Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Emitterschaltung - Arbeitspunkteinstellung


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von Paul E. (gamd)


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Hallo,

bei dieser gegebenen Emitterschaltung will man möglichst eine 
symmetrische Aussteuerung. Gegeben ist z.b. die verinfachte 
Gleichstromverstärkung A = -Rc / Re = -10 und Vcc=15V. Und daraus soll 
eben dann der AP eingestellt werden.

Anscheinend erreicht man eine symmetrische Aussteuerung mit: Ua_0= 
(Ua,max + Ua,min)/2

Wobei

Ua,min = Vcc - Ic,max * Rc = Vcc * (Re /(Re + Rc))

und

Ua,max = Vcc = Ic,max*(Re+Rc) = Vcc/(Re+Rc) * (Re+Rc)
(U_ce,sat vernachlässigt)


Und dann einsetzen: Ua_0 = (Vcc * (Re /(Re + Rc)) + Vcc/(Re+Rc) * 
(Re+Rc)) / 2 = Vcc/2 * (2Re+Rc)/(Re+Rc) = Vcc/2 * (2+|A|) / (1+|A|) = 
8,18V


Jetzt ist meine Frage: Ist obiges "legitim" ? Warum sag ich nicht gleich 
von Anfang an ich lasse das Signal um 7,5V schwingen und errechne mir Rc 
und Re aus dem statt den 8,18V ?

LG
paul

von Peter R. (Gast)


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Rc nimmt beim DC natürlich einen Teil der durch die Ub/2 -Regel 
möglichen Spannungshub weg.

Für Wechselstrom muss CE natürlich so groß sein, dass Re "überbrückt" 
ist.

Der mögliche Spannungshub von 15V ist natürlich nicht möglich. Für den 
Uss-Wert steht ja nur die Gleichspannung zwischen UE und Vcc zur 
Verfügung, ist also weniger als 15V. Für Kleinsignalstufen kann man 
großzügig Re zu 1/4 von RC machen. Wenns auf den Hub Uss ankommt, muss 
man halt Re kleiner machen.

von Günter Lenz (Gast)


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Wenn die nachfolgende Last hochohmig ist, sollte der
Arbeitspunkt so eingestellt sein, daß die Spannung
über den Transistor gleich der Spannung über Rc ist.
Ansonsten, je nach Last die Spannung über den Transistor
etwas kleiner als die Spannung über Rc. Mit einem Oszillograf
kann man das prüfen, wenn die Stufe langsam in Übersteuerung
gebracht wird, sollte die Begrenzung der positiven und
der negativen Halbwelle gleichzeitig einsetzen.

von HildeK (Gast)


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Paul E. schrieb:
> Warum sag ich nicht gleich
> von Anfang an ich lasse das Signal um 7,5V schwingen und errechne mir Rc
> und Re aus dem statt den 8,18V ?

Das wird man in der Praxis auch so machen, vor allem, wenn man im 
Kleinsignalbereich bleiben wird.
Die Details, wie du sie vorgerechnet hast, sind erst dann wichtig, wenn 
du größere Hübe am Ausgang haben willst und zudem noch eine kleine 
Versorgungsspannung hast.

von Paul E. (gamd)


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Danke für die Antworten.


D.h., wenn ich ein Wechselsignal mit 500mV Amplitude, also Uss=1V 
reinschicke, wird das erstmal durch den 1. Kondensator um 0V schwingen.

Und mein Ausgangssignal müsste theoretisch Uss=10V haben. Richtig? 
Jedoch wird das Ausgangssignal um 8,25V schwingen. Also 3,25V bis 
13,25V.

Ist das so richtig?


Und was hat mein Kond C_e für einen Sinn? Also der lässt ja keine DC 
durch, d.h es ist nur für Wechselsignale ein Kurzschluss, d.h. der 
AC-Anteil fließt überhaupt gar nicht Richtung Masse nach unten, sondern 
nur der DC-Anteil.

Wenn das stimmt, was bringt mir das?

von Peter R. (Gast)


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Paul E. schrieb:
> Und was hat mein Kond C_e für einen Sinn? Also der lässt ja keine DC
> durch, d.h es ist nur für Wechselsignale ein Kurzschluss, d.h. der
> AC-Anteil fließt überhaupt gar nicht Richtung Masse nach unten, sondern
> nur der DC-Anteil.
>
> Wenn das stimmt, was bringt mir das?

Das stimmt eben nicht

Die wechselspannung fließt über Ce, ohne dass an ihm eine 
Spannungsänderung entsteht. (wenn Ce so groß ist wie es sein soll)

Für das AC-Signal der Ausgangsspannung ist der Nullpunkt am CE,sowohl 
E-seitig als auch masseseitig,da Ce ja einen Kurzschluss für die 
Wechselspannung darstellt.

Nochmals: für den Spannungshub am Ausgang steht nur (VCC-Ue)zur 
Verfügung.
maximalen Hub uss bekommt man dann, wenn die Gleichspannung an C gerade 
"in der  Mitte" zwischen Vcc und Ue steht.

von Paul E. (gamd)


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Hmmm, das verwirrt ein bisschen.

Lass uns das so nochmals angehen bitte:
Ich habe ja meinen AP so eingestellt, dass am Ausgang eben die 8,18V DC 
anliegen. D.h. am Rc liegen Ub-8,18V = 6,82 V DC an. Und daraus kann ich 
halt Rc und Re berechnen. (Ub=15V)

D.h. bei A=-10 habe ich einen Rc=680 Ohm und Re=68 Ohm. Ue beträgt dann 
also 0,68V bei Ic=10mA.

Also kann mein Ausgangssignal maximal zwischen 0,68V und 8,18V 
schwingen. Da ja am Rc diese 6,82V abfallen.

Irgendwie ist mir das noch nicht ganz klar. Denn wie kann denn das 
zwischen 0,68V und 15V schwingen, wenn doch am Rc was abfällt und Ua 
misst man ja vom Kollektor bis zur Masse, also eig. auch Re(diese 0,68V 
mit).

von Possetitjel (Gast)


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Paul E. schrieb:

> Ich habe ja meinen AP so eingestellt, dass am Ausgang eben
> die 8,18V DC anliegen.

Nur zum Verständnis: Ich folge dem Vorschlag von D. Lechner,
jede technisch mögliche Kombination von Strömen und Spannungen
als jeweils einen Arbeibspunkt aufzufassen und den besonderen
Arbeitspunkt, der sich ohne äußeres Signal einstellt, als
Ruhepunkt zu bezeichnen.

> D.h. am Rc liegen Ub-8,18V = 6,82 V DC an.

Ja. Das ist der Ruhepunkt.

> Und daraus kann ich halt Rc und Re berechnen. (Ub=15V)

Einen Kollektorstrom musst Du noch vorgeben.

> D.h. bei A=-10 habe ich einen Rc=680 Ohm und Re=68 Ohm.
> Ue beträgt dann also 0,68V bei Ic=10mA.

Ja, sieht passend aus.

> Also kann mein Ausgangssignal maximal zwischen 0,68V und
> 8,18V schwingen.

Nein.

> Da ja am Rc diese 6,82V abfallen.

Diese 6.8V fallen NUR ab, wenn genau 10mA fließen -- das ist
gerade im Ruhepunkt der Fall. Der Strom schwankt aber im Takt
des Eingangssignales; wenn das Eingangssignal groß genug wird,
kann der Transistor sogar völlig gesperrt werden, und am
Kollektor liegen 15V an, weil überhaupt kein Kollektorstrom
fließt und der Spannungsabfall an Rc dann Null ist.

> Irgendwie ist mir das noch nicht ganz klar. Denn wie kann
> denn das zwischen 0,68V und 15V schwingen, wenn doch am Rc
> was abfällt

Dir ist wohl die Funktion von Rc nicht ganz klar. Rc wandelt
den (im Rhythmus des Eingangssignals) schwankenden Kollektorstrom
in eine Spannung um. Der tatsächliche Kollektorstrom kann sowohl
größer als auch kleiner als der Ruhestrom werden; entsprechendes
gilt für den Spannungsabfall an Rc.

von Andreas M. (andreas61)


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Paul E. schrieb:

> Und was hat mein Kond C_e für einen Sinn? Also der lässt ja keine DC
> durch, d.h es ist nur für Wechselsignale ein Kurzschluss, d.h. der
> AC-Anteil fließt überhaupt gar nicht Richtung Masse nach unten, sondern
> nur der DC-Anteil.
>
> Wenn das stimmt, was bringt mir das?

RE ist eine Gleichstromgegenkopplung, die den Arbeitspunkt stabilisiert 
und den Eingangswiderstand erhöht. Damit die Wechselstromverstärkung 
nicht beeinflußt wird, überbrückt man RE mit CE, der für Wechselspannung 
einen Kurzschluß bedeutet.

Gruß Andreas

von Klaus R. (klara)


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Paul E. schrieb:
> Hmmm, das verwirrt ein bisschen.

Mit LTSpice kannst Du die Schaltung wunderbar analysieren.
mfg Klaus

von Günter Lenz (Gast)


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Paul E. schrieb:
>Denn wie kann denn das
>zwischen 0,68V und 15V schwingen, wenn doch am Rc was abfällt

Wenn durch einen Widerstand kein Strom fließt gibt es an ihm
auch keinen Spannungsabfall. Die maximal mögliche
Spannungsamplitude am Ausgang ist von der nachfolgenden Last
abhängig.

von Peter R. (Gast)


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nochmalioger Versuch:

Die maximal mögliche Spannung an C ist Vcc, also wenn der Strom im Ts 
Null ist.
Die minimal mögliche Spannung an C ist dann, wenn der Ts gerade voll 
leitet. Dann ist zwar UCE Null aber E ist nicht auf Masse sondern auf 
den 0,68V.

Der Spannungshub für AC ist also Vcc - Ue .  Bei Wechselspannung 
ausreichend hoher Frequenz bleibt Ue konstant auf den 0,68V .

für symmetrisch einsetzende Begrenzung muss dabei der Arbeitspunkt 
mitten zwischen den VCC bei gesperrtem Ts und dem Ue bei voll leitendem 
Ts liegen.

Die ganze Rechnung berücksichtigt im Moment keinen zusätzlichen 
Lastwiderstand.

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