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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärkerstufe in emitterschaltung


Autor: Lukas (Gast)
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Hallo,

ich habe ein paar fragen zu Verstärkerstufe in Emitterschaltung ( Aufbau 
habe ich angehängt) .

Damit es leichter ist zu antworten schreibe ich nieder was ich bisher 
von der Schaltung verstanden habe.

1. Der linke Kondensator lässt das Wechselsignal durch, den Gleichstrom 
der über den Basisvorwiderstand (2,7 Ohm) kommt hingegen nicht, so muss 
dieser über die BE Strecke abfließen.

2. Damit wird die Wechselsignalamplitude komplett in den positiven 
Bereich gehoben.

3. Der Transistor steuert die ganze Zeit durch und verstärkt das 
Gleichstromsignal nun nach der Gleichstromverstärkung B.

4. Am Ausgang hätten wir also eine um B verstärkte Gleichstrom 
Amplitude.

5. Man möchte am Ausgang aber wieder ein Wechselstromsignal haben und 
deswegen wird der rechte Kondensator eingebaut.



Nun habe ich zwei Fragen:

Ist die Amplitude erst nach dem rechten Kondensator phasenverschoben 
oder schon vorher an der Kollektor-Emitter Strecke und warum??

Wodurch wird der verstärkte Gleichstromanteil von dem Kondensator 
"herausgefiltert", also wieder so herab gesetzt dass man ein reines 
Wechselstromsignal abnehmen kann.


Gruß und Dank für die Beantwortung

Autor: HildeK (Gast)
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Lukas schrieb:
> Ist die Amplitude erst nach dem rechten Kondensator phasenverschoben
> oder schon vorher an der Kollektor-Emitter Strecke und warum??

Schon vorher.
Überlege: wenn die Eingangsspannung steigt, dann steigt auch der 
Basisstrom und damit der Kollektorstrom. Der Spannungsabfall an RC (3k5) 
steigt damit auch und somit wird der Pegel am Kollektor niedriger.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Naja für den Eingang hast du es selbst beschrieben - der C trennt den 
Gleichstrom vom Wechselanteil - das passiert am Ausgang natürlich 
genauso.

Und die Phasenverschiebung kommt durch die Beschaltung des Transistors - 
geht er auf, so zieht er den Kollektor runter zu Masse hin. Ein High am 
Eingang wird zu einem Low am Ausgang.

Ist ja quasi wie ein bipolarer Inverter.

Autor: Lukas (Gast)
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- das passiert am Ausgang natürlich
genauso.

Ja genau das verstehe ich nicht! beim heraufheben der Wechselspannung 
wird über den Basisvorwiderstand ein Strom hinzugeführt. Der sich mit 
dem Wechselsignal addiert und die Amplitude heraufhebt.

Wie geschieht das beim rechten Kondensator Wenn es genauso passiert 
müsste ja hier genau dieser Stromanteil (verstärkt natürlich) wieder 
herausgenommen werden. Und dies soll wegen dem Kondensator passieren - 
aber wie??


Gruß und Dank

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Du hast im Emitterzweig ein Wechselspannungssignal mit halt dem 
DC-Offset. Dieser DC-Offset wird vom Ausgangs-C zurückgehalten, da er 
sich bis zum Gleichspannungswert auflädt und danach keinen weiteren 
Strom mehr fließen lässt. Ändert sich jedoch die Spannung, so fließt 
wieder ein Strom in den Kondensator rein oder halt raus - somit entsteht 
ein Stromfluss durch den Kondensator, den du natürlich am Ausgang hast. 
Aber das ganze passiert eben nur wenn sich die Spannung ändert - also 
genau das AC-Signal.

AC -> DC-Offset (Arbeitspunkt) mit überlagertem AC -> verstärktes AC

Autor: Lukas (Gast)
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Ok ich glaube wir kommen der Sache näher :-) Danke

Der Kondensator lädt sich bis zum Gleichspannungswert auf ok aber woher 
"weis" der das??  Bei genügend großer Kapazität könnte er sich ja 
wesentlich höher aufladen?

Oder geht man daher und wählt die Kapazität des Kondensators so dass er 
sich gerade bis zum Gleichspannungswert aufladen kann.

Beim Kondensator kommt ja diese Mischspannung an, unterscheiden kann er 
ja nicht Gleich oder Wechselstrom es ist doch einfach nur Spannung für 
ihn.

Ich habe das jetzt mal sallop dargestellt. :-)

Gruß und Dank

Autor: Lukas (Gast)
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Beim linken Kondensator ist es für mmich wesentlich leichter zu 
verstehen weil ja das gleichstromsignal von der anderen Seite kommt und 
das Potenzial am rechten Plättchen verändert.

Gruß

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Nein, dann hast du den Kondensator nicht verstanden : ) *nicht bös 
gemeint*

Der Kondensator läd sich immer!!! bis zu der Spannung auf, die an ihm 
anliegt. Ist das Potential gleich, so fließt kein Strom mehr.

Ein größerer Kondensator speichert nur mehr Ladung, er läd sich aber 
nicht auf einen höheren Wert auf als ein kleinerer. Es würde nur länger 
dauern, ihn aufzuladen - die Wahl des Kondensators bestimmt in der 
Anwendung eher die Grenzfrequenz, die der Verstärker noch übertragen 
kann.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Stell dir eine Pumpe vor, die kann Wasser maximal bis ins zehnte 
Stockwerk pumpen. Mehr schafft sie einfach nicht - oben im zehnten Stock 
kann jetzt einer seine Badewanne füllen. Wenn alle im zehnten Stock ihre 
Wanne füllen wollen, so geht das auch, nur dauert es länger, bis alle 
zehn Wannen oben voll sind. Alternativ könnte auch ein größerer 
Wasserstrom fließen, dann würde es schneller gehen. Aber der 
Rohrdurchschnitt ist ein Widerstand für das Wasser.

Fakt ist aber, dass wenn die Wannen im zehnten Stock voll sind, Schluss 
ist. Das ist quasi die Maximalspannung.


Naja, weiß nicht, ob dir das jetzt hilft, aber weiß sonst nicht, wie ich 
es erklären kann.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Der Kondensator weiß nicht, auf was er aufgeladen wird - er läd sich auf 
den momentan anliegenden Pegel auf. Aber dies passiert immer durch einen 
Stromfluss in die eine oder andere Richtung. Und dieser Stromfluss am 
Ausgang ist halt das AC-Signal vom Eingang.

Es ist das ständige Umladen auf den neuen Spannungswert.

Autor: Lukas (Gast)
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Ok die analogie ist gut hehe wie für mich gemacht.


> Der Kondensator weiß nicht, auf was er aufgeladen wird - er läd sich auf
den momentan anliegenden Pegel auf. Aber dies passiert immer durch einen
Stromfluss in die eine oder andere Richtung. Und dieser Stromfluss am
Ausgang ist halt das AC-Signal vom Eingang.

Aber ist der momentan anliegende pegel nicht das verstärkte 
Ausgangssignal. Phasenverschoben, um die Gleichstromverstärkung B größer 
und rein im Positiven Spannungsbereich??

Gruß und Danke für die Mühe!!

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Also sehe ich das richtig, dass du den Eingangskreis verstehst?

Durch den 2k7-R fließt ein definierter Basistrom in den Transistor, er 
ist also grundsätzlich schonmal auf und bewirkt ein verstärkten 
Stromfluss in seinem Kollektor-Kreis. Ist alles in Ruhe, so liegt an der 
Basis eine Konstante Spannung an. Diese liegt natürlich auch auf der 
rechten Seite des linken Kondensators. Er hat sich mit diesem Potential 
aufgeladen und es fließt kein Strom durch ihn - weil: aufgeladen auf 
momentanen Wert.

Am Ausgang ist es ähnlich. Durch den Konstanten Strom hat sich auch hier 
ein konstantes Spannungsverhältnis gebildet, welches am Kondensator 
anliegt. Auch er ist geladen und es fließt kein Strom durch ihn. Am 
Ausgang ist kein Stromfluss zu messen.

Jetzt wackeln wir an der Eingangsspannung. Nehmen wir die positive 
Halbwelle des Signals. Durch die Erhöhung der Spannung am Eingang fließt 
ein Strom in den Kondensator, weil er sich den neuen 
Spannungsverhältnissen anpassen muss. Da dieser Strom immer in einem 
Kreislauf fließt, geht er durch den 1k-R in den Transistor - Der 
Gesamtstrom durch die Basis ist nun höher, da der Ladestrom des ELKOs 
sich mit dem Ruhestrom addiert. -> Der Transistor antwortet mit einem 
erhöhten Kollektorstrom - das heißt, er zieht den Kondensator im Ausgang 
runter - er zieht den Strom aus dem Kondensator, wodurch sich sein 
Potential verändert. Diese Potentialveränderung geht einher mit einem 
Stromfluss vom Ausgang in den Transistor. Daher auch die 
Phasenverschiebung.

Selbiges kannst du dir jetzt mit der negativen Halbwelle vorstellen. Nur 
dass das alles entgegengesetzt passiert, weil der Transistor zugeht, 
weil Ruhestrom-Signalstrom = weniger Basisstrom -> Strom geht in den 
Kondensator rein, bis er wieder das neue Potential angenommen hat.

Unterm Strich siehst du jedoch, dass der Kondensator nur auf 
SpannungsÄNDERUNGEN reagiert, also ausschließlich bei AC-Signalen ein 
Strom fließt. Von einer Gleichspannung siehst du somit am Ausgang nichts 
mehr.

Die Gleichspannung dient quasi nur dazu, die negativen Halbwellen für 
den Transistor verbeitbar zu machen - und sie liefert natürlich auch den 
Strom für die Verstärkung.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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"Die Spannung kann an einem Kondensator nicht springen" - der Strom 
schon. Das ist ein wichtiger Satz, den du dir merken solltest. Er muss 
sich durch einen Stromfluss der Spannung anpassen.

Analog dazu kann bei einer Spule der Strom nicht springen, die Spannung 
jedoch schon.

Autor: Andreas W. (geier99)
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Hmmmmm,

es ist zwar schon ein bissl her, dass ich mich mit Transistoren 
beschäftigt habe, aber so wie die Schaltung ausgelegt und dimensioniert 
ist, bezweifle ich sehr stark, dass die Schaltung überhaupt als 
Verstärker arbeitet. (d.h. keine Verstärkung, keine Phasenverschiebung)

Die Schaltung ist so nicht geeignet, um einen gescheiten Arbeitspunkt 
einzustellen. Lege doch mal den 1K Basisvorwiderstand nach Masse, dann 
würde es nämlich schon funktionieren.

Gruss
 Andi

Autor: Lukas (Gast)
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Hallo,

ich hab mal zwei Tage Pause gemacht und mich mit diesem Stoff garnicht 
beschäftigt. Das und die richtig gute Erklärung haben es glaube ich 
gebracht.


Ausschlaggebend war die beschreibung im Ruhezustand (Also ohne 
Eingangssignal) Der Ruhestrom erzeugt an beiden Kondensatoren das 
gleiche Potenzial. Dieses kann vom Kondensator aber nicht auf der 
anderen Seite wieder abgegeben werden das es sich ja um ein stets 
anliegendes Signal "dauerzustand" handelt.


Nun kommt das Eingangssignal dazu; am linken Kondensator kommt es auf 
der rechten Seite plus dem Wert vom Ruhestrom wieder raus. Schwingung 
plus Ruhezustand. Am rechten Kondensator kommt auch die Schwingung dazu. 
Aber nur sie wird auf der rechten Seite weitergegeben. Da die rechte 
Seite des rechten Kondensators im Ruihezustand einen "neutralen Wert" 
hat schwingt sie mit der selben Amplitude um diesen - was herauskommt 
ist ein reines Wechselstromsignal.

Auch die Erklärung für die Phasenverschiebung kann ich voll 
nachvollziehen. Bloß steht in dem Buch, das ich zur Verfügung habe, dass 
die Phasenverschiebung auch ohne dem Kondensator zustande käme und zwar 
so:

Der Spannungsfall am 3,5 Ohm R hat den gleichen zeitlichen Verlauf wie 
der Kollektorstrom. Die Spannung Uce (und das ist ja die die wir 
letzendlich abnehmen) ist die Differenz zwischen der Spannung Ub und der 
Spannung Ur3,5.

Würde man den Zeitlichen Verlauf von Uce getrennt darstellen würde man 
erkennen dass der Verlauf um 180° phasenverschoben ist.

Ist nun das Buch oder Dennis im Recht???

Gruß und vielen vielen Dank bisher!!!!

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Also wenn du so fragst, bestimmt das Buch : )

Autor: Lukas (Gast)
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Also ich stelle eher meine Kompetenz in Frage vielleicht habe ich mich 
auch einfach verlesen? hmmm

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Ohne Kondensator kommt die zustande, da deine Schaltung generell 
invertierend arbeitet. Würdest du unter dem Emitter abgreifen, dann 
würde die Sache anders aussehen.

Ich hab mir deinen Text grad zweimal durchgelesen, also den Teil zum 
Ende hin, kann das aber grad nicht so nachvollziehen.

Kondensatoren bewirken natürlich auch eine Verschiebung, aber ich denke 
die wird bei dieser simplen Schaltung grad nicht im Vordergrund stehen.

Autor: Lukas (Gast)
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Ich habe mal zur verdeutlichung das .png angehängt.

Aber wenn die Phasenverschiebung auch ohne Kondensator zusande käme. Wie 
soll ich dieses hier dann einordnen??

      "Der Transistor antwortet mit einem
erhöhten Kollektorstrom - das heißt, er zieht den Kondensator im Ausgang
runter - er zieht den Strom aus dem Kondensator, wodurch sich sein
Potential verändert. Diese Potentialveränderung geht einher mit einem
Stromfluss vom Ausgang in den Transistor. Daher auch die
Phasenverschiebung."


Gruß und besten Dank

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Denk dir doch mal alle Bauteile weg außer den Transistor und die 
Versorgungsspannung, die am Kollektor anliegt. Der Ausgang ist immernoch 
da wo er ist.

Wenn du einen Strom in die Basis schickst, so öffnet der Transistor und 
"verbindet" quasi seinen Kollektor mit dem Emitter. Der Ausgang ist also 
dann mit dem Emitter verbunden, also auf GND-Potential.

HIGH am Eingang -> LOW am Ausgang         ...und umgekehrt

Phasenverschiebung um 180°. -> Inverter

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Fließt kein Strom in die Basis, so sperrt der Transistor (das sind jetzt 
die Extremfälle von ganz auf oder ganz zu). Wenn keine Verbindung 
zwischen Ausgang und GND ist, gibt es nurnoch die Verbindung zu Vcc. Ein 
LOW am Eingang ist also ein HIGH am Ausgang.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Bau dir die Schaltung doch mal z.b. in PSpice auf und lasse dir die 
Potentiale anzeigen, die wann wo anliegen.

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Ich glaub ich muss auch zugeben, dass ich als Lehrer nicht die geeignete 
Person wäre, um anderen was zu erklären - das habe ich schon öfter 
gemerkt...:-)

Autor: Lukas (Gast)
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Ok ich habs,

jetzt verstehe ich dass die Schaltung generell invertierend arbeitet.

Also wäre die Erklärung aus dem Buch richtig (als eine Möglichkeit) 
gelten und die die du geliefert hast. (die Schaltung ohne Kondensator 
betreffend)

Aber jetzt bauen wir in die Schaltung noch den rechten Kondensator mit 
ein. Der würde ja das hoch und runterziehen verhindern und für diesen 
Fall wäre nur die Erklärung aus dem Buch passable???

Gruß und Dank

Autor: Lukas (Gast)
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Ach quatsch die erklärung im Ruhezustand war bei mir ausschlaggebend 
alles ist gut!! sogar sehr gut!! :-)

Autor: Mandrake (Gast)
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Ach noch ein kleiner Tipp zum Kondensatorverständnis:

Kondensator-Analogie im Wasser-Modell.
Stelle dir ein Rohrstück vor, dass eine eingebaute Gummimembran hat.
Diese Membran ist begrenzt dehnbar (Kapazität begrenzt).

----------------------------------------
                  ||
                  || <- Membran
                  ||
----------------------------------------

Und jetzt überlege dir mal, wie sich dieses Gebilde verhält.
Vielleicht ist es so etwas plastischer, was ein Kondensator macht....


Gruß

Mandrake

Autor: Lukas (Gast)
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Danke Mandrake für einen Technik-behindi wie mich ist das gut :-),

würde aber unbedingt gern noch wissen ob folgendes richtig ist:

>Ok ich habs,

>jetzt verstehe ich dass die Schaltung generell invertierend arbeitet.

>Also wäre die Erklärung aus dem Buch richtig (als eine Möglichkeit)
>gelten und die die du geliefert hast. (die Schaltung ohne Kondensator
>betreffend)

>Aber jetzt bauen wir in die Schaltung noch den rechten Kondensator mit
>ein. Der würde ja das hoch und runterziehen verhindern und für diesen
>Fall wäre nur die Erklärung aus dem Buch passable???

Gruß und Dank

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Sorry, war jetzt weg den Abend über. War im Kino - GUCKT EUCH BLOß NICHT 
DEN FILM "MÄNNER DIE MIT ZIEGEN FI**EN" oder so ähnlich an. Ich bin 
einfach nur weggepennt.

Mit dem Rohr kannse dir das ja wirklich gut vorstellen. Du kannst ja 
quasi jeden Stromverlauf durch ein Wassermodell darstellen.

Egal, muss jetzt erstmal ins Bett, bin froh, dass ich nicht als letzter 
noch schlafend im Sitz gesessen habe. Alter... das Geld hätt ich auch 
einfach im Klo runterspülen können.

Gute N8

Autor: LuXXuS 909 (aichn)
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Münzen lassen sich nur so schlecht wegspülen...

Autor: Andreas W. (geier99)
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Dennis E. schrieb:
> Jetzt wackeln wir an der Eingangsspannung. Nehmen wir die positive
> Halbwelle des Signals. Durch die Erhöhung der Spannung am Eingang fließt
> ein Strom in den Kondensator, weil er sich den neuen
> Spannungsverhältnissen anpassen muss. Da dieser Strom immer in einem
> Kreislauf fließt, geht er durch den 1k-R in den Transistor - Der
> Gesamtstrom durch die Basis ist nun höher, da der Ladestrom des ELKOs
> sich mit dem Ruhestrom addiert.

bis hierher alles richtig :-)

-> Der Transistor antwortet mit einem
> erhöhten Kollektorstrom - das heißt, er zieht den Kondensator im Ausgang
> runter

und das stimmt eben nicht, der Kollektorstrom wird kleiner!

Da der Arbeitspunkt schlecht gewählt ist, fließt ja schon im Nullpunkt 
(Ib=0,8mA, Ic=0,8mA ==>keine Stromverstärkung )  fast der maximale 
mögliche Kollektorstrom.  Wenn sich nun der Ib erhöht, erhöht sich der 
Strom nur im Emitterwiderstand dementsprechned und der Spannungsabfall 
am Emitterwiderstand wird größer. Dadurch wird dann die 
Kollektorspannung am Transistor größer ==> Spannungsabfall über 
Kollektorwiderstand wird kleiner ==> Kollektorstrom wird kleiner!


Würdest Du die Schaltung z.b. so Dimensionieren:
- Basisvorspannungswiderstand = 240k ohm
- Kollektrowiderstand = 470 ohm
- Emitterwiderstand = 150 ohm

Dann würde alles so funktionieren, wie du es beschrieben hast.

Gruss
 Andi

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