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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichspannungsgekoppelte Emitterstufe


Autor: Martin Y. (cyron)
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Hallo Leute,

ich habe mal eine sehr dumme Frage.

- Warum kann ich an einer gleichspannungsgekoppelten Emitterstufe (siehe 
Bild) keine Verstärkung einstellen?

Ich will in die oben gezeigte Schaltung ein 0.2 Vss Signal mit einem 
Gleichanteil der halben Betriebsspannung einkoppeln und um den Faktor 2 
Verstärker.
Vor diesem Teil der Schaltung ist noch eine weitere Emitterstufe 
vorgeschaltet. Habe nur den 2ten Teil hier abgebildet.

- Ist eine Verstärkung generell nicht möglich möglich?

Leider bin ich mit meiner Simulation nicht dahinter gekommen und ich 
habe auch keine lehrreichen Texte gefunden. So etwas wird doch in fast 
jedem Chip verbaut, oder? Kann mir einer von euch eine kleine Nachhilfe 
geben?

: Verschoben durch Admin
Autor: T. C. (tripplex)
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Dazu brauchst du einen Koppelkondensator der die das passende
Wechselspannungsignal einkoppelt.
Am Ausgang kannst du diese dann mit einen Zweiten Koppelkondensator
wieder entnehmen.

Was soll das ganze werden?

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Martin Y. schrieb:

>ich habe mal eine sehr dumme Frage.

Es gibt keine dummen Fragen, nur dumme Antworten.

Mag sein, daß auch meine nicht superkorrekt ist, aber versuche mal, R2 
und R4 etwas in beide Richtungen, auch entgegengesetzt, zu variieren...

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Pascal L. schrieb:

>Dazu brauchst du einen Koppelkondensator ...

Da wurde doch von Gleichspannungskopplung gesprochen???

Was gibt es denn da sonst noch in der Art? Differenzverstärker?

Autor: Franz (Gast)
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Dann überleg dir mal wie man die Verstärkung einer Tr.Stufe auch noch 
einstellen kann.
Kleiner Tip: Arbeitspunkt - Basisvorspannung, nicht nur 
Stromgegenkopplung, und bei deiner Schaltung ist ja wohl alles fest, 
siehe Ratschlag W.F. !

Autor: Jens G. (jensig)
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Also 1/2 Betriebsspannung (=1,65V) auf die Basis, ergibt am Emitter eine 
um 0,6V (oder 0,65V - ist fürs rechnen einfacher) niedrigere Spannung. 
Also 1V.
Um Faktor 2 verstärkt erscheint diese Spannung umgekehrt am Kollektor 
(also 3,3V-2x1V)=1,3V - geht grade so noch, wenn der Transistor keine 
hohe Uce_sat hat. Die überlagerte Uss=0,2V könnte er damit aber nicht 
mehr bewältigen, weil damit einfach der verfügbare Spannungshub nicht 
ausreicht, was eben an der "blöden" Eingangs-Gleichspannung liegt.
Halbe eingangsspannung, und Verstärkung=2 geht nur noch deswegen, weil 
die Eingangspannung um Ube reduziert wird. Und erst das wird effektiv 
verstärkt, was ja eigentlich nicht gewollt ist.
Hier siehst du, daß so ein Ding generell schlecht für 
Gleichspannungsverstärkung geeignet ist, weil eine massebezogene 
Eingangsspannung verstärkt und negiert am Ausgang erscheint, allerdings 
bezogen auf Betriebsspannung - ist eher blöd und unpraktisch, auserdem 
Temperaturabhängig (wegen Ube). Sowas für sich alleine genommen wird 
also praktisch nie zur Gleichspannungsverstärkung genommen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Martin Y. schrieb:
> - Warum kann ich an einer gleichspannungsgekoppelten Emitterstufe (siehe
>
> Bild) keine Verstärkung einstellen?

Weil du dann den Arbeitspunkt deiner Stufe nicht einstellen kannst. 
Normalerweise wird so eine Schaltung wie von dir gepostet fast nur für 
Wechselspannungsverstärker benutzt. Du must ja zuerst den Arbeitpunkt 
deines Transistors mit hilfe eines Spannungsteilers festlegen. Wenn du 
dann deine Quelle anschliesst verschiebst du ja deinen Arbeitspunkt. 
Deshalb wird ein Kondensator zwischen deiner Quelle und der Basis 
geschaltet. Dadurch bekommt allerdings deine Schaltung eine untere 
Grenzfrequenz. Wenn du jetzt eine untere Grenzfrequenz von 0 Hz haben 
willst also einen Verstärker der auch DC Signale verstärken soll kann 
man die Stufe so auslegen das dein Emitterwiderstand nicht auf GND zu 
liegen kommt sondern an eine negative Spannung liegt. Dann kannst du 
deine Quelle jetzt zwischen GND und Basis legen. So hast du quasi über 
eine negative Versorgung deinen Arbeitspunkt eingestellt. Allerdings 
kommt jetzt die Temperaturdrift der Basis-Emitterstrecke voll zu tragen. 
Deshalb werden Verstärker die DC mit verstärken sollen meistens als 
Differenzverstärker ausgeführt. Dabei kompensiert dann die BE-Strecke 
des 2. Transistors deine Temperaturdrift. Schau dir dazu mal die 
Schaltpläne von OPs an. Dort sitzt als erste Stufe immer ein 
Differenzverstärker.

                              +UB
                               |
                               RC
                               |
                               C
GND----- Signalquelle------ B
                               E
                               |
                              RE
                               |
                              -UB

Versuch mal deine Schaltung so abzuändern.

+UB = 3.3V
-UB = 3.3V
Rc = 2 * RE



Gruss Helmi

Autor: T. C. (tripplex)
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Nimm eine Emitterschaltung mit passender Dimensionierung und einen
Basisspannungsteiler.
Den Unteren Widerstand der von der Basis führst du als Poti
aus und stellst den Arbeitspunkt entsprechend ein.
Nun hast du eine lineare Verstärkung im Gleichspannungsbereich,
du brauchst aber eine Negative Hilfspannung wie schon erwähnt.

Spontan würde ich sagen das deine Spannungen sehr knapp ausgeführt
sind.

@Helmut:
Ich verstehe soweiso einiges nicht:
Man findet viele Vorschläge leider sind diese
immer wechselspannungsgekoppelt, kannst du mir vielleicht erklären
wie man eine Basisschaltung DC-Gekoppelt aufbaut?
Man findet irgendwie dazu nichts :(

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Pascal L. schrieb:
> Man findet viele Vorschläge leider sind diese
> immer wechselspannungsgekoppelt, kannst du mir vielleicht erklären
> wie man eine Basisschaltung DC-Gekoppelt aufbaut?

Die normalen Grundschaltungen also Emitter,Basis u. Kollektorschaltung 
haben als DC-Verstaerker so eingige Problem. Da waeren 
Arbeitspunkeinstellung , Temperaturdrift Signaleinkopplung etc.

Deshalb siehst du die Basisschaltung auch nicht direkt als DC 
Verstaerker.
Etwas versteckt wird sie allerdings doch als DC-Verstaerker benutzt.


+UB-----------------------+---------------+
                          |               |
                          |               RC
                          |               |
                          |               +------- Out
                     T1   |               |  T2
                          C               C
           Eingang------B    NPN   NPN      B---GND
                          E               E
                          |               |
                          +------+--------+
                                 |
                                RE
                                 |
                                -UB


Diese Schaltung ist allgemein als Differenzverstaerker bekannt. Das 
Signal liegt zwischen den beiden Basen an. Das Ausgangssignal tritt mit 
einem Offset belastet an Out auf. Wie man das wieder ohne Offset ausgibt 
sie mal dahingestellt.

Wenn wir nun den T1 betrachten mit dem RE haben wir dort eine 
Kollektorschaltung (Emitterfolger) . Betrachtet man jetzt T2 fuer sich 
alleine so liegt dort eine Basisschaltung vor (Basis liegt auf GND , 
Signal kommt am Emitter rein). Die kombination der beiden Schaltungen 
bietet fuer die DC und HF Verstaerkung guenstigere Eigenschaften als 
dies ein Transistor allein koennte. Wie bekannt sein duerfte hat die 
Basisschaltung hinsichlich HF bessere Eigenschaften als die 
Emitterschaltung. Dies kommt dadurch das die Kollektor-Basis Kapazitaet 
(Miller Kapazitaet) hier nicht zum tragen kommt (Basis ist auf GND und 
kein Eingang). Dadurch und durch die niederohmige Ansteuerung am Emitter 
hat die Stufe eine grosse Bandbreite. Allerdings hat sie eine niederige 
Eingangsimpedanz.  re = Ut/IE.
Hier kommt jetzt T1 der als Emitterfolger geschaltet ist ins Spiel.
Dieser erhoeht die Eingangsimpedanz der Basisschaltung um seine 
Stromverstaerkung. Die Bandbreite der Emitterschaltung ist ebenfalls 
sehr hoch. (Miller Kapazitaet durch festliegenden Kollektor kommt hier 
ebenfalls nicht zum tragen). So hat man eine hohe Eingangsimpedanz und 
hohe Bandbreite in einer Schaltung. Gleichzeitig sind die 
Temperaturabhaengigen Basis-Emitter Strecken der beiden Transistoren 
gegeneinander geschaltet. Folglich heben sie sich zum groessten Teil 
auf.
So ist ein weitere Pluspunkt fuer diese Schaltung die 
Temperaturstabilitaet.
Die hohe Bandbreite der Schaltung gilt allerdings nicht wenn T1 
ebenfalls einen Kollektorwiderstand besitzt dann kommt hier die 
Miller-Kapazitaet zum tragen.

Wenn du dich mal die DC-Verstaerker von Oszilloskopen betrachtest sind 
die alle so aehnlich aufgebaut. Also Kollektorschaltung zur 
Impedanzwandlung und die Basisschaltung fuer die Spannungsverstaerkung. 
Du siehst die Basisschaltung wird schon zur DC-Verstaerkung genutzt 
allerdings etwas versteckt und in zusammenspiel mit anderen 
Transistoren.

Gruss Helmi

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