Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Emitterschaltung dimensionieren


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von Dustin G. (basskatze)


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Hallo Leute,

ich würde gerne ein Signal von etwa 1mV mit dem Transistor BD139 etwas 
verstärken, mit einem Basisspannungsteiler würde ich die Spannung schon 
mal auf 0,6V setzen, Betriebsspannung sind 9V. Es geht um die 
Dimensionierung der Widerstände.
Das Problem ist nun, dass ich das das erste Mal mache und alle 
Anleitungen, die ich finde, nur auf einen Basisstrom bezogen sind und 
nicht auf eine Basisspannung (die kommt von nem Mikrofon). Um Spannung 
in Strom sachgerecht umzurechnen, bräuchte ich den differentiellen 
Widerstand an der Basis, oder?
Wie bekomme ich den raus oder wie macht ihr das?

Liebe Grüße
die Basskatze

: Verschoben durch Moderator
von ArnoR (Gast)


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von Sigus (Gast)


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Hallo,

eine etwas bessere Beschreibung wäre hilfreich.

Was ist es für ein Signal von 1mV (Signalquelle?)?

Wie kommst du auf BD139 ? (Würde mich mal interessieren)
BD's sind Leistungstransistoren, du benötigst für deine Schaltung
normale Vorstufen-Transistoren.

Sigus

von THOR (Gast)


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Dustin G. schrieb:
> wie macht ihr das?

Ich benutze dafür einen Spannung zu Strom Wandler mit linearer 
Charakteristik.

Mit diesem Strom speise ich dann einen Bipolartransistor, der so ähnlich 
ist wie der, den du hast.

von Günter Lenz (Gast)


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Dustin Grün schrieb:
>Es geht um die
>Dimensionierung der Widerstände.

Dann mach mal einen Stromlaufplan, es gibt eine
ganze Reihe verschiedener Emitterschaltungen.

>bräuchte ich den differentiellen
>Widerstand an der Basis, oder?
>Wie bekomme ich den raus oder wie macht ihr das?

Du meinst die Eingangsimpedanz der Verstärkerstufe?
Den Verstärker niederohmig ansteuern, ohne ihn zu
übersteuern. Dann über einen Widerstand ansteuern
und ihn immer größer machen. Wenn am Ausgang die
Spannung um die Hälfte zurückgegangen ist, entspricht
die Eingangsimpedanz den Wert dieses Widerstandes.

von Mani W. (e-doc)


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Dustin G. schrieb:
> ich würde gerne ein Signal von etwa 1mV mit dem Transistor BD139 etwas
> verstärken

Erinnert mich an einen anderen Thread mit 1mV Referenzspannungsquelle...

Dustin G. schrieb:
> 1mV mit dem Transistor BD139

Naja, man gönnt sich ja sonst nichts!

Dustin G. schrieb:
> Das Problem ist nun, dass ich das das erste Mal mache

Na, echt Super!

Ein abswoluter Anfänger und dann gleich 1 mV und BD139???

Dustin G. schrieb:
> auf einen Basisstrom bezogen sind und
> nicht auf eine Basisspannung (die kommt von nem Mikrofon). Um Spannung
> in Strom sachgerecht umzurechnen, bräuchte ich den differentiellen
> Widerstand an der Basis, oder?

Oder eine Winterjacke und Du gehst spazieren...

von Icke ®. (49636b65)


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von THOR (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
>

Mit AC-Gegenkopplung. Für nen Mikrofonverstärker vermutlich mäßig 
geeignet.

von Wolfgang (Gast)


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Dustin G. schrieb:
> ich würde gerne ein Signal von etwa 1mV mit dem Transistor BD139 etwas
> verstärken, mit einem Basisspannungsteiler würde ich die Spannung schon
> mal auf 0,6V setzen, Betriebsspannung sind 9V. Es geht um die
> Dimensionierung der Widerstände.

Das wird so direkt nichts. Mindestens die Temperaturdrift der 
Eingangskennlinie (BE-Strecke) wirst du kompensieren müssen. Sonst 
driftet das Ding weg, wenn du es nur anguckst. Und wozu ein 
Leistungstransistor?

Vielleicht solltest du dir erstmal Gedanken machen, ob du nicht zu einem 
weniger kritschen Pegel deines Eingangssignals kommen kannst.

Mit der simplen Dimensionierung von ein paar Widerständen wirst es 
jedenfalls nicht getan sein.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dustin G. schrieb:
> ich würde gerne ein Signal von etwa 1mV mit dem Transistor BD139
> etwas verstärken

Du gibst uns da zwar ein unwichtiges Detail (der BD139), dafür fehlen 
jede Menge wichtige Details:

1. welche Verstärkung (wie hoch) brauchst du?
2. bei welcher Frequenz bzw. Bandbreite?
3. wie groß ist der Lastwiderstand?
4. wie groß ist der Innenwiderstand deiner Quelle?
5. was ist deine Betriebsspannungsquelle?

> mit einem Basisspannungsteiler würde ich die Spannung schon
> mal auf 0,6V setzen

Und schon falsch.

> Es geht um die Dimensionierung der Widerstände.

Vorher kommt die Festlegung des Arbeitspunkts. Kollektorstrom und 
Kollektor-Emitter Spannung. Dann die Entscheidung wie der Arbeitspunkt 
eingestellt werden soll. Dann die Dimensionierung.

Das steht aber alles auch in jedem Buch zum Thema Schaltungstechnik mit 
Transistoren drin. Oder wenn dir das Web lieber ist:

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/index.htm#a5

Ach ja. Für einen Mikrofonvorverstärker reicht ein einzelner Transistor 
eher nicht. Wenn wir die 1mV mal als korrekt annehmen (ich bezweifle die 
Zahl aber), dann bräuchtest du für Normpegel 0.75V eine Verstärkung von 
750. Dafür brauchst du 2, besser 3 Transistoren. Und wenn das eine 9V 
Batterie sein soll, dann willst du mit wenig Ruhestrom arbeiten (sonst 
ist die Batterie ruck-zuck leer). Und dann ist der BD139 eine schlechte 
Wahl, weil der bei kleinen Strömen nur wenig Verstärkung hat.

von Dustin G. (basskatze)


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Icke ®. schrieb:
> Guckst du hier:
>
> http://www.hobby-bastelecke.de/halbleiter/transistor_berechnung.htm

Die Schaltung habe ich mal nachgebaut, aber ich krieg ganz andere Werte 
raus (habe den Transistor einmal ausgetauscht, hat auch nichts 
gebracht).
Ich hab 330uA Basisstrom gerade mal 4,26mA Kollektorstrom, d.h. ne 
Verstärkung von etwa 13, was meilenweit von den beschriebenen 200 
entfernt ist...

Also nochmal meine Anforderungen:
Ich hab ne Mikrofonkapsel (EMY-63M/P), die ne Spannung von wenigen mV 
bis in der Praxis geschätzt mögliche 100mV liefert (je nachdem wie laut 
es halt ist).
Diese Spannung soll nun verstärkt werden, sodass ich einen 
8-Ohm-Lautsprecher auf Zimmerlautstärke betreiben kann mit genau dem 
aufgenommenen Signal. Der Lautsprecher bräuchte dann vermutlich mehrere 
100mV, also sagen wir ich möchte die Spannung um das 100fache 
verstärken.
Gekauft habe ich nun mehrere Transistoren, z.B. BD137, BD140, BC546A, 
BC546B, BC547C...

Mir würde es erstmal schon reichen, wenn ich das aufgenommene Signal so 
verstärken kann, dass ich es mit In-Ear-Kopfhörern deutlich hören kann. 
:D Das sollte ja lediglich mit Transistoren, Widerständen und 
Kondensatoren möglich sein, oder? Es geht nicht um ein audiophiles 
Hörerlebnis, das Signal soll nur relativ gleichmäßig verstärkt werden.

THOR schrieb:
> Dustin G. schrieb:
>> wie macht ihr das?
>
> Ich benutze dafür einen Spannung zu Strom Wandler mit linearer
> Charakteristik.
>
> Mit diesem Strom speise ich dann einen Bipolartransistor, der so ähnlich
> ist wie der, den du hast.

Das ist natürlich eine Möglichkeit. Die Möglichkeit, den Transistor 
direkt über die Spannung anzusteuern, kann ich vergessen? Es sollen 
möglichst wenige Bauteile verwenden werden, da das Signal möglichst ohne 
Delay verstärkt und ausgegeben werden soll..

Wolfgang schrieb:
> Mindestens die Temperaturdrift der
> Eingangskennlinie (BE-Strecke) wirst du kompensieren müssen. Sonst
> driftet das Ding weg, wenn du es nur anguckst. Und wozu ein
> Leistungstransistor?

Dazu würde ich eine Stromgegenkopplung nehmen und ne gute Kühlung des 
Bauteils gewährleisten..
Ich weiß leider noch gar nicht, bis zu welchem Pegel man welchen 
Transistor nimmt.. Ich kann aber auch nen Gang zurückfahren und das 
Signal erstmal mit nem BC546 z.B. verstärken, das ist ja ein 
Kleinsignaltransistor.

Axel S. schrieb:
> 1. welche Verstärkung (wie hoch) brauchst du?
> 2. bei welcher Frequenz bzw. Bandbreite?
> 3. wie groß ist der Lastwiderstand?
> 4. wie groß ist der Innenwiderstand deiner Quelle?
> 5. was ist deine Betriebsspannungsquelle?

1. Je nachdem, wie stark mein Mikrofonsignal wirklich ist.. Leider habe 
ich keinen Oszi, d.h. ich kann es dir nicht direkt sagen, und mein 
Multimeter zeigt mir bei Klatschen z.B. schon mehrere 100mV an.. Aber so 
wie es ausschaut, gibt so ein Mikrofon nur deutlich unter 1mV als 
Output?
2. Etwa 40Hz bis 200Hz.
3. 8-Ohm-Lautsprecher :D
4. & 5. Das ist schon wichtig? Es ist ne ganz normale 9V-Batterie (naja, 
mittlerweile eher so 8,3V :D), also Innenwiderstand ist laut ner 
Internetquelle bei etwa 4 Ohm.

Ich versuch erstmal, den Arbeitspunkt bei ner Schaltung gescheit 
einzustellen und dass ich ne Übereinstimmung mit den Werten aus den 
Datenblättern bekomme, denn wie gesagt gibts da noch Probleme. xP

Liebe Grüße
Dustin

von Icke ®. (49636b65)


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Dustin G. schrieb:
> Die Schaltung habe ich mal nachgebaut, aber ich krieg ganz andere Werte
> raus (habe den Transistor einmal ausgetauscht, hat auch nichts
> gebracht).
> Ich hab 330uA Basisstrom gerade mal 4,26mA Kollektorstrom, d.h. ne
> Verstärkung von etwa 13, was meilenweit von den beschriebenen 200
> entfernt ist...

Welche Transistortypen hast du verwendet? Den im Eingangspost genannten 
BD139?

von THOR (Gast)


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Icke ®. schrieb:
> Dustin G. schrieb:
>> Die Schaltung habe ich mal nachgebaut, aber ich krieg ganz andere Werte
>> raus (habe den Transistor einmal ausgetauscht, hat auch nichts
>> gebracht).
>> Ich hab 330uA Basisstrom gerade mal 4,26mA Kollektorstrom, d.h. ne
>> Verstärkung von etwa 13, was meilenweit von den beschriebenen 200
>> entfernt ist...
>
> Welche Transistortypen hast du verwendet? Den im Eingangspost genannten
> BD139?

Mit AC-Gegenkopplung ist der Arbeitspunkt eh in Stein gemeißelt, da 
bringts auch nichts nen Kleinsignaltransistor zu verwenden.

von Dustin G. (basskatze)


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Icke ®. schrieb:
> Dustin G. schrieb:
>> Die Schaltung habe ich mal nachgebaut, aber ich krieg ganz andere Werte
>> raus (habe den Transistor einmal ausgetauscht, hat auch nichts
>> gebracht).
>> Ich hab 330uA Basisstrom gerade mal 4,26mA Kollektorstrom, d.h. ne
>> Verstärkung von etwa 13, was meilenweit von den beschriebenen 200
>> entfernt ist...
>
> Welche Transistortypen hast du verwendet? Den im Eingangspost genannten
> BD139?

Ne, den BC547C der so ähnlich ist wie der BC548.

THOR schrieb:
> Mit AC-Gegenkopplung ist der Arbeitspunkt eh in Stein gemeißelt, da
> bringts auch nichts nen Kleinsignaltransistor zu verwenden.

Ah, mit AC-Gegenkopplung meinst du, dass parallel zum Emitterwiderstand 
noch ein Kondensator muss und solange dies nicht der Fall ist, auch der 
Wechselstrom gegengekoppelt wird?

lg

von Icke ®. (49636b65)


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Dustin G. schrieb:
> Ne, den BC547C der so ähnlich ist wie der BC548.

Dann stimmt was mit deiner Schaltung nicht oder du hast andere 
Widerstandswerte. Mit LTSpice simuliert ergeben sich unter Verwendung 
eines BC547C, 9V Betriebsspannung sowie den Widerstandswerten aus dem 
Berechnungsbeispiel (R1 12k/R2 3,3k/Re 100/Rc 350) ein Basisstrom von 
26,4µA und ein Kollektorstrom von 11,8mA. Dies entspricht einer 
Stromverstärkung von 447.

Dustin G. schrieb:
> dass parallel zum Emitterwiderstand noch ein Kondensator muss

Das sowieso. Auf die Gleichstromverstärkung hat der aber (fast) keinen 
Einfluß.

Nachtrag:
Hier noch etwas Lesestoff:

http://www.elexs.de/kap5_2.htm

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


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Dustin G. schrieb:
> Die Möglichkeit, den Transistor
> direkt über die Spannung anzusteuern, kann ich vergessen?

Besser isses, denn der bipolare Transistor ist ein Stromverstärker und 
nur so ist er im Datenblatt (hFE) spezifiziert. Zum Glück gibt es aber 
das Ohmsche Gesetz, das die Beziehung zwischen Strom und Spannung 
definiert.

Vielleicht greifst du gleich zum OP?

von Nebeltroll (Gast)


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> Leider habe ich keinen Oszi, d.h. ich kann es dir nicht direkt sagen, ...

Vergiss es. ohne Oszi wird es eh nichts. Der Lerneffekt ist auch Null.

von batman (Gast)


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Äh? Zur Schaltungsentwicklung und -Dimensionierung sollte man kein Oszi 
brauchen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dustin G. schrieb:
> meine Anforderungen:
> Ich hab ne Mikrofonkapsel (EMY-63M/P), die ne Spannung von wenigen mV
> bis in der Praxis geschätzt mögliche 100mV liefert (je nachdem wie laut
> es halt ist).

Das Datenblatt sagt -38dB, das ist schon ganz schön empfindlich. Hast du 
dir auch das Datenblatt angesehen? Diese Kapsel braucht eine Betriebs- 
spannung, die kannst du nicht einfach als Spannungsquelle anschließen 
wie ein dynamisches Mikrofon.

> Diese Spannung soll nun verstärkt werden, sodass ich einen
> 8-Ohm-Lautsprecher auf Zimmerlautstärke betreiben kann mit genau dem
> aufgenommenen Signal. Der Lautsprecher bräuchte dann vermutlich mehrere
> 100mV, also sagen wir ich möchte die Spannung um das 100fache
> verstärken.

100-fach ist vermutlich mehr als du brauchst. Aber egal, verringern kann 
man die Verstärkung ja immer noch. Viel wichtiger ist aber, daß du einen 
Lautsprecher betreiben willst. Damit bist du angesichts deiner 
nichtvorhandenen Vorkenntnisse mit Transistoren schon mal raus.

> Gekauft habe ich nun mehrere Transistoren, z.B. BD137, BD140, BC546A,
> BC546B, BC547C...

Das war ein Fehlkauf.

> Mir würde es erstmal schon reichen, wenn ich das aufgenommene Signal so
> verstärken kann, dass ich es mit In-Ear-Kopfhörern deutlich hören kann.
> :D Das sollte ja lediglich mit Transistoren, Widerständen und
> Kondensatoren möglich sein, oder? Es geht nicht um ein audiophiles
> Hörerlebnis, das Signal soll nur relativ gleichmäßig verstärkt werden.

Mein Vorschlag wäre ein kleines NF-Verstärker IC wie z.B. LM386. Der 
kann bei 9V deinen 8R Lautsprecher direkt treiben. Verstärkung von 20 
(26dB) kann bis 200 (46dB) hochgestellt werden und reicht auf jeden Fall 
aus. Zusätzlich zu den Bauteilen aus dem LM386 Datenblatt (eine der 
ersten 3 Beispielschaltungen) brauchst du noch einen 2.2K Arbeits- 
widerstand für das Mikro und einen Koppelkondensator von ca. 1µF 
zwischen Mikro und Lautstärkepoti.

von Krach (Gast)


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Hier ist eine Schaltung:

http://www.elektronik.nmp24.de/?Bauanleitungen:Megafon

Nicht optimal, aber...

von Dustin G. (basskatze)


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Axel S. schrieb:
> Das Datenblatt sagt -38dB, das ist schon ganz schön empfindlich. Hast du
> dir auch das Datenblatt angesehen? Diese Kapsel braucht eine Betriebs-
> spannung, die kannst du nicht einfach als Spannungsquelle anschließen
> wie ein dynamisches Mikrofon.

Ja, das weiß ich natürlich. xD Ich hab das Mikro mit dem Vorwiderstand 
an meine 9V-Batterie angeschlossen, das Mikro lag dann bei ~7V was im 
richtigen Spannungsbereich liegt. :)

Axel S. schrieb:
> Viel wichtiger ist aber, daß du einen
> Lautsprecher betreiben willst. Damit bist du angesichts deiner
> nichtvorhandenen Vorkenntnisse mit Transistoren schon mal raus.

Wieso weiß ich das nicht, obwohl ich jetzt schon 3 Semester 
Elektrotechnikstudium rum hab? xD
Kannst du mir erklären, wo das Problem liegt zwischen Lautsprechern & 
Transistorverstärkern? Ich hab im Internet eigentlich viele 
Verstärkerschaltungen gesehen, unter anderem auch Videos, wo es 
funktioniert hat...

Axel S. schrieb:
> Mein Vorschlag wäre ein kleines NF-Verstärker IC wie z.B. LM386. Der
> kann bei 9V deinen 8R Lautsprecher direkt treiben. Verstärkung von 20
> (26dB) kann bis 200 (46dB) hochgestellt werden und reicht auf jeden Fall
> aus.

Danke für deinen Vorschlag, ich werd mich da reinarbeiten und es 
womöglich so machen. :)

batman schrieb:
> Besser isses, denn der bipolare Transistor ist ein Stromverstärker und
> nur so ist er im Datenblatt (hFE) spezifiziert. Zum Glück gibt es aber
> das Ohmsche Gesetz, das die Beziehung zwischen Strom und Spannung
> definiert.
>
> Vielleicht greifst du gleich zum OP?

Genau, das Ohmsche Gesetz wollte ich ausnutzen. :b Ja, hab ich auch 
überlegt, wichtig ist nur dass es am Ende irgendwie klappt. Ich melde 
mich, wenn ich weitergekommen bin oder neue Fragen hab, danke euch allen 
soweit: :b

lg

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dustin G. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Das Datenblatt sagt -38dB, das ist schon ganz schön empfindlich. Hast du
>> dir auch das Datenblatt angesehen? Diese Kapsel braucht eine Betriebs-
>> spannung, die kannst du nicht einfach als Spannungsquelle anschließen
>> wie ein dynamisches Mikrofon.
>
> Ja, das weiß ich natürlich.

Gut. Das ist ein Anfang.

>> Viel wichtiger ist aber, daß du einen
>> Lautsprecher betreiben willst. Damit bist du angesichts deiner
>> nichtvorhandenen Vorkenntnisse mit Transistoren schon mal raus.
>
> Wieso weiß ich das nicht, obwohl ich jetzt schon 3 Semester
> Elektrotechnikstudium rum hab?

Du kannst zwar keine simple Emitterschaltung dimensionieren, willst aber 
eine Gegentakt-Endstufe mit Transistoren bauen? Das ist entweder sehr 
viel Mut oder - viel wahrscheinlicher - reiner Übermut.

> Kannst du mir erklären, wo das Problem liegt zwischen Lautsprechern &
> Transistorverstärkern?

Das Problem ist Emitterschaltung vs. Lautsprecher. Lautsprecher im 
Class-A Betrieb mit überlagertem Gleichstrom zu betreiben wie in der 
"Megaphon" Bauanleitung weiter oben, ist etwas das man im Interesse der 
Lebensdauer von Lautsprecher und vor allem Batterie tunlichst vermeiden 
sollte. So etwas kann man mal für den Aha-Effekt zusammenstecken, aber 
mehr auch nicht.

Vor allem ist der Begriff "Megaphon" ein reiner Euphemismus. Eine gute 
Gegentakt-Endstufe kann bei 9V Betriebsspannug an einem 8R Lautsprecher 
gut 500mW erreichen. Wenn die o.g. Schaltung 60mA Ruhestrom durch den 
Lautsprecher schickt, schafft sie gerade mal 15mW, bevor sie anfängt, 
gräßlich zu verzerren.

von Günter Lenz (Gast)


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Dustin Grün schrieb:
>das Mikro lag dann bei ~7V was im
>richtigen Spannungsbereich liegt. :)

Liegt überhaupt nicht im richtigen Spannungsbereich.
Der Vorwiderstand ist viel zu niedrig. Wenn die nachfolgende
Stufe hochohmig ist, sollte am Mikrofon halbe Betriebsspannung
anliegen, bei niederohmigere Last noch weniger, vielleicht
so etwa 2V.

>Kannst du mir erklären, wo das Problem liegt zwischen Lautsprechern &
>Transistorverstärkern?

Lautsprecher sind niederohmig, das ganze muß dann niederohmig
dimensioniert werden. Bei einem 8-Ohm-Lautsprecher müßte
der Arbeitswiderstand des Transistorverstärkers dann bei
etwa 16 Ohm liegen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Günter Lenz schrieb:
> Dustin Grün schrieb:
>>das Mikro lag dann bei ~7V was im
>>richtigen Spannungsbereich liegt. :)
>
> Liegt überhaupt nicht im richtigen Spannungsbereich.
> Der Vorwiderstand ist viel zu niedrig. Wenn die nachfolgende
> Stufe hochohmig ist, sollte am Mikrofon halbe Betriebsspannung
> anliegen

Das ist Wurscht. Das Mikrofon haut ja im besten Fall um die 100mV NF 
raus. Da reichen 2V am Arbeitswiderstand bei weitem aus. Klar könnte man 
einen größeren Arbeitswiderstand verwenden und hätte dann nicht nur mehr 
Aussteuerungsbereich (den man aber gar nicht braucht) sondern auch mehr 
Pegel (den man aber auch nicht unbedingt braucht).

> Lautsprecher sind niederohmig, das ganze muß dann niederohmig
> dimensioniert werden. Bei einem 8-Ohm-Lautsprecher müßte
> der Arbeitswiderstand des Transistorverstärkers dann bei
> etwa 16 Ohm liegen.

Ähhm. Nein. Ein Eintaktverstärker ergibt keinen Sinn, wenn die Last ein 
Lautsprecher ist. Zum einen kriegt man da keine Leistung raus, zum 
zweiten würde eine solche Verstärkerstufe mit 16R und Arbeitspunkt bei 
Vcc/2 schon 280mA Ruhestrom schlucken. Die 9V Batterie wäre nach 
spätestens 2 Stunden leer. 2 Stunden Ruhe wohlgemerkt.

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