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Arbeitspunkteinstellung von Transistoren (Elektronik)

verfasst von 79616363 , Leinfelden-Echterdingen, 14.07.2011, 21:00 Uhr
(editiert von 79616363 am 14.07.2011 um 21:05)

» Also ich würd jetzt mal behaupten, das die Schaltung dafür sorgt, dass die
» super kleine Spannung zwischen 0 und 0.1 V die zwischen Basis-Emitter je
» nach Signal herrscht in eine große Spannung umgewandelt wird. Die sich
» dann in dem Bereich aufhält, in der man Sie mit den Widerständen
» eingestellt hat. Wenn dem so wäre könnte ich jetzt aber noch nicht sagen,
» wie die Werte dafür bemessen (dimensioniert) werden müssen. Der
» Kondensator ist mir klar. Kapselt die Gleichspannung vom Eingang ab, so
» das dort nur das Wechselspannungssignal anliegt.

Du bist auf dem richtigen Weg. Wenn es um ne Spannungsverstärkung (Faktor>=1) mit so ner einfachen Transistorschaltung geht, dann guckt man, dass man das Kollektorpotential irgendwie in die Mitte zwischen V+ und V- bekommt. Es ist aber nicht immer die Mitte. Man muss nur höllisch aufpassen, dass die obere und untere Spitze des Signals noch so reinpassen, dass es etwas von den Begrenzungen der Versorgungsspannung wegbleibt.

Die Verstärkung wird wesentlich durch das Verhältnis R3/R4 bestimmt. Als Näherung kann man sogar diesen Faktor (R3/R4) als Verstärkungsverhältnis annehmen.

Hier kommen aber einige Faktoren zusammen, weshalb das aber net ganz stimmt. Ein Grund ist u.A. der parasitäre Emitterwiderstand vom Transistor. Ein anderer ist der, dass eben doch ein Basisstrom fliesst und das unserer Eingangsimpendanz eins auf den Deckel haut und dann kommt halt noch hinzu, dass der Basisstrom auch auf den Emitterwiderstand aufgeschlagen wird.

Sehr vereinfachend gesagt:

Im Prinzp bilden der Transistor und R4 nur ne sehr einfache spannungsgesteuerte Stromquelle. Oder noch vereinfachender, der Transistor ist ein Spannungsfolger, dessen Emitter an R4 liegt.

Erhöhen wir nun die Spannung um z.B. 0,1V, so wird der Transistor versuchen auch das Emitterpotential um etwa 0,1V anzuheben. Am Emitter hängt aber ein Widerstand und der durch den Transistor fliessende Strom wird eben um diese 0.1/R3 erhöht. Diesen Strom muss dann aber auch R3 liefern können.
Tja und vereinfachend ist es so, dass wenn z.B. der Strom (im Beispiel) in R4 um 100µA steigt, dass ungefähr diese Stromerhöhung (abzgl. des eingeprägten Basisstroms, aber vergessen wir das vorerst) auch von R4 versorgt werden muss.
Weil wir aber den Kollektorwiderstand R3 um den Faktor 10 höher gewählt haben als den Emitterwiderstand R4, fällt in dem dann ungefähr zehn Mal so viel Spannung ab, also 1V.

Damit haben wir eine ungefähre Verstärkung von 10 (Uffbasse, wenn man bei der Signalquelle in LTspice 0,1V angibt, dann bedeutet das 1V Amplitude, also 2Vpp!)

R1 und R2 bestimmen nur das Basispotential, so dass wir am Ausgang potentialtechnisch dort landen, dass wir optimal "Luft" für das Ausgangssignal haben.

Nix anderes als ein Spannungsteiler, der dann unseren Arbeitspunkt am Ausgang bestimmen soll.
Wie hoch oder niederohmig man den auslegen muss hängt u.A. vom hFE des verwendeten Transistors ab. C-Typen haben bei BCxx..-Transistoren ein höheres hFE als A-Typen.

Mal ne ganz einfache Faustregel, damit das in der Praxis auch klappt. Pro Stufe und Transistor sollt man die Verstärkung ungefähr so im Bereich von 10 lassen, sonst kann es zu seltsamen Effekten kommen.

Ja und der Kondensator siebt tatsächlich nur den Wechselstromanteil raus. Den hab ich deswegen genommen, weil ich dann nicht auf mein Basispotential aufpassen musste
Bei nur 1kHz macht aber auch schon die etwas geringe Wahl von 1µF im Vergleich zum relativ niedrig gewählten Eingangswiderstand im Beispiel etwas Probleme.
D.h. das Ding fängt schon leicht an als Hochpass zu wirken

Viele Grüsse,

Uli