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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik verständnisfrage: gegentaktendstufe


Autor: stephan (Gast)
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hallo

ich versuche gerade zu verstehen, wie die gegentaktendstufe
funktioniert und wo welche spannung abfällt.
1. nur ich habe im moment noch bisle probleme mit den dioden D1 und D2
(siehe bild). Der npn transistor soll doch die positive halbwelle
durchlassen, aber das kann sie doch nur wenn auch der strom vom
eingangssignal durch die Basis-Emitter-Diode fließt. Aber die Diode D1
is doch in sperrrichtung, warum fließt dann der strom vom Eingang net
einfach über D2 und R2 auf GND ab ? is doch der schnellere weg oder ?

mfg

Autor: Benedikt (Gast)
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Die Transistoren werden jeweils nur vom Widerstand angesteuert.
Über die Dioden nimmt das Eingangssignal den Transistoren jeweils den
Strom weg, um den Transistor zu sperren.

Autor: stephan (Gast)
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du meinst bei einer positiven halbwelle sperrt der obere transistor ?
jetz bin ich total verwirrt ..
und wo fällt die positive spannung vom eingangsignal dann genau ab ?

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Hallo,

genau das tut er auch zum Teil. mal ein Beispiel:
du hast 12V Versorgungsspannung,
am Signaleingang liegen 4V an,
durch eine Diode bzw. BE-Strecke eines Transistors fließt erst Strom
wenn mindestens 0,65V anliegen, mit steigender Spannung nimmt der Strom
extrem zu (z.B. 0,6V - 1mA; 0,7V - 1A),
das ist auch der Sinn der Dioden,
unser Beispiel:
über R1, D1, D2 und R2 fließt ständig ein kleiner Strom, bei 4V am
Signaleingang sind das 4,65V an Basis von T1 und 3,35V an Basis von
T2,
am Ausgang sind es nun ca. $V denn zwischen Basis und Emitter des
jeweiligen Transistors liegen 0,65V ein kleiner Strom fließt.
schließt man am Ausgang einen Verbraucher nach Masse an, würde die
Ausgangsspannung sinken, dann wären an BE von T1 >0,65V und an BE von
T2 <0,65V d.h. nur T1 würde gut leiten, T2 garnicht, die Belastung wird
somit ausgeregelt, es sind jetzt etwas weniger als 4V am Ausgang, dabei
kommt der Basisstrom für T1 über R1, fließt aber nicht in die
Signalleitung oder durch D2 aber weil 4V am signaleingang liegen und
schon 4,64V reichen damit der Strom durch den Transistor abfließt, um
durch die D1 zu fließen müssten es 4,65V sein (SpannungD1 +
SpannungEingang).
R3 und R4 sind für die Ruhestrombegrenzung, das ist der Strom der durch
die CE-Streckken von T1 und T2 fließt. Ohne könnte der Strom sehr hoch
werden, denn T1 und T2 könnten 600fache Verstärkung haben, 1mA durch
Basis der Transistoren sind 600mA durch EC-Strecke. Das würde bedeuten
wenn die Schwellenspannung der Dioden etwas mehr als 0,65V wäre
(Herstellungstoleranzen, Temperatur, würde der Strom nicht durch
R1,R2,D1,D2 sondern durch R1,T1,T2,R2 fließen und damit beide
Transistoren stark öffnen was einen hohen Strom zufolge hat, der durch
R3,R4 eingestellt wird.
Der Vorteil eines kleinen Ruhestrom gegenüber garkeinen ist der, dass
die Schaltung schneller reagiert und damit auch genauer Arbeitet.
Wenn das zu kompliziert war kannst du ja noch mal nachfragen oder du
probierst es mal aus.

Autor: stephan (Gast)
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thx für die antwort...
aber um nochmal auf den eingang zurückzukommen,
ich dachte der wäre gleichspannungsmäßig immer mit nem elko
entkoppelt.
ist zwar in dem anhang nicht so drin aber ich dachte das wär immer so.
bei 12V versorgung wäre des dann 6V + Amplitude am Eingang, so ähnlich
wie bei einer emitterschaltung.

Autor: Zoo Loo (zooloo)
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Ich versuch das ganze mal etwas zu vereinfachen, vielleicht hilft dir
das beim verstehen der erklärung von Stefan:

Das "leiten" oder "sperren" eines transistors hängt nicht von der
basisspannung als solcher, sondern vom basis-emitter-strom ab. Dieser
ergibt sich aus der spannungsDIFFERENZ zwischen basis und emitter.
Darüber, welcher transistor in deiner schaltung wie sehr leitet,
bestimmt also nicht die eingangsspannung allein, sondern der
unterschied zwischen eingangs- und ausgangsspannung.

Das lässt sich verdeutlichen, indem man bei konstanter(!)
eingangsspannung (z. b. 0.5 * Ub) mal verschiedene situationen am
ausgang betrachtet:

Wenn man den ausgang "nach unten zieht", d. h. wenn man einen
verbraucher zwischen ausgang und masse legt, dann leitet der obere
transistor den strom, der durch diesen verbraucher fliesst.
Wenn man dagegen einen verbraucher zwischen ausgang und Ub anschliesst,
also den ausgang "nach oben zieht", dann leitet der untere transistor.



gruss
zooloo

Autor: Unbekannter (Gast)
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@stephan:

Die Gegentaktendstufe ist ein Stromverstärker. D.h. der
Spannungs-Verstärkungsfaktor beträgt (im Idealfall) eins.

Die Koppelkondensatoren die Du kennst, werden im allgemeinen bei der
Spannungsverstärkung verwendet. Aber auch wenn eine Verstärkerstufe mit
einem Kondensator Wechselspannungsmäsig angekoppelt ist, muss die
Gleich-Eingangsspannung irgendwie im Arbeitspunkt eingestellt sein.
D.h. entweder per Strom-Arbeitspunkteinstellung oder
Spannungs-Arbeitspunkteinstellung.

Kürzer: Egal wie die einzelnen Verstärkerstufen untereinander gekoppelt
sind, Du hast immer am Eingang wie auch am Ausgang irgendeine
Gleichspannung.

Und daran denken: Ein Stromverstäker hat die Spannungsverstärkung von
(idealerweise) eins.

Autor: stephan (Gast)
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also erstmal danke an euch allen...
das mit der spannunsdifferenz war mir klar und das mit
dem verstärkungsfaktor 1 hab ich im ersten moment übersehen
(verwechselt) aber is mir auch nicht unbekannt gewesen.

aber ums auf den punkt zu bringen:
ich habe hier keine unterlagen zum nachlesen, deswegen frag ich
nochmal.
wenn ich 2 transistoren verdrillt (pnp und npn) OHNE dioden d.h. ohne
arbeitspunkteinstellung direkt mitm eingang verbinde, dann leitet der
obere transistor die obere halbwelle durch und der untere transistor
die untere (ab einer schwelle von ca. 0.6V). Wenn die Dioden ins Spiel
kommen mit den Widerständen, sollte die Schaltung immernoch genauso
funktionieren oder ? aber nachdem was Stefan Helmert erzählt hat leiten
beide transistoren dann gleichzeitig durch (da angeblich an beiden
BE-übergängen 0.65V anliegen).
im gegensatz zu der variante ohne Dioden verwirrt mich dann zudem noch,
dass die obere diode für die obere halbwelle in sperrichtung steht und
sodem die obere halbwelle eigentlich blockt.
die antwort darauf is bestimmt die von benedikt am anfang..
aber ich verstehe seine antwort noch nicht :/

wenn mir einer nochmal genau den unterschied zwischen variante Mit
Dioden und ohne Dioden kurz nähebringt war ich froh.

danke

Autor: Martin #### (martin-)
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>R3 und R4 sind für die Ruhestrombegrenzung
@Stefan Helmert
Ich weiss nicht wie du es gemeint hast aber...
...eigentlich sind die R3,R4 für die negative Rückkopplung. Sie
stabilisieren den Arbeitspunkt des Transistors und bewirken dass die
Parameter-Unterschiede der beiden Transistoren nicht so grosse Rolle
spielen.
Sie begrenzen zwar zwangsläufig den Ruhestrom aber der soll eigentlich
durch die BE-Spannung bestimmt werden.
Die ist zwar bei jeden Transistor etwas anders aber eben durch den
Spannungsabfall an R3,R4 der dem Basisstrom entgegenwirkt ist die
Spannung Basis-Emiter zu Basis-Strom Charakteristik etwas linearer.

Autor: stephan (Gast)
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bild vergessen...

Autor: Zoo Loo (zooloo)
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>> wenn mir einer nochmal genau den unterschied zwischen variante Mit
Dioden und ohne Dioden kurz nähebringt war ich froh.<<

Ganz einfach gesagt: in der variante mit dioden wird die sinuskurve
glatt durchgelassen, d. h. die knicke fallen weg. Ohne die dioden muss
die eingangsspannung immer erst auf ca. 0.65V steigen bzw. auf ca.
-0.65V fallen, damit sich hinten was tut. Die dioden sorgen zusammen
mit R1 und R2 also dafür, dass die basisspannung schon im ruhezustand
(ohne eingangsstrom) an diese schwelle angehoben bzw. gesenkt wird, so
dass es beim kleinsten ausschlag losgeht.


gruss
zooloo

Autor: stephan (Gast)
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hi..

also nach meinem gedankenexperiment kann die schaltung ohne negative
spannungsversorgung gar nicht funktionieren.
in dem bild ist GND eingezeichnet, was dazu führt, das alle
eingangsspannungen unterhalb 0.6V unterdrückt werden.
lieg ich da richtig ?

Autor: Unbekannter (Gast)
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Naja, kommt darauf an...

Die Gleichspannung am Ausgang der Gegentaktstufe kann natürlich nicht
negativer werden als die negative Spannungsversorgung der
Gegentaktstufe.

Aber in der ersten Schaltung (die mit den Dioden), ist der Ausgang ja
mit einem Kondensator Wechselstromgekoppelt. Also kann diese
Gegentaktendstufe doch wieder negative Signale liefern, allerdings nur
Wechselspannung.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Das ist ein typische Lehrbuchschaltung, also völlig praxisfern.

Man steuert T2 direkt an und T1 wird über eine Bootstrapschaltung
versorgt, erst dann kann man auch ordentlich aussteuern.

Zusätzlich macht man zur Vorstufe noch ne starke Gegenkopplung, damit
der Übernahmebereich möglichst schnell durchfahren wird, d.h. die
Verzerrungen erträglich bleiben.

HiFi-Entusiasten nehmen eine AB-Endstufe, d.h. auch völlig ohne
Aussteuerung fließt schon etwa 5..25% des Maximalstromes.
Dann arbeiten beide Transistoren bei kleiner Aussteuerung im A-Betrieb
(keine Übernahmeverzerrungen) und bei großer Aussteuerung fallen die
Übernahmeverzerrungen prozentual gesehen nicht mehr auf.

Wenn man sich mal die Schaltung integrierter Gegentaktenstufen ansieht,
dann merkt man schnell, daß Arbeitspunkteinstellung und Überlastschutz
schon eine Wissenschaft für sich ist. Bzw. oftmals werden solche
Details nur als Blackbox dargestellt.


Peter

Autor: Zoo Loo (zooloo)
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@ Peter

Nun ja, auch lehrbuchschaltungen haben eine daseinsberechtigung,
nämlich die, dass sie ein bestimmtes funktionsprinzip leicht
verständlich machen, indem sie sich auf das wesentliche dieses prinzips
beschränken.

@ stephan
>> in dem bild ist GND eingezeichnet, was dazu führt, das alle
eingangsspannungen unterhalb 0.6V unterdrückt werden.
lieg ich da richtig ? <<

Wie schon weiter oben gesagt, ist eigentlich die spannungsdifferenz zur
ausgangsspannung entscheidend. Bei guten gegentaktverstärkern (natürlich
"mit dioden") ist diese differenz sehr klein, und beim idealen
stromverstärker ist sie null.

Nehmen wir mal bei deiner zweiten schaltung einen simplen widerstand
als verbraucher zwischen ausgang und masse. Der ausgang liegt dann im
ruhezustand, also ohne eingangs- und ausgangsstrom, auf 0 V. Daher
besitzen die spannungsdifferenzen die gleichen werte wie die spannungen
(wegen Ue - 0 V = Ue), so dass man einfach die eingangsspannungen
angeben kann.

Wird der ausgang aber gegen ein anderes potential beschaltet, dann
bedeuten z. b. 0.65 V spannungsdifferenz eine andere eingangsspannung,
und der tote eingangsspannungsbereich verschiebt sich entsprechend.

Blödes, aber wohl einleuchtendes beispiel: Man schliesse den
verbraucher nicht direkt an masse, sondern an den pluspol eines 2
V-bleiakkus, dessen minuspol an masse liegt. Im ruhezustand ist dann Ua
 = 2 V. Die eingangsspannung kann zwischen ca. 1.35 V und 2.65 V machen,
was sie will, ohne dass am akku viel passiert. Ue < 1.35 V ergibt Ua < 2
V, so dass der akku entladen wird, und Ue > 2.65 V ergibt Ua > 2 V, so
dass er geladen wird.

Etwas praxisnäher wird es, indem man den akku durch einen
entsprechenden spannungsteiler ersetzt.

>> also nach meinem gedankenexperiment kann die schaltung ohne negative
spannungsversorgung gar nicht funktionieren. <<

Wenngleich eine symmetrische spannungsversorgung, z. b. -6 V und 6 V,
für gegentaktverstärker wohl die elegantere wahl ist, funktioniert das
prinzip ebenso mit einseitiger versorgung, etwa 12 V und 0 V. Das ist
wie wenn man die spannungsversorgung komplett um eine hälfte (um 6 V
nach oben) verschiebt. Der unterschied ist eigentlich nur, dass GND
jetzt nicht in der mitte zwischen beiden versorgungsspannungen liegt
(das wäre 6 V), sondern mit der einen "versorgungsseite" (0 V) direkt
verbunden ist.

Um gleiche verhältnisse zu schaffen wie im symmetrischen fall mit 2 V
ausgangsbezugspotential, muss man den verbraucher nun an 8 V legen.
Dieses potential könnte man z. b.
- per niederohmigem (2/3)-spannungsteiler zwischen Ub und GND oder
- mit vier bleiakkus gegen GND oder
- mit einem bleiakku gegen niederohmigen (1/2)-spannungsteiler oder
auch
- mit zwei bleiakkus gegen Ub erhalten.
Der tote bereich für die eingangsspannung läge dann zwischen 7.35 V und
8.65 V. Eine zwischen 1 V und 11 V schwingende sinus-eingangsspannung
würde also bei 8 V stufen bekommen wie die auf deinem bild bei 0 V
welche hat.

Auf beiliegendem bild hab ich ein paar varianten aufgezeichnet. Die
schaltungen würde man so nicht bauen, aber für's verständnis sollte's
reichen.


gruss zooloo

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