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Hallo!

Ich habe hier eine wirklich tolle Zusammenfassung für einen Emitterverstärker gefunden.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/berechnung_emitterschaltung.pdf

Das einzige, was ich hier nicht verstehe, ist die Berechnung der Spannungsverstärkung vu auf Seite 4:

Anfang Seite 4: Warum bitte ist die Ausgangsspannung ua = ic * Rc? Mich würde interessieren, wie man das aus dem normalen Schaltbild der Emittergrundschaltung sieht (ohne das Kleinsignalersatzschaltbild). Die Ausgangsspannung ist doch UNTER dem Rc, wenn man die Schaltung am Beginn des Dokuments betrachtet. Ua + Uc ist doch Ub der Gleiochspannungsquelle... ic * Rc ist ja Uc, und nicht ua?

Kann mir hier jemand weiterhelfen?

Danke!

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» Da darf dann allerdings nicht "leck mich am Arsch" drin vorkommen.
»
» Das wäre zwar ein guter und passender Inhalt, aber es wäre so weit an
» Goethe angelehnt, dass es als Plagiat gelten müsste.

Bist du denn gar nicht neugierig zu erfahren, was du über dich selbst denkst?

--
Es ist unter der Würde eines Technikers, die Gebrauchsanweisung zu lesen!

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Da darf dann allerdings nicht "leck mich am Arsch" drin vorkommen.

Das wäre zwar ein guter und passender Inhalt, aber es wäre so weit an Goethe angelehnt, dass es als Plagiat gelten müsste.

Hallo. Würden Sie gerne eine Reflexion mit hochwertigem Inhalt schreiben? Wenn Sie sich an den deutschen Dienst https://wirschreiben.at/reflexion-schreiben-lassen/ wenden, erhalten Sie eine nützliche Möglichkeit, Ihre Reflexionen schreiben zu lassen. Nachdem wir alle Details der Arbeit besprochen haben, werden die Spezialisten mit dem Schreiben beginnen. Und dann erhalten Sie eine Arbeit, die einen guten Inhalt hat und keine Plagiate enthält.

Hallo,
Wenn wir schon bei der Praxistauglichkeit der Berechnung sind, sollte man noch etwas sagen, was Mister K freuen wird: Es geht ganz ohne Ersatzschaltbild ...
Die Sache ist die, dass Transistor- Parameter wie rBE und vor allem Beta vom Transistorexemplar und z.B. auch vom gewählten Arbeitspunkt und der Temperatur abhängig sind. Um die Wechselspannungsverstärkung nach dem Ersatzschaltbild zu berechnen, müsste man die Parameter für genau den konkreten Transistor, den berechneten Arbeitspunkt und evt. weitere Umgebungsparameter kennen, was in der Regel nicht möglich ist.
Es geht aber einfacher.
Ähnlich wie im Beispiel der Gleichstromarbeitspunkt durch den Emitterwiderstand stabilisiert wird, wird im Rechenbeispiel ja anschließend gezeigt, wie man die überschüssige (berechnete) Verstärkung beseitigen kann- durch einen NICHT überbrückten und somit auch für Wechselspannung wirksamen Widerstand in der Emitterleitung. Im Rechenbeispiel ist diese Verstärkungsreduzierung einstellbar, man kann sie aber auch durch entsprechende Schaltungsdimensionierung von vornherein festlegen.
Der Emitter- Wechselstrom unterscheidet sich bereits bei einem Beta von 100 nur noch um 1% vom Kollektor- Wechselstrom. Vernachlässigen wir dieses 1% und nehmen an, dass beide Ströme gleich sind. Nun schalten wir in die Emitterleitung einen nicht durch einen Kondensator überbrückten Widerstand mit dem Wert Re2 = Rc / vu (vu steht hier für die gewünschte Spannungsverstärkung). Da durch beide der gleiche Strom fließt, wird die Kollektorwechselspannung an Rc vu mal größer sein als die Wechselspannung an Re2. Um diese Wechselspannung am Emitter zu erzeugen, muss die Wechselspannung an der Basis (die zu verstärkende Eingangsspannung) mindestens genau so groß sein wie die am Emitter, plus einen zusätzlichen Betrag von ib * rBE. Dieser zusätzliche Betrag (und damit auch erst recht seine Abhängigkeit von Schaltungs- und Umgebungseinflüssen) wird aber gegenüber der Wechselspannung an Re2 vernachlässigber gering sein, wenn Rc und somit auch Re2 sinnvoll gewählt sind. Dann ist das Verhältnis Ausgangsspannung (an Rc) zur (Wechsel-) Eingangsspannung an der Basis ebenfalls gleich vu, und zwar weitestgehend unabhängig von den Transistorparametern.
Fazit: Stehen Rc und Re2 in dieser Schaltung zueinander im Verhältnis vu, so wird die Verstärkung dieser Stufe ziemlich genau gleich vu sein, wenn Beta hinreichend groß ist. Praktisch sind die Abweichungen durch das Runden der Widerstände auf Normwerte oft bereits größer als die angestrebte Toleranz der Spannungsverstärkung.
Für die im Rechenbeispiel verwendete Schaltung erhalten wir: Re2 = 5600 Ohm/ 25 = 224 Ohm; gewählt 220 Ohm.
Weiter Re1 (der mit Elko überbrückte Emitterwiderstand) = 750 Ohm - 220 Ohm = 530 Ohm; gewählt 510 Ohm. Der Elko würde dann etwas größer ausfallen, nämlich 220 µF.

Gruß
Bernhard

Hallo Mister K
ja, so kann man das interpretieren. Allerdings wurde der Ursprungsartikel nicht von einem Praktiker geschrieben. Normalerweise legt man den Arbeitspunkt nicht so willkürlich auf 5V, sondern so, dass er etwa in der Hälfte der Transistoraussteuerung zu liegen kommt. So hat man den grösstmöglichen Arbeitsbereich ohne clipping.
Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas Kuster

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» » » » Links gleichstromtechnisch dargestellt. Die Bauelemente sind mal
» ideal
» » » » angenommen, die Kondensatoren sind eine Unterbrechung. Über R1/R2
» wird
» » » der
» » » » Arbeitspunkt eingestellt. Am Ausgang *hinter* C2 siehst Du keine
» » » Spannung.
» » » »
» » » » Wenn Wechselspannung anliegt, wird der Kondensator diese durchlassen
» -
» » » » idealisiert angenommen. Dadurch wird Re überbrückt und die Schaltung
» » » wird
» » » » zu der unten rechts. Wie gesagt, natürlich stark vereinfacht aber
» ich
» » » » denke, jetzt ist es klarer, warum nur Ic*Rc am Ausgang wirkt.
» » »
» » » Hallo,
» » »
» » » danke nochmal für die Erklärung, das ist fast alles nachvollziehbar
» für
» » » mich, bis auf das Ursprungsproblem: für mich ist Ic * Rc nach wie vor
» » Uc,
» » » und nicht Ua!
» » »
» » » Selbst wenn es einen Wechselspannung ist... dann ändert sich eben Uc
» » » sinusförmig und dann ist die Ausgangsspannung auch sinusförmig, aber
» » nicht
» » » Ic * Rc, sondern die Differenz zwischen Uq (21 oder 12V, egal) und dem
» » » Ic*Rc... Ua wird doch gegen GROUND abgegriffen, warum ist es dann der
» » » Spannungsabfall am Rc, wenn Ua UNTERM Rc abgegriffen wird... Sorry
» aber
» » » hier fehlt mir noch eine Erklärung dafür, ich weiß nicht woran es bei
» » mir
» » » hakt...
»
» ARGH! Ein Enter zu viel.. (und sorry für meine Sauklaue, ich übe am
» Grafiktablet :D)
»
» Schau Dir mal das Prinzip der Superposition an, hier ein Beispiel mit 2
» Spannungsquellen, eine Gleichspannung und eine Wechselspannung.
»
»
»
» was du schreiben kannst als zwei Schaltkreise, die Du dann später addierst.
» Die jeweilige "nicht gebrauchte" Spannungsquelle wird dabei
» kurzgeschlossen:
»
»
»
» Bei Deiner Schaltung sieht es so aus:
»
»
»
» Da bleibt einfach nichts mehr übrig, außer Rc, wenn Du *nur* die
» Wechselstromkomponenten betrachtest.

OK, danke - ich kenne das Überöagerungdprinzip - das ist soweit nachvollziehbar. Das bedeutet, wenn ich die reine Betrachtung für AC mache, fallen die anderen U-QUellen (DC) einfach durch Kurzschluss weg?

Wenn man sich die Ursprungsschaltugn ansieht, könnte man durch Kurzschließen der Betriebsspannung auch mit einer Masche am Ausgang sehen, dass ua gleich der negativen SPannung am Rc ist, ua also gleich -urc, und wenn urc = ic *Rc ist, dann ist auch ua = ic * Rc.

» » für mich ist Ic * Rc nach wie vor Uc,
» » und nicht Ua!
»
» Ic * Rc ist laut der GLEICHspannungsbetrachtung der Schaltung 14 Volt
» Gleichspannung und heißt, wie auch in der Berechnung Urc! Uc wäre die auf
» Masse bezogene GLEICHspannung am Kollektor, im Berechnungsbeispiel 7 Volt.
»
» ua = ic * Rc
» ist dagegen die durch den WECHSELstrom der Stromquelle im Ersatzschaltbild
» hervorgerufene WECHSELspannung an Rc.
»
» Und nun sieh Dir mal das Ersatzschaltbild genau an: Dort liegt der
» Arbeitswiderstand Rc zwischen Stromquelle (= Kollektor) und ... nanu?
» An Masse??? Tja, klingt komisch, ist aber so!
»
» Das ist die Tücke, wenn man einzelne Spannungen/ Ströme analysiert, wie
» mit dem Ersatzschaltbild. Alle anderen Spannungsquellen werden dann für die
» Rechnung soweit möglich auf die Quellspannung Null gesetzt und in der
» Rechnung erscheint dann nur noch ihr Innenwiderstand. Der Innenwiderstand
» der Betriebsspannungsquelle soll bei Verstärkern tunlichst so weit wie
» möglich bei Null Ohm liegen, praktisch hilft man (nicht nur bei
» Verstärkern) gewöhnlich mit mehr oder weniger dicken Elkos und/ oder
» ausgeklügelten Regelschaltungen nach.
»
» Wie auch immer, die Betriebsspannungsquelle hat für die
» Verstärkungsberechnung mit dem Ersatzschaltbild die Quellspannung null Volt
» und einen Innenwiderstand von null Ohm. Totaler Kurschluss zwischen
» Betriebsspannung und Masse- aber das Ersatzschaltbild braucht ja keine
» externe Betriebsspannung, es hat ja seine eigene (Wechsel-)- Stromquelle!
» Diese symbolisiert die durch die Ansteuerung des Transistors
» hervorgerufenen Kollektorstrom- Änderungen, und nur die und den
» Kollektorwiderstand brauchen wir für die Berechnung der WECHSELspannung an
» Rc!
»
» So, und nun wünsche ich FROHE OSTERN!
»
» Gruß
» Bernhard

OK, vielen Dank nochmals für die ausführliche Erklärung - was ich davon mitnehme, ist, dass ich für die Wechselspannungsbetrachtung immer das Kleinsignalersatzschaltbild nehme... Wenn ich das so mache, dann komme ich schon zu dem Ergebnis, auch wenn:
- der Strom Ic lt letzten Ersatzschaltbild eigentlich von unten nach oben durch Rc fließt, ua also negativ sein müsste...
- ich mir dieses Ersatzschaltbild logisch nciht zu 100% erklären kann, aber das nehme ich jetzt einfach so hin...

Ich nehme beides mals so hin und komme zum ergebnbis ua = ic * RC

Vielen Dank!

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» » » idealisiert angenommen. Dadurch wird Re überbrückt und die Schaltung
» » wird
» » » zu der unten rechts. Wie gesagt, natürlich stark vereinfacht aber ich
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» Uc,
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Schau Dir mal das Prinzip der Superposition an, hier ein Beispiel mit 2 Spannungsquellen, eine Gleichspannung und eine Wechselspannung.



was du schreiben kannst als zwei Schaltkreise, die Du dann später addierst. Die jeweilige "nicht gebrauchte" Spannungsquelle wird dabei kurzgeschlossen:



Bei Deiner Schaltung sieht es so aus:



Da bleibt einfach nichts mehr übrig, außer Rc, wenn Du *nur* die Wechselstromkomponenten betrachtest.

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Ic * Rc ist laut der GLEICHspannungsbetrachtung der Schaltung 14 Volt Gleichspannung und heißt, wie auch in der Berechnung Urc! Uc wäre die auf Masse bezogene GLEICHspannung am Kollektor, im Berechnungsbeispiel 7 Volt.

ua = ic * Rc
ist dagegen die durch den WECHSELstrom der Stromquelle im Ersatzschaltbild hervorgerufene WECHSELspannung an Rc.

Und nun sieh Dir mal das Ersatzschaltbild genau an: Dort liegt der Arbeitswiderstand Rc zwischen Stromquelle (= Kollektor) und ... nanu?
An Masse??? Tja, klingt komisch, ist aber so!

Das ist die Tücke, wenn man einzelne Spannungen/ Ströme analysiert, wie mit dem Ersatzschaltbild. Alle anderen Spannungsquellen werden dann für die Rechnung soweit möglich auf die Quellspannung Null gesetzt und in der Rechnung erscheint dann nur noch ihr Innenwiderstand. Der Innenwiderstand der Betriebsspannungsquelle soll bei Verstärkern tunlichst so weit wie möglich bei Null Ohm liegen, praktisch hilft man (nicht nur bei Verstärkern) gewöhnlich mit mehr oder weniger dicken Elkos und/ oder ausgeklügelten Regelschaltungen nach.

Wie auch immer, die Betriebsspannungsquelle hat für die Verstärkungsberechnung mit dem Ersatzschaltbild die Quellspannung null Volt und einen Innenwiderstand von null Ohm. Totaler Kurschluss zwischen Betriebsspannung und Masse- aber das Ersatzschaltbild braucht ja keine externe Betriebsspannung, es hat ja seine eigene (Wechsel-)- Stromquelle! Diese symbolisiert die durch die Ansteuerung des Transistors hervorgerufenen Kollektorstrom- Änderungen, und nur die und den Kollektorwiderstand brauchen wir für die Berechnung der WECHSELspannung an Rc!

So, und nun wünsche ich FROHE OSTERN!

Gruß
Bernhard

» Selbst wenn es einen Wechselspannung ist... dann ändert sich eben Uc
» sinusförmig und dann ist die Ausgangsspannung auch sinusförmig, aber nicht
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Wenn sich die Spannung am R um 1V ändert, dann ändert sich auch die Spannung am Kollektor um 1V. So hast du an beiden Punkten eine gleich große Wechselspannung, nämlich eine Wechselspannung von 1V spitze. Ob ich mich dabei auf GND oder VCC beziehe ist egal, es bleibt 1V Spannungsänderung.

Hi,

Du verwechselst hier nur einiges.
Das macht aber nichts- am Anfang ist das schon verwirrend.
Also: Die Gleichung uc = ic *Rc gilt hier NUR für das Ersatzschaltbild. Das liegt daran, dass in diesem Ersatzschaltbild ausschließlich die Wechselströme und -spannungen betrachtet werden. Im Artikel wird das nicht ausdrücklich erwähnt.
Im Kollektorkreis fließen nämlich, abstrakt betrachtet, zwei Ströme: der KollektorGLEICHstrom (der wird bei der Festlegung und Berechnung des GLEICHSTROM- Arbeitspunktes berechnet und eingestellt) und der KollektorWECHSELstrom. Der wird durch die Steuerung des KollektorGESAMTstroms durch die Basis hevorgerufen und führt dazu, dass der GESAMTstrom um seinen Wert im Arbeitspunkt schwankt. Für das Ersatzschaltbid trennt man nun einfach die Berechnung der Wechselstromgrößen von der der Gleichstromgrößen. Man könnte auch sagen, man befasst sich einfach nur mit den Beziehungen der Wechselstromgrößen untereinander.
Meist werden die Gleichspannungen und -ströme durch Großbuchstaben, die Wechselspannungen und -ströme durch Kleinbuchstaben dargestellt.
Das hier angewendete Ersatzschaltbild stellt also NUR die Wechselgrößen und ihre Beziehungen untereinander dar. uc hat demzufolge nichts mit der berechneten KollektorGLEICHspannung zu tun, sondern ist der WECHSELanteil, ic ist der WECHSELanteil des Kollektorstroms und RC steht (näherungsweise, wie für diese Schaltung im Artikel gezeigt) für den am Kollektor für die WECHSELgrößen wirksamen "Widerstand".

Unter diesem Gesichtspunkt solltest Du Dir die Berechnungen nochmal ansehen. Vielleicht fällt Dir dabei auch auf, dass für die WECHSELSTROM- Verstärkung nicht B (wie beim Arbeitspunkt) sondern Beta verwendet wird- gleicher Hintergrund, beide sind nicht identisch.

Gruß
Bernhard

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Selbst wenn es einen Wechselspannung ist... dann ändert sich eben Uc sinusförmig und dann ist die Ausgangsspannung auch sinusförmig, aber nicht Ic * Rc, sondern die Differenz zwischen Uq (21 oder 12V, egal) und dem Ic*Rc... Ua wird doch gegen GROUND abgegriffen, warum ist es dann der Spannungsabfall am Rc, wenn Ua UNTERM Rc abgegriffen wird... Sorry aber hier fehlt mir noch eine Erklärung dafür, ich weiß nicht woran es bei mir hakt...

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» » Falsch! Das Ohmsche Gesetz berechnet mit dem Widerstandswert und dem
» Strom
» » durch den Widerstand natürlich die Spannung über dem Widerstand. Wenn
» nun
» » Wechselspannung am Eingang liegt, ändert sich der Kollektorstrom, damit
» » auch der Strom durch Rc und das ergibt eine Spannungsänderung an Rc.
» Wenn
» » sich die Spannung an Rc um z.B. 1V ändert, dann ändert sich die Spannung
» am
» » Transistorkollektor auch um 1V, denn Ub bleibt konstant.
»
» Ja, genau das meine ich... wenn Urc durch Erhöhung von ic größer wird, dann
» muss ua auf Grund der konstanten Betriebsspannung (ob die jetzte 12V oder
» 21V ist, egal) kleiner werden! Das erklärt aber nicht, warum ua = -ic * Rc
» ist! das - OK, es kommt zu einer Drehung von 180°... Aber der Betrag ic *
» Rc für ua ist mir nach wie vor ein Rätsel!

Beachten dass ua HINTER C2 gemessen wird! Pfeil ist etwas ungeschickt gezeichnet.