Hey, mir ist nicht so recht klar, was genau das Großsignal- und das Kleinsignalverhalten bei Bipolartransistoren ist. Kleinsignal = Signal mit kleiner Amplitude Großsignale = Signal mit großer Amplitude Kann man das so in erster Linie sagen? Beim Kleinsignalverhalten haben wir z.b. das NF-Ersatzschaltbild(emitterschaltung) aufgezeichnet und davon dann r-ein, r-aus, rbe, rce, ß und spannungsverstärkung Vu berechnet. Auch das HF-Ersatzschaltbild haben wir beim Thema Kleinsignalverhalten aufgezeichnet. Da geht es um die Transitfrequenz(v=1), Koppelkondensatoren, Rauschen. Aber was hat das mit Kleinsignalverhalten zu tun? Ist dann z.B. Grosignalverhalten Schalten mittels Transistor? Da Uce zwischen 0V und 5V z.B. schwankt? 0V... LOW 5V... HIGH Ich hoffe ihr könnt mir einen kleinen Einblick hier geben bitte. liebe grüße markus
Sorry, Uce schwankt nicht zwischen 0V und 5V. Sondern der Arbeitspunkt geht von 0V direkt auf 5V oder halt von 0V auf 5V.
markus schrieb: > mir ist nicht so recht klar, was genau das Großsignal- und das > Kleinsignalverhalten bei Bipolartransistoren ist. Ganz grob über den Daumen: als Kleinsignalverhalten bezeichnet man das Verhalten des Transistors in der unmittelbaren Umgebung des statischen Arbeitspunktes. Man nähert die (in Wirklichkeit gekrümmten) Kennlinien dann einfach durch Geraden an (konkret: durch die Tangente am Arbeitspunkt). Die Schaltung erscheint dann als Ganzes linear und der Rechenaufwand wird drastisch verringert. Sobald die Aussteuerung um den Arbeitspunkt so groß wird, daß die Näherung durch Geraden einen signifikanten Fehler aufweist, verläßt man den Kleinsignalbereich. Kennzeichen des Großsignalverhaltens sind nichtlineare Verzerrungen des Signals. XL
Axel Schwenke schrieb: > Ganz grob über den Daumen: als Kleinsignalverhalten bezeichnet man das > Verhalten des Transistors in der unmittelbaren Umgebung des statischen > Arbeitspunktes. Man nähert die (in Wirklichkeit gekrümmten) Kennlinien > dann einfach durch Geraden an (konkret: durch die Tangente am > Arbeitspunkt). Die Schaltung erscheint dann als Ganzes linear und der > Rechenaufwand wird drastisch verringert. D.h. den bereich wo deltaIc und deltaUce(ausgangskennlinienfeld) bzw. deltaIb und deltaUbe(Eingangskennliniefeld) ist, richtig? Und da behandelt man das NF-ersatzschaldbild und HF-Ersatzschaltbild? Kann man von kleinen Amplituden des Eingangssignal reden? Hier treten keine linearen Verzerrungen auf. > Sobald die Aussteuerung um den Arbeitspunkt so groß wird, daß die > Näherung durch Geraden einen signifikanten Fehler aufweist, verläßt man > den Kleinsignalbereich. Kennzeichen des Großsignalverhaltens sind > nichtlineare Verzerrungen des Signals. Verzerrungen heißt doch, wenn das Ausgangssignal abgeschnitten wird. Kommt das denn beim Schalten des Transistors vor?
Angehängte Dateien:
-
KLeinsignal.GIF
74 KB
Wieviel klein ist hängt von der Beschaltung des Tranistors ab. In der Emitterschaltung ohne Gegenkopplung sind 20mV schon Großsignalbetrieb. Siehe Bild mit +/-2mV und +/-20mV am Eingang. (Simulation mit LTspice) Steiheit S = Ic/Ut Ic2/Ic1 = e^(deltaUbe/26mV) Schon +/-18mV reichen um die Steilheit zu verdoppeln/halbieren.
:
Bearbeitet durch User
Hmm ist die Steilheit denn immer der Kehrwert von rbe? Denn rbe = Ut/Ib. Oder was gibt die Steilheit denn an? Naja und wie sieht das bei Emitterschaltung mit Gegenkopplung aus?
markus schrieb: > Verzerrungen heißt doch, wenn das Ausgangssignal abgeschnitten wird. > Kommt das denn beim Schalten des Transistors vor? Nein, es kommt schon vorher zu Verformungen der Sinuskurve und damit zu Oberwellen (Klirrfaktor). Als groben Richtwert für den Übergang von "klein" zu "groß" würde ich mal einen Klirrfaktor von 1% ansetzen. Gruss Harald
Steilheit = delta_Ic/delta_Ube S = Ic/Ut mit Ut=k*T/e=26mV rbe = beta*S
Danke, aber ich verstehe es nicht so ganz. Wenn s=deltaIc/deltaUbe dann ist es ja eig. nur von deltaIc abhängig oder? Weil sich Ube bei jeder Arbeitspunkteinstellung eig. nur geringfüg schwankt. Aber was gibt die Steilheit genau an? Was erreich ich damit?
Bei Ic=1mA hat man ungefähr S=38mA/V Nehmen wir mal eine Ansteuerung mit deltaUbe=1mV deltaIc = S*deltaUbe = 38mA/V*1mV = 38uA Das ergibt an einem Kollektorwiderstand Rc von 5kOhm eine Ausgangsspannung delta_Uc = deltaIc*Rc = 190mV WIr haben also eine Spannungsverstärkung von 190 geschafft.
:
Bearbeitet durch User
markus schrieb: > Axel Schwenke schrieb: >> Ganz grob über den Daumen: als Kleinsignalverhalten bezeichnet man das >> Verhalten des Transistors in der unmittelbaren Umgebung des statischen >> Arbeitspunktes. Man nähert die (in Wirklichkeit gekrümmten) Kennlinien >> dann einfach durch Geraden an > D.h. den bereich wo deltaIc und deltaUce(ausgangskennlinienfeld) bzw. > deltaIb und deltaUbe(Eingangskennliniefeld) ist, richtig? Nimm dir ein Datenblatt mit allen relevanten Kennlinien. Zeichne auf jeder Kennlinie den Arbeitspunkt ein. Dann gibt es um den Arbeitspunkt herum ein Stück Kurve, das man annähernd als Gerade ansehen kann. Das ist der Kleinsignalbereich. Je nach Schaltung wird eine der Kurven dominierend sein. Für die o.g. Emitterschaltung ist es z.B. die I_b vs. U_be Kurve. > Kann man von kleinen Amplituden des Eingangssignal reden? Hier treten > keine linearen Verzerrungen auf. "lineare Verzerrungen" ist ein Widerspruch in sich. Tatsächlich sind die Kennlinien nirgendwo streng linear. Es ist Geschmackssache, an welcher Stelle man die Grenze des Kleinsignal- bereichs ansetzt. Klirrfaktor 1% ist gängig und sinnvoll. >> Kennzeichen des Großsignalverhaltens sind >> nichtlineare Verzerrungen des Signals. > Verzerrungen heißt doch, wenn das Ausgangssignal abgeschnitten wird. Verzerrungen setzen viel eher ein. Sieh dir nochmal das Bild von Helmut oben an. Das Ausgangssignal ist für +/- 20mV Eingangssignal schon deutlich verzerrt. Aber nicht abgeschnitten. XL
Angehängte Dateien:
Danke. So zeichnet man doch diese Steigungsdreiecke ein oder? Also da wo halt immer meine Wechselgröße schwanken. Aber was ist mit delta Ic los? Wie zeichne ich das ein? Im Dreieck ist es nämlich klein. Habe ich was falsch gemacht?
Axel Schwenke schrieb: > "lineare Verzerrungen" ist ein Widerspruch in sich. Darunter versteht man eigentlich "Verzerrungen" des Frequenzgangs einer Schaltung.
Hallo Markus, ich wuerde Dir empfehlen Dich mal hier durchzuarbeiten http://www.vias.org/transistor_basics/index.html Gibts auch als Download hier http://www.vias.org/transistor_basics/releasehist.html Dort werden wie ich finde alle Grundlagen bestens verstaendlich erklaert. 73
Hm ja danke, aber finde mich da nicht soo zurecht, weil man Einglish nocht net so gut ausgereift ist. Aber kann mir trotzdem wer bitte sagen, ob ich das so richtig gezeichnet habe?
> Aber kann mir trotzdem wer bitte sagen, ob ich das so richtig gezeichnet
habe?
Ja du hast es richtig gezeichnet, wenn die Kennlinie Ic(Ib)(Quadrant
links oben) aus den Schnittpunkten der Arbeitsgerade mit den
Transistorkurven (Quadrant rechts oben) generiert wurde.
:
Bearbeitet durch User
Danke. Ist das normal, dass beim Steigungsdreieck das deltaIc nicht so groß ist, wie das wirkliche? Also das deltaIc ist da ja klein eingezeichnet. Aber zum Rechnen muss ich ja den Ausgangsstrom Ic_spitzespitze(=deltaIC) hernehmen, oder?
Ich verstehe deine Frgaen nicht. Bei dir ist die Ib(Ube) Kennlinie im weiten Bereich eine Gerade. Deshalb ist |dib| bei Ansteuerung mit +dueb und -dueb gleich groß. Das ist halt extra in der Aufgabe so vorgegeben. damit am Ende ein schöner Sinus herauskommt. Beim realen Transistor ist die Ube Kennlinie eher eine e-Funktion.
Nein, ich meine da wo "deltaIc????" steht. Such das mal bitte in der Ausgangskennlinie(rechts oben). Da ist diese Höhe des Dreiecks(das schwarze) deltaIc, wo halt "deltaIc????" steht. Und jetzt vergleichst du die Höhe des schwarzen Dreiecks, also "deltaIC????" mit deltaIC(pink geschrieben) in der Stromsteuerkennline(links oben). Das pinkgeschriebene deltaIC ist viel größer als das "deltaIC????". Siehst du das? Wenn du hast z.b., dass pinkgeschriebene DeltaIb anschaust und dann das deltaIb beim schwarzen Steigunsdreieck, diese sind gleich groß. Warum ist gerade das beim deltaIc das so komisch?
markus schrieb: > Aber was ist mit delta Ic los? Wie zeichne ich das ein? Im Dreieck ist > es nämlich klein. Habe ich was falsch gemacht? Im Ausgangskennlinienfeld wandert der Arbeitspunkt auf der Gerade für den Kollektorwiderstand (die ist in deinem Diagramm rot). An diese Gerade gehört dann auch das Steigungsdreieck. Wenn du dir die I_c vs. I_b Kennlinie genauer ansiehst, dann hat die bei I_b = 10µA einen leichten Knick. Der liegt voll innerhalb deines Aussteuerungsbereichs. Amplituden des Eingangssignal, die zu I_b < 10µA führen, werden weniger verstärkt. Folglich wird das Ausgangssignal verzerrt. Im Diagramm ist das optisch schlecht darstellbar. Aber wenn du das simulierst, kannst du es sicher schon sehen. XL
markus schrieb: > Nein, ich meine da wo "deltaIc????" steht. Such das mal > bitte in der Ausgangskennlinie(rechts oben). Da ist > diese Höhe des Dreiecks(das schwarze) deltaIc, wo halt > "deltaIc????" steht. Und jetzt vergleichst du die Höhe > des schwarzen Dreiecks, also "deltaIC????" mit deltaIC > (pink geschrieben) in der Stromsteuerkennline(links > oben). Ja. > Das pinkgeschriebene deltaIC ist viel größer als das > "deltaIC????". Siehst du das? Ja. > > Wenn du hast z.b., dass pinkgeschriebene DeltaIb anschaust > und dann das deltaIb beim schwarzen Steigunsdreieck, diese > sind gleich groß. Ja. Bei der Eingangskennlinie (links unten) hast Du das Steigungs- dreieck korrekt an der roten Kennlinie eingezeichnet. Bei der Transferkennlinie (Steuerkennlinie, links oben) hast Du das Steigungsdreieck korrekt an der roten Kennlinie eingezeichnet. Fällt Dir was auf? Warum hast Du in der Ausgangskennlinie (rechts oben) das Steigungsdreieck an einer willkürlich gerausgegriffen graublauen Kurve angelegt - und nicht an der roten Kennlinie? > Warum ist gerade das beim deltaIc das so komisch? Weil die Ausgangskennlinien (die graublauen Kurven im ersten Quadranten, also rechts oben) etwas völlig anderes bedeuten als Du denkst. Die graublauen Kurven gelten für konstanten Basisstrom. Deswegen steht dort auch "Ib/µA" dran, daneben die Zahlen 10, 20, 30. Wenn Du konstant 15µA an der Basis einspeist, gilt die vierte Kurve von unten - also die, an der Du das Steigungsdreieck eingezeichnet hast. Diese Kurve sagt: Wenn Du die Kollektor- spannung (die Spannung direkt am Kollektor, also ohne Lastwiderstand) zwischen 3.8V und 8.5V veränderst, dann ändert sich der fließende Kollektorstrom um den winzigen Betrag, den Dein schwarzes Steigungsdreieck zeigt. Mit anderen Worten: Der Ausgang des Bipolartransistors, der Kollektor, ist eine Stromquelle. Die Größe des Stromes kann über die Basis eingestellt werden. Der Kollektorwiderstand wandelt den Ausgangsstrom in eine Ausgangsspannung. Wenn Du den Basisstrom veränderst, gilt das von Axel bereits Gesagte: Der Arbeitspunkt wandert auf der ROTEN Geraden entlang! Das Steigungsdreieck gehört dann an die rote Gerade.
Possetitjel schrieb: > Wenn Du die Kollektor- > spannung (die Spannung direkt am Kollektor, also ohne > Lastwiderstand) zwischen 3.8V und 8.5V veränderst, dann ändert > sich der fließende Kollektorstrom um den winzigen Betrag, den > Dein schwarzes Steigungsdreieck zeigt. 1. Aso danke!! Also wenn bei einem Konstantenstrom Ib die Spannung am Kollektor verändert wird, dann steigt deltaIc um den kleinen Betrag "deltaIC????" an, richtig? Aber was sagt das genau aus? Was kann ich mit dem Wert anfangen? 2. Zum Groß- und Kleinsignalbetrieb: Also immer da wo mein AP wandert(in demm fall zwischen Geraden stücken hin- und her) befinde ich mich im Kleinsignalbetrieb? 2.1 Und außerhalb ist der Großsignalbetrieb? Großsignal --> Transistor als Schalter z.B. Stimmt das?
markus schrieb: > Also wenn bei einem Konstantenstrom Ib die Spannung am > Kollektor verändert wird, dann steigt deltaIc um den > kleinen Betrag "deltaIC????" an, richtig? Ja. > Aber was sagt das genau aus? Nicht mehr als das, was ich schon geschrieben habe: Der Kollektor wirkt als Stromquelle (bzw. Stromsenke). Der Transistor liefert primär einen Strom, keine Spannung. > Was kann ich mit dem Wert anfangen? Erstmal nix. :) Wenn man eine Stromquelle braucht, z.B. um einen Kondensator linear aufzuladen, sollte einem aber wieder einfallen, dass der Bipolartransistor einen (nahezu) konstanten Strom am Kollektor liefert. Manche Berechnungen vereinfachen sich auch. Der Ausgangs- widerstand einer Transistorstufe ist z.B. fast exakt gleich dem Kollektorwiderstand, weil der Transistor selbst (aufgrund der Stromquelleneigenschaft) häufig vernachlässig werden kann. > 2. > Zum Groß- und Kleinsignalbetrieb: > Also immer da wo mein AP wandert(in demm fall zwischen Geraden- > stücken hin- und her) befinde ich mich im Kleinsignalbetrieb? Jein... Das ist kompliziert. Folgendes: In Wahrheit sind auch die Abschnitte der Eingangs- und der Steuerkennlinie, die bei Dir gerade aussehen, krumm. Der Transistor liefert also NIE EXAKT die Signalform, die am Eingang anliegt, sondern erzeugt IMMER Verzerrungen. Der Witz ist nun: Wenn man das Signal z.B. nur halb so groß macht, verzerrt der Transistor WENIGER als halb so stark. Man kann also die Signaltreue sehr stark verbessern, wenn man vom festgelegten Arbeitspunkt aus weniger weit aussteuert. Ab einem gewissen Punkt sind die Verzerrungen so klein, dass man sie vernachlässigt. Die wahre Kennlinie des Transistors ist und bleibt krumm, aber wenn man nur ein kleines Stück ausnutzt, kann man irgendwann sagen: "Schietegal - das ist so wenig krumm, dass es praktisch gerade ist". Wenn man das sagt, betrachtet man den Kleinsignalbetrieb des Transistors. Wo man diesen Punkt nun genau sieht, ist etwas willkürlich. Üblich sind z.B. 1% nichtlineare Verzerungen, aber das ist kein Dogma. Der Großsignalbetrieb ist das logische Gegenstück: Der Arbeitspunkt wandert so weit hinundher, dass die Kennlinienkrümmung merkbaren Einfluss auf das Signal hat. > 2.1 > Und außerhalb ist der Großsignalbetrieb? Großsignal --> Transistor > als Schalter z.B. Stimmt das? Jein... Ich kenne die Begriffe als drei verschieden Stufen: Kleinsignalbetrieb (Verzerrungen vernachlässigbar) Großsignalbetrieb (Verzerrungen nicht vernachlässigbar) Schalterbetrieb. Im Schalterbetrieb treten zusätzliche Effekte auf (Sättigung).
Danke. 1. Beim Kleinsignalverhalten haben wir z.B. NF- und HF-Bild aufgezeichnet, aber was hat das denn mit Kleinsignalverhalten zu tun? 2. Beim HF-Bild kommen dann noch Sperrkapazitäten dazu. Je höher die Frequenz desto kleiner ist ja der Widerstand von einem C. Welche Auswirkungen hat das auf das Signal? (z.B. Emitterschaltung, die ja anfällig im HF-Bereich ist) 3. Was hat dann ein Großsignalbetrieb für einen Sinn? Wer will schon ein verzerrtes Signal. Z.B. die Kollektorschaltung kann man laut Elektronik-Kompendium im Großsignalbetrieb verwenden, wenn man Uce = Ub/2 macht
markus schrieb: > 1. Beim Kleinsignalverhalten haben wir z.B. NF- und > HF-Bild aufgezeichnet, aber was hat das denn mit > Kleinsignalverhalten zu tun? Bitte Bilder zeigen; so kann ich nix sagen. > 2. Beim HF-Bild kommen dann noch Sperrkapazitäten dazu. Ja. > Je höher die Frequenz desto kleiner ist ja der Widerstand > von einem C. Ja. > Welche Auswirkungen hat das auf das Signal? (z.B. > Emitterschaltung, die ja anfällig im HF-Bereich ist) Gegenfrage: Wie ein Tiefpass funktioniert, weisst Du? > 3. Was hat dann ein Großsignalbetrieb für einen Sinn? Leistungsstufen (NF-Verstärker, HF-Sendestufen). > Wer will schon ein verzerrtes Signal. Niemand - aber das ist halt nicht zu vermeiden. Ansonsten wird der Wirkungsgrad unterirdisch.
Angehängte Dateien:
-
NF-ersatzschaltbild.png
140 KB -
HF-ersatzschaltbild.jpg
180 KB -
NF-ersatzschaltbild.jpg
55 KB
Possetitjel schrieb: > Leistungsstufen (NF-Verstärker, HF-Sendestufen) Also Gegentaktverstärker im AB-Betrieb z.b.? Die A-Betrieb-Schaltungen haben ja einen Ruhestrom. --> keine Verzerrungen(nicht sooo groß), dafür schlechter Wirkungsgrad. B-Betrieb hat jetzt keinen Ruhestrom und hat nun Übernahmeverzerrungen, dafür guten Wirkungsgrad. Und der AB-Betrieb hat einen kleinen Ruhestrom dafür weniger Übernahmeverzerrungen. Kein/Kleiner Ruhestrom = Großsignalverhalten? Warum? HF- und NF-Ersatzschaltbild der Emitterschaltung habe ich im Anhang. 1. Also was haben diese Schaltungen mit Kleinsignalbetrieb zu tun? Weil sie die Ersatzschaltungen von der Emitterschaltung sind? 2. NF-Ersatzschaltbild Was sagt es aus? Da gibts jetzt keine gleichströme etc., richtig? Nur Wechselgrößen und da kann man sich halt rbe, rce, ß, vu, vi berechnen. So sehr verstehe ich noch immer nicht, was ich mit der Steilheit hier anfangen soll. 2.1 Warum ist bei der stromquelle ein ib*ß und davor(rechts oben) aber ein ic? Sind doch beide dasselbe. 3. HF-Ersatzschaltbild - Was sagt das aus? Aber was genau ist da jetzt anders? Z.B.: B' ... innere Basispunkt r_bb' ...Basisbahnwiderstand rb'e...Innerer Anteil von rbe Cb'c ... Basis-Kollektor Sperrschichtkapazität Cb'e ... Basis-Emitter Diffusionskapazität ßo... Verstärkung ist noch hoch bei tiefen frequenzen i_bi ... Innere Anteil des Basisstroms, nur dieser Anteil wird verstärkt rce ... dynamischer Kollektor-Emitter-Widerstand 3.1 Warum ist alles jetzt mit "innerer" bezeichnent? 3.2 Was ist der Unterschied zwischen Cb'c und Cb'e? 3.3 Warum sind Cb'c und Cb'e so schlecht für die Verstärkung? 3.3.1 Ein Tiefpass lässt tiefe Frequnzen passieren. Hohe frequnzen haben keine Chance. Cb'c und Cb'e sind tiefpässe? Darum ist die Verstärkung bei hohen Frequenzen so schlecht?
markus schrieb: > 1. Beim Kleinsignalverhalten haben wir z.B. NF- und HF-Bild > aufgezeichnet, aber was hat das denn mit Kleinsignalverhalten zu tun? Das Ersatzschaltbild enthält nur lineare Bauteile: die Basis-Emitter- strecke ist z.b. durch einen Widerstand angenähert. Kollektor-Emitter ist eine Stromquelle, die B-mal den Basisstrom treibt etc. Die Betrachtung des Transistors als näherungsweise lineares Bauelement ist genau das Kennzeichen des Kleinsignalbetriebs. > 2. Beim HF-Bild kommen dann noch Sperrkapazitäten dazu. Je höher die > Frequenz desto kleiner ist ja der Widerstand von einem C. Welche > Auswirkungen hat das auf das Signal? Die parasitären Kapazitäten haben den gleichen Effekt, den eine "normale" Kapazität an der gleichen Stelle hätte. Z.B. koppeln sie vom Ausgang auf den Eingang zurück und können so Schwingungen verursachen. > 3. Was hat dann ein Großsignalbetrieb für einen Sinn? Wer will schon ein > verzerrtes Signal. Gegenfrage: wem reicht denn ein kleines Signal? Sehr oft braucht man ein großes Signal. Und dann muß man mit den ganzen Nichtlinearitäten rechnen. Meist wird man die Schaltung dann so designen, daß die Nichtlinearitäten durch eine Gegenkopplung reduziert werden. Manchmal reicht es aber auch einfach aus, die Größe der Nichtlinearitäten zu berechnen, weil man sie durch andere Maßnahmen wieder in den Griff kriegt. Klassisches Beispiel ist eine HF-Endstufe in Class-C. Da sorgt dann ein Filter zwischen Endstufe und Antenne für die Unterdrückung der Verzerrungen (die sich nach Herrn Fourrier ja in Form von Oberwellen bemerkbar machen und folglich herausfiltern lassen). XL
markus schrieb: > 3. Was hat dann ein Großsignalbetrieb für einen Sinn? Manchmal braucht man eben einfach grosse Signale, z.B. zum Ansteuern eines Lautsprechers. > Wer will schon ein verzerrtes Signal. Da kann man dann auch etwas gegen tun, z.B. durch Gegenkopplung. Gruss Harald
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.