Gleichspannungsverstärker nach Beuth.

[Mike B. (mike_b97)]

Beuth, Schmusch, Elektronik Bd. 3
10. Auflage, Seite 137
Gleichspannungsverstärker aus Komplementärstufe in Emitterschaltung

Mit Rc1 und Rc2 habe ich den Arbeitspunkt bei Vin=0V auf Vout=0V 
eingestellt, siehe die ersten 2 Sekunden.
Die negative Halbwelle aus Vin wird funktionsgemäß (fast) auf -5V 
verstärkt.
Aber was ist mit der positiven Halbwelle los?

Die Beschreibung im Beuth zu dieser Schaltung ist kurz und knapp, für 
mich nicht ausreichend um dem Problem Herr zu werden.
Die Transistortypen habe ich bereits mehrfahch verändert (auch 
BSS-Typen) und auch die Widerstandsverhältnisse.

Ziel ist die Verstärkung positiver und negativer Signale (Logik-level, 
vor/zurück, links/rechts, hoch/runter) auf +/-5V.

Woher stammt diese merkwürdige positive Vout?

[MaWin (Gast)]

Mike B. schrieb:
> Aber was ist mit der positiven Halbwelle los?

Übersteuert.

Du kannst diesen Verstärker nicht zur Übertragung von Spannungen nutzen, 
die mehr als 5Vss haben, also 2.5V peak (soger eher 2.1V peak, etwas 
headroom sollte bleiben).

Denn das Eingangssignal wird von der ersten Stufe nur in den Bereich 
0..5V gebracht.

Wenn du sie mit 30V versorgst, ist sie für Audiosignale sogar brauchbar.

[Mike B. (mike_b97)]

MaWin schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Aber was ist mit der positiven Halbwelle los?
>
> Übersteuert.
Baiswiderstand 5k eingefügt, richtig?

> Du kannst diesen Verstärker nicht zur Übertragung von Spannungen nutzen,
> die mehr als 5Vss haben, also 2.5V peak (soger eher 2.1V peak, etwas
> headroom sollte bleiben).

in der Tat bekomme ich diese merkwürdige positive "Spitze" durch den 
Basiswiderstand auf knappe 3,4V geglättet

Woher stammt diese Begrenzung und wie bekomme ich den positievn Output 
auf das 5V-Level?
Klar kann ich V1=abs(V2)+ die positive Vmax von Vin nehmen (8v=5V+3V), 
dann beträgt Vout saubere +/- 4,4V, aber die Schaltung sollte mit einer 
symmetrischen Spannung V1/V2 auskommen.

[Homo Habilis (Gast)]

Mike B. schrieb:
> aber die Schaltung sollte mit einer
> symmetrischen Spannung V1/V2 auskommen

Für eine symmetrische Versorgung braucht man aber eine Gegentakt-Stufe. 
Also zwei Transistoren "übereinander", zumeist in Common-Emitter 
Konfiguration. (Ausgang dazwischen). So, wie die meisten modernen 
Klasse-B (oder AB) Audioverstärker ausgeführt sind.

[Boris O. (bohnsorg)]

Homo Habilis schrieb:
> Für eine symmetrische Versorgung braucht man aber eine Gegentakt-Stufe.

Womit Herr Beuth oder der TO Unrecht hätten, denn da sehe ich keinen 
Gegentakt. Wohl sehe ich aber ordentliche Emitter- und 
Kollektorwiderstände, die bei Stromfluss Spannungsabfälle erzeugen. Bei 
einem Lastwiderstand von 200k ist das nicht unerheblich. Theoretisch 
leitet ein Transistor ja erst oberhalb seiner Basisspannung (PNP 
umgekehrte Vorzeichen) und so würden 0V gar nicht drübergehen. Könnte 
es, rhethorisch gefragt, an den Bezugspotenzialen durch die Widerstände 
liegen?

[Peter D. (peda)]

Mike B. schrieb:
> Aber was ist mit der positiven Halbwelle los?

Da gilt einfach das ohmsch Gesetz:
10V / 6k * 4,5k = 7,5V.
D.h. mehr als +2,5V sind nicht drinn.

Die negative Beule kannst Du verringern mit z.B. 47k in Reihe zur Basis 
von Q2, aber die Übersteuerung bleibt.

Diese komische Schaltung wirst Du so in der Praxis nicht finden.
Erst durch 2 teilen, dann um 3 verstärken, was soll der Unsinn?

[Mike B. (mike_b97)]

Peter D. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Aber was ist mit der positiven Halbwelle los?

> Die negative Beule kannst Du verringern mit z.B. 47k in Reihe zur Basis
> von Q2, aber die Übersteuerung bleibt.
47k verschlimmern die Beule eher noch
4.7k kommt schon eher hin, noch besser 2.7k

> Diese komische Schaltung wirst Du so in der Praxis nicht finden.
> Erst durch 2 teilen, dann um 3 verstärken, was soll der Unsinn?
kannst du mir Anfänger bitte erklären wo halbiert wird? RE1/Rc1?

Siehe Bild anbei
Ich habe noch einen simplen Class-B-Verstärker (Kollektorschaltung mit 
Komplementärtransistoren) rechts hinzugefügt. Wie gesagt stören mich die 
Verzerrungen im Null-Durchgang nicht. Anscheinend brauchts noch eine 
Endstufe um das Ausgangslevel nochmal zu erhöhen.

[Boris O. (bohnsorg)]

Mike B. schrieb:
> Anscheinend brauchts noch eine
> Endstufe um das Ausgangslevel nochmal zu erhöhen.

…wasauchimmer ~Level bedeutet. Meist setzt man die Endstufe zur 
Stromverstärkung ein, d.h. die Vorstufe sorgt für ordentlich Spannung, 
ggf. eine Treiberstufe für ausreichend Ansteuerleistung und die Endstufe 
speist satt Strom ein. Bei einem Lastwiderstand von 200k wie in deiner 
Schaltung brauchts schon sehr viel Spannung, um zwei-dreihundert mA an 
Leistung hineinstopfen zu können.

Da es aber nur um die Theorie geht, solltest du ein paar Eigenheiten von 
Transistoren im Betrieb berücksichtigen, denn da stecken (in den 
Modellen) noch ein paar Stromquellen drin, woraus dann außen über 
Widerstände Spannungen werden. Ein paar deiner Widerstände sind keine 
einfachen Spannungsteiler (Kollektor- und Emitterwiderstand), sondern 
bisserl was wie Gegenkopplung. Es hilft dir wahrscheinlich, die 
einzelnen Stufen getrennt zu betrachten (Arbeitsweise) und dann die 
beiden Teile wieder zusammenzusetzen. (Stichwort Eingangswiderstände, 
die auch mit berücksichtigt werden müssen, da sie die Stromflüsse 
ermöglichen.)

Du darfst dabei nicht vergessen, dass die Gleichspannungskopplung zweier 
Stufen samt Verstärkung und Gegenkopplung recht aufwändig bzgl. der 
Einstellung des Arbeitspunktes ist (Gleichspannungsoffset der ersten 
Stufe mal Verstärkung der zweiten).

[Mike B. (mike_b97)]

Boris O. schrieb:
> Mike B. schrieb:
>> Anscheinend brauchts noch eine
>> Endstufe um das Ausgangslevel nochmal zu erhöhen.
>
> …wasauchimmer ~Level bedeutet. Meist setzt man die Endstufe zur
> Stromverstärkung ein,
Level soll heissen, dass ich Geleichspannungen verstärken will, also aus 
den +/-3V sollen möglichst +/-4V oder mehr rauskommen
Das mit der Endstufe hab ich auch grad gemerkt, die bringt mir in der 
Schaltung eher einen Spannungsverlust.

> Bei einem Lastwiderstand von 200k wie in deiner
> Schaltung
Wie gesagt, ich will eigentlich Logiklevel spannungsmäßig erhöhen.
Die Ausgangsströme werden wahrscheinlich max. 200mA nicht überschreiten.