Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kleinsignalverstärkung große Schaltung aufwendig


von Manu (Gast)


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Hallo liebe Freunde,
ich versuche mich gerade durch diese Kleinsignalanalyse. Ich habe es mit 
Maschen und Knoten gerechnet, jedoch habe ich dafür 45 Minuten 
gebraucht. Ich hab mich nämlich einmal verrechnet.

Ich wollte Fragen ob es nicht irgend einen einfacheren Weg gibt diese 
Schaltung zu berechnen, indem man sie zB aufteilt?
Darf ich das so einfach?

von und nun (Gast)


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Da es offensichtlich keine Rueckwirkung gibt, wuerde ich die 
Uebertragungsfunktion fuer Ig rechnen, dann diese als Quelle fuer den 
rest betrachten. Eine Sache von 3 Minuten

von Manu (Gast)


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und nun schrieb:
> Da es offensichtlich keine Rueckwirkung gibt, wuerde ich die
> Uebertragungsfunktion fuer Ig rechnen, dann diese als Quelle fuer den
> rest betrachten. Eine Sache von 3 Minuten

Hmm, ich bin noch nicht so erfahren. Könntest du mir vielleicht ein 
Beispiel nennen? ich weiß das kostet dich viel zeit, aber es wäre 
wirklich nett!

von Manu (Gast)


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Kann ich es zb so machen?

von und nun (Gast)


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Wenn man's genau lesen koennte ... aber ich denke schon.

von Michael W. (Gast)


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Manu schrieb:
> Kann ich es zb so machen?


Nein, das kann man so nicht machen. Die Stufen sind ja nicht entkoppelt.
Außer, du hast das bereits hineingerechnet (sage das nur zur 
Sicherheit)...

von Manu (Gast)


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Michael W. schrieb:
> Nein, das kann man so nicht machen. Die Stufen sind ja nicht entkoppelt.
> Außer, du hast das bereits hineingerechnet (sage das nur zur
> Sicherheit)...

Es kommt wirklich was falsches raus. Aber wieso?
Was ist hier gemeint mit entkoppeln?

von Helmut S. (helmuts)


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Ue ist die Spannung ab Re

Ig = (Ug-Ue)/(Rg+1/(jwCk))  (1)

Ig = Ue/Rv+Ib  (2)

Ue = 101*Ib*Re (3)

(2) = (1)

Ue/Rv+Ib = (Ug-Ue)/(Rg+1/(jwCk))

Ue*Rg/Rv +Ue/(jwRvCk) +Ib*Rg + Ib/(jwCk) = Ug -Ue (4)

(3) in (4)

101*Ib*Re*Rg/Rv +101*Ib*Re/(jwRvCk) +Ib*Rg + Ib/(jwCk) + 101*Ib*Re = Ug

Ib*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re +(101*Re+Rv)/(jw*Rv*Ck)) = Ug

Ib = Ug/(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re +(101*Re+Rv)/(jw*Rv*Ck))

Ib = Ug*jw*Rv*Ck/(jw*Rv*Ck*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re) +(101*Re+Rv)) (5)



Ua = -Ug*100*Ib*(Rc*(Rl+1/(jwCo))/(Rc+Rl+1/(jwCo)) * Rl/(Rl+1/(jwCo))

Mit jwCo multiplizieren

Ua/Ug = -100*Ib*(Rc*(1+jwRlCo)/(1+jwCo*(Rc+Rl)) * Rl*jwCo/(1+jwRlCo) 
(6)

(5) in (6)

Ua/Ug = -100*jw*Rv*Ck/(jw*Rv*Ck*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re) +(101*Re+Rv)) * 
(Rc*(1+jwRlCo)/(1+jwCo*(Rc+Rl)) * Rl*jwCo/(1+jwRlCo)

von Helmut S. (helmuts)


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In den untersten Zellen "Ua=.." war eine Klammer zu viel und ein Ug zu 
viel.

Ue ist die Spannung ab Re

Ig = (Ug-Ue)/(Rg+1/(jwCk))  (1)

Ig = Ue/Rv+Ib  (2)

Ue = 101*Ib*Re (3)

(2) = (1)

Ue/Rv+Ib = (Ug-Ue)/(Rg+1/(jwCk))

Ue*Rg/Rv +Ue/(jwRvCk) +Ib*Rg + Ib/(jwCk) = Ug -Ue (4)

(3) in (4)

101*Ib*Re*Rg/Rv +101*Ib*Re/(jwRvCk) +Ib*Rg + Ib/(jwCk) + 101*Ib*Re = Ug

Ib*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re +(101*Re+Rv)/(jw*Rv*Ck)) = Ug

Ib = Ug/(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re +(101*Re+Rv)/(jw*Rv*Ck))

Ib = Ug*jw*Rv*Ck/(jw*Rv*Ck*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re) +(101*Re+Rv)) (5)


Ua = -100*Ib*Z

Ua = -100*Ib*Rc*(Rl+1/(jwCo))/(Rc+Rl+1/(jwCo)) * Rl/(Rl+1/(jwCo))

Mit jwCo multiplizieren

Ua = -100*Ib*Rc*(1+jwRlCo)/(1+jwCo*(Rc+Rl)) * Rl*jwCo/(1+jwRlCo)
(6)

(5) in (6)

Ua/Ug = -100*jw*Rv*Ck/(jw*Rv*Ck*(101*Re*Rg/Rv+Rg+101*Re) +(101*Re+Rv)) *
Rc*(1+jwRlCo)/(1+jwCo*(Rc+Rl)) * Rl*jwCo/(1+jwRlCo)


Das verwendete Simulationsprogramm LTspice gibt es hier:
http://ltspice.linear-tech.com/software/LTspiceIV.exe

von Manu (Gast)


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Danke sehr Helmuts. Jedoch interessiere ich mich eher für die 
Entkopplung. Ich möchte es lernen das gesamte Netzwerk aus 3 einzelnen 
Netzwerken darzustellen und nur mehr die Übertragungsfunktionen zu 
multiplizieren. Wie du gesehen hast, habe ich das versucht, jedoch kommt 
nicht das richtige raus.

Ich würde daher gerne wissen wieso es nicht stimmt?
Das Problem ist eben dass das zu viel zum Rechnen wird und ich daher 
eine strukturiertere Vorgangsweise brauche.

Könnte mir wer ein Skript oder eine Website empfehlen die dieses 
"Entkoppeln" erklärt?
ich wäre jedem sehr dankbar dafür!

von Helmut S. (helmuts)


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> Danke sehr Helmuts. Jedoch interessiere ich mich eher für die
Entkopplung.

Genau das habe ich doch gemacht.

von Manu (Gast)


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Also was ich so sehe sind nur Formeln... so richtig gut erklärt ist es 
nicht :(

von E-ntwickler (Gast)


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Schrittweises Umzeichnen ist am leichtesten (Spannungs in Stromquellen 
umwandeln, um Innendwiderstände zusammenfassen zu können, usw) bis du am 
Ende eine Ersatzquelle hast, die du mit dem "letzten" paralleln 
Widerstand belastest und U2 berechnest. Musst ein paar Schaltbilder 
anfertigen, ist aber sehr übersichtlich und nicht so fehleranfällig.

von Manu (Gast)


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Danke Entwickler, mein eigentliches Problem liegt eigentlich darin, dass 
ich nicht weiß wieso ich es nicht sowie im Bild machen kann. Ich weiß 
zwar, dass etwas falsches rauskommt, aber ich weiß nicht wirklich warum.

Das hat offenbar (wie du schreibst) mit Eingangs bzw. 
Ausgangswiderständen zu tun, jedoch verstehe ich nicht wieso die dazu 
kommen? Ich ändere praktisch nichts am System. Ich trenne es ja nur auf 
und rechne die Signalübertragungen aus. Aber stimmen tuts eben nicht.

Aber wieso?

von Helmut S. (helmuts)


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> jedoch verstehe ich nicht wieso die dazu kommen?

Weil dein Ue von Ib und Rem abhängen, kennst du Ue erst, wenn du auch Ib 
mit einbeziehst.

Die einzige Stelle ab der man trennen kann ist rechts der Stromquelle 
"100*Ib". Da kann rechts kommen was will, es fließen immer 100*Ib.

von Manu (Gast)


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Das heißt ich muss ab dem Punkt Ue den Eingangswiderstand der restlichen 
Schaltung bestimmen?

von Helmut S. (helmuts)


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Ja du musst Ue berücksichtigen. Genau genommen brauchst du aber am Ende 
Ib=Funktion(Ug)

von Manu (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Ja du musst Ue berücksichtigen. Genau genommen brauchst du aber am Ende
> Ib=Funktion(Ug)

Helmut, du scheinst dich sehr sehr gut auszukennen. Aber wie du 
hoffentlich schon weißt bin ich noch Anfängerin und mir ist ganz und gar 
nicht alles klar wenn du mir antwortest.

von Helmut S. (helmuts)


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So wie im Bild wäre der Weg mittels Umwandlung in eine Spannungsquelle. 
Damit lässt sich dann recht einfach das Maschenstromverfahren für I1 und 
I2 anwenden.
Zum Schluss dann
Ib = I2

von Helmut S. (helmuts)


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Nachtrag
Die Formeln werden natürlich viel kürzer, wenn man annehmen darf dass 
die Koppelkondensatoren C unendlich groß sind oder zumindest so groß, 
dass sie im interessierenden Frequenzbereich als 0Ohm anzusehen sind. 
Dann entfallen alle Terme mit jwC.

von Manu (Gast)


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Wieso schließt du bei der zweiten Schaltung den Rc kurz?
Deine Schaltungen sind für mich überhaupt nicht nachvollziehbar.

von Helmut S. (helmuts)


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> Wieso schließt du bei der zweiten Schaltung den Rc kurz?

Du wolltest doch als erstes den linken Teil berechnen.
Wenn du dann Ib hast, ist der Rest(rechter Teil, jetzt weggelassen) 
geradezu trivial.

von E-ntwickler (Gast)


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Manu, das Multiplizieren der Einzelübertragungsfunktionen funktioniert 
eben nur, wenn die einzelnen Teilnetzwerke voneinander entkoppelt sind. 
D.h. die Ausgangsspannung sind unabhängig von den "rechten" Netzwerken. 
Dies ist aber hier nicht der Fall (und generell nicht, außer es werden 
Maßnahmen getroffen).

Nimm dir doch einfach mal die simpelste Schaltung überhaupt, zwei 
Widerstände in Reihe (erstes Netzwerk) und zu einem der Widerstände 
einen paralleln Lastwiderstand. Du hast nun einen belasteten 
Spannungsteiler.

Im ersten Schritt stellst du dir beide "Netzwerke" als getrennt vor, 
jedoch verändert das Parallelschalten eines dritten Widerstandes die 
komplette Schaltung und somit auch alle Spannungsabfälle.

Diese Erkenntnis lässt sich jetzt auf beliebige Netzwerke übertragen, 
die du immer als ein Ganzes betrachten musst.

Sagt dir das Ersatzquellenverfahren etwas? Falls nicht, dann sollte dir 
das Verständnis dieses Verfahrens für Netzwerkberechnungen ein 
"Aha-Erlebnis" verschaffen.

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