Kollektorschaltung (Emitterfolger)
Die Kollektorschaltung besteht aus einem Transistor, dem Emitterwiderstand RE, dem Basis-Vorwiderstand RV und der Betriebsspannung UB. Der Emitter ist der Ausgang. Der Kollektor ist für Eingangs- und Ausgangsspannung über die Betriebsspannung UB der gemeinsame Bezugspunkt. Deshalb wird diese Schaltung Kollektorschaltung oder Emitterfolger genannt.
Strom- und Spannungsverteilung
Bei der Kollektorschaltung stellen die Widerstände R1, R2 und RE den Arbeitspunkt ein. Die Berechnung des Arbeitspunktes erfolgt wie bei der Emitterschaltung, nur ohne Kollektorwiderstand. Bei der Arbeitspunkteinstellung unterscheidet man generell zwischen Kleinsignalübertragung und Großsignalübertragung.
Der Emitterwiderstand RE ist fester Bestandteil der Schaltung. Durch ihn wird der Arbeitspunkt bei der Kollektorschaltung immer durch Stromgegenkopplung stabilisiert. Im Gegensatz zur Emitterschaltung kann bei der Kollektorschaltung die Signalgegenkopplung nicht unterdrückt werden. Hier muss man damit leben, dass die Gegenkopplung sich sowohl auf die Gleichspannungen als auch auf die Signalspannungen auswirken.
Wird Wechselspannung verstärkt, so muss die Schaltung über die Koppelkondensatoren CK mit der Signalquelle und der Last verbunden werden. Über die Koppelkondensatoren fließt kein Gleichstrom. Damit hat die Signalquelle bzw. Last keinen Einfluss auf den Arbeitspunkt. Die Spannungen des Arbeitspunktes lassen sich so unabhängig von den Gleichspannungen der Signalquelle und Last wählen.
Bei der Kollektorschaltung sind die Eingangsspannung Ue und Ausgangsspannung Ua phasengleich.
Kleinsignalübertragung
Die Emitterspannung UE kann klein gewählt werden, muss aber mindestens 1 V betragen, wenn der Arbeitspunkt stabil sein soll. Ebenso muss die Emitterspannung UE größer sein, als die Amplitude der Ausgangsspannung.
Die Größe es Kollektorstroms IC richtet sich nach der Signalgröße und den geforderten Übertragungseigenschaften. Grundsätzlich sollte der Kollektorstrom IC größer sein, als die Amplitude des Ausgangsstroms.
Großsignalübertragung
Bei Großsignalübertragungen wählt man für die Emitterspannung UE in der Regel etwa halbe Betriebsspannung UB.
Der Kollektorstrom IC richtet sich nach dem Lastwiderstand RL. Der Kollektorstrom IC ist als Ausgangsstrom ia zu verstehen. Hier gilt häufig die Leistungsanpassung. Das bedeutet, der Emitterwiderstand RE wird gleich groß wie der Lastwiderstand RL gewählt.
Eingangswiderstand re
Die Kollektorschaltung hat einen großen Eingangswiderstand re, der sich durch die Widerstände R1, R2, RE || RL und der Wechselstromverstärkung ß bildet.
Ausgangswiderstand ra
Die Kollektorschaltung hat einen kleinen Ausgangswiderstand ra.
Spannungsverstärkung Vu
Die Ausgangsspannung ist immer kleiner als die Eingangsspannung. Die Spannungsverstärkung Vu beträgt ungefähr 1.
Stromverstärkung Vi
Die Kollektorschaltung hat eine hohe Stromverstärkung. Die Leistungsverstärkung ist gleich der Stromverstärkung. Die größte Stromverstärkung erreicht man, wenn der Lastwiderstand der Emitterwiderstand RE ist.
Anwendungen
Wegen dem großen Eingangswiderstand und dem kleinen Ausgangswiderstand eignet sich die Kollektorschaltung besonders als Impedanzwandler zwischen hochohmigen Signalquellen und niederohmigen Verbrauchern.
- Kollektorschaltung als Impedanzwandler
- Bootstrap-Schaltung
- Darlington-Schaltung
- Spannungsstabilisierung mit Kollektorschaltung
Übersicht: Die Kollektorschaltung im Vergleich
| Schaltung | Emitterschaltung | Basisschaltung | Kollektorschaltung |
|---|---|---|---|
| Eingangswiderstand re | 100 Ω ... 10 kΩ | 10 Ω ... 100 Ω | 10 kΩ ... 100 kΩ |
| Ausganswiderstand ra | 1 kΩ ... 10 kΩ | 10 kΩ ... 100 kΩ | 10 Ω ... 100 Ω |
| Spannungsverstärkung Vu | 20 ... 100 fach | 100 ... 1000 fach | <=1 |
| Gleichstromverstärkung B | 10 ... 50 fach | <=1 | 10 ... 4000 fach |
| Phasendrehung | 180° | 0° | 0° |
| Temperaturabhängigkeit | groß | klein | klein |
| Leistungsverstärkung Vp | sehr groß | mittel | klein |
| Grenzfrequenz fg | niedrig | hoch | niedrig |
| Anwendungen | NF- und HF-Verstärker, Leistungsverstärker, Schalter |
HF-Verstärker | Anpassungsstufen, Impedanzwandler |
Weitere verwandte Themen:
- Grundschaltungen des Transistors
- Emitterschaltung
- Basisschaltung
- Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung
- Bipolarer Transistor
| |||||||||||||
