Nabend leute,
ich versuche gerade die Funktion eines Differenzverstärkers zu
verstehen, aber ich brauch da wohl ein paar Hilfestellungen bitte.
Seht euch erstmal dei Schaltung auf dem Bild an. Also so wie ich das
sehe kommen Eingangsspannungen rein, die halt einen bestimmten
Basisstrom erzeugen. Der erzeugt, dann Kollektor- und Emitterstrom.
Emitterstrom von T1 + Emitterstrom von T2 werden vom Widerstand Re
begrenzt. Der Kollektor Strom Ic1 und Ic2 wird vom Rc begrenzt.
Doch ich verstehe jetzt nicht für was diese pos. und neg.
Betriebsspannung für einen Sinn macht.
Ein Strom fließt doch vom Höheren Potential zum niedrigeren(technische
Stromrichtung). Ist das Ziel, dass die Ströme zu -Ub fließen und nicht
zu Masse?
mfg
diff.
Der Differenzverstärker arbeiet besonders gut, wenn der Strom durch R_E
weitgehend konstant ist. Oft wird da sogar statt des Widerstandes eine
aktive Stromsenke eingesetzt. Ein Widerstand mit einer relativ hohen
Spannung (d.h. -Ub deultich unter dem Signal) ist eine erste Näherung.
Früher™ war Masse in Analogschaltungen hauptsächlich Bezugspunkt und
weniger stromführender Leiter. Der Saft für die Schaltungen kam aus Vcc
und Vee.
"Neumoderne" Single Supply OP-AMPs kannst du bei der Betrachtung einer
Operationsverstärkerschaltung mit bipolaren Transistoren getrost außer
Acht lassen.
> diff. schrieb:> Doch ich verstehe jetzt nicht für was diese pos. und neg.> Betriebsspannung für einen Sinn macht.
Hallo,
da bist du wohl im Verständnis von Schaltungstechnik noch nicht so weit?
Man will doch praktisch sehr kleine Eingangsspannungen verstärken.
Wenn man nun als Bezugsspannung für eine solche Eingangsspannung z.B.
-Ub
annehmen wollte, wie meist du sollte die Verstärkerschaltung da noch
funktionieren?
Die Schaltungsmasse, welche zwischen +Ub und -Ub liegt, ist also bei der
geg. Schaltung eine Notwendigkeit, um einen vernünftigen Arbeitspunkt
für die Differenzeingangsstufe zu erhalten.
> Ein Strom fließt doch vom Höheren Potential zum niedrigeren(technische> Stromrichtung). Ist das Ziel, dass die Ströme zu -Ub fließen und nicht> zu Masse?
Über techn. Stromrichtung oder tatsächliche Stromrichtungen muß man in
diesem Zusammenhang nicht diskutieren, eher über die Problematik von
Bezugspotentialen und Arbeitspunkten.
Bedenke dabei, dass es beim Differenzverstärker auch darum geht,
Gleichspannungssignale zu verarbeiten. Gerade da hat diese
Schaltungstechnik besondere Eigenschaften gegenüber normaler Transistor-
Verstärkerschaltungen.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204133.htm
Gruß Öletronika
Danke, ich kenne diese Grundschaltungen(emitter, kollektor und basis).
Bei der Emitterschaltung muss man z.b. den Arbeitspunkt so einstellen,
das sich der Eingangswechselstrom gut überlagern kann.(das wechselsignal
in den pos. bereich anheben). Man stellt den Strom Ib über Widerstände
ein und daraus ergibt sich dann Ic und Ie, die um die
Gleichstromverstärkung B größer sind.
Aber ich verstehe den Diff.-verstärker noch immer nicht wirklich. Können
wir das Schritt für Schritt durchgehen, was jetzt ungefähr in der
Schaltung passiert bitte?
Das was mir auffällt: Diese Schaltung hat doch keinen Basisruhestrom.
Oder etwa doch? Die Betriebsspannung kommt ja nicht mal zur Basis hin.
Bei der Emitterschaltung stellt man ja Ib durch Widerstände ein, aber
hier ist es anders.
Kann mir wer da weiterhelfen bitte?
diff. schrieb:> Diese Schaltung hat doch keinen Basisruhestrom.> Oder etwa doch? Die Betriebsspannung kommt ja nicht mal zur Basis hin.
Du konzentrierst dich einfach auf die falschen Dinge. Basisruhestrom
o.ä. ist vollkommen nebensächlig, den bekommt man schon irgendwo her.
Wichtig ist die Symmetrie im nicht ausgesteuerten Zustand. D.h. die
Basispotentiale sind gleich und weit genug entfernt von den
Betriebsspannungen (Gleichtakteingangsbereich). Dann ändern sich zwar
die Kollektorströme (wegen der veränderten Spannung über RE), aber sie
sind in den Transistoren gleich, und zwar unabhängig von der
absoluten Spannung an den Basen. Daher ist die Differenzausgangsspannung
=0. Das ist die Gleichtaktunterdrückung.
Wenn nun eine Differenzaussteuerung erfolgt, folgen die Kollektorströme
den Kurven im Bild b. Entsprechend unterschiedlich sind auch die
Spannungen über den RC. Das ist die Differenzverstärkung.
Auch diese Schaltung hat einen Basisruhesteom, sogar zwei ;)
Die Summe beider Basisströme ist immer gleich hoch, genau wie die Summe
der Collektorströme.
Die Eingänge eines Differenzverstärkers sind immer
gleichspannungsgekoppelt. Funktionierende Anwendungen mit bipolaren
Operationsverstärkern haben immer definierte Potentiale an den Eingängen
und nie "nur mal so nen Kondensator" zu den Eingängen. Notfalls gibts
einen Widerstand, der einen Eingang auf Masse (als Bezugspotential)
zieht.
Danke!
Für was ist denn die Betriebsspannung Ub+ und Ub- gut? Beide erzeugen
doch einen Strom, oder nicht? Bei der Emitterschaltung ist ja nur eine
Beitriebsspannung. Die Emitterschaltung ist soooo viel einfacher zu
verstehen.
Sagen wir U1 und U2 sind 0V.
Was macht Ub- und Ub+? Ub+ erzeugt doch einen Strom, der durch diese
Rc's fließt und Ub- erzeugt auch einen Strom. Wo fließt der Strom, denn
hin, den Ub- erzeugt? Der kann doch nicht rauf fließen zu den Emittern
beim Transistor?
Ich denke, ich muss erstmal wissen, was Ub- und Ub+ genau verursacht.
Denke dir zwischen UB+ und UB- eine Spannung von z.B. 30V. Zufällig ist
GND irgendwo in der Mitte. Naja, meistens absichtlich ;)
Der Strom durch die Collektorwiderstände zusammen entspricht ungefähr
dem Strom, der durch den Emitterwiderstand wieder rausfließt.
diff. schrieb:> Was macht Ub- und Ub+? Ub+ erzeugt doch einen Strom, der durch diese> Rc's fließt und Ub- erzeugt auch einen Strom. Wo fließt der Strom, denn> hin, den Ub- erzeugt? Der kann doch nicht rauf fließen zu den Emittern> beim Transistor?
Der Strom fließt von +UB (dem höchsten Potential) zu -UB (dem
niedrigsten Potential).
Er fließt nicht rauf zu den Emittern sondern von den Emittern runter zu
-UB!
Ignoriere doch einfach den GND - das ist zunächst einfach ein frei
gewähltes Potential innerhalb der Schaltung, das einen eigenen Namen
bekommen hat. Und dann betrachte die beiden Quellen +UB und -UB als nur
eine mit der Spannung 2*UB. Wie wenn du zwei Batterien in Reihe schalten
würdest. Und dabei wurde 'GND' als deren Mittelanzapfung definiert.
Dich verwirrt doch nur der Bezugspunkt der Spannungen U1, U2 und UA. Du
könntest diese auch einfach auf -UB beziehen und musst sie dann eben
korrigieren, indem du zu jeder den Wert UB addierst. Dann sieht das
alles so aus, wie eine Schaltung mit nur einer Spannung und die verhält
sich dann genauso - nur dass halt die Null-Linie in deinen Diagrammen
verschoben ist.
diff. schrieb:
>Sagen wir U1 und U2 sind 0V.
Und es gibt kein Ub- , und RE liegt auf Masse
dann kann kein Basisstrom und auch kein Strom
über RC mehr fließen und der Differenzverstärker
funktioniert nicht.
Günter Lenz schrieb:> diff. schrieb:>>Sagen wir U1 und U2 sind 0V.>> Und es gibt kein Ub- , und RE liegt auf Masse> dann kann kein Basisstrom und auch kein Strom> über RC mehr fließen und der Differenzverstärker> funktioniert nicht.
Warum soll es dann kein -UB geben?
Nehmen wir mal Zahlen an: +UB sei 10V, -UB sei -10V.
Dann wird die Schaltung mit 20V versorgt.
U1 und U2 sollen Null sein. Gut.
Dann liegen die Emitter auf -0,7V, es fließt ein Strom von 9.3V/RE. Der
Strom teilt sich bei identischen Transistoren jeweils zu Hälfte auf die
beiden Transistoren auf.
An beiden RC ergibt sich dann ein Spannungsabfall von 0.5*RC*9.3V/RE.
Also mir ist schon klar, dass an der Basis-Emitter 0,7V anliegen muss,
da der Transistor da durchschaltet. Basis-Emitter-Schwellenspannung ist
das.
Aber stellt man Rc und Re so ein, dass an den Ube's 0,7V abfällt?
diff. schrieb:> Aber stellt man Rc und Re so ein, dass an den Ube's 0,7V abfällt?
Re stellt man so ein, daß ein Strom fließt. Der ist idealerweise so
groß, daß durch diesen Strom an den Collektorwiderständen ein für die
nachfolgende Schaltung ausreichendes Signal erzeugt wird.
diff. schrieb:> Danke, aber warum liegt die Basis-Emitter-Spannung beider Transistoren> auf -0,7V?
Re 'zieht' den Emitter in Richtung -UB. Die Basis sei auf 0V. Es fließt
also ein Basisstrom und an der BE-Diode fallen, je nach Strom, ca. 0,7V
ab. Durch die Kennlinie der BE-Strecke ist dieser Wert weitgehend
konstant - naja, irgendwo zwischen 550mV und 800mV bei sinnvollen
Strömen von Kleinleistungstransistoren.
Hm, können wir das bitte Schritt für Schritt durchgehen?
Eingangsspannungen = 0V nehmen wir an!
Also der Strom fließt ja von +Ub bis -Ub, was ich ja und Hildek
weiteroben gesagt haben. Am Widerstand Rc fällt eine spannung ab und
dementsprechend fließt ein Strom Ic. An der Basis-Emitter-Strecke fällt
auch Spannung ab. Ic =~ Ie und 2*Ie = Strom durch Re.
Aber ich habe folgendes über Transistoren gelernt: Es muss eine gewisse
Schwellenspannung an der Basis-Emitter-Strecke von ca. 0,7V anliegen,
sodass ein Strom Ib fließen kann und durch diesen Strom Ib fließt auch
ein Ic und ein Ie.
Durch was fließt hier bei dem Diff.-Verstärker ein Strom Ib? Ich sehe da
keine Betriebsspannung oder sonst was angeschlossen, so wie bei der
Emitterschaltung.
> Durch was fließt hier bei dem Diff.-Verstärker ein Strom Ib? Ich sehe da
keine Betriebsspannung oder sonst was angeschlossen, so wie bei der
Emitterschaltung.
Der Basisstrom kommt von U1, fließt in die Basis, weiter zum Emitter und
dann über Re nach -Ub. In der -Ub Quelle dann nach Masse an der auch U1
angeschlossen ist.
Der Kollektorstrom kommt von +Ub, fließt dann durch Rc zum Kollektor,
weiter zum Emitter und dann über Re nach -Ub. In der -Ub Quelle dann
nach Masse an der auch +Ub angeschlossen ist.
Das gilt immer:
Ie = Ic + Ib
Ja aber kann überhaupt ein Strom Ib fließen, wenn Ue=0V ist?
Und warum fällt an der Emitter-Basis-Strecke genau -0,7V ab? Weil man Re
und Rc so wählt?
Ich verstehe es nicht so wirklich. Wie lässt sich hier nun die
Spannungsaufteilung erklären?
Es gibt hier Urc, Uce, Ube und Ure. Wo fällt jetzt eine pos. Spannung ab
und wo eine neg. Spannung? Wie teilt sich die Spannung auf und warum?
diff. schrieb:> Es gibt hier die Spannungen Urc, Uce, Ube und Ure. Wo fällt jetzt eine> pos. Spannung ab und wo eine neg. Spannung? Bitte helft mir hier weiter.
Im Ausgangszustand fällt überall eine positive Spannung. Aber: Das
Potiential (auch in V) ist teilweise negativ, teilweise positiv.
Der Differenzverstärker funktioniert nur, wenn die Eingangssignale sich
in einem Bereich zwischen der positiven und der negativen
Betriebsspannung (+Ub und -Ub) befinden. Daher legt man den Bezug des
Eingangsinals (meist Masse) auf die Mitte dieser Betriebsspannungen. Ist
für das Durchrechnen des Differenzverstärkers etwas aufwändiger, für das
Funktionsverständnis vor allem bei der Verwendung aber besser.
Viellicht hilft Dir das weiter:
http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/diffampl.htmldiff. schrieb:> Und warum fällt an der Emitter-Basis-Strecke genau -0,7V ab? Weil man Re> und Rc so wählt?
Es sind nicht genau 0,7V. Bei einem (zufällig ausgewähltem) bestimmten
Transistor können es 0,6V bei ganz wenig (Basis-)Strom (µA) und 0,8V bei
ganz viel Strom (A) sein, für mA kann man also irgendwas um 0,7V
annehmen. Der genaue Wert ist auch uninteressent; viel wichtiger ist
aber, dass dieser Wert bei den beiden Transistoren gleich ist.
> diff. schrieb:> Durch was fließt hier bei dem Diff.-Verstärker ein Strom Ib? Ich sehe da> keine Betriebsspannung oder sonst was angeschlossen, so wie bei der> Emitterschaltung.
Hallo,
die Basisströme, welche nötig sind um die Transistoren des
Differenzverstärkers anzusteuern kämen aus den angeschlossenen
Signalquellen.
Hier muss man zwischen realen Schaltungen und Idealisierungen
unterscheiden.
Deshalb ist der sogenannte Bias-Strom bei allen OPV ein wichtiger
Parameter, weil dieser angibt, wie stark die Signalquelle damit belastet
wird und wie groß Offsetspannungen werden, die durch Widerstände am
Eingang von OPV verursacht sind.
http://www.hhcuno.de/fhhome/pek/pek04.pdf
Da man den OPV aber zunächst mal als (Gleich-)Spannungsverstärker
betrachtet und die Signalquellen also auch als Spannungsquellen, kann
man den Basisstrom erst mal zu ignorieren.
Bei der Auswahl eines OPV für einen bestimmten Zweck kann der Biasstrom
sehr wichtig sein. In Praxis gibt es OPV mit Biasströmen im Bereich von
einigen uA aber andere Typen auch mit Strömen im Bereich von wenigen fA.
Da sind Unterschiede über ca. 10 Größenordnungen.
Wenn man eine sehr niederohmige Signalquelle hat, sind auch uA
nebensächlich. Andere Anwendungen leben davon, dass der Biasstrom sehr
sehr klein sein muss.
Hier wurde eine Anwendung diskutiert, bei der der Biassstrom 99,9% aller
verfügbaren OPV von vorn herein ausschließt.
Beitrag "Selbstbau Picoamperemeter."
Gruß Öletronika
Hm, danke leute. Ich habe mir die Links angesehen, aber so recht blicke
ich nicht durch.
Betrachten wir einmal U1=U2=0V bitte:
Dann fließt doch ein Strom Ic1,Ic2 durch die jeweiligen Transistoren.
--> Dann entsteht ein Emitterstrom Ie1,Ie2 und ein Strom I0 durch den
Widerstand Re.
Es gilt:
Ic1=Ic2
Ie1=Ie2
Emitterstrom ist ja ungefähr gleich dem Kollektorstrom
Und I0=2*Ie bzw. Ie1+Ie2 halt.
Aber warum liegt an der Basis-Emitter-Strecke MINUS 0,7V an? Warum ist
diese Spannung negativ?
> Aber warum liegt an der Basis-Emitter-Strecke MINUS 0,7V an? Warum ist
diese Spannung negativ?
Beim NPN Transistor ist Ube=+0,7V.
Wenn jetzt der Eingang, also die Basis, auf 0V liegt, dann muss der
Emitter auf -0,7V liegen, damit sich Ube=+0,7V ergibt.
Ich glaube, die Verständnisschwierigkeiten hier kommen hauptsächlich von
der "unrealistischen" isolierten Betrachtung der
Differenzverstärkerschaltung. Da sind ja nu immer Bauteile drumrum im
richtigen Leben, die einem das Lehrbuch verschweigt.
Vielleicht hilft das Schaltbild einer echten funktionierenden Schaltung
eines Differenzverstärkers weiter..
> Vielleicht hilft das Schaltbild einer echten funktionierenden Schaltung
eines Differenzverstärkers weiter..
Das war jetzt ein ganz schlechtes Beispiel. Da der Fragesteller schon
Probleme mit dem NPN-Transistor hat sollte man jetzt nicht auch noch auf
PNP-Transistoren wechseln.
Helmut S. schrieb:> Beim NPN Transistor ist Ube=+0,7V.> Wenn jetzt der Eingang, also die Basis, auf 0V liegt, dann muss der> Emitter auf -0,7V liegen, damit sich Ube=+0,7V ergibt.
Hmm, wir haben doch eine pos. Versorgungsspannung und eine neg.
Versorgungsspannung. Wenn man eine Versorgungsspannung anlegt, dann
fällt ja IRGENDWO spannung ab.
Mein Verständnisproblem ist: Wo fällt nun überall neg. Spannung und wo
fällt überall pos. Spannung ab? Oder bin ich gerade auf dem falschen
Weg. Dieses Ub- ist mein Problem hier.
diff. schrieb:> Betrachten wir einmal U1=U2=0V bitte:
...
> Aber warum liegt an der Basis-Emitter-Strecke MINUS 0,7V an? Warum ist> diese Spannung negativ?
Die Spannung zwischen Basis und Emitter ist (absolut) 0,7V. Und wenn Du
im Normalfall (ziemlich ideale Bauteile vorausgesetzt) misst, so ist die
Basis um 0,7V positiver als der Emitter.
Aber: Du hast oben schon die Eingangsspannungen von U1=U2=0V angegeben.
Du hast damit einen Potentialbezug gesetzt, nennen wir ihn "Masse". Die
Eingangsspannungen sind aber auch die Basisspannungen. Wenn Du nun
gegenüber dieser Masse die Potentialdifferenz des Emitters messen
möchtest, so kommt dabei "-0,7V" heraus. Also: Der Emitter ist 0,7V
negativer als die Basis.
Das ist die gleiche Aussage wie oben, nur ist die Richtung umgekehrt.
Wichtig ist bei Schaltungen Spannungsangaben richtig zu verstehen:
Handelt es sich um die Spannung zwischen bestimmten zwei Punkten und
wenn ja, in welche Richtung, oder ist dies die Spannung eines Punktes
gegenüber einem festen Bezugspotential?
Achim Hensel schrieb:> Aber: Du hast oben schon die Eingangsspannungen von U1=U2=0V angegeben.> Du hast damit einen Potentialbezug gesetzt, nennen wir ihn "Masse". Die> Eingangsspannungen sind aber auch die Basisspannungen. Wenn Du nun> gegenüber dieser Masse die Potentialdifferenz des Emitters messen> möchtest, so kommt dabei "-0,7V" heraus. Also: Der Emitter ist 0,7V> negativer als die Basis
Achso!!
Wenn Ue1=Ue2=0V ist, dann ist ja auch die Basisspannung 0V. Und somit
muss automatisch die Spannung am Emitter zur Masse -0,7V sein, sodass
die Basis um 0,7V positiver sein kann, als der Emitter.
Also man bezieht sich doch immer auf Masse? Also wenn man sagt "Spannung
an der Basis", "Spannung am Emitter", "Spannung am Kollektor" etc.
Aber wie groß ist dann die Spannung am Kollektor? Bei einer
Emitterschaltung könnte ich es einfach sagen, weil ich einfach vom
Kollektor weg bis zur Masse einen Spannungspfeil zeichnen kann und
fertig, ich weiß wie viel Spannung am Kollektor anliegt.
Aber hier ist das verwirrend, ich sehe hier keinen Bezugspunkt wirklich
und das Ub- verwirrt. Kann mir wer näher bringen bitte?
diff. schrieb:> Aber hier ist das verwirrend, ich sehe hier keinen Bezugspunkt wirklich> und das Ub- verwirrt. Kann mir wer näher bringen bitte?
Mal was ganz Einfaches zum Mitmeißeln: Stell Dir ein Schiff vor. Auf der
Werft liegt das auf dem Kiel. Von dem aus kannst Du alles in der Höhe
berechnen, da ist alles positiv.
Später schwimmt es aber im Wasser. Da möchte man wissen, ob man noch
unter der Brücke drunterher passt, auf der Untiefe aufläuft, die Wellen
über die Bordwand schwappen oder ob die Schraube im Wasser hängt.
Jetz ist der Bezugspunkt nicht mehr der Kiel, sondern die Wasserlinie.
Das Schiff hat also eine Höhe von 3m über Wasser, und einen Tiefgang von
1,5m . Du kannst von der Wasserlinie alles nach oben als positiv, alles
nach unten als negativ zählen: Das Dach liegt dann bei 3m, der Kiel bei
-1,5m. Die Pläne von der Werft stimmen natürlich immer noch; bei
Höhenangaben muss man aber die 1,5m abziehen: Die Bordwand endet dann
auf 0,8m Höhe, ist aber immer noch 2,3m über dem Kiel. Der
Kühlwassereinlauf liegt bei -0,5m, aber immer noch 1m über dem Kiel.
Alles noch halb so wild, aber jetzt kommen Wellen ins Spiel: Dann siehst
Du ganz leicht, dass bei 30cm-Wellen alles noch im grünen Bereich ist,
bei 1,5m-Wellen aber schon Probleme auftreten können: Der
Kühlwassereinlauf kann über Wasser liegen, oder die Bordwand unter
Wasser geraten. Das ganze ist nicht mehr so leicht zu erkennen, wenn man
von den absoluten Höhenangaben ausgeht.
Hm irgendwie kann ich diese Metapher nicht auf die Schaltung
übetragen^^.
Masse ist ja diese "Wasserlinie". Aber was repräsentiert Ub- und Ub+?
Muss ich etwas von Ub abziehen, dass ich die Kollektorspannung bekomme,
oder etwas von Ub-?
diff. schrieb:> Masse ist ja diese "Wasserlinie". Aber was repräsentiert Ub- und Ub+?> Muss ich etwas von Ub abziehen, dass ich die Kollektorspannung bekomme,> oder etwas von Ub-?
Dann lies nochmal in Ruhe die Rechnung von HildeK:
HildeK schrieb:> Nehmen wir mal Zahlen an: +UB sei 10V, -UB sei -10V.> Dann wird die Schaltung mit 20V versorgt.> U1 und U2 sollen Null sein. Gut.> Dann liegen die Emitter auf -0,7V, es fließt ein Strom von 9.3V/RE. Der> Strom teilt sich bei identischen Transistoren jeweils zu Hälfte auf die> beiden Transistoren auf.> An beiden RC ergibt sich dann ein Spannungsabfall von 0.5*RC*9.3V/RE.
und zeichne die jeweiligen Spannung in dem Schaltplan ein.
Und Du musst gedanklich unterscheiden zwischen einer Spannung absolut
(also die Spannung bezogen auf den Bezugspunkt 0V) und einem
Spannungsabfall (also die Differenz zwischen 2 absoluten Spannungen).
An RE fällt z.B. die Spannung U_Emitter - (-UB) ab, in dem obigen
Beispiel (-0,7V) - (-10V) = +9,3V.
Gruß Dietrich
diff. schrieb:> Masse ist ja diese "Wasserlinie". Aber was repräsentiert Ub- und Ub+?
Ub- ist der Kiel, also ganz unten.
Ub+ ist das obere Ende (Mastspitze, Dach, etc).
> Muss ich etwas von Ub abziehen, dass ich die Kollektorspannung bekomme,> oder etwas von Ub-?
"Die" Kollektorspannung gibt es nicht :) Eine Spannung heitß auch immer,
zwei Punkte zu haben. Der eine Punkt ist mit "Kollektor" ja genannt.
Wenn Du die Spannungs zwischen Kollektor und Emitter meinst, dann
könntest Du über den Basisstrom und viele andere Parameter diesen Wert
aus dem Transistordatenblatt ermitteln.
Wenn Du aber die Spannung zwischen Kollektor und Masse meinst : Da gibt
es zwei Wege:
A) vom Kollektor über den Kollektorwiderstand (entgegen der angenommenen
Stromrichtung!) zur positiven Betriebsspannung und von da zur Masse; der
Spannungsabfall am Kollektorwiderstand muss aufgrund der Richtung
negativ in der Rechnung auftauchen.
Also A: U_col = - U_Rcol + U_b+
B) Der andere Weg geht vom Kollektor über den Transistor zum Emitter,
dort über den Emitterwiderstand und von dort wieder zur Masse.
Also b: U_col = U_colem + U_Rem - U_b-
Bei den Werten von dieser Seite
http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/diffampl.html ergibt sich:
A) -(6,8kΩ*1,04mA) + 15V = 7,93V
B) ~8,68V + (6,8kΩ*2,1mA) - (15V) = 7,93 V
(das Problem ist, dass man die Kollektor-Emitter-Spannung am Transistor
schlecht berechnen kann).
--
Ich würde Dir aber raten, dass ganze mal aus Sicht einer
Kollektorschaltung anzusehen.
diff. schrieb:> Ist U_emitter bezogen auf Masse? Warum rechnet man dann U_emitter -> (-Ub)?
Dann rechne mal nach:
1
Spannung Spannung
2
gegenüber 0V an RE
3
4
U_Emitter -0,7V
5
|
6
+-+ |
7
| | RE | +9,3V
8
| | |
9
+-+ V
10
|
11
-UB -10V
Gruß Dietrich
PS: Bei der Polarität der Spannung ist auch die gewählte Richtung des
Spannungspfeils zu berücksichtigen; im obigen Fall ist die Spannung
positiv, da an dem Pfeilanfang das Potential höher ist und an der
Pfeilspitze niedriger.
Siehe auch hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201101.htm
Gruß Dietrich
Ahh leute, danke. Ich verstehe es jetzt!
Wenn man die Spannung am Re berechnen will, dann muss man ja immer
höheres Potential Minus niedrigeres rechnen, ok?
Also: Die spannung am Knotenpunkt über den Re zu Masse ist doch -0,7V
und die Spannung von -Ub zu Masse ist ja -Ub.
Also größeres Potential: -0,7V
kleineres Potential: -Ub
Ure = größers MINUS kleineres = -0,7V -(Ub-)
Bei der Spannung am Rc geht das genauso:
Größeres Potential = Ub+
Kleineres Potential = Kollektorspannung(bezugspunkt: masse)
Also: Urc = Ub+ - Kollektorspannung
Richtig?
Da habe ich aber noch eine Frage: Geht man beim berechnen so vor, dass
man für Ube=0,7V(also da halt, wo die Basis-emitter-strecke
durchschaltet und ein basisstrom fließen kann. Ube kann natürlich auch
ein bisschen größer sein) ansetzt?
Im Grunde rechnet sich der Differenzverstärker am einfachsten, wenn man
nur die Ströme betrachtet, und dabei die Basisströme erst einmal
ignoriert.
Das Wichtigste ist, von der "Spannungsbetrachteten" Anschauung zur
"Strombetrachteten" Anschauung zu wechseln.
Ab da ist es recht einfach, auch RLC-Kompensationen und so läßt sich
dann leicht ausrechnen.
Und nie vergessen: Es gilt auch hier: Kollektorwiderstand durch
Emitterwiderstand = Verstärkung (NPN), PNP ist sinngemäß anzupassen.
Wer ein paar gute Beispiele sucht: Oszilloskop-Schaltpläne suchen, und
den Vertikalzweig näher ansehen.
Ok, gut. Machen wir nun Ue1=30mV und Ue2=0V.
Das Emitterpotenzial(bezogen auf Masse!) wird ja nun um 30mV höher oder?
Sodass Ube=Basispotenzial - Emitterpotenzial = 0,7V bleiben kann.
Dadurch, dass jetzt ein höherer Basisstrom fließt erhöht sich auch der
Emitterstrom beim T1. --> Der Strom durch den Re wird größer und die
Spannung am Re wird ebenfalls größer.
Aber was mir nicht klar ist: Was passiert auf der anderen Seite? Müsste
nicht das Emitterpotenzial beim T2 auch größer werden?
Dann ist aber Ube kleiner bei ihm, da Ue2=0V ist.
Naja und wenn Ube kleiner wird, dann sinkt auch Ic. Also im Endeffekt
steigt Ic1 und Ic2 sinkt wenn man Ue1=30mV, Ue2=0V macht gegenüber von
Ue1=Ue2=0V.
Und wie kommt dann die Differenz zustande? Ist dann wirklich das
Kollekterpotenzial am T2 kleiner wie das Kollektorpotenzial am T1?
Wenn es nur einen Widerstand im gemeinsamen Emitterzweig gibt, so ist
die Stronverstärkung der 2 Transistoren das Maß der Dinge. Daher gibt es
im Normalfall noch pro Elitter einen eher kleinen Widerstand, der die
Verhältnisse angleicht. Daher ist die Frage nciht so leicht zu
beantworten.
In jedem Fall ist IC1 plus IC2 = const als Annahme.
Du meinst der Strom durch den Widerstand Re soll konstant sein?
Also teilt sich je nach Spannung von Ue1 und Ue2 der Strom Ic1 und Ic2
auf?
Ideal wäre: Ic1+Ic2 immer gleich Strom durch Re, richtig?
ABer was erreicht man dadurch?
Dadurch wird die Verstärkung erzielt. Exakt steuern kann man das mit 2
zusätzlichen Widerständen im Emitterzweig. Ohne die hat man die maximale
Verstärkung.
Tipp: Mal aufbauen und ein wenig experimentieren.
> ABer was erreicht man dadurch?
Wenn man einen Konstantstromquelle mit sehr hohem Innenwiderstand nimmt,
dann ist die Ausgangsspannung unabhängig von Schwankungen der negativen
Versorgungsspannung.
V(c1,c2) ist V(c1)-V(c2).
Hm danke.
Schaut bitte oben auf mein Bild, dass ich gepostet habe im ersten
Beitrag. Beim Gleichtaktbetrieb ist ja Ue1=Ue2 und die Ausgangsspannung
sollte ja = 0 sein.
Aber was ist die Gleichtaktverstärkung genau? Und durch was ist diese
ungleich Null?
Wenn man annimmt, daß Re eine Stromsenke ist, dann darf die Spannung an
den Basen um einen gewissen Betrag schwanken, ohne daß dies die Spannung
am Kollektor ändert.
Gleichtakt: Beide Eingänge z. B. auf +1V.
Dadurch hat man an Re 1V mehr Spannungsabfall und somit entsprechend
mehr Strom Ic in jedem Transistor. Da bei dir Ua = +Ub-Ic*Rc ist ändert
sich damit die Ausgangsspannung obwohl die Differenzeingangsspannung 0V
ist.
Ug sei die Gleichtakteingangsspannung
Gleichtaktunderdrückung = deltaUg/deltaUa
Gleichtaktverstärkkung = deltaUa/deltaUg
Hätte man eine Stromquelle als Re, dann wäre in deiner Schaltung die
Gleichtaktunterdrückung um Welten besser.
Helmut S. schrieb:> Da bei dir Ua = +Ub-Ic*Rc ist ändert> sich damit die Ausgangsspannung obwohl die Differenzeingangsspannung 0V> ist.
Also wenn Ue1=Ue2=1V ist, dann wird ja das Emitterpotenzial um 1V
gehoben und somit auch die spannung am Re. Das Kollektorpotenzial am T1
und das Kollektorpotenzial am T2 ändern sich aber gleich, also ist die
Differenzspannung = 0V. Wo ist das Problem?
Dein Ua in deinem Bild ist nicht die Differenzspannung sonder die
Kollektorspannung eines Transistors!
Auch in einem richtigen Opamp geht es irgendwo von differentiell auf
single ended. Es gibt nur 1 von tausend Opamp-Typen der differentielle
Ausgänge hat.
Helmut S. schrieb:> Dein Ua in deinem Bild ist nicht die Differenzspannung sonder die> Kollektorspannung eines Transistors!
Ja, das ist aber nur das Kollektorpotenzial vom T2. Die
Differenzspannung ist doch = Kollektorpotenzial am T2 MINUS
Kollektorpotenzial am T1.
Nun die selbe Frage nochmal:
Also wenn Ue1=Ue2=1V ist, dann wird ja das Emitterpotenzial um 1V
gehoben und somit auch die spannung am Re. Das Kollektorpotenzial am T1
und das Kollektorpotenzial am T2 ändern sich aber gleich, also ist die
Differenzspannung = 0V. Wo ist das Problem?
Was ist nun die Gleichtaktverstärkung genau?
Was wir dir bisher verschwiegen haben ist, dass die Kollektorwiderstände
nie 100% den gleichen Widerstand haben sondern z. B. 1% unterschiedlich
sind. Wenn sich dann der Kollektorstrom wegen der Gleichtaktansteuerung
ändert, dann ändert sich auf jeder Seite die die Kollektorspannung
unterschiedlich.
Also, wenn Ue1=Ue2 ist, dann sollte idealerweise die verstärkte
Differenzspannung(Kollektorpotenzial am T2 MINUS
Kollektorpotenzial am T1) = 0V haben. Richtig?
Dadurch, dass die Schaltung NIE exakt symmetrisch sein kann, wegen
Bauteiltoleranzen etc., dann ist diese Differenzspannung trotz Ue1=Ue
nicht 0V. Richtig?
Ist die Gleichtaktverstärkung, dann Kollektorpotenzial T2 DUCH
Gleichtaktspannung bzw. Kollektorpotenzial T1 DURCH Gleichtaktspannung.
Aber warum ist das die Gleichtaktvertärkung? Kannst du mir es vllt
anhand meines erst geposteten Bildes erklären?
Gleichtaktverstärkkung = deltaUausgang/deltaUeingang
deltaUausgang ist deine Differenzausgangsspannzung, wenn du diese
Differenz weiterverarbeitest.
deltaUeingang ist die gemeinsame Eingangsspannung.
> Ja ok, aber warum soll die Gleichtaktverstärkung = 0 sein?
Weil es Sinn und Zweck des Differenzverstärkers ist nur die Differenz zu
verstärken. Ich will z. B. den Strom mittels Spannungsabfall an einem
Shuntwiderstand messen egal ob der auf -5V, 0V oder +5V liegt.
Es gibt doch jetzt Differenzbetrieb und Gleichtaktbetrieb.
Wir sagten ja, wenn Ue1=30mV und Ue2=0V, dann steigt der Emitterstrom
von T1 und das Emitterpotenzial logischerweise beider Transistoren
steigt, dadurch sinkt Ube2. Der Strom durch Re wird größer und somit
auch die Spannung am Re(da ja das Emitterpotenzial größer geworden ist).
Der Emitterstrom durch den T2 ist kleiner wieder Emitterstrom durch T1.
Fakt ist, dass der Strom durch T2 = Ie1+Ie2 ist.
Im Endeffekt steigt Ic1 und Ic2 sinkt. Man kann doch sagen das Ic2 um
ca. den Wert sinkt, wie Ic1 steigt. --> Kollektorpotenzial am T1 ist
kleiner wie das Kollektorpotenzial am T2.
Das Verhältnis von der verstärkten Differenzspannung(Uc2-Uc1) zur
Differenzspannung ist doch die Differenzverstärkung(Ue1-Ue2).
Nennt man das Differenzbetrieb?
Wenn nun Ue1=Ue2 ist, dann wird ja das Emitterpotenzial positiver und
der Emitterstrom beider Transistoren ändert sich gleichmäßig. Ie1=Ie2.
Die Spannung am Re erhöht sich natürlich auch und der Strom ist auch
größer: Ie1+Ie2.
Das ist der Gleichtaktbetrieb?
Auch ich frage mich warum die nicht mal in den Tietze-Schenk
reinschaust. Der liegt im Dutzend in jeder Bibliothek. Die leihen den
sogar aus. Ich glaube die haben zu viel davon ...
1. Seite das muss reichen.
http://mhoerte1.equinox.eu.com/fragen/edt/EDT_02.pdf
diff. schrieb:
>Ja ok, aber warum soll die Gleichtaktverstärkung = 0 sein?
Die Gleichtaktverstärkung ist nicht ganz 0, aber wesendlich
geringer als die Gegentaktverstärkung. Wenn du RE durch eine
Konstantstromschaltung ersetzt, dann ist die Gleichtaktverstärkung 0.
Ja sicher habe ich mir die Links durchgelesen.
Dasselbe steht doch genau auf meinem ersten Bild oben. bitte helft mir
hier weiter, ich bin ja nicht weit entfernt:
Also das Problem ist doch die Stromgegenkopplung, die durch den Re
entsteht, richtig?(bei gleichtaktbetrieb). Das sagt zumindest:
http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/diffampl.html#gleichtakt
Stromkopplung bei Ue1=Ue2 funktioniert hier ja folgendermaßen: Wenn hier
Ie(durch Temp.-schwankungen, oder durch erhöhung der Eingangssignale Ue1
und Ue2) steigt, dann steigt auch der Strom durch den Widerstand Re -->
Spannung am Re wird größer. Das Emitterpotenzial wird auch größer und
Ube wird kleiner. Dadurch wird auch Ie wieder kleiner. Stimmts?
Was hat nun diese Stromgegenkopplung mit der Gleichtaktversetärkung zu
tun?
Sorry Leute, bitte helft mir da noch. Ich will das kapieren. Ich
versuche ja mein bestes. Habe diese Links mir wirklich durchgelesen!!
Also nochmal zum Mitschreiben bitte, sodass ich es auch verstehe!
http://elektroniktutor.de/analogverstaerker/diffampl.html#gleichtakt
Wenn man an beiden Eingängen dieselbe Spannung anlegt, dann sollte die
verstärkte Differenzspannung=0V sein. Aber im Realfall ist es nicht 0V.
Der Grund dafür: Die Zweige sind nicht identisch, d.h. es kann wo immer
ein bisschen mehr Strom fließen --> verstärkter Differenzspannung kann
nicht null werden.
Richtig?
Aber ich bin mir jetzt nicht sicher. Die Stromgegenkopplung wirkt ja
auch, wenn z.b. der Eingangsstrom erhöht wird --> Durch Gegenkopplung
wird der Strom Ic niedriger.
Weil wir haben die Schaltung laut Anhang aufgetrennt und gesagt es liegt
Ugl an und man bekommt eine Ua raus. Ua/Ugl = Gleichtaktverstärkung.
Wir sagten auch noch, dass hier eine Stromgegenkopplung wirkt, d.h. auch
bei Eingangsspannungsanstieg sinkt der Ib und somit auch Ic. --> Das
nennt man signalgegenkopplung.
Wirkt sich das auch auf die gesamte diff.verstärkung aus? Wenn ja warum?
Wenn nein warum?
Und hat die Signalgegenkopplung irgendwas mit der Gleichtaktverstärkung
zu tun? Denn ich habe mir auch
https://www.youtube.com/watch?v=iWLlSNQDUno angeschaut und der sagte das
eben und das hat mich verwirrt.
In einer vollständigen Schaltung einschließlich einer Gegenkopplung
"außendrum" wirkt die Gegenkopplung der Gleichtaktverstärkung entgegen,
idealerweise mit dem Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers geteilt
durch den Gegenkopplungsfaktor.
Betrachtet man also eine vollständige Schaltung, ist in der Regel die
Gleichtaktverstärkung genauso stark gedämpft wie die
Nutzsignalverstärkung. Daher versucht man, die Gleichtaktverstärkung
einer realen Schaltung viel kleiner als die Gegentaktverstärkung zu
bekommen. Bei käuflichen Operationsverstärkern findet man das im
Datenblatt unter "CMRR".
Bem diskreten Aufbau wie z.B. in Audioverstärkern behilft man sich z.B.
mit Entkopplungskondensatoren im Signalweg und gleichen
Widerstandswerten an beiden Eingängen, um diesem Ziel nahezukommen.
Helge A. schrieb:> In einer vollständigen Schaltung einschließlich einer Gegenkopplung> "außendrum" wirkt die Gegenkopplung der Gleichtaktverstärkung entgegen,> idealerweise mit dem Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers geteilt> durch den Gegenkopplungsfaktor.
Was heißt Gegenkopplung außendrum und warum wirkt diese der
Gleichtaktverstärkung entgegen? So verstehe ich es nicht. Kannst du mir
bitte klären, wie die Gegenkopplung bei der vollständigen Schaltung
auftritt bitte?
Also wan was steigt etc. erklären. Dann verstehe ich es nämlich!
Danke!
Im angehängten Beispiel ist ein Differenzverstärker, dem ich eine
Ausgangsstufe spendiert habe (das ist der pnp). Das ist der
einfachst-mögliche Operationsverstärker.
Dazu eine Gegenkopplung, die auf den (-) - Eingang des
Differenzverstärkers wirkt. Diese ist auf (10+1)=11 eingestellt.
Hier ist die beabsichtigte Verstärkung x11 für die niedrige Frequenz zu
sehen und der "unabsichtliche" Teil, nämlich das Gleichtaktsignal hier
mit 500Hz.
Zum Verständnis lade dir LTSpice oder ein kompatibles
Simulationsprogramm (häufig freeware) und schau dir die Ströme und
Spannungen in der .asc Simulation an. Damit bekommt man eher ein Gefühl
für die Zusammenhänge als mit endlosen Texten, glaub ich.
Ich meine ja nicht so eine Gegenkopplung, wo man den Draht von Ausgang
auf Eingang führt.
Ich meine die Stromgegenkopplung, die auch bei der Emitterschaltung
auftritt. Also durch den Re.
Tritt jetzt diese Stromgegenkopplung, nur bei der aufgetrennten Variante
auf, die ich oben angehängt habe, oder auch bei der vollständigen
Schaltung, die in meinem Ersten Bsp ist?
diff. schrieb:> Ich meine ja nicht so eine Gegenkopplung, wo man den Draht von Ausgang> auf Eingang führt.>> Ich meine die Stromgegenkopplung, die auch bei der Emitterschaltung> auftritt. Also durch den Re.>> Tritt jetzt diese Stromgegenkopplung, nur bei der aufgetrennten Variante> auf, die ich oben angehängt habe, oder auch bei der vollständigen> Schaltung, die in meinem Ersten Bsp ist?
Schau Dir mal einen Differenzverstärker und eine Emitterschaltung an.
Irgendwie haben die deutliche Ähnlichkeiten! Man kann aus zwei
Emitterschaltungen einen Differenzverstärker machen und hat sogar noch
einen Re übrig. Und, jede Hälfte des Differenzverstärkers arbeitet dann
noch wie eine Emitterschaltung. Erst wenn man beide Eingänge mit einen
Signal versorgt, dann treten die typischen Eigenschaften des
Differenzverstärkers auf. Beim Gleichtaktsignal keine
Differenzverstärkung, beim gegenphasigen Signal die gewünschte
Signalverstärkung.
Also, die Antwort auf Deine Frage lautet folgerichtig: bei beiden.
Helge gab Dir einen guten Rat:
> Zum Verständnis lade dir LTSpice oder ein kompatibles> Simulationsprogramm (häufig freeware) und schau dir die Ströme und> Spannungen in der .asc Simulation an. Damit bekommt man eher ein Gefühl> für die Zusammenhänge als mit endlosen Texten, glaub ich.
"Ein Bild sagt mehr als tausend Worte" oder frei übersetzt,
"Eine Simulation zeigt Dir Bilder ohne Formeln verstehen zu müssen."
Gut verständliches Tutorial für die Einführung in LTSpice:
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html
LTSpice Download:
http://www.linear.com/designtools/software/
mfg klaus.
Lasst Euch nicht zum Narrenhalten von diesem Troll!
Es ist mal wieder Darius alias oldeurope unter einem neuen Namen.
Er hat zeitgleich im Elektronik-Kompendium den gleichen Thread
gestartet.
Don't feed the Troll!
Frank Xy schrieb:> Es ist mal wieder Darius
Ich vermute mal Frank meint mich in seinem blinden Hass.
Nein ich bin das nicht.
Schade zu sehen, dass bei Euren Aktionen mich mundtot
zu machen noch andere User auf der Strecke bleiben.
LG
old.
diff-ver.png
(69 KB)
