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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Arbeitspunkteinsellung


Autor: Lutz (Gast)
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Hallo,
wie dimensionier ich bei einer Emitterschaltung den Kollektor und 
Emitterwiderstand? Am Emitterwiderstand sollte ja eine Spannung von 1-2V 
abfallen. Ein Problem tritt jetzt nur beim Kollektorwiderstand auf. Zum 
einen lese ich dieser sollte so gewählt werden, das auf der CE-Strecke 
die gleiche Spannung abfällt wie über dem Widerstand. Auserdem habe ich 
gelesen, dass am Kollektor die hälfte der Betriebsspannung anliegen 
sollte. Was stimmt nun?

Viele Grüße Lutz

Autor: karadur (Gast)
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Hallo

Das Verhältnis von Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstans bestimmt ca. 
die Gleichspannungsverstärkung. Wenn du das Potential am Kollektor im 
Arbeitspunkt auf Ub/2 legst erhälst du einen maximalen symetrischen 
Aussteuerbereich. Wenn du die Stromverstärkung deines Transistors kennst 
und den Basisstrom kannst du die Werte der widerstände bestimmen.

Autor: Lutz (Gast)
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aber wie mach ich das nun bei Ub=5V? Am Emitterwiderstand fallen 1V ab 
bleiben noch 4V...da ist es ja unmöglich, dass am Kollektor und auf der 
CE-Strecke Ub/2 anliegen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Lutz (Gast)

>aber wie mach ich das nun bei Ub=5V? Am Emitterwiderstand fallen 1V ab
>bleiben noch 4V...da ist es ja unmöglich, dass am Kollektor und auf der
>CE-Strecke Ub/2 anliegen.

Teil doch einfach die verbleibenden 4V gerecht auch UCE und RC auf.

MFg
Falk

Autor: Lutz (Gast)
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ja das hab ich auch gemacht. Nur dann habe ich gelesen, dass am 
Kollektor Ub/2 anliegen sollen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>Zum einen lese ich dieser sollte so gewählt werden, das auf der CE-Strecke
>die gleiche Spannung abfällt wie über dem Widerstand. Auserdem habe ich
>gelesen, dass am Kollektor die hälfte der Betriebsspannung anliegen
>sollte. Was stimmt nun?

Es gib da mehrere Kriterien wo nach der Kollektorwiderstand gewaehlt 
werden sollte. Wenn man die maximale Aussteuerbarkeit der Stufe haben 
will sollte der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand genauso gross 
sein wie der Spannungsabfall an der CE Strecke. Das mit der haelfte der 
Betriebsspannung stimmt nur so weit wenn der Emitter direkt an Masse 
liegt. Bei einem Emitterwiderstand reduziert sich die zu verfuegung 
stehende Spannung jedoch um den Spannungsabfall am Emitterwiderstand. 
Wenn jedoch als Kriterium nicht die groesstmoegliche Auststeuerung im 
Vodergrund steht sondern die hoechste Spannungsverstaerkung der Stufe 
dann faellt am Kollektorwiderstand eine hoehere Spannung ab als an der 
CE Strecke.

UB = 12V
---------+----------+
         |          |
         R1         RC
         |          |C
         +-------B
         |          |E
         |          |
        R2          +----+
         |          |    |
        GND         RE   CE
                    |    |
                    GND  GND

Wenn ich jetzt diese Stufe fuer groesste Aussteurung dimensionieren will 
und z.B. einen Spannungsabfall von 1V am RE und einen Strom von IC von 
1mA vorgebe dann erhalte ich:

Urc = (12V - 1V) / 2 = 5.5V

RC = Urc / IC = 5500 Ohm
RE = Ure / IC = 1000 Ohm

Der differentielle Emitterwiderstand re berechnet sich zu  UT / IC = re
UT = 25mV bei Raumtemperatur

re = 25 Ohm

Dadurch ergibt sich eine Spannungsverstaerkung von RC/re = 5500/25 = 220

Wenn ich jetzt den Spannungsabfall an RC groesser werden lass z.B 9V
dann ergibt sich RC = 9V / 1mA = 9KOhm

und damit eine Spannungsverstaerkung von 9000/25 = 360 also eine 
wesentlich hoehere.

Die hoechste Verstaerkung in der Emitterschaltung erhaelt man wenn man 
den Widerstand RC weglaesst und stattdessen eine Stromquelle einfuegt. 
Eine Stromquelle hat ja bekanntlich einen fast unendlichen 
Innenwiderstand. In dem Fall spielt nur noch Innenwiderstand der 
Stromquelle und parallel dazu der Innenwiderstand des Kollektors eine 
Rolle. Beide liegen so in der Groessenordnung von rund 100KOhm. Damit 
erhalten wir die hoechste Stufenverstaerkung von 100K/25 = ca. 4000 !

Du wirst jetzt sagen ich habe ja eine Gegenkopplung durch den RE (nicht 
ueberbrueckt). In dem Fall wirds in den meisten faellen so sein das der 
Kollektorwiderstand nach der hoechsten Aussteuerbarkeit dimensioniert 
wird.
Allerdings je besser das verhaeltnis von Leerlaufverstaerkung zu 
Gegengekoppelter Verstaerkungs ist desto besser ist die 
Uebertragungsguete (Klirrfaktor) der Stufe. Also Leerlaufverstaerkung 
moeglichst hoch und gegengekoppelte Verstaerkung moeglichst klein. 
Deshalb kann es auch schon mal guenstiger sein den Spannungsabfall an RC 
moeglichst gross zu waehlen.

Gruss Helmi

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