Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärkung aus Kleinsignalersatzschaltbild?


von mauri (Gast)


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Hallo

Ich muss euch nochmals etwas nerven.

Ich habe kein Problem damit ein Kleinsignalersatzschaltbild 
aufzuzeichnen.

Hier ist ein Video Beispiel:
https://www.youtube.com/watch?v=W975OtUBKnc

Ich habe es aber mit einer Schaltung versucht, die zusätzlich einen 
Emitterwiderstand hat wie im Bild gezeigt.

Nun was ich verstehe ist, dass überall die gleiche Spannung abfällt, 
weil parallel.
Ue über R1, R2 und rbe+RE und
Ua über rce, Rc und bei einer Last über RL

Wenn ich nun die Verstärkung berechnen möchte, kann ich sagen

Ue =  Ib* (rbe+RE)
Ua = Rc // rce * Ic, weil durch beide der Strom Ic durchfliesst.

ohne Last
Ua/Ue = - (Rc // rce)*b/(rbe+RE)

1. Warum lässt man nun rbe und rce weg wie im Buch angegeben (rot 
umrahmt) und sagt Vu sei Rc/RE?
2. Warum ist die Gleichung mit Last für Ua = Rc//rce//RL *Ic? Durch RL 
fliesst ja nicht direkt der Strom Ic, sondern nur durch Rc und rce
Wie auch im Video gezeigt? Das verstehe ich nicht...
Ich wäre eher für Ua = Rc*Ic, weil Ic auch nicht mehr wirklich durch rce 
fliesst.

sprich mit Last Ua/Ue = - Rc*Ib*b/(rbe+RE)*Ib = Rc/(rbe+RE)

von ArnoR (Gast)


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1. Das ist eine Näherung für RE>>Rbe.

mauri schrieb:
> 2. Warum ist die Gleichung mit Last für Ua = Rc//rce//RL *Ic? Durch RL
> fliesst ja nicht direkt der Strom Ic

Für die Verstärkung ist nicht Ic, sondern die Änderung des 
Kollektorstromes, also dIc maßgebend. Und der Strom dIc fließt durch die 
Parallelschaltung dieser Widerstände. Es müsste also dIc in der 
Gleichung stehen.

von mauri (Gast)


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ArnoR schrieb:
> 1. Das ist eine Näherung für RE>>Rbe.
>
> mauri schrieb:
>> 2. Warum ist die Gleichung mit Last für Ua = Rc//rce//RL *Ic? Durch RL
>> fliesst ja nicht direkt der Strom Ic
>
> Für die Verstärkung ist nicht Ic, sondern die Änderung des
> Kollektorstromes, also dIc maßgebend. Und der Strom dIc fließt durch die
> Parallelschaltung dieser Widerstände. Es müsste also dIc in der
> Gleichung stehen.

Ja.
Dann fehlt aber immer noch die Verstärkung b in der Lösung vom Buch (rot 
umrahmte Formel)
Und durch die Invertierung fehlt ein Minus.

Wie komme ich dann auf dIc mit den obigen Angaben?
Im Video rechnet er ja auch Ic = Ib*b und nicht dIc?
Bei einer wechselstrombehafteten Betrachtung ändert sich Ic ja ständig..

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> mauri schrieb:
> Dann fehlt aber immer noch die Verstärkung b in der Lösung vom Buch (rot
> umrahmte Formel)
Mit der Annahme dass U_be konstant ist, Ue = Uin
Unter Annahme dass I_b << I_c ist folgt dann Ie=Ic
Damit ist die Spannungsverstärkung nur vom Verhältnis Rc/Re abhängig.

Re ist eine (Strom-)Gegenkopplung, welche die nichtlineare Kennline des 
Transistors stark linearisiert.
Wenn du natürlich mit allen möglichen Einflüssen rechnest, bekommst du 
auch eine viel kompliziertere Formel.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von mauri (Gast)


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ok und weswegen Ua = Rc//rce//RL *Ic?

U. M. schrieb:
> Hallo,
>> mauri schrieb:
>> Dann fehlt aber immer noch die Verstärkung b in der Lösung vom Buch (rot
>> umrahmte Formel)
> Mit der Annahme dass U_be konstant ist, Ue = Uin
> Unter Annahme dass I_b << I_c ist folgt dann Ie=Ic
> Damit ist die Spannungsverstärkung nur vom Verhältnis Rc/Re abhängig.
>
> Re ist eine (Strom-)Gegenkopplung, welche die nichtlineare Kennline des
> Transistors stark linearisiert.
> Wenn du natürlich mit allen möglichen Einflüssen rechnest, bekommst du
> auch eine viel kompliziertere Formel.
> Gruß Öletronika

danke

von mauri (Gast)


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Noch eine Frage

Hier steht, dass eine Stromsteuerung IB vorliegt, wenn der 
Innenwiderstand des angeschlossenen Generators gross ist gegenüber dem 
Verstärkereingangswiderstand.
Und eine Spannungssteuerung UBE, wenn der Innenwiderstand klein ist 
gegenüber dem Verstärkereingangswiderstand..

Verstehe ich nicht, warum hat das mit dem Innenwiderstand zu tun?

Darf ich das so verstehen, dass bei einem grossen Widerstand die 
Spannung eher konstant ist gegenüber dem Strom und kleine 
Stromschwankungen an der Spannung, die an dem grossen Widerstand 
abfällt, nicht viel ausmacht. --> Deshalb stromgesteuert

Im umgekehrten Fall, wenn der Innenwiderstand klein ist, ändert sich die 
Spannung relativ zum Strom in gleichem Masse.

Richtig so? Oder bin ich hier auf dem Holzweg?

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> mauri schrieb:
> Hier steht, dass eine Stromsteuerung IB vorliegt, wenn der
> Innenwiderstand des angeschlossenen Generators gross ist gegenüber dem
> Verstärkereingangswiderstand.
> Und eine Spannungssteuerung UBE, wenn der Innenwiderstand klein ist
> gegenüber dem Verstärkereingangswiderstand..
> Verstehe ich nicht, warum hat das mit dem Innenwiderstand zu tun?
Wie ist denn eine ideale Spannungsquelle definiert?
Welche Innenwiderstand hat diese?

Dann die nächste Frage: Was ist eine ideale Stromquelle?

Grußß Öletronika

von mauri (Gast)


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Spannungsquelle --> Innenwiderstand = 0
Stromquelle --> Leitwiderstand = 0, R=unendlich g= 1/R

von Josef (Gast)


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mauri schrieb:
> Wenn ich nun die Verstärkung berechnen möchte, kann ich sagen
>
> Ue =  Ib* (rbe+RE)

Es muss heissen:

Ue = Ib*rbe + (Ib + Ic) * RE = Ib*rbe + Ib*(1+B)*RE = Ib*(rbe + (1+B)*RE 
)

Der Widerstand RE erscheint am Eingang um den Faktor (B+1) groesser.


mauri schrieb:
> Dann fehlt aber immer noch die Verstärkung b in der Lösung vom Buch (rot
> umrahmte Formel)

Damit kuerzt sich das B dann (fast) weg.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> mauri schrieb:
> Spannungsquelle --> Innenwiderstand = 0
> Stromquelle --> Leitwiderstand = 0, R=unendlich g= 1/R
na siehst du, wenn die Spannungsquelle Innenwiderstand=0 hat, wird die 
Last keinen Einfluss auf die Spannung haben -> Spannungssteuerung.
In Realität gibt es natürlich keine ideale Spannungsquelle.
Dann reicht auch die Bedingung  R_u << R_last

Und wenn die Stromquelle einen unendlichen Innenwiderstand hat (und 
dahinter eine unendliche Spannung ist), dann kann die Last den Strom 
nicht beinflussen -> Ist also stromgesteuert. (real R_i >> R_last).

Interessant ist evtl. noch, wie man den Innenwiderstand einer 
Stromquelle praktisch bestimmt.
Nimm ein ordentliches Labornetzteil, das auf einen Ausgangsstrom von 
10mA eingestellt wird. Das bringt 10,000mA mit 100 Ohm Last und 
angenommen 9,998mA mit einer Last von 3kOhm.
Wie groß ist der Innenwiderstand?

Gute Stromquellenschaltungen können einen Innenwiderstand im Bereich von 
einigen 10 MOhm und weit darüber haben.

Neben der KSQ für LED (Dioden und Bipolartransitoren sind 
stromgesteuerte BE) hat gibt es in der Industrie seit Jahrzehnten 
Mio-fach die 20mA-Stromschnittstelle zur Übertragung von Messwerten 
(meist mit sogenannten LifeZero =2/4mA).
https://download.beckhoff.com/download/document/Application_Notes/DK9221-1111-0059.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Einheitssignal
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von mauri (Gast)


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U. M. schrieb:

>
> Interessant ist evtl. noch, wie man den Innenwiderstand einer
> Stromquelle praktisch bestimmt.
> Nimm ein ordentliches Labornetzteil, das auf einen Ausgangsstrom von
> 10mA eingestellt wird. Das bringt 10,000mA mit 100 Ohm Last und
> angenommen 9,998mA mit einer Last von 3kOhm.
> Wie groß ist der Innenwiderstand?


Damit ist Ik=10mA
I durch Last ist einmal 10mA --> das ergibt Ri unendlich
im 2. Fall ist I=9.998mA
Ri=Uklemme/(Ik-I)
ergibt Ri~15MOhm

> Neben der KSQ für LED (Dioden und Bipolartransitoren sind
> stromgesteuerte BE) hat gibt es in der Industrie seit Jahrzehnten
> Mio-fach die 20mA-Stromschnittstelle zur Übertragung von Messwerten
> (meist mit sogenannten LifeZero =2/4mA).
> https://download.beckhoff.com/download/document/Ap...
> https://de.wikipedia.org/wiki/Einheitssignal

Zur Übertragung von Messwerten? Verstehe ich nicht. Wofür brauche ich 
das genau?

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> mauri schrieb:
> Zur Übertragung von Messwerten? Verstehe ich nicht.
> Wofür brauche ich das genau?
Ob du es brauchst? Keine Ahnung.
Aber die 4-20mA Stromschleife zur Messwertüberrtagung ist immer noch 
sehr verbreitet, zur Übertragung eines Messwertes Transmitter zum 
Leitsystem.
https://www.elpro.com/de/produkte/fuehler-transmitter/ntc/product/differential-pressure-transmitter-800200/pa/single/pc/product/
https://www.omega.de/pptst/TX206P_DE.html
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
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