Basics - Transistorverstärker

+A -A
Autor
Beitrag
Phorminx
Ist häufiger hier
#1 erstellt: 10. Okt 2007, 15:29
Hallo,
seit fast einer Woche gras ich das Internet ohne großen Erfolg nach Formeln /Anleitungen ab. Ich hab nämlich vor, einen kleinen Verstärker von Grund auf neu zu entwerfen (ja, es gibt 1000de Schaltpläne, aber ich wills halt lernen). Leider scheiter ich schon an der Arbeitspunktberechnung eines einzelnen Transistors: bei einfacher Betriebspannung ist mir alles klar, aber mit symmetrischer komm ich auf keine grünen Zweig: http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_bias#Emitter_bias
Ich hab einfach mal Rc = 10k; Re = 1k; Rb = 500 gewählt und nichts funktioniert: keine Verstärkung, keine Phasenumkehr am Kollektor usw.

Das ist das eine, das andere ist, dass ich keine Ahnung hab wie man den Arbeitspunkt von mehreren Transistorstufen bei galvanischer Kopplung berechnet. Ich les immer nur "Der Arbeitspunkt muss so eingestellt werden, dass er für beide Transistoren stimmt." aha. Nur wie geht das?

um Hilfe bittend,
Phorminx
zucker
Inventar
#2 erstellt: 10. Okt 2007, 19:04
Hallo ?

zunächst der Transistor als solches.
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=32

Eine Berechnung für eine AB Endstufe findest Du hier:
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=19

Hier gibt es auch noch etwas zu lesen:
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=30

Deine eigentliche Problematik der v eines T.
Zunächst muß klar sein, in welcher Betriebsart er tun soll. Nehmen wir die Emitterschaltung, also E auf festem Bezug zur Basis und einen npn T.
In dem Fall wird also zunächst der E fest auf ein Potential gelegt, welches unter dem des C liegt, vorzugsweise hier mal 0V.
Wird nun die Basis um die Ube des T`s höher gelegt (allgemein 700mV höher), dann beginnt der T zu leiten. Fließt ein Basisstrom (Ib), dann fließt auch ein CE Strom (Ic).
Würde der T mit seinem C voll an Ub+ hängen, wir dort ein Signal abnehmen wollen , dann wäre das U-Niveau im gesperrten Zusand des T = Ub+, im Leitfall des T = 0V, abzüglich des Innenwiderstandes (Ri) der CE Strecke des T. Im Normalfall wird das den T hinrichten, weil er kurzgeschlossen wird (wir sezten hier einen Ri der Stromquelle von 0 voraus).
Um das zu vermeiden und einen nutzbaren Spannungsabfall am Kollektor zu erreichen, wird ein Kollektorwiderstand (Rc) eingefügt.
Haben wir für diesen einen Wert von 10K, den Emitter voll auf Masse gelegt, dann ergibt sich eine v von Rc/Re. Da kein Re (Emitter-R) eingebaut ist, wird also die max v erreicht. Sie pendelt zwischen 0V und fast Ub+. Die tatsächliche v hängt mit dem Strom und dem sich daraus ergebenden Spannungsverlust an Rc zusammen.

Wird die Basis nun geöffnet, dann leitet der T, an seinem Kollektor ist im Bezug zum Emitter 0V anliegend, da der Ri des T nun erheblich kleiner ist als Rc.
Sperrt der T, weil seine Basis geschlossen ist, dann ist am Kollektor Ub+ abnehmbar, da der Ri des T erheblich größer als Rc ist.

Setzen wir einen Re ein, 600R, haben einen Rc von 10K, dann wäre die v = Rc/Re = 16.6

Lassen wir hier 12V Ub zu, dann fließen über Rc 12V/10K = 1.2mA. Bei diesen 1.2mA und 600R für Re, fallen an diesem 1.2mA x 600R = 720mV ab. Diese 720mV + 700mV Ube benötigt der T um zu öffnen. Unsere max v kann also zwischen +12V und +720mV pendeln. Das ergibt eine Spannungsdifferenz von 11.28V.
Nehmen wir nun die 11.28V / v=16.6, dann benötigt es zur Vollsperrung des T an seiner Basis 722mV. Wenn dieser Wert erreicht oder unterschritten wird, dann ist der T zu, über seinem Rc fallen 11.28V ab, welche zwischen seinem C und Rc gegenüber seinem E verwertbar sind.
(die 722mV resultieren hier aus der Ungenauigkeit der v = 16.6, da die .6 periodisch ist)

Erhöht man nun die Ube, dann wird der T dynamisch leitend und lässt den U-Abfall an Rc langsam verringern, bis eben 720mV über E Potential (Re) erreicht sind.

Hast Du nun 2 T-Stufen, dann errechnet sich die v durch Addition beider einzelnen v.

Würde man nun 0dbu, also 775mV auf eine Basis geben, eine 2 stufige T-Schaltung mit v = 1000 haben, dann ergäbe das einen Spannungshub von 775V. Das das bei nur 12V Ub nicht geht, ist klar. Hier muß dann gegengekoppelt werden, um Ub nicht zu überfahren. Ansonsten dürfte man nur eine Ue von 12V / 1000 = 12mV anlegen.
Durch die Gegenkopplung und die hohe v aber wird die Stufe schnell und die Klirrwerte werden eingeschränkt.

Hilft das so erstmal?
Phorminx
Ist häufiger hier
#3 erstellt: 10. Okt 2007, 20:20
Danke! Vor allem für die Links, der über die Endstufe ist besonders interessant.

Ich hab aber immer noch ein paar Fragen. Wenn ich alles richtig verstanden hab, braucht man in einer Emitterschaltung wie dieser die Widerstände für folgendes:
R1/R2: Spannungsteiler, damit Basis auf ~ 1/2Ub+0,7V
R3: (Kollektor-)Stromeinstellung, Spannungsabfall für Ue
R4: Gegenkopplung

Ja nu, wenn ich jetzt aber am Ausgang volle +-Ub haben will, aber einen kleinen Verstärkungsfaktor und am besten noch Gegenkopplung für ein sauberes Signal, dann muss ich doch zu R4 einen Kondensator parallel schalten, oder?

So und dann zu dem Problem mit der Schaltung auf der Wikipediaseite: wenn ich den Spannungsteiler nur brauch, um das Signal auf 1/2 Ub zu heben, dann könnte ich ihn doch bei symmetrischer Betriebsspannung weglassen. Das Signal schwingt dann ja sowieso um 0V, was dann für den Transistor 1/2 Ub ist. Aber irgendwie taucht in dem Schaltbild noch ein Basiswiderstand auf. Ich weiß weder, wozu der gut sein soll noch wie ich ihn bemessen soll.

Auf jeden Fall hab ich diese Schaltung mit oben genannten Werten (Rc=10k, Re=1k, Rb=0,5k) einfach mal ausprobiert. An die Basis hab ich ein Sinussignal gehängt und an den Kollektor mein Oszi. Das Ergebnis: das völlig unverstärkte (v sollte doch Rc/Re = 10 sein?) kam um ein paar Volt angehoben und nicht phasenverschoben wieder raus...
Einen Verstärker mit Spannungsteiler hab ich aber problemlos bauen können. Soll ich also gar nicht erst lange rumwursteln und meine symmetrische Speisespannung ignorieren? Aber wenn ich andererseits die 0V doch nützen würde, könnte ich dann nicht auch auf den Einkoppelkondensator verzichten?
Viele Fragen...


[Beitrag von Phorminx am 10. Okt 2007, 20:24 bearbeitet]
Ultraschall
Inventar
#4 erstellt: 10. Okt 2007, 20:38
Vertraue Zucker und misstraue lieber englischen Seiten (das Ding ist eher eine Basisschaltung [Basis liegt wechselspannungsmäßig an Masse] und keine Emitterschaltung im eigentlichen Sinn, eher etwas unsauber hingewursteltes zwischen den Grundschaltungen. Eine Basisschaltung steuert man am Emitter an und nimmt das Signal am Kollektor ab.)

Außerdem wieso immer englisch- versteht ihr das dann besser, als wenn man in eurer Muttersprache mit euch redet?


Hier gibt es was:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/index.htm
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/index.htm#5

Gleich als Lesezeichen abspeichern.


[Beitrag von Ultraschall am 10. Okt 2007, 20:43 bearbeitet]
Phorminx
Ist häufiger hier
#5 erstellt: 10. Okt 2007, 21:18
Das gute alte Elko, freilich kenn ich des Aber die Wikipediaseite hatte halt die einzige Schaltung für sym. Versorgung. Zum Glück liegt eher da der Fehler als bei mir.

-> ich werde weiterhin die normale Spannungsteilerversion anwenden und hab damit schon mal ein Problem weniger.


Und wenn ich dann schon mal dabin:
Wenn ich jetzt meine Endstufe mit einem Treiber in Emitterschaltung bau, invertiert mir der das Signal. zucker löst das ja in dem er einen Differenzverstärker voranstellt, der mir aber viel zu stark verstärkt. Ich will in der Vorverstärkung eher mit OpAmps arbeiten - die Frage is jetzt nur wie ich eine Gegenkopplung über alles realisieren soll:
a) zwei Emitterschaltungen einbauen
b) das Ausgangssignal am OpAmp mitkoppeln (weil invertiert müsst's ja dann wieder gegenekoppelt werden)

Ich weiß nur nicht, was eleganter ist.

Vielen Dank im voraus,
Phorminx
kobold01
Stammgast
#6 erstellt: 10. Okt 2007, 21:55

Phorminx schrieb:
Wenn ich jetzt meine Endstufe mit einem Treiber in Emitterschaltung bau, invertiert mir der das Signal.

nicht nur das! Der "Treiber" verstärkt auch noch die Spannung, was du ja eigentlich mit dem OPV erreichen willst.
Du willst wahrscheinlich das:
OPV als Spannungsverstärker und nachgeschalteten Treiber als reinen Stromverstärker.

Man kann eine Kollektorschaltung (=Emitterfolger) dahintersetzen, diese ist aber ziemlich wirkungsgradschwach und bietet entweder kaum mehr Strom als der OPV selbst oder erzeugt extrem viel Verlustleistung bei entsprechend hohen Ruhestrom.

Man kann eine Gegentaktendstufe dahintersetzen, diese hat aber Übernahmeverzerrungen, die man durch Überalles-Gegenkopplung mindern kann. Das verringert wieder die Slewrate... Man sollte die Gegentaktendstufe besser mit einem Ruhestrom versehen, das ist wieder Aufwändig, da der Arbeitspunkt stabilisiert werden muss.

Es gibt auch einfache Zusatzschaltungen um einen OPV, die seinen Ausgangsstrom erhöhen, ohne dass gegengekoppelt werden muss.


z.B.:
Phorminx
Ist häufiger hier
#7 erstellt: 10. Okt 2007, 22:06
Entschuldigung, dass ich mich nicht klar ausgedrückt hab. Ich will die Spannung verstärken! Mein OpAmp mag nämlich die Spannung von der Endstufe nicht (+-15V OpAmp +-30V Endstufe) deswegen muss ich mir ja das ganze Transistorgepople antun :-/

PS: bitte nicht vorschlagen, nen leistungsfähigeren OpAmp herzunehmen: das ist zu einfach. Zumindest theoretisch, praktisch machen die dann wohl noch mehr Probleme ;-)
kobold01
Stammgast
#8 erstellt: 10. Okt 2007, 22:19
achso,
dann kommst du mit einer simplen Transsitorstufe nicht weit, denn jede Verbesserung in Linearität und Arbeitspunkteinstellung führt letzendlich zu den klassischen diskreten OPV-Schaltungen mit Differenzverstärkerstufe am Eingang und Gegentakstufe am Ausgang.
Phorminx
Ist häufiger hier
#9 erstellt: 10. Okt 2007, 22:35
Hm, ich habs befürchtet...
Das blöde is nur, dass ich vorne dran noch son ein paar Sachen wie Höhen/Tiefeneinstellung, für meine Egitarre Verzerrung etc pp dranbasteln will, so dass ich eine Allroundverstärker hab.
Evt. die am Eingang wegen den Verlusten ein bisschen verstärken, dann die besagte Tonmanipulationen möglichst impendanzwandlerisch und zum Schluss in nen "normalen" Selbstbauverstärker rein.

Naja, vielen Dank soweit, jetzt brauch ich ne Mütze Schlaf.
zucker
Inventar
#10 erstellt: 11. Okt 2007, 07:50
Hallo,


Ich hab aber immer noch ein paar Fragen. Wenn ich alles richtig verstanden hab, braucht man in einer Emitterschaltung wie dieser die Widerstände für folgendes:
R1/R2: Spannungsteiler, damit Basis auf ~ 1/2Ub+0,7V
R3: (Kollektor-)Stromeinstellung, Spannungsabfall für Ue
R4: Gegenkopplung


R2 und R1 bilden in der Tat einen Spannungsteiler für die Basis. Die Ub kann von Ube bis fast Ub variieren. Das hat etwas mit dem gewünschtem Arbeitspunkt zu tun.
Nehmen wir B Betrieb an, dann muß an der Basis etwas um 700mV anstehen.
Soll ein A Betrieb erfolgen, dann wird die Basis auf Ub/2 gehoben.
Soll gar ein C Betrieb erfolgen, dann wird die Basis mit fast Ub vorgespannt. Das dürfte hier aber nicht weiter interessieren > HF.

Genauso, wie die Basis vorgespannt wird, muß der Pegel am C des T mittels R3 und R4 gehoben werden.

Gehen wir vom B Betrieb aus, ein ganz kleines bisschen AB Betrieb, dann benötigen wir eine Ube von ca. 720mV. Dieser Wert ist stark Ib und Typabhängig. Wir bleiben in dem Fall aber bei 720mV.

Ub = +12V

Nun benötigt es zunächst den gewünschten Kollektorstrom (Ic). Wir nehmen ihn mit 5mA an.
Jeder T hat einen Stromverstärkungsfaktor. Als Wechselstromgröße wird er mit h21e, als Gleichstromgröße mit h21E bezeichnet. Das h ist ein Parameterwert, hier 21. Diese 21 beschreibt den I Übertagungsfaktor. Das e oder E bezeichnet den T als Emitterschalter.
Oft wird dieser Faktor auch einfach "beta" genannt.

Der h21E ist ziemlich einfach. Wird der T mittels Gleichstrom/spannung schlagartig geöffnet, dann fließt mit 95% Sicherheit der im Datenblatt angegebene Ic, vorausgesetzt, man bietet ihm soviel Ib an, wie eben der Faktor h21E verlangt.
Bei einer Wechselstromverstärkung, also h21e, sieht das schon ganz anders aus. Im Moment der anschwellenden Halbwelle kann da durch diverse Halbleiterprobleme dieser Faktor stark schwanken.

Weiterhin sind beide Faktoren von der Schaltfreq. abhängig. Je höher die Schaltfreq., als an > aus > an, wird, desto weniger h21E/e haben wir. Das hängt nun wieder mit der Faulheit des T zusammen, weil halt die Ladungsträger in ihm einen natürlichen Widerstand gegen Bewegung haben, eben eine natürliche Trägheit.
Auch die Temperatur spielt eine große Rolle.

Zurück zum Thema:
5mA Ic sollen fließen, der h21e beträgt 100 (angenommener Wert). Wir benötigen einen Ib von 5mA/100 = 50µA. Diesen Strom muß man über R2 und R1 der Basis zur Verfügung stellen. Man nennt das auch Querstrom oder Basisquerstrom. Nun sind allerdings diese 50µA sehr knapp bemessen, so daß man hier einen Aufschlag von x 10 verwendet, 1 Teil für den Ib, 9 Teile Sicherheit und Spannungsverlustausgleich durch diverse äußere Einflüsse auf die Ub und daraus resultierend auf den Querstrom. Würde man bei 50µA bleiben, bekommt entweder die Basis zu wenig Strom oder R1.
Der Querstrom soll also 500µA betragen.

12V / 500µA = 24K. Das wäre der Gesamt R (R2+R1) um 12V bei 500µA zu vernichten.
Wir wollen aber 720mV Ube haben und demzufolge nur 11.28V vernichten.
11.28V / 500µA = 22.56K R2
720mV / 500µA = 1.44K R1

Es wird schnell klar, daß es solche Widerstände nicht gib, bzw. wenn, sie aufgrund der Selektion sehr teuer sind.
Kurzerhand wird also hier für R2 ein Wert von 22K angesetzt, für R1 1.4K (den gibt es problemlos). Der Querstrom hat sich nun auf 512µA erhöht, was ber völlig gleichgültig ist.

Nun haben wir die Basis mittels R2 und R1 auf 720mV vorgespannt.

R3:
Er soll 5mA bei 12V zulassen, muß also mit 12V/5mA = 2.4K bewertet werden.
Ist der T gesperrt, dann fallen zwischen dem Kontenpunkt C/R3 und Masse tatsächlich 12V ab. Das geht aber nur solange, bis der Innenwiderstand des T durch die angehangene Last nicht unterschritten wird, ja sie muß sogar erheblich größer sein, da sonst der T seine Wirkung verliert, der Stromfluß zu hoch und die CE Strecke des T einfach umgangen wird. Die Last bildet eine // Schaltung mit der CE Strecke des T.

R4:
Diesen R nennt man Re. Er ist zunächst für die lokale Stromgegenkopplung des T nötig. Im Allgemeinen wird er mit Uv Re / Ic bemessen. Ein guter Kompensationswert liegt bei 600mV.
600mV / 5mA = 120R für R4. Eine gute Herleitung dieses Wertes erfordert die Einbeziehung des Temperaturstromes des T. Man kann aber von einem min Wert 600mV ausgehen.

Nun muß aber etwas mit unserem Spannungsteiler R2 / R1 passieren, da die 720mV Vorspanne nicht mehr genügen. Es muß also eine Vorspanne von Ube 720mV + UvR4 600mV eingestellt werden.
1.32V / 500µA = 2.64K - gibt es nicht.
Wir verwenden 2.6K für R1 und 22K für R2. Der Querstrom sinkt damit auf 487µA, was aber völlig gleichgültig ist.
Weiterhin sinkt damit die Vorspanne auf 1.3V, was aber auch keion Problem darstellt, weil eben durch die Reserve des Spannungsverlustes (Uv) an R4 eine Kompensation erfolgt. Wenn man so will, stellt R4 eine Konstantstromquelle für die BE Strecke des T dar.

C2:
Er dient nur der Auskopplung des Wechselstromsignales, da ansonsten eine nachgesetzte Stufe mit dauerhafter Gleichspannung / strom belkegt wird. Das ist besonders bei A Betrieb wichtig. Im AB Betrieb wird meist ohne C gearbeitet, also direkt gekoppelt.
Bei A Leistungstufen muß C2 den vollen Strom bei vollem gewünschtem Frequenzbereich abkönnen. Deshalb sind die Teile da so groß.

C1:
Er dient der Eingangsentkopplung.


Ja nu, wenn ich jetzt aber am Ausgang volle +-Ub haben will, aber einen kleinen Verstärkungsfaktor und am besten noch Gegenkopplung für ein sauberes Signal, dann muss ich doch zu R4 einen Kondensator parallel schalten, oder?


Ja, das ist korrekt. Bei manchen Stufen ist ein // C zu R4 zu finden. Er ist nur im Gleichstromfall wirksam, wird bei einer Wechselstomauflage kurzgeschlossen. Das geht allerdings auch nur bis Freq. x. Danach wird er zu träge und allmälich setzt sich R4 wieder gegenüber diesem C durch. Allgemein kann man auch hier von F = 1 / (2 x pi x R x C) ausgehen.
Wird eine v max bis 500Khz gewünscht, dann müßte dieser C wie folgt bewertet werden:
1 / (6.28 x 120R x 500Khz) = 2.6nF
Geht die F über 500Khz, dann wird der C allmählich Wirkungslos, die v sinkt auf den durch R4 vorgegebenen Wert ab. Das ist oftmals gar nicht so schlecht und bildet einen Trick gegen HF Schwingungen.



So und dann zu dem Problem mit der Schaltung auf der Wikipediaseite: wenn ich den Spannungsteiler nur brauch, um das Signal auf 1/2 Ub zu heben, dann könnte ich ihn doch bei symmetrischer Betriebsspannung weglassen. Das Signal schwingt dann ja sowieso um 0V, was dann für den Transistor 1/2 Ub ist. Aber irgendwie taucht in dem Schaltbild noch ein Basiswiderstand auf. Ich weiß weder, wozu der gut sein soll noch wie ich ihn bemessen soll.


Auch korrekt. Hier wird man nun auf eine Differenzstufe ausweichen, wie oben schon geschrieben wurde.

Das Vorschalten eines OPV:
Wenn hinten Leistung herauskommen soll, benötigt es Spannung. Soll die gewünschte Endstufe 60V Uss liefern, der OPV aber nur +15 und -15V als Ub, also 30V Uss haben wollen, dann geht da etwas nicht. Es muß also nach dem OPV eine Spannungsverstärkerstufe hin, um die nachgesetzten Leistungs T voll aufzusteuern.

Im "Selbstbaubrett" sind dazu ein paar Vorschläge - bitte mal nachschauen.
Phorminx
Ist häufiger hier
#11 erstellt: 11. Okt 2007, 21:03
Danke für die umfassende Antwort!

Ich hab jetzt mal zum Test den Arbeitspunkt eines BC547B errechnet.
Ic = 3mA, hfe = 300, Ub 24V

Rc = 12V / 3mA = 4k
Re = 600mV / 3mA = 200R
Ib = 3mA / 300 = 10µA
Iq = 10 * 10µA = 100µA
Uq = 700mV + (3mA + 10µA) * 200R = 1,3V
Rq = 1,3V / 0,1mA = 13k
Rv = (24V - 1,3) / (100µA + 10µA) = 206k

C = 1 / (6.28 x 200R x 500Khz) = 1.5nF (Styroflex?)

So ich hoff mal, dass das stimmt. Und was meinen Verstärker betrifft, werd ich diese Transistorschaltung dann garnicht brauchen, wenn ich so einen diskreten Differenzverstärker nehm. Naja, man weiß ja nie, wann man sowas wieder braucht.

Würde mir ein Differenzverstärker die Eingangskapazität ersparen? Hab gehört man soll alle Kondensatoren im Signalweg umgehen; gilt das dann auch für C (von oben)?

Den Rest muss ich erstmal verdauen, aber das eigentliche Thema is ja dann sowieso geklärt. Notfalls gibts halt nen neuen Thread
Dorsai!
Stammgast
#12 erstellt: 11. Okt 2007, 23:32
wenn du einen Differenzverstärker als eingangsstufe einsetzt, dann sind Cs unter Umständen unnötig.

Unter Umständen in dem sinn, dass du ja wenns blöd geht mit deinen vorspannungsteiler eine Gleichspannung in die Signalquelle einspeisen würdest. Und eventuell würde es dadurch sogar zu Kurzschlüßen kommen.

entweder du nimmst Cs, oder, und das würde ich dir empfehlen, du baust den Differenzverstärker mit Sperrschicht Fets auf, denn dann hast du keinen Basisvorspannungsteiler.

Eine Dritte Option, wäre die Betriebsmasse nicht mit der Signal Eingangsmasse zu verbinden, und das Eingangssignal wie ein Symetrisches Signal zu behandeln. Aber auch hier würde ich Sperrschicht Fets empfehlen.
Baschti87
Ist häufiger hier
#13 erstellt: 17. Okt 2007, 17:29
Hallo,
ich bin gerade in meiner Ausbildung dabei, eine Emitterschaltung aufzubauen; einfach zum Verständnis und zur Übung.
Ich benutze einen BC 546B. Ich möchte ein Vss=40mV Sinussignal auf bis zu 1,5V verstärken. Aus Folgendem Datenblatt entnehme ich die folgenden Angaben:
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/mcc/548B.pdf
-----------------------------------------------
bei Ic=2mA, Uce=5V...ist die Gleichspannungsstromverstärkung
B=290
Außerdem benutze eine Ub=15V
-----------------------------------------------
mit diesen werten habe ich Rc, Re, und die Basisvorspannungswiderstände (R1, R2(R2 ist zwischen Basis und Masse)) berechnet:

(URe=0,6V habe ich pauschal angenommen, weil es oben auch so war, keine Ahnung, ob der Wert ein bestimmter sein muss)

URc=Ub-URe-Uce=9,4V
Rc=9,4V/2mA=4,7kOhm
Re=0,6V/2mA=300Ohm (Basisstrom vernachlässigt)
Ib=Ic/B=2mA/290=6,897µA
Iq=10*Ib=68,97µA
R2=1,3V/68,97µA=18,85kOhm
R1=13,7V/68,97µA=198,65kOhm

Wenn ich irgendwelche Angaben falsch entnommen habe oder falsch berechnet dann bitte ich dies zu verbessern.

Ich habe diese Schaltung heute aufgebaut, doch es kam keine Spannungsverstärkung dabei heraus.
Was passierte: bei einer Ue von 6Vss fing die Spannung an an der CE-Strecke abzufallen und der Transistor wurde für den Zeitpunkt der positiven Spitze der Eingangsspannung niederohmig.

Hm was ich m,r gerade überlegt habe...:
Kann es sein das die Leistungsverstärkung (und damit auch die Spannungsverstärkung) ohne Lastwiderstand nicht stattfinden kann?
Oder dass die Verstärkung einfach zu groß ist und ich eine Spannungsgegenkopplung bräuchte?

Ein generelle Frage noch:
Wenn ich eine Basisvorspannung von 1/2Ub habe, also in meinem Fall 7,5V, dann weiß ich nicht genau ob dann überhaupt noch ein Wechselspannungssignal übertragen werden kann. Ich glaube das nennt man sogar A-Betrieb, aber ich kann mir einfach nicht vorstellen, was da phyikalisch vor sich geht. Nach meiner vorstellung: wenn der Transistor leitet, also bei 3V ganz sicher (bei 0,7V; kann man im datenblatt noch teilweise erkennen; dann ist er gerade am öffnen), dann ist der offen und der geht dann auch nicht mehr weiter auf als er schon ist.
Kann mir jmd das kurz klarstellen? danke

Lg Sebastian


[Beitrag von Baschti87 am 17. Okt 2007, 17:39 bearbeitet]
kobold01
Stammgast
#14 erstellt: 17. Okt 2007, 18:52
prüfe doch mal nach, in welchem Arbeitspunkt sich der Transistor befindet.
Also wie groß ist die Emitterspannung gegen Masse bzw. der Spannungsabfall an Re bei Eingangssignal =0V?
Er sollte ungefär UB/2 sein. Nach deinen Berechnungen nur 0,6V, d.h wie soll denn da mehr als 0,6V in der negativen Spitze herauskommen ?


[Beitrag von kobold01 am 17. Okt 2007, 19:51 bearbeitet]
Baschti87
Ist häufiger hier
#15 erstellt: 18. Okt 2007, 00:12
Was hat die Spannnung über dem Re mit dem arbeitspunkt zu tun?

Also ich gebe zu, immer noch nicht genau kapiert zu haben, was der AP eigentlich ist oder wie man ihn genau einstellt. aber bisher habe ich nur mitbekommen, dass er im Steuerkennlinienfeld(bin mir nicht sicher obs das ist, das mit x-achse=Uce und y-achse=Ic) auf der Rc-Linie entlangwandert. Und im moment kann ich mir nur vorstellen, dass der Arbeitspunkt festgelegt wird von der Spannungsaufteilung zwischen der Spannung über Rc und der über Rce(also der Kollektor-Emitterstrecke).

achso die Spannungsaufteilung war ungefähr URc=8V URce=7V und über Re fiel auch so 0,6V ab
Die werte weichen wahrscheinlich von meinen Rechnungen ab, da ich E24 Widerstände für R1 und R2 benutzt habe und diese etwas vom berechneten abweichen (200K und 18K)

Lg


[Beitrag von Baschti87 am 18. Okt 2007, 00:16 bearbeitet]
Mahal
Schaut ab und zu mal vorbei
#16 erstellt: 22. Okt 2007, 19:03
Hallo Baschti,

Arbeitspunkt, oder statischer Arbeitspunkt, oder DC-Arbeitspunkt bedeutet, dass ohne Wechslespannungssignal an der Transistorbasis, dieser bereits einen Kollektorstrom bei einer sich eingestellter Uce abfließen lässt.
Deine Verstärkung von etwa 75 = 1,5V/20mV (gemeint sind beide Richtungen positiv und negativ) erreicht Deine Emitterschaltung mit den gewählten Werten nicht. Die Begründung liegt darin, dass die Spannungsverstärkung
Vu = Rc/RE (Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstand). Das ist eine Aproximierung wohl gemerkt. Bei Dir ist Rc = 4k7 und RE = 300Ohm => Vu = ca. 15,7 => bei einem Eingangsignal von 20mV Amplitude ist das Ausgangsignal = Ua = 15,7 x 20mV = ca. 300mV.
Deshalb siehst Du nichts. Mach bitte folgendes:
Splitte den Emitterwiderstand in zwei Werte = Reihenschaltung aus einem etwa 47Ohm (Normwert herausscuhen) und einem 253Ohm (auch wieder Normwert heraussuchen). Wie Du merkst ergibt 253 + 47 = 300 (entspricht Deinem RE)
Die zwei verschaltest Du so, dass der 240Ohm zwischen Emitter und Masse liegt. Der 47Ohm liegt zwischen Emitter und dem 253Ohm. Diesen 253Ohm Widerstand überbrückst Du bitte mit einem Elko. Die Größe hängt von der Frequenz Deines 40mV-Signals ab. Solte diese im Bereich von mindestens 500Hz... 1kHz liegen reicht schon Mal ein 220µF aus.
Hinweis: ich habe hier noch nichts genaueres berechnet, denn im Moment habe ich diese Möglichkeit nicht. Und nicht vergessen: Normwerte für die zwei Widerstände heraussuchen!
Viel Spaß
Baschti87
Ist häufiger hier
#17 erstellt: 19. Nov 2007, 20:08
Hui hab schon lang nicht mehr in diesen Beitrag reingeschaut und habe auch schon seit längerem das Problem beiseite gelegt und mich mit anderen Sachen beschäftigt...

Ja diese Beschaltung habe ich schoneinmal gesehn. Das ist eine Frequenzabhängige Stromgegenkopplung.Dabei werden die gewünschen Frequenzen nicht mehr gegengekoppelt... Ich habe das auch probiert gehabt! Allerdings habe ich einen elko über den gesamten RE gebaut. Ich weiß nicht mehr was das für Auswirkungen hatte, aber ich glaube da hatte sich nicht viel getan.

In welchem Ohm-Wert-Bereich sollte das Xc der Elkos ungefähr sein?

Mit diesem gesplittetem RE wird ja nur bewirkt, dass ein Teil der Frequenz gegengekoppelt wird und ein Teil nicht.
Ultraschall
Inventar
#18 erstellt: 20. Nov 2007, 10:00
Beim Rc muss man genau genommen, bei der Verstärkungsberechnung den am Ausgang hängenden Lastwiderstand mitbetrachten.
Heißt der eigentlich wirksame Rc-echt ,ist der aus der Parallelschaltung von Rc und RL resultierende.
Auch das kann das scheinbar nicht stimmen, der Formel erklären und führt dann dazu, das ein Licht angeht und man sagt, stimmt doch die Formel:

Vu = Rc-echt:Re = (RcIIRL) : Re

(Wobei immer der kapazitiv überbrückte Emitterwiderstand gemeint ist. Also aus dem letzten Beispiel wären das die 47Ohm.)

Grüße


[Beitrag von Ultraschall am 20. Nov 2007, 10:02 bearbeitet]
Baschti87
Ist häufiger hier
#19 erstellt: 20. Nov 2007, 17:32
Ahhh mir fällt gerade was auf...: Heißt das, dass ich damals, als ich den gesamten RE mit dem Elko überbrückt habe, ich damit den verstärkungsfaktor für die bestimmte Frequenz extrem erhöht habe, sodass ich dann den Transistor übersteuert habe? ich habe glaube das XC für 1kHz sehr niedrig gemacht... so 10 Ohm oder so....

LG
Ultraschall
Inventar
#20 erstellt: 20. Nov 2007, 21:23
Übersteuert hängt auch wieder von vielen Faktoren ab. Wieviel Millivolt hast Du den reingeschickt?
Die Verstärkung wird bei Re=0 nicht unendlich. Diese Formel Vu=Rc:Re ist eben nur eine Näherungsformel für Standardfälle.
Dorsai!
Stammgast
#21 erstellt: 20. Nov 2007, 23:30
Generell würde ich den Emitterkondensator sowieso lassen, da die Gegenkopplung auch die Verzerrungen stark mindert.
Lieber dann zwei Stufen hintereinander.

Ausserdem: für eine bestimmte Frequenz eher nicht, da es ja wenn dann ein Hochpass ist.

Wenn du doch den Emitterkondensator behalten willst, musst du bedenken, dass er durch den Stromverstärkungsfaktor verstärkt auf die Grenzfrequenz wirkt (hab die Formel grade nicht zur Hand). Also den würd ich nie zu klein dimensionieren. So groß wies geht und am besten noch einen Kunststoff Folien Ko daneben.
Ultraschall
Inventar
#22 erstellt: 21. Nov 2007, 00:12
Du meinst weglassen, ist nur nicht so deutlich geschrieben. Das ist okay so.
Aber das der Emitterkondensator was mit dem Stromverstärkungsfaktor zu tun hat, ist falsch. Nur mit dem Emitterwiderstand hat der was zu tun.

Die Basis-Kollektor-Kapazität wirkt mit der Spannungsverstärkung multipliziert ; dann als Millerkapazität bezeichnet; auf die obere Grenzfrequenz, aber nicht auf die untere.
Baschti87
Ist häufiger hier
#23 erstellt: 21. Nov 2007, 19:24

Ultraschall schrieb:
Übersteuert hängt auch wieder von vielen Faktoren ab. Wieviel Millivolt hast Du den reingeschickt?
Die Verstärkung wird bei Re=0 nicht unendlich. Diese Formel Vu=Rc:Re ist eben nur eine Näherungsformel für Standardfälle.


Das war Uss = 20mV also sehr klein... aber diese Spannung hat garnichts bewirkt. Erst als ich den eingangspegel sehr hoch gedreht habe konnte ich was am oszi sehn... nur chglaube da war die Signalspannung schon höher als die Betriebsspannung.

Ich glaube ich habe auch mit dem falschen Stromverstärkungsfaktor gerechnet. ich weiß auch nicht genau welche werte ich da aus dem Datenblatt nehmen muss.

Ich würde mich freuen wenn mir jmd eine Transistor-Verstärker Dimensionierung vorrechnen könnte und dabei die verwendeten Werte aus einem Datenblatt nennt.

Ich habe mal ein Datenblatt rausgesucht, bei dem ich meine, dass dieses gut zu verwenden wäre:

Für den Transistor BC546B
der soll jetzt z.B. 20mv auf 2V verstärken

http://www.ortodoxism.ro/datasheets/siemens/Q62702-C690.pdf#

Lg Basti
Dorsai!
Stammgast
#24 erstellt: 22. Nov 2007, 22:22
@Ultraschall:
Ich habe hier in meinen Unterlagen stehen:

Ce = β/(2*π*fgr*[rBE+ri])

Ist natürlich nur eine Näherungsformel und fgr ist nur die Grenzfrequenz eines der drei wirkenden Hochpässe.

Das mit dem Stromverstärkungsfaktor ist denke ich so zu erklären:

Der Hochpass Grenzfrequenz wird durch die Zeitkonstante der RC Schaltung bestimmt. Da aber in diesem Fall der "Ladestrom" des Kondensators (der Eingangsseitig durch den Eingangswiderstand bestimmt wird) durch den Stromverstärkungsfaktor Ausgangsseitig vergrößert wird, wird die Zeitkonstante um den den Stromverstärkungsfaktor kleiner. Somit steigt die Grenzfrequenz.

Eine andere Erklärungsmöglichkeit wäre, wenn man bedenkt, dass der Emitterwiderstand um den Stromverstärkungsfaktor vergrößert auf den Eingangswiderstand wirkt, somit auch bei der Berechnung des Ce mit β multipliziert werden muss.


[Beitrag von Dorsai! am 22. Nov 2007, 22:24 bearbeitet]
Suche:
Das könnte Dich auch interessieren:
einfacher Transistorverstärker - geht das?
NikWin am 16.01.2010  –  Letzte Antwort am 17.01.2010  –  10 Beiträge
Einfacher Transistorverstärker- Vorschläge?
the_ferryman am 05.01.2008  –  Letzte Antwort am 15.01.2008  –  8 Beiträge
Transistorverstärker, die II.
Phorminx am 24.11.2007  –  Letzte Antwort am 03.01.2008  –  37 Beiträge
Schaltpläne
Gimpyboy am 11.11.2003  –  Letzte Antwort am 13.11.2003  –  3 Beiträge
Schaltpläne/Bauteileliste für Röhrenverstärker
Giustolisi am 21.04.2007  –  Letzte Antwort am 21.04.2007  –  4 Beiträge
Suche Bauplan für kleinen klasse A Transistorverstärker
hhphilip am 18.10.2006  –  Letzte Antwort am 23.09.2011  –  8 Beiträge
Einfacher Vorverstärker ohne Schnickschnack
Manni_L. am 29.12.2013  –  Letzte Antwort am 30.06.2014  –  16 Beiträge
Frequenzweiche Basics
jumbo125 am 29.11.2015  –  Letzte Antwort am 02.12.2015  –  5 Beiträge
transistorverstärker verstehen
janmm am 09.11.2008  –  Letzte Antwort am 09.11.2008  –  4 Beiträge
Schaltplan kleinen mono verstärker (etwa 3 W)
cooky99 am 22.11.2011  –  Letzte Antwort am 19.10.2012  –  18 Beiträge
Foren Archiv
2007

Anzeige

Aktuelle Aktion

Partner Widget schließen

  • beyerdynamic Logo
  • DALI Logo
  • SAMSUNG Logo
  • TCL Logo

Forumsstatistik Widget schließen

  • Registrierte Mitglieder925.731 ( Heute: 6 )
  • Neuestes MitgliedLars4004
  • Gesamtzahl an Themen1.551.088
  • Gesamtzahl an Beiträgen21.537.858

Hersteller in diesem Thread Widget schließen