Hallo, ich stehe vor einer Aufgabe mit der ich einige Schwierigkeiten habe. Gefordert ist ein einstufiger Kleinsignalverstärker in Emitterschaltung eines BC457B Transistors. Als gegebene Werte habe ich die untere Grenzfrequenz (fgu=100hz), die obere Grenzfrequenz (fgo=400khz), Bandmittenverstärkung (Vm=35), Querstromfaktor (m=10), Betriebsspannung (Ub=30V), Lastwiderstand (RL=800kOhm) und das Eingangssignal von 1khz mit UE=0,2Vss. Ausserdem soll es keine Verzerrug geben und Temperaturstabil sein, Rc kann frei gewählt werden und die hälfte der Betriebsspannung soll an RC abfallen. hat evtl jemand einen Ansatz für mich wie ich am besten an dieses Problem ran gehe. Ich gehe von der Schaltung aus: http://www.sprott.net/science/physik/taschenbuch/daten/bild_11/29_0920.gif (muss der CE verwendet werden?) Liebe Grüße (Uli) -
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> Ich gehe von der Schaltung aus: Ja. > (muss der CE verwendet werden?) Nein. > Ausserdem soll es keine Verzerrug geben Unmöglich, jeder Verstärker verzerrt. > und Temperaturstabil sein Was für eine schwammige Aussage. Wie stabil?
Uli Labug schrieb: > eines BC457B Transistors. Das wird später einmal bestimmt ein BC547B Du hast zwei Hochpässe in der Schaltung, die die 100Hz noch ausreichend durchlassen müssen. 1. C1 mit R1||R2||RE*Beta 2. C2 mit RL Leg die Grenzfrequenz beider Tiefpässe deutlich unter 100Hz. Die Mittenverstärkung ergibt sich aus RC/RE CE wird nicht verwendet. Für eine gute Stabilität würde ich URE=3V wählen.
hi, danke schonmal für eure Antworten ArnoR schrieb: >> Ausserdem soll es keine Verzerrug geben > > Unmöglich, jeder Verstärker verzerrt. Damit ist sicherlich "nahezu verzerrungsfrei" gemeint (Entschuldigung dafür) >> und Temperaturstabil sein > > Was für eine schwammige Aussage. Wie stabil? zwischen -50 Grad - 150 Grad Reinhard ## schrieb: > Uli Labug schrieb: >> eines BC457B Transistors. > Das wird später einmal bestimmt ein BC547B Ja genau (Tipfehler) > Du hast zwei Hochpässe in der Schaltung, > die die 100Hz noch ausreichend durchlassen > müssen. > 1. C1 mit R1||R2||RE*Beta > 2. C2 mit RL > > Leg die Grenzfrequenz beider Tiefpässe deutlich unter 100Hz. Also soll ich bei der Berechnung von C1 und C2 von zb 50Hz ausgehen? > Die Mittenverstärkung ergibt sich aus RC/RE > CE wird nicht verwendet. > > Für eine gute Stabilität würde ich URE=3V wählen. danke Hat mir schon sehr weiter geholfen. Nur ich glaube ich habe noch ein kleines Verstädniss Problem. Es ist ja auch die obere Grenzfrequenz gegeben. Müsste man die Schaltung dann nicht eigentlich so aufbauen das die Verstärkung dann auch wieder nachlässt? Liebe Grüße (Uli) -
Uli Labug schrieb: > Müsste man die Schaltung > dann nicht eigentlich so aufbauen das die Verstärkung dann auch wieder > nachlässt? Das macht sie ganz von allein. Die Frage ist, ob man es aktiv unterstützen soll/muss. Der gängigste Weg ist, eine freguenzabhängige Gegenkopplung zu verbauen. Im einfachsten Fall eine Kapazität zwischen Kollektor und Basis.
Uli Labug schrieb: >> Die Mittenverstärkung ergibt sich aus RC/RE >> CE wird nicht verwendet. >> Für eine gute Stabilität würde ich URE=3V wählen. > danke > Hat mir schon sehr weiter geholfen. Funktioniert aber nicht. Mit der Forderung, dass an RC die Hälfte der Betriebsspannung abfallen soll, also 15 V, ergibt sich nur eine max. Verstärkung von 15/3=5. Uli Labug schrieb: > und das Eingangssignal von 1khz mit UE=0,2Vss > Bandmittenverstärkung (Vm=35), Also geht die Spannung am Kollektor bis auf 11,5 V runter. Gönnen wir dem Transistor noch mal mindestens 2,5 V U_CE, dann liegt das Emitterpotential bei 9V. Das Verhältnis RC zu RE ist also wie 15 V zu 9 V. Lege nun in Serie zu Deinem C_E noch einen Widerstand R_E2. Die Verstärkung ist dann etwa RC / ( RE || R_E2). Gruß
H.joachim Seifert schrieb: > Uli Labug schrieb: >> Müsste man die Schaltung >> dann nicht eigentlich so aufbauen das die Verstärkung dann auch wieder >> nachlässt? > > Das macht sie ganz von allein. Die Frage ist, ob man es aktiv > unterstützen soll/muss. > Der gängigste Weg ist, eine freguenzabhängige Gegenkopplung zu verbauen. > Im einfachsten Fall eine Kapazität zwischen Kollektor und Basis. Hast du dafür eine Berechnungsgrundlage zur Hand? > Uli Labug schrieb: >>> Die Mittenverstärkung ergibt sich aus RC/RE >>> CE wird nicht verwendet. >>> Für eine gute Stabilität würde ich URE=3V wählen. >> danke >> Hat mir schon sehr weiter geholfen. > > Funktioniert aber nicht. Mit der Forderung, dass an RC die Hälfte der > Betriebsspannung abfallen soll, also 15 V, ergibt sich nur eine max. > Verstärkung von 15/3=5. > > Uli Labug schrieb: >> und das Eingangssignal von 1khz mit UE=0,2Vss >> Bandmittenverstärkung (Vm=35), > > Also geht die Spannung am Kollektor bis auf 11,5 V runter. Gönnen wir > dem Transistor noch mal mindestens 2,5 V U_CE, dann liegt das > Emitterpotential bei 9V. Das Verhältnis RC zu RE ist also wie 15 V zu 9 > V. Also Fallen dann über den RC 21V ab? > Lege nun in Serie zu Deinem C_E noch einen Widerstand R_E2. Die > Verstärkung ist dann etwa RC / ( RE || R_E2). > > Gruß Also brauche ich den Ce doch und lege dem den RE2 in Reihe und die beiden liegen parallel zum RE.
Uli Labug schrieb: > Also Fallen dann über den RC 21V ab? Nein. Bei Eingang=0 : 15V, wie gefordert. Bei Ansteuerung mit +/- 0.1 V (= 0.2 Vss) und Verstärkung von 35 dann mal 3.5 V mehr und mal 3.5 V weniger. Uli Labug schrieb: > Also brauche ich den Ce doch und lege dem den RE2 in Reihe und die > beiden liegen parallel zum RE. Yep. Dann hast Du auch ein relativ hohes Emitterpotential, Abweichungen an U_BE aufgrund von Temperaturschwankungen machen sich weniger bemerkbar. Tip: Simuliere das doch mal in LTSpice. Tip2: Je hochohmiger Du die Schaltung auslegst, um so kleiner können die Kondensatoren ausfallen und um so niedriger ist die obere Grenzfrequenz. Limitiert durch: Uli Labug schrieb: > Lastwiderstand (RL=800kOhm) Gruß
ich danke dir, wird morgen alles nochmal durchgegangen. > Das macht sie ganz von allein. Die Frage ist, ob man es aktiv > unterstützen soll/muss. > Der gängigste Weg ist, eine freguenzabhängige Gegenkopplung zu verbauen. > Im einfachsten Fall eine Kapazität zwischen Kollektor und Basis. hast du dazu noch einen tip? Liebe Grüße
Uli Labug schrieb: >> Das macht sie ganz von allein. Die Frage ist, ob man es aktiv >> unterstützen soll/muss. >> Der gängigste Weg ist, eine freguenzabhängige Gegenkopplung zu verbauen. >> Im einfachsten Fall eine Kapazität zwischen Kollektor und Basis. > hast du dazu noch einen tip? Simulieren. Ev. reicht schon das hochohmige Auslegen. Gruß
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Uli Labug schrieb: > Also brauche ich den Ce doch und lege dem den RE2 in Reihe und die > beiden liegen parallel zum RE. Du brauchst keinen Ce/Re2. Die Schaltung im Anhang verstärkt 35-fach und das Kollektorpotential verschiebt sich von -50...+150°C von 20...9V. Da die Signalamplitude am Kollektor nur 7Vpp ist (-> max. 23,5V, min 5,5V), geht das problemlos.
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ArnoR schrieb: > das Kollektorpotential verschiebt sich von -50...+150°C von 20...9V. Ein Schaltungsvorschlag der viiiiiel stabiler und viiiiiel verzerrungsärmer ist, ist im Anhang zu sehen. Siehe auch: http://www.electronicdeveloper.de/TransistorEmitter2.aspx
> Ein Schaltungsvorschlag der viiiiiel stabiler Ja sicher ist der stabiler, das wurde oben schon gesagt. Die Frage war aber, ob Ce und Re2 gebraucht werden oder nicht. Sie werden, wie gezeigt wurde, nicht gebraucht. > und viiiiiel verzerrungsärmer ist Was natürlich Blödsinn ist, weil die Verzerrungen nur vom Signalpegel und von der AC-Gegenkopplung abhängen, und die sind in beiden Schaltungen praktisch gleich.
ArnoR schrieb: > Sie werden, wie gezeigt > wurde, nicht gebraucht. Eine Schaltung, bei der die Kollektorspannung um 11V mit der Temperatur wandert ist, mit Verlaub, Murks, da kein stabiler Arbeitspunkt gegeben ist. Und Änderungen des Arbeitspunktes bei Exemplarstreuungen der Bauteile sind schon eingebaut. ArnoR schrieb: > ...weil die Verzerrungen nur vom Signalpegel...abhängen... Ist nur die halbe Wahrheit. Wenn der Arbeitspunkt mit der Temperatur wandert, wandert auch der Grad der Verzerrung. Wenn man dem Lernenden schon super-tolle-billig-Schaltungen empfiehlt, sollte man auch auf deren Unzulänglichkeiten hinweisen.
Wenn man etwas zusammenmurkst, lernt man etwas dabei. Und weiss das naechste Mal weshalb man mit Gegenkopplung arbeitet, resp gleich einen OpAmp einsetzt.
> Eine Schaltung, bei der die Kollektorspannung um 11V mit der Temperatur > wandert ist, mit Verlaub, Murks, da kein stabiler Arbeitspunkt gegeben > ist Der Arbeitspunkt wandert bei jeder Schaltung mit der Temperatur. Es ist immer die Frage, ob die Änderungen hinnehmbar sind. In dem diskutieren Fall tritt keine Funktionsbeschränkung auf und es sind sogar noch gute Reserven vorhanden. > Wenn der Arbeitspunkt mit der Temperatur > wandert, wandert auch der Grad der Verzerrung. Nein, die relative Krümmung der Kennlinie ist näherungsweise unabhängig vom AP-Strom. Außerdem liegt eine rel. starke Gegenkopplung (ca. Faktor 10) vor, die die Transistorkennlinie weitgehend linearisiert. > Wenn man dem Lernenden schon super-tolle-billig-Schaltungen empfiehlt, > sollte man auch auf deren Unzulänglichkeiten hinweisen. Ist doch gemacht worden. Nochmal: die Frage war nur, ob Ce und Re2 nötig sind oder nicht. Sie sind es nicht, die Schaltung funktioniert ohne sie wie gewünscht.
ArnoR schrieb: > Fall tritt keine Funktionsbeschränkung auf ArnoR schrieb: > ob Ce und Re2 nötig > sind oder nicht. Sie sind es nicht, die Schaltung funktioniert ohne sie Beides sind deine eigenen Definitionen, die du an das schlechte Design angepasst hast. Mit den Vorgaben des TO, seien sie auch idealisiert, hat deine Schaltung nichts zu tun.
> Mit den Vorgaben des TO, seien sie auch idealisiert, hat > deine Schaltung nichts zu tun. Na da wär ich aber mal auf ganz konkrete Beispiele gespannt. In Wahrheit versuchst du dich jetzt davonzustehlen, nachdem zu sehen ist, dass fast alle deine Behauptungen falsch sind.
ArnoR schrieb: > Uli Labug schrieb: >> Also brauche ich den Ce doch und lege dem den RE2 in Reihe und die >> beiden liegen parallel zum RE. > > Du brauchst keinen Ce/Re2. Die Schaltung im Anhang verstärkt 35-fach und > das Kollektorpotential verschiebt sich von -50...+150°C von 20...9V. Da > die Signalamplitude am Kollektor nur 7Vpp ist (-> max. 23,5V, min 5,5V), > geht das problemlos. Hallo, danke für deine Hilfe. Ich war die letzten Tage extrem eingespannt und bin leider nicht dazu gekommen mich nochmal mit der Aufgabe auseinander zu setzen. Was ich nicht ganz verstehe ist dein Ansatz. Kannst du mir evtl erklären wie du deinen Arbeitspunkt festlegst und zb dann den RC berechnest. Ich blicke da gerade nicht durch wie du das errechnet hast wenn gegeben ist das die hälfte der Betriebsspannung über RC abfallen soll. ich hoffe das ist nicht zuviel verlangt. Liebe Grüße Uli
Uli Labug schrieb: > Lastwiderstand > (RL=800kOhm) Der Wert kommt mir ziemlich hoch vor, sind eventuell 800 Ohm Last gemeint?
Ich dachte, Silizium Transistoren können bei 150°C gar nicht funktionieren? Habe ich das falsch in Erinnerung?
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So das ist mein Ansatz der meiner Meinung nach irgendwie falsch ist. Zur Bestimmtung des Arbeitspunkts habe ich die Werte aus dem Datenblatt genommen. UCE=5V & IC=2mA Nur wie rechne ich dann weiter? UR = UB - UCE (Ist in diesem Fall UCE nur die 5V oder kommen da noch die 15V dazu die über den RC abfallen soll?) bin für jede Hilfe dankbar Liebe Grüße Uli
Also wenn ich das richtig verstehe fällt über den RC 15V ab. Das bedeutet das am Kollektor noch 15V theoretisch zur Verfügung stehen. Im Transistor sollen laut Arbeitspunkt einstellung 5V Abfallen und über den RE ca 2V. Also Berechnet sich der RC=URC/IC = 8V/2,45mA. geht ihr da mit oder bin ich auf dem Holzweg?
> Was ich nicht ganz verstehe ist dein Ansatz. ...
Zunächst die geforderte Verstärkung (35) mit den vorhandenen Impedanzen
einstellen. V~(RA//RL//RC)/rd+RE d.h.
V~(Ausgangswiderstand//Lastwiderstand//Kollektorwiderstand)/(Diffusionsw
iderstand+Emitterwiderstand).
RC=10k << RL bzw. RA gewählt. RE so, dass V~35 ist und dann den
Basisspannungsteiler so dimensioniert, dass UC=15V etwa in der Mitte des
Temperaturbereichs (50°C) ist. (alles näherungsweise mit groben
Normwerten) Dann simuliert, was im geforderten Temp-Bereich passiert.
danke, kannst du da was mit meinem Ansatz anfangen oder ist das quatsch? Liebe Grüße Edit: Versteh mich nicht falsch, ich will es nur rechnerisch nachvollziehen können bzw was davon lernen können. Mit welchem Programm hast du diese Temperatur Messunggemacht? lg
> kannst du da was mit meinem Ansatz anfangen
Nein. Was willst du mit 5V @ 2mA aus dem Datenblatt. Das hat nichts mit
deiner Anwendung zu tun. Du hast doch bestimmte Werte vorgegeben, die
sind der Ausgangspunkt.
> Mit welchem Programm hast du diese Temperatur Messunggemacht?
TINA von ti.com
ArnoR schrieb: > Nein. Was willst du mit 5V @ 2mA aus dem Datenblatt. Das hat nichts mit > deiner Anwendung zu tun. Du hast doch bestimmte Werte vorgegeben, die > sind der Ausgangspunkt. Ich wollte halt den Arbeitspunkt des Transistors festlegen. Mein Problem ist halt das ich irgendwie nicht verstehen kann das es "so einfach ist" weil thoretisch könnte ich doch jetzt Anhand deiner Schaltung auch eine Verstärkung von 60 realisieren in dem ich den RE ca 60mal kleiner halte als den RC?! Was meinst du mit ArnoR schrieb: > und dann den > Basisspannungsteiler so dimensioniert, dass UC=15V etwa in der Mitte des > Temperaturbereichs (50°C) ist. Wie stell ich den Basisspannungsteiler so ein? Bekomm ich das nur Meßtechnisch (durch Probieren) oder gibts das für auch ne Berechnungsgrundlage? lg
> auch eine Verstärkung von 60 realisieren in dem ich den RE ca > 60mal kleiner halte als den RC?! Im Prinzip ja, aber dann reicht die Stabilität nicht mehr für den vorgegebenen Temperaturbereich, weil die AC und die DC-Gegenkopplung hier gleich sind. > Wie stell ich den Basisspannungsteiler so ein? Wenn du RC und RE kennst ist das doch ganz einfach. Ic=15V/RC, Ie=Ic, Ure=Ic*RE, Ube~0,7V -> Uunten= 0,7V+Ure, Uoben =30V-Uunten, I~150µA
danke, naja ich werde nochmal ein bisschen rumprobieren. Wieso ich den arbeitspunkt einstellen wollte. http://www.roboternetz.de/phpBB2/files/berechnung_emitterschaltung.pdf hatte das gefunden und mich daran probiert!
ArnoR kannst du mir noch verraten wie du die beiden kondensatoren berechnet hast? lg
> kannst du mir noch verraten wie du die beiden kondensatoren > berechnet hast? Ehrlich gesagt gar nicht, sondern einfach in der Simulation im Frequenzbereich solange verändert, bis der Frequenzgang einigermaßen zu deinen Forderungen gepasst hat. Aber auch wenn man unbedingt rechnen will ist es ganz einfach. Der Eingangskoppel-C bildet mit dem Eingangswiderstand der Schaltung einen R-C-Tiefpass, C ist bekannt, R ~ R1//R2//(B*(RE+Rd)). R1 und R2 sind der Basisspannungsteiler. Der Ausgangs-TP liegt viel zu tief (800K und 470nF).
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