Forum

Arbeitspunkteinstellung von Transistoren (Elektronik)

verfasst von 79616363 , Leinfelden-Echterdingen, 15.07.2011, 07:51 Uhr
(editiert von 79616363 am 15.07.2011 um 08:13)

Wo ist denn das Problem? Der Spannungsteiler R1/R2 lupft halt das Basispotential auf irgend ein Potential das günstig ist.
Wie man rauskriegt welches Potential warum günstig ist, müssen wir später noch rauskriegen. Wie gross der Innenwiderstand des Teilers sein darf, werden wir auch noch rauskriegen müssen.
Im Prinzip geht's aber vorerst nur darum, dass Dein Signal nicht irgendwo gegen ne Wand knallt, weil die Potentiale zu dicht an den Grenzen liegen.
Über geeignete Ruheströme werden wir auch noch nachdenken müssen.
Ach, wir werden noch viel zu tun haben, aber vorerst musst Du das Prinzip verstehen.

Meinetwegen vergiss den Spannungsteiler am Eingang und ersetz ihn durch ne selbstdefinierte Ersatzspannungsquelle mit nem definierten Innenwiderstand.
Du legst damit lediglich dein Basispotential fest.

Wenn wir das Basispotential aber anheben, dann wird der Emitter des Transistors versuchen mit seinem Signal ungefähr zu folgen. Das Emitterpotentisl wird also (etwa) stets die die Durchlasspannung UBE (ca. 0,7V) unter dem Basispotential bleiben.

Und wenn das Emitterpotential dem Basispotential nicht nah genug folgen kann, dann raucht's :lol:

Wenn sich aber das Basispotential und damit fast linaer dazu auch das Emitterpotential erhöht, dann steigt auch das Spannungsgefälle in R4 und der Strom steigt quasi linear zur Spannungserhöhung.

Der Strom kann ja aber nicht im Nichts verschwinden oder aus dem Nichts kommen. Das ist wie beinem Stromknoten (vgl. Kirchhoff) es kann nicht mehr reingehen als rauskommt und umgekehrt.
Der Emitterstrom ist einfach die Summe IB+IC, wobei IC etwa hFE mal grösser ist als IB.

Wenn sich aber der Emitterstrom z.B. um 100µA erhöht, dann muss sich der Kollektorstrom ebenfalls etwa um diese etwa 100µA (genau genommen abzgl. der geringen Erhöhung des Basisstroms) erhöhen.
Weil der Kollektorwiderstand R3 im oben gezeigten Beispiel aber 10 mal grösser ist als der Emitterwiderstand R4, muss die Spannungsänderung im Kollektorwiderstand also auch etwa zehn mal so gross sein, wie die Spannungsänderung in R4 - Und schon haben wir sehr vereinfacht eine Spannungsverstärkung von ungefähr 10=R3/R4.

Dass das in der Praxis nicht ganz so ist, liegt halt daran, dass wir nen idealen Transistor angenommen haben und den gibt's net. Am stärksten schlägt da durch, dass halt ein Basistrom fliesst und IC=IB+IC gilt.
Schon deshalb wird die Verstärkung nie ganz R3/R4 betragen.
Dazu kommen dann noch parasitäre Übergangswiderstände an Kollektor und Emitter des Transistors, die die Verstärkung noch mal ein ganz klein wenig verringern.

Für's Grundverständnis langt's aber, wenn man sich das an nem Idealen Transistor klar macht, wo es keine Übergangswiderstände gibt, das hFE stromunabhängig und sehr gross ist, UBE stromunabhängig ist und so.

Um Details kann man sich später kümmern oder LTspice sich drum kümmern lassen.

Im Moment geht's doch nur darum, dass man mit diesem stark vereinfachten Modell einfach ne Grössenordnung findet, wo das ganze hinterher arbeiten soll.

Bei der ganzen Abschätzung müssen wir z.B. auf hFE oder UBE gar nicht eingehen, das regelt sich von allein bzw. fällt bei der Abschätzung nicht auf.

Viele Grüsse,

Uli