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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärkerschaltung mit Transistor Berechnung


Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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Hy Leute.

Bräuchte dringend Hilfe.

Seit längerem Versuch ich eine Wechselstrom- bzw 
Wechelspannungsverstärkung zu basteln.

Hab mir einige Schaltungen durchgesehen und auf diese Schaltung 
gestoßen.

Meine Fragen:

Wie kann ich alle Bauteile richtig dimensionieren wenn nur Ub, B und Ue 
bekannt sind.

Ub=12VDV
B= z.B.40
Ue=0.7VAC


Mit welchen Kondensatoren funktioniert das am besten?

Ist die Schaltung überhaupt funktionstüchtig?


Bitte um Hilfe.

lg Peter

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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ach ja.

an R6 bzw R12 soll ein Lautsprecher angeschlossen werden.

Autor: xGast (Gast)
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Ok, mal sehen ob ich Dir helfen kann... Ich rede vom oberen Teil der 
Schaltung, gilt natürlich auch für den unteren.

R10 und C6 kannst eigentl. am Anfang mal weglassen.
C4 und C5 je nach Last und Grenzfrequenz dimensionieren. Als Hausnummer 
sag ich mal C4: 1µF Folie und C5: ~1000µF ELKO (Masse Richtung 
Lautsprecher).
Der Arbeitspunkt ("AP") von Q2 sollte Ubat/2 sein, also 6V. Also müssen 
an R8 und R9 insgesamt die anderen 6V abfallen. Ich würd schauen dass an 
R9 ca 1V abfällt und an R8 die restlichen 5V abfallen.
R7 würd ich noch ergänzen zum Basis-Spannungsteiler, Werte je nach 
Transistor, AP,...

Um die Werte zu berechnen, musst du den Ruhestrom berechnen 
(basisspannungsteiler darauf anpassen). Der ist der halbe 
Kurzschlussstrom.

Hats geholfen?

Autor: Peter B (Gast)
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also bei B=40 heißt das.

wenn ich einen Ic von 400mA will brauch ich 10mA an der basis.

spannung an der basis z.B. 1V
also 1,1kOhm basisvorwiderstand.
12,5Ohm bei R8 und an R9 2,5Ohm

ist das so richtig?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Peter Brandstetter schrieb:
> an R6 bzw R12 soll ein Lautsprecher angeschlossen werden.

Da wird aber nicht viel an Leistung rauskommen.
Fuer sowas nimmt man Gegentaktendstufen.
Oder soll das wieder einer dieser Energieverschwenden A-Klasse Endstufen 
werden ? Dann muessten R8 und R2 sehr niederohmig werden -> hohe 
Verlustleistung.

Sag lieber mal was genaueres zur Lautsprecherlast.

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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ich will einfachnur die formeln haben um so eine schaltung realisieren 
zu können. egal was am ausgang angeschlossen wird, das ist derzeit noch 
nicht so wichtig

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Nun denn.

Ub=12VDV
B= z.B.40
Ue=0.7VAC   (hier nehme ich mal Spitze - Spitze an)

Bei diesem Angaben fehlt noch der Ausgangswiderstand der Schaltung denn 
du haben willst und eventuell die Wechselspannungsverstaerkung der 
Schaltung.

Als weiters wird noch ein Widerstand von der Basis nach GND vorgesehen.
Dieser dient einem stabileren Arbeitspunkt.

Mit einem gewuenschten Ausgangswiderstand Rout  und einer 
Wechselspannungsverstaerkung V ergibt sich:

Da die Kollektorimpedanz wesentlich groesser als der gewuenschte 
Ausgangswiderstand der Schaltung ist ergibt sich R8 = Rout

Als Emitterpotential waehlen wir 1V. Das ist ein guter Kompromiss  fuer 
die maximal zu erzielende Aussteuerbarkeit der Schaltung der maximalen 
Eingangsspannung und der Arbeitspunktstabilitaet.

Diese 1V fehlen uns jetzt am Ausgang der Schaltung. Wir setzen vorraus 
das du maximale Ausstuerbarkeit haben moechtest.  Damit ergibt sich fuer 
den Spannungsabfall ueber R8 folgende Rechnung:

UR8 = (UB - 1V) / 2  = 5.5V

Die Saettigungsspannung des Transistors schlabbern wir hier einmal.

Jetzt koennen wir den Strom durch R8 bzw. IC berechnen:

IC = UR8 / R8

mit einem R8 von angemommen 1K ergibt sich:

5.5mA

Durch R9 ergibt sich ein Strom von  IE = IC+IB  bzw. IE = IC + IC/B

daher IE = 5.63mA

Jetzt koennen wir R9 berechnen:

R9 = 1V / IE = 177Ohm -> 180 Ohm gewaehlt.

Der interne re der Schaltung ergibt sich mit IE = 5.5mA zu  UT / IE = 
4.4Ohm

UT ist hier die Temperaturspannung von 25mV

Die Spannungsverstaerkung der gesammten Stufe erhaelt man wenn den 
Gesammtwiderstand im Kollektorkreis zum Gesammtwiderstand im 
Emitterkreis ins Verhaelnis setzt.

Also V = (R8 || RL) / (re + R9)

Im Leerlauf also RL = unendlich ergibt sich:

V = 1K / (4.4 + 180) = 5.4 fach.

Der Basisstrom betraegt  IB = IC /B  = 137uA

zwecks guter Arbeitspunktstabilitaet waehlt man den Querstrom durch R7 
und RB ca. 5 .. 10 mal groesser als IB

nehmen wir mal den Faktor 5 an.

dadurch fliessen durch RB = 137uA * 5 = 687uA und durch
R7 fliessen 137 * 6  (IB kommt ja hier noch dabei deshalb hier 6)
da ergibt 825uA

Da an R9 ja 1V abfallen soll ergibt sich fuer die Spannung an der Basis

1V + UBE(0.7V)  = 1.7V

damit koennen wir R7 und RB ausrechnen.

RB = 1.7V / 687uA = 2474 Ohm -> gewaehlt 2.4K
R7 = (12V - 1.7V) / 825uA = 12484Ohm -> gewaehlt 12K

Eingangswiderstand der Schaltung ergibt sich aus der Parallelschaltung 
von R7 , RB und des Transistoreingangswiderstandes von  B*(re + R9) = 
7300Ohm

ergibt einen Rein von 1500 Ohm

Jetzt koennen wir C4 berechnen. Dazu brauchen wir eine untere 
Grenzfrequenz der Schaltung . Wir sagen mal die sei 30Hz.

Damit ergibt sich C4 zu :
C4 = 1/(2*Pi*fu*Rein)  = 3.3uF mindestens besser etwas mehr.

Sollte jetzt die Verstaerkung de rSchaltung von V = 5.4 fach nicht 
ausreichen kommt R10 und C6 ins spiel.

Damit wird Wechselspannungsmaessig R9 ueberbrueckt.

Also muss du dann in der Formel fuer V die Parallelschaltung von R9 und 
R10 einsetzen.  Auch der Eingangswiderstand der Schaltung wird kleiner 
dabei. In der Formel fuer Rein wird dann fuer R9 alleine die 
Parallelschaltung von R9 und R10 eingesetzt.

C6 ergibt sich dann aus der unteren Grenzfrequenz und R10 dann zu:

C6 = 1/(2*Pi*fu*R10)

Da aber jetzt 2 RC Glieder fuer die untere Grenzfrequenz verantwortlich 
sind muss du die um den Faktor  fu' = fu / sqrt(n)
n = Anzahl der RC-Glieder.

Die Spannungsverstaerkung kann man aber nicht beliebig erhoehen in dem 
man R10 zu 0 macht und R8 gegen unendlich streben laesst. Ab einem 
gewissen Punkt kommt naemlich der Interne RC zum tragen den wir oben 
weggelassen haben. Der Punkt an dem dies geschieht kann man aus der 
Earlyspannung des Transistors berechnen.  Er liegt bei gaengigen 
Transistoren so rund bei 1000.

Auch gibt es bei mehr Verstaerung auch mehr Verzerrungen.

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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wow.

schönen tag das du dir die zeit genommen hast =)

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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funktioniert auch nicht!!
siehe bild

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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strom und spannung vom lastwiderstand

Autor: HildeK (Gast)
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Peter Brandstetter schrieb:
> funktioniert auch nicht!!

Du musst eben die fleißige Arbeit von Helmut Lenzen lesen - nein 
durcharbeiten!

Helmut Lenzen schrieb:
> Als weiters wird noch ein Widerstand von der Basis nach GND vorgesehen.
> Dieser dient einem stabileren Arbeitspunkt.

Autor: Peter Brandstetter (decibel)
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aber jtz =)

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Peter Brandstetter schrieb:
> funktioniert auch nicht!!

Der R5 gehoert von der Basis nach GND. Nicht in reihe zur Signalquelle.
So wird mit dem 12K der Transistor voll durchgesteuert.

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