERGRONDINFORMATIE
DE GEHEIMEN VAN DE SIMULATOR
(Met xxxx het xxxx van xxx en xxx)
Het model loop met 'step' (een aantal malen achter elkaar)
De tijd loop met t (let op: zit hier onderin 'step')
De tijd loop met Tmax (let op 1 keer)
De tijd kan worden geschaald met TT (let op 8 keer)
--- END ---