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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsverstärkung in der Basisschaltung


Autor: Nooooooooooos (Gast)
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Die Basisschaltung sieht ja bekanntlich so aus: 
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/scha..., auch 
ist bekannt, dass sie eine Spannung verstärkt und diese nicht 
invertiert.

Nur kann ich mir diesen Effekt nicht erklären. Wenn die Eingangsspannung 
UE erhöht wird, fliesst ein höherer Basisstrom. Dieser erhöht den 
Kollektorstrom, d.h. die Spannung zwischen Collector und Emitter nimmt 
ab. Die Ausgangsspannung ist sogar noch kleiner als jene UCE, weil sie 
relativ zur Basis gemessen wird und noch die Eingangsspannung 
subtrahiert werden muss.

Wie kann also Spannung verstärkt werden, wenn bei steigender 
Eingangsspannung die Ausgangsspannung sinkt?


Grüsse
Nooooooooooos

Autor: Michael (Gast)
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Also ich möchte hier jetzt doch mal zum Bett raten. Nach acht Stunden 
Schlaf schaut die Welt schon besser aus...;)

Autor: Nooooooooooos (Gast)
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Hehe...hatte ich gleich vor...Mit der Frage hat das jedoch keinen 
Zusammenhang, die stelle ich mir schon länger...

Sind meine Gedanken so grundfalsch?

Grüsse
Noooooooos

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Man muss natuerlich einen Kollektorwiderstand haben...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Die Namen der Transistorschaltungen kommen vom wechselspannungsmäßigen 
Verhalten der Gesamtschaltung. Wenn hier der Emitter z.B. über einen 
Kondensator an Masse liegt, ist es eine Emitterschaltung 
(Kollektorfolger). Wenn die Basis via Kondensator an Masse liegt, ist es 
eine Basisschaltung.

Nimm besser mal eine komplett beschaltete Basisschaltung inklusive 
Arbeitspunkteinstellung:
http://www.transistoramp.de/basisschaltung/
Und hier siehst du relativ einfach, dass die Ausgangsspannung kleiner 
wird, wenn die Eingangsspannung kleiner wird.

Autor: Michael (Gast)
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>Sind meine Gedanken so grundfalsch?

Ja, wenn du schreibst und auch meinst dass

>Die Ausgangsspannung ist sogar noch kleiner als jene UCE, weil sie
>relativ zur Basis gemessen wird und noch die Eingangsspannung
>subtrahiert werden muss.

gilt. So wie ich das da nämlich verstehe meinst du, dass Uc < Uce ist 
und das würde aber bedeuteten, dass der Transistor nicht im 
Normalbetrieb ist wodurch der Kollektor seine Staubsaugerwirkung 
verliert.

Auch in Basisschaltung muss der Transistor im Normalbetrieb sein, d.h. 
das Potential am Kollektor muss höher sein als dass der Basis und das 
Potential der Basis muss höher sein als das Potential des Emitters, 
zumindest beim NPN-Transistor. Äquivalentes gilt natürlich für den 
PNP-Transistor.

Grundsätzlich: Die BE-Diode wird in Durchlassrichtung betrieben, die RLZ 
ist hier vernachlässigbar gering. Da die Basis P-dotiert ist und der 
Emitter stark N-dotiert sagen sich dann die Elektronen im Emitter:

"Hey Leute, da drüben ist ja Raum für uns alle, also lasst uns alle 
rüber gehen."

Die Elektronen aus dem Emitter diffundieren also in die Basis.

Die Basis-Kollektordiode wird in Sperrrichtung betrieben. Die RLZ ist 
also relativ groß und reicht weit in den Basisraum hinein. Wenn nun also 
Elektronen aus dem Emitter in die Basis diffundieren ist die 
Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass die in die RLZ der 
Basis-Kollektor-Diode kommen. Die RLZ ist ja nichts anderes als ein 
elektrisches Feld welches negative Ladungsträger in Richtung des 
Kollektors beschleunigen. Also werden die Elektronen, sobald sie in der 
Basis sind, mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Kollektor abgesaugt, sie 
sind quasi verarscht worden. Erst "Hey, in der Basis ist Platz für uns 
alle" und dann werden alle ins nächste N-Gebiet abgesaugt.

Wäre nun Uce > Uc und die Basis-Emitter-Diode in Flussrichtung dann wäre 
Ub > Uc und somit wäre die Basis-Kollektor-Diode in Flussrichtung -> es 
würden so gut wie keine Elektronen aus der Basis abgesaugt, die bekannte 
Transistorwirkung läge nicht vor.

Autor: Nooooooooooos (Gast)
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@Michael: Also ich beziehe meine Spannungen auf das Potenzial an der 
Basis, da diese ja der gemeinsame Bezugspunkt der Schaltung ist. Die 
Ausgangsspannung Uc ist für mich also die Spannung Ucb, die Spannung Ub 
ist 0.
Mit meinem Satz will ich sagen, dass die Ausgangsspannung Ucb kleiner 
als Uce ist, da Uce = Ube (0.6 V) + Ubc gilt.
Die Eingangsspannung Ube muss also in Gegenrichtung gepolt sein, damit 
das Potenzial des Emitter gegenüber der Basis abgesenkt ist und die 
Eingangsdiode in Durchlassrichtung gepolt ist.

@Lothar Miller: Ich habe keine Bildung zum Wechselstrom oder zu 
Kondensatoren in Schaltungen. Wenn die Herleitung der Spannungen relativ 
einfach ist; könntest du mal den Weg dazu beschreiben, damit ich weiss 
wo ich suchen muss.


Grüsse
Noooooooooos

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Wie gesagt:
> Die Namen der Transistorschaltungen kommen vom wechselspannungsmäßigen
> Verhalten der Gesamtschaltung.
Und zum vereinfachten Betrachten dieses Verhaltens ersetzt du nur die 
Kondensatoren und die Versorgungsspannung durch Brücken. 
Wechselspannungsmäßig ist also Vcc auch Masse.
Und Voila:
Die Basis liegt in der von mir gelinkten Schaltung direkt an Masse.

Diese bis zur Blödsinnigkeit vereinfachten Schaltungen wie du sie 
gefunden hast, taugen absolut nicht, um das Verhalten einer 
Transistorschaltung zu beschreiben. Denn dort müsste ja z.B. die 
Emitterspannung -0.7 V betragen, damit der Transistor überhaupt mal 
leitet...

Autor: Jens G. (jensig)
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Der Emitterstromm ist gleich dem Collectorstrom (wir vernachlässigen mal 
den Basisstrom, der sich dem Ie überlagert).
Jetzt muß man sich noch einen kleinen Re zw. E und Signalquelle 
vorstellen, und einen Rc zw. C und Vcc. Da B quasi an Masse liegt (also 
"festgeklemmt"), ist auch der E mehr oder weniger festgeklemmt.
Was passiert, wenn ich mit der Signalquelle eine Spannung am Eingang 
anlege? Es fließt ein Strom, und zwar von Signalquelle über Re  über E 
zum C via Rc nach Vcc.
Da der Strom überall (Rb, Rc) gleich ist, kannste Dir mal ausrechnen, 
wie sich Uc in Abhängigkeit von Us (Signalspannung vor Re) ändert. Wenn 
Re<Rc, dann v>1.
Zum Re gehören auch die inneren Widerstände im T, so daß man eigentlich 
gar keinen externen Re bräuchte - aber um die Vorstellungskraft zu 
verbnessern, isses erstmal nicht schlecht ...

Autor: Noooooooooo (Gast)
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OK...die vereinfachten Schaltungen sind also nicht brauchbar; 
vollständige Klarheit herrscht in meinem Oberstübchen jedoch noch nicht.

@Lothar Miller: Mit Brücke meinst du doch die erweiterten 
Spannungsteiler, welche auch negative Spannung einstellen können? Muss 
ich mir davon bei jedem Kondensator eine positionieren oder über die 
ganze Schaltung?
Kann man sich eine Wechselspannung an einem Transistor nicht wie eine 
sich ändernde Gleichspannung vorstellen; bzw. wie verhält sich ein 
wechselspannungsbetriebener Transistor anders verglichen mit einem 
Gleichstrombetrieb?

@Jens G.: Meinst du man muss die Spannung über den Widerständen messen 
(wenn du sagst Re<Rc führt zu v>1)? Ist die Ausgangsspannung eines 
Transistors in diesem Falle der Basisschaltung nicht als Spannung 
zwischen C und B definiert?


Grüsse
Nooooooooos

Autor: Jens G. (jensig)
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>@Jens G.: Meinst du man muss die Spannung über den Widerständen messen
>(wenn du sagst Re<Rc führt zu v>1)? Ist die Ausgangsspannung eines
>Transistors in diesem Falle der Basisschaltung nicht als Spannung
>zwischen C und B definiert?

eigentlich isses egal, ob zw. C und B, oder zw. C und Vcc (B und Vcc und 
Masse werden ja mit konstanter Gleichspannung angenommen, somit ändern 
die sich nicht zueinander im Idealfall). Letztendlich interessiert ja 
nur das Delta der Eingangsspannung in bezug zum Delta der 
Ausgangsspannung. Gegen welchen Bezugspunkt du das mißt, ist für das 
Delta ja egal. Absolutwerte sind unwichtig, weshalb man diese 
Grundschaltungen in Prinzipschaltungen gern extrem reduziert bis zur 
Unkenntlichkeit.

Autor: Peter R. (pnu)
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Wenn die Basis als Spannungsnullpunkt festgelegt ist, muss man beim NPN 
den Emitter negativer machen, um den BE-Strom zu vergrößern.
Mit größerem Strom sinkt die Spannung am Kollektor.

Also eine Spannungsänderung am Emitter in negativer Richtung führt zu 
einer wesentlich größeren Spannungsänderung am Kollektor in negativer 
Richtung.

Der Betrag der Verstärkung ist also groß und Vorzeichenumkehr gibts 
keine.

Wo ist also das Problem ?

Autor: Michael (Gast)
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Das Problem ist wohl dass es schwer ist ein entsprechendes Buch zu 
lesen, von den Hinweisen hier mal ganz zu schweigen...

Autor: Nooooooooooos (Gast)
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OK..jetzt habe ichs verstanden, danke an Alle!

@Peter R.: Du hast Recht, da die Eingangsspannung ja negativ sein muss, 
kehrt sich alles um und es geht auf. Das war genau mein Knoten.

@Michael: Nein, das Problem, war nicht die Faulheit ein Buch zu lesen; 
ich habe jedoch nur keins (+ schon gar keine Webseite) gefunden, wo 
nicht nur festgestellt wird, dass "die Spannungsänderung analog der 
Emitterschaltung gross ist". Eine weitere Erklärung, fand ich nirgends 
und meine Eigenversuche dazu ergaben keinen Sinn.


Grüss
Nooooooooos

Autor: Michael (Gast)
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Du hast keine Seite gefunden wo die Basisschaltung vernüftig erklärt 
ist? Oder überhaupt die Transistorfunktion? Wer soll denn das jetzt 
bitte schön glauben? Und in Büchereien gibt es auch ohne Ende Bücher 
aber wahrscheinlich wohnst du irgendwo in der Pampa wo es solche tolle 
Einrichtungen nicht gibt...na egal, wir konnten dir ja nun den passenden 
Schubs in die richtige Richtung geben ;)

Autor: Jens G. (jensig)
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... hoffentlich stolperst Du bei dem "Schubs" nicht ... ;-)

Autor: Michael_ (Gast)
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Ich bin jetzt nicht so gemein und mache "Ich google für dich".
Aber schau mal hier,
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205081.htm
und du hättest vielen von uns die Hinweise erspart.

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