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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik arbeitspunkt bei emitterschaltung


Autor: markus (Gast)
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hallo

ich weiss zwar nich ob meine frage hier passend ist, aber ich hab
gesehen dass hier großer betrieb ist.

naja also ich hätte eine kleine verständnisfrage zur einfachen
emitterschaltung als verstärker, und zwar mit emitterwiderstand zur
stromgegenkopplung. bei der dimensionierung geht man ja hin und wählt
für maximale aussteuerung etwa halbe betriebspannung für den
arbeitspunkt am kollektorausgang abzüglich der emitterspanung am
emitterwiderstand. man wählt einen "gewünschten" kollektorstrom (z.b.
3mA) und dimensioniert damit den Arbeitswiderstand.
und jetz kommts: für die basisvorspannung wählt man immer pauschal 0.6
oder 0.7 V und addiert dazu noch die emitterspanung dazu.
meine frage ist, wie die schaltung sich auf genau den "gewünschten"
kollektorstrom einstellt, obwohl ich mehr oder weniger die
basisspannung pauschal festgelegt hab ?

nehmen wir z.b. an ich hab eine stromverstärkung von 300. Für 3mA
gewünschten kollektorstrom brauch ich also exakt 10µA basisstrom.
wie stellt sich dieser Basisstrom so genau ein ?

und: nehmen wir an die eingangsdiodenkennlinie hätte keine abweichung.
kann ich dann überhaupt z.b grafisch den basisstrom ermitteln ? (z.b.
mit arbeitsgerade)


wär nett wenn mit jemand helfen könnte..
mfg

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Hallo markus,

Du hast Deine Fragestellung sehr gut beschrieben und man merkt auch,
dass Du Dich mit dieser Materie schon beschägtigt hast.

>und: nehmen wir an die eingangsdiodenkennlinie hätte keine
>abweichung.
>kann ich dann überhaupt z.b grafisch den basisstrom ermitteln ? (z.b.
>mit arbeitsgerade)

... ja, das wäre möglich


>nehmen wir z.b. an ich hab eine stromverstärkung von 300. Für 3mA
>gewünschten kollektorstrom brauch ich also exakt 10µA basisstrom.
>wie stellt sich dieser Basisstrom so genau ein ?

Mit Hilfe es Kennlinienfeldes könnte man den nötigen Widerstand
berechnen.

Aber:

Das Hauptproblem ist die Arbeitspunktstabilisierung

Natürlich könntest Du in Deinem konkreten Fall den Basisstrom auf
xx µA Festlegen und versuchen, dass der Transistor in Emitterschaltung,
auch in diesem Punkt arbeitet.

Aber:

Was ist bei Temperaturänderung? Die Parameter des Transistors und des
Basiswiderstandes ändern sich.

Hier würde sich Dein Arbeitspunkt verschieben und ggf. die
Verstärkerschaltung nicht mehr korrekt arbeiten können.


Deshlb macht man gern folgendes:

Variante A:

Der Basisstrom wird über einen Widerstand vom Kollektor abgegriffen,
somit regelt sich der Arbeitspunkt in gewissen Bereichen selber ein.
(auf den Emitterwiderstand kann u.U. verzichtet werden)


Variante B:

Die Basisspanung wird über einen Spannungsteiler auf ein definierten
Wert gebracht, der Emitterwiderstand sorgt dafür, dass sich auch hier
der Arbeitspunkt in gewissen Bereichen einstellt.



Bernhard

Autor: Unbekannter (Gast)
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> meine frage ist, wie die schaltung sich auf genau den "gewünschten"
> kollektorstrom einstellt, obwohl ich mehr oder weniger die
> basisspannung pauschal festgelegt hab ?

In der Realität wird die Basis ja vorgespannt und das Signal
Wechselstromgekoppelt, über einen Kondensator, zugeführt.

Mir hat es für das Verständnis immer sehr geholfen, sich die
Emitterschaltung als Stromsenke (bei NPN) vorzustellen, bei der durch
eine Spannung an der Basis der gewünschte Arbeitspunkt eingestellt
wird.

Dann löst sich die ganze Geschichte in wohlgefallen auf. Der
Arbeitswiderstand im Kollektor wird dann quasi nur noch durch die
Stromsenke "gesteuert" und erzeugt so die Ausgangsspannung.

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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Nachtrag

In der Praxis, um sich das Berechnen zu vereinfachen, führt man gern
eine gleichstommäßige Betrachtung und anschl. eine wechselstrommäßige
Betrachtung durch.


Grundsatz für Arbeitspunkt-Berechnungen:

So genau wie nötig, nicht so genau wie möglich ;)

Bernhard

Autor: markus (Gast)
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hallo, danke schonmal..

also der arbeitspunkt regelt sich dann aufgrund dem
emitterwiderstand selbst ein, weil ja die spannung am emitterwiderstand
der spannung an der basis sozusagen dagegen drückt.

also für den fall mit einem einzigen basisvorwiderstand zwischen der
betriebsspannung und der basis kann ich eigentlich z.b. grafisch
den arbeitspunkt d.h. den nötigen basisstrom recht genau festlegen,
abgesehen jetzt von der temperatur und bauteiltoleranz.

für variante B sagst du aber:
"dass sich auch hier der Arbeitspunkt in gewissen Bereichen
einstellt"
in gewissen bereichen ? lässt sich der basisstrom hier genau
vorhersagen ? (temperatur und bauteiltoleranz vernachlässigt)
oder regelt der sich dann nur näherungsweise auf einen akzeptablen wert
ein.

mfg

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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>in gewissen bereichen ? lässt sich der basisstrom hier genau
>vorhersagen ? (temperatur und bauteiltoleranz vernachlässigt)
>oder regelt der sich dann nur näherungsweise auf einen akzeptablen
>wert ein.

Der Basisstrom regelt sich selber ein, rechne mal spaßenshalber eine
Variante mit Basisspanungsteiler durch und vernachlässige mal den sehr
geringen Basisstrom.

Du wirst merken, der Arbeitspunkt ist plötzlich nur noch von der
Widerstands- Verhältnissen abhängig  ;)

Autor: Unbekannter (Gast)
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> also der arbeitspunkt regelt sich dann aufgrund dem
> emitterwiderstand selbst ein, weil ja die spannung am
> emitterwiderstand der spannung an der basis sozusagen
> dagegen drückt.

Genau. Aber natürlich nur, wenn Du an der Basis eine Spannungsquelle
sitzen hast. Dann wird das ganz einfach:

Angenommen, Du hast an der Basis 5 Volt, dann hast Du am Emitter rund
4,3 Volt, da der Emitter ja immer eine Diodenspannung tiefer liegt.
Wenn Du nun einen Emitterwiderstand mit 4,3 KOhm hast, dann hast Du
einen Ruhestrom von 1 mA. Diese 1 mA fließen natürlich auch im
Kollektor durch den Arbeitswiderstand. Dann weißt Du aber auch, welche
Spannung am Kollektorwiderstand abfällt und wo Dein Arbeitspunkt
liegt.


> also für den fall mit einem einzigen basisvorwiderstand
> zwischen der betriebsspannung und der basis kann ich
> eigentlich z.b. grafisch den arbeitspunkt d.h. den nötigen
> basisstrom recht genau festlegen, abgesehen jetzt von der
> temperatur und bauteiltoleranz.

Ja, aber eben nur auf dem Papier und für die Realität/Praxis absolut
untauglich und ohne Bedeudtung. Denn die Stromverstärkung streut in der
Praxis ungemein und ist ja faktisch überhaupt nicht bekannt. Du hast Nur
eine Mindesverstärkung und das wars.

D.h. diese Methode ist völlig ungeeignet.

Schau mal in den Tietze&Schenk rein, da ist glaub sogar ein Beispiel
durchgerechnet, warum diese Methode nicht verwendet werden kann.

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