Frage zur Spannungsverstärkung beim Emitterfolger

OP #4610382
Lesenswert?
• ▲
▼
Moin Leute,

mir ist bei der Emitterschlatung (Kollektorschaltung) zwar klar, warum 
die Emitterspannung der Eingangsspannung "folgt", was mir aber nicht 
klar ist, warum die Spannungsverstärkung etwas kleiner als 1 sein soll.
Der Kollektorstrom ist doch aufgrund der Verstärkung des Transistors um 
den Verstärkungsfaktor größer als der Basisstrom, also müsste doch eine 
große Spannung am Emitterwiderstand abfallen?
Oder wird die Ausgangsspannung absichtlich durch einen entsprechenden 
Emitterwiderstand begrenzt?

Gruß
#4610560
Lesenswert?
• ▲
▼
Stefan H. schrieb:
> mir ist bei der Emitterschlatung (Kollektorschaltung) zwar klar, warum
> die Emitterspannung der Eingangsspannung "folgt", was mir aber nicht
> klar ist, warum die Spannungsverstärkung etwas kleiner als 1 sein soll.
> Der Kollektorstrom ist doch aufgrund der Verstärkung des Transistors um
> den Verstärkungsfaktor größer als der Basisstrom, also müsste doch eine
> große Spannung am Emitterwiderstand abfallen?
> Oder wird die Ausgangsspannung absichtlich durch einen entsprechenden
> Emitterwiderstand begrenzt?

Zunächst mal bitte den Begriff "Emitterfolger" bzw. "Kollektorschaltung" 
verwenden. Die "Emitterschaltung" ist nämlich genau die andere 
Schaltung.
Dann ist es so, dass der Transistor zwar eine Stromverstärkung besitzt, 
in der Kollektorschaltung aber nicht als Stromquelle auftritt, d.h. er 
treibt nicht einen eingeprägten Strom durch die Last, sondern er "folgt" 
mit seinem Emitter der eingehenden Basisspannung abzüglich der relativ 
konstanten Basis-Emitterspannung von 0.6V.
Die Spannungsverstärkung der Schaltung ist somit etwa 1. Die 
Stromverstärkung der Schaltung ist jedoch dennoch gegeben, weil 100µA 
Basisstrom können 10mA Ausgangsstrom leicht treiben.
Gast #4610613
Lesenswert?
• ▲
▼
Stefan H. schrieb:
> mir aber nicht klar ist, warum die Spannungsverstärkung etwas kleiner
> als 1 sein soll.

Der Emitter folgt der Basis-Eingangsspannung um die UBE 
Basis-Emitterspannung von ca. 0.7V versetzt.

Der Strom durch den Transistor fliesst durch den Widerstand zwischen 
Emitter und GND, den Lastwiderstand, je höher die Ausgangsspannung, je 
höher der Strom, und der Strom muss auch durch den Emitterwiderstand Re 
im Transistor und trägt damit zur UBE bei.

Wenn  der Eingang UB also bei 1V liegt und der Ausgang UE bei ca. 0.4V 
liegt, fliessen (beispielsweise an 10 Ohm RE Last) 0.03A und diese 0.03A 
bilden am internen Re des Transistors die 0.6V. Steigt die 
Eingangsspannung auf 5V kommen 4.3V raus weil der Strom am 10 Ohm RE auf 
0.43A steigt und damit UBE auf 0.7V statt 0.6V. Diese 0.1V fehlen an der 
Verstärkung, es müssten bei Verstärkung 1 nämlich 4.4V rauskommen und 
nicht bloss 4.3V, daher Verstärkungsfaktor kleiner als 1.
Gast #4610639
Lesenswert?
• ▲
▼
batman schrieb:
> Bei 5V Eingangsspannung und einer Spannungsverstärkung=1 müßten
> 4,4V rauskommen?

Bei Eingangsspannungsteigerung von 1V auf 5V
müsste die Ausgangsspannung von 0.4V auf 4.4V steigen
wenn der Verstärkungsfaktor 1 beträgt,
sie steigt aber nur von 0.4V auf 4.3V im Beispiel.
Gast #4610655
Lesenswert?
• ▲
▼
Die Funktion des Emitterfolgers bezüglich des Signals kann man sich ganz 
einfach als Spannungsteiler vorstellen. Die Eingangssignalspannung wird 
auf den "Innenwiderstand" des Transistors (Ri=Ut/Ic) und den 
Emitterwiderstand (ggfs. Lastwiderstand noch parallel) verteilt. Daher 
muss die Verstärkung kleiner 1 sein. Der Innenwiderstand des Transistors 
ist stromabhängig, somit auch der Teilerfaktor (die Verstärkung).
Angehängte Dateien:
#4610687
Lesenswert?
• ▲
▼
Hallo Stefan,

Stefan H. schrieb:

> mir ist bei der Emitterschlatung (Kollektorschaltung) zwar klar, warum
> die Emitterspannung der Eingangsspannung "folgt", was mir aber nicht
> klar ist, warum die Spannungsverstärkung etwas kleiner als 1 sein soll.

Da beginnt das Durcheinander mit"Emitterschaltung (Kollektorschaltung)".

Da Du von "Spannungsverstärkung etwas kleiner als 1" schreibst, ist es 
klar, Du meinst die Kollektorschaltung (der Kollektor ist mit +Ub 
verbunden). Man nennt dies auch die Emitterfolger-Schaltung, weil die 
Spannungsänderung am Emitterwiderstand in etwa der Spannungsänderung 
zwischen Basis und GND erfolgt.

Wie kommt das? Ganz einfach, die Basis-Emitter-Spannung ändert sich 
(fast) nicht, also muss sich die Spannungsänderung zwischen Basis und 
GND direkt auf den Emitterwiderstand übertragen.

Gäbe es zwischen Basis und Emitter absolut gar keine Spannungsänderung, 
also wie bei einem Stück Draht, dann wäre die Verstärkung exakt 1.

ACHTUNG: Man darf hier dies - es geht um die Spannungsänderung! - nicht 
in Beziehung bringen mit der Basis-Emitter-Schwellenspannung!

Noch nicht klar? Dann so: Angenommen, die 
Basis-Emitter-Schwellenspannung ist zu 100% konstant und 
unbeeinflussbar, würde sich eine Spannungsänderung zwischen der Basis 
und GND zu 100% auf den Emitterwiderstand übertragen. Dies entspräche 
einer Spannungs-Änderungs-Verstärkung von 1.

Ich hoffe, Du kannst diesen Worten ohne Bild folgen, weil sonst müsste 
ich noch extra zeichnen und darauf müsstest Du dann warten bis ich dazu 
komme.

So, wir bauen jetzt in den Kollektorkreis noch einen Widerstand ein und 
nennen ihn den Kollektorwiderstand. Da haben wir jetzt eine eine 
Spannungsverstärkung, wenn dieser Widerstand grösser ist als der 
Emitterwiderstand, weil der etwa der so ziemlich gleiche Emitter- und 
Kollektorstrom nun auch durch den höherohmigeren Kollektorwiderstand 
fliesst.

Was lernen wir daraus? Eine Spannungsverstärkung ist nur im 
Kollektorkreis erreichbar.

Ich hoffe es gelingt mir mit diesen Formulierungen die Funktionalität 
etwas näher zu bringen.

Übrigens, weil mit Kollektor- und Emitterwiderstand hat man bereits 
einen einfachen Spannungsverstärker mit Gegenkopplung, - nebenbei 
angedeutet.

> Der Kollektorstrom ist doch aufgrund der Verstärkung des Transistors um
> den Verstärkungsfaktor größer als der Basisstrom, also müsste doch eine
> große Spannung am Emitterwiderstand abfallen?

Nein, das ist nicht möglich, weil die Spannung am Emitterwiderstand 
(zwischen Emitter und GND) nicht grösser sein kann als die zwischen 
Basis und GND.

Zeichne Dir das doch selber mal auf und denke darüber nach. Oder noch 
besser, wenn Du eine Möglichkeit hast, experimentiere. Dadurch kann man 
unglaublich viel lernen. Das sagt ich Dir aus meiner eigenen 
Langzeiterfahrung.

> Oder wird die Ausgangsspannung absichtlich durch einen entsprechenden
> Emitterwiderstand begrenzt?

Der Ausgangswiderstand zwischen Emitter und GND wird durch diesen 
Emitterwiderstand mitbestimmt, er ist aber deutlich kleiner. Nur, das 
wäre ein nicht ebenso einfaches Thema für sich und wie schon von anderen 
angedeutet, die Nase in HALBLEITERSCHALTUNGSTECHNIK von Tietze/Schenk 
stecken.

Verdammt scade ist es, dass es das Buch "ENTWURFTECHNIK 
HALBLEITER-SCHALTUNGEN" von ELEKTOR längst nicht mehr gibt. Da wird 
genau dies, sehr praxisorientiert und leicht verständlich und 
experimentell nachvollziehbar erklärt.

Gruss
Thomas
Gast #4610735
Lesenswert?
• ▲
▼
ArnoR schrieb:
> Die Funktion des Emitterfolgers bezüglich des Signals kann man sich ganz
> einfach als Spannungsteiler vorstellen.

Nein, nicht so.

Dein Modell zeigt 5V rein und 4.3V raus, macht 86% Verstärkung, zumal 
bei 0V rein auch 0V raus kämen.

Man darf nicht den Gleichspannungsfall betrachten, sondern muss den 
Wechselspannungsfall betrachten, also die dynamische Verstärkung, und da 
bleibt der Spannungsabfall an der BE Diode (fast) gleich, und als 
Spannungsteiler bleibt nur der interne Emitterbahnwiderstand als Re 
übrig, ungefähr so:
1
          +5V
2
   BE-Diode|K
3
 Ue --|>|--+
4
           |E
5
          Re
6
           |
7
           +-- Ua
8
           |
9
          RE
10
           |
11
          GND
Gast #4611084
Lesenswert?
• ▲
▼
MaWin schrieb:
> Man darf nicht den Gleichspannungsfall betrachten

Hab ich doch gar nicht gemacht

> sondern muss den Wechselspannungsfall betrachten, also die dynamische
> Verstärkung

genau das hab ich gemacht

> und da bleibt der Spannungsabfall an der BE Diode (fast) gleich

ja fast, die Änderung, die sich auf das Signal auswirkt, ist in Ri=Ut/Ic 
enthalten

> und als
> Spannungsteiler bleibt nur der interne Emitterbahnwiderstand als Re
> übrig

genau, das steht ja auch so bei mir

> ungefähr so:

Nö, so nicht, denn da ist ja der Gleichspannungsfall enthalten, den man 
ja nicht betrachten will. Lässt man die Diode weg, ergibt sich das 
Kleinsignal-Ersatzschaltbild wie bei meiner Darstellung.
Gast #4611915
Lesenswert?
• ▲
▼
Mani W. schrieb:
> Ist der Hackbusch real oder computerrealized?
>
> So viele Fragen in dieser Dimension...
>
> Bin schon gespannt auf den nächsten generierten Thread!

Zeimlich sicher ist das Kurts alter ego, das hier hinter diesem ID alle 
Fragen stellt, die ihm noch nicht ganz klar sind, aber er sich 
persönlich nicht zu fragen traut.

Aber ich freue mich immer über den _"Hackbusch des Tages"_, denn 
bekanntlich stellt nur ein Narr Fragen, die Weise nicht schaffen, sie zu 
beantworten (soviel Eigenlob muss sein!).

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren