Hallo Ich habe eine Frage. Hier im Buch Grundschaltungen der Elektronik, Herbert Bernstein steht der Arbeitspunkt für die Kollektorschaltung wird im Allgemeinen so festgelegt, dass URE = 0.5*Ubetrieb ist. Also, wenn kein Kollektorwiderstand vorhanden ist, stimme ich dem zu, weil dann die Spannung UCE beim einem Verstärker genau in die Mitte liegt. Wie mache ich es nun bei einer Emitterschaltung? Angenommen die Betriebsspannung sei 12V. Dann stelle ich zuerst Ic ein über Rc, die Spannung die dort abfallen muss ist dann 6V, dann ist auch UCE 6V. Über den vorgeschalteten Spannungsteiler an der Basis stelle ich dann den notwendigen Strom Ib ein. Dann ist der Arbeitspunkt eingestellt. Jetzt fehlt noch wegen der Temperaturabhängigkeit noch ein Emitterwiderstand. Wie gross wähle ich diesen jetzt? So gross, dass UE=1V abfällt? Ist der Vorgang so korrekt?
Hallo, > mauri schrieb: > Jetzt fehlt noch wegen der Temperaturabhängigkeit noch ein > Emitterwiderstand (Re). > Wie gross wähle ich diesen jetzt? > So gross, dass UE=1V abfällt? Was war nochmal der Grund für Re? Läßt sich daraus evtl ableiten, wie groß Re sein sollte? Überlege je eine Lösung für den Temperaturbereich 20°C +/-5°C und -40...90°C. Jetzt überlege noch, was man machen muß, damit eine Schaltung aus der Serienprod. immer funktioniert, ohne dass man bei jeder einzeln den Arbeitspunkt abgleichen muß. Bedenke auch, dass durch den Re die Verstärkung reduziert wird. Jede Entw. einer techn. Vorrichtung unterliegt einer Anzahl von Randbedingungen. Das Ergebnis deiner Bemühungen wird so gut wie nie eine perfekte Lösung sein. Vielmehr ist die "perfekte Lösung" immmer genau der Kompromiss, welcher ALLE Randbedingungen am gerade am besten erfüllt. Griuß Öletronika
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U. M. schrieb: > Was war nochmal der Grund für Re? > Läßt sich daraus evtl ableiten, wie groß Re sein sollte? Wegen der Temperaturschwankungen eben. Ich wüsste nicht, wie RE damit zusammenhängen soll. Zu gross darf RE eben nicht werden, weil bei kleinen Stromänderungen dann grosse Spannungsausschläge folgen. UBE = UR2-RE*IE > > Überlege je eine Lösung für den Temperaturbereich 20°C +/-5°C und > -40...90°C. Im ersten Fall schwankt UBE zwischen 0.71V und 0.69V Im zweiten Fall schwankt UBE zwischen 0.76V und 0.63V Bei steigender Temperatur sinkt sie um 2mV/K, sonst fällt UBE > > Jetzt überlege noch, was man machen muß, damit eine Schaltung aus der > Serienprod. immer funktioniert, ohne dass man bei jeder einzeln den > Arbeitspunkt abgleichen muß. Keine Ahnung, ich hätte angenommen, dass man das mit Potentiometern in Serie zum Basisvorwiderstand macht. > > Bedenke auch, dass durch den Re die Verstärkung reduziert wird. Vu=RC/RE ja, das ist auch mit ein Grund warum RE auch nicht so gross sein sollte.
mauri schrieb: > Vu=RC/RE > ja, das ist auch mit ein Grund warum RE auch nicht so gross sein sollte. Im Gegenteil, die Gleichung zeigt den Grund warum man RE relativ groß macht. In der Gleichung ist der Transistor mit seiner Exemplarabhängigkeit und Temperaturabhängigkeit nämlich nicht mehr drin. Man kann so ziemlich gut definiertes Verhalten erreichen, und genau das will man normalerweise. Hohe instabile Verstärkung nützt wenig. Der OPV ist die Perfektionierung dieses Prinzips.
mauri schrieb: > Hier im Buch Grundschaltungen der Elektronik, Herbert Bernstein steht > der Arbeitspunkt für die Kollektorschaltung wird im Allgemeinen so > festgelegt, dass URE = 0.5*Ubetrieb ist. Es ist unwahrscheinlich, daß das im Buch steht. Denn dann wäre es falsch. Vermutlich hast du einfach nur falsch gelesen, denn der Arbeitspunkt wird normalerweise so gelegt, daß U_ce = U_b/2 ist. Die andere Hälfte der Betriebsspannung fällt dann teilweise am Emitter- und teilweise am Kollektorwiderstand ab. mauri schrieb: > Dann stelle ich zuerst Ic ein über Rc, die Spannung die dort abfallen > muss ist dann 6V, dann ist auch UCE 6V. Nein. Am Emitterwiderstand fällt auch Spannung ab. Das kannst du bei der Dimensionierung nicht einfach unter den Tisch fallen lassen. > Über den vorgeschalteten > Spannungsteiler an der Basis stelle ich dann den notwendigen Strom Ib > ein. Nein. Bei der Stabilisierung mit Emitterwiderstand stellt man die Spannung an der Basis ein. Und den Querstrom durch den Spannungsteiler mindestens 3-fach höher als den notwendigen Basisstrom, damit der Spannungsteiler als unbelastet gelten kann. > Jetzt fehlt noch wegen der Temperaturabhängigkeit noch ein > Emitterwiderstand. > Wie gross wähle ich diesen jetzt? > So gross, dass UE=1V abfällt? Das wäre eine gängige Dimensionierung. Und dann müßtest du R_c = 5*R_e wählen, damit jeweils 1V und 5V abfallen. Zusammen dann 6V und die restlichen 6V über dem Transistor.
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Axel S. schrieb: > Es ist unwahrscheinlich, daß das im Buch steht. Denn dann wäre es > falsch. Vermutlich hast du einfach nur falsch gelesen, denn der > Arbeitspunkt wird normalerweise so gelegt, daß U_ce = U_b/2 ist. Die > andere Hälfte der Betriebsspannung fällt dann teilweise am Emitter- und > teilweise am Kollektorwiderstand ab. voila, siehe Bild. > mauri schrieb: >> Dann stelle ich zuerst Ic ein über Rc, die Spannung die dort abfallen >> muss ist dann 6V, dann ist auch UCE 6V. > > Nein. Am Emitterwiderstand fällt auch Spannung ab. Das kannst du bei der > Dimensionierung nicht einfach unter den Tisch fallen lassen. Es gibt nur einen Emitterwiderstand in der Schaltung.. Siehe Bild. Wenn URE = 6V ist, ist ja UCE=Ub/2, wenn Ub=12V.. >> Über den vorgeschalteten >> Spannungsteiler an der Basis stelle ich dann den notwendigen Strom Ib >> ein. > > Nein. Bei der Stabilisierung mit Emitterwiderstand stellt man die > Spannung an der Basis ein. Und den Querstrom durch den Spannungsteiler > mindestens 3-fach höher als den notwendigen Basisstrom, damit der > Spannungsteiler als unbelastet gelten kann. ok > >> Jetzt fehlt noch wegen der Temperaturabhängigkeit noch ein >> Emitterwiderstand. >> Wie gross wähle ich diesen jetzt? >> So gross, dass UE=1V abfällt? > > Das wäre eine gängige Dimensionierung. Und dann müßtest du R_c = 5*R_e > wählen, damit jeweils 1V und 5V abfallen. Zusammen dann 6V und die > restlichen 6V über dem Transistor. Danke ;)
"Wie mache ich es nun bei einer Emitterschaltung?" Hallo, nochmal lamgsam. Ganz oben führst Du die Kollektorschaltung an, möchtest aber wissen, wie man das für die Emitterschaltung machen müßte. Allen bisherigen Antworten sollten sich also auf die Emitterschaltung beziehen. Jetzt kommst Du mit einem Bild der Kollektorschaltung als Beweis. Liegt ein unfreiwilliger Irrtum vor? MfG
Axel hat sicher Kollektorschaltung überlesen. Er hat es aber sonst schön dargestellt. Der Emitterwiderstand wurde vor allem bei Ge-Transis benötigt. Bie Si ist die Temperaturabhängigkeit wesentlich geringer. Meiner Erinnerung nach wurde der Spannungsabfall so gewählt, dass die BE-Spannung in einem Bereich des geringsten Temperaturkoeffizienten war. Durch Überbrücken mit einem Kondensator hatte er aber keinen Einfluss auf die Wechselstromverstärkung.
Christian S. schrieb: > "Wie mache ich es nun bei einer Emitterschaltung?" > > Hallo, > > nochmal lamgsam. > > Ganz oben führst Du die Kollektorschaltung an, möchtest aber wissen, wie > man das für die Emitterschaltung machen müßte. > > Allen bisherigen Antworten sollten sich also auf die Emitterschaltung > beziehen. > > Jetzt kommst Du mit einem Bild der Kollektorschaltung als Beweis. > > Liegt ein unfreiwilliger Irrtum vor? > > MfG Upps, dann liegt es an mir, sorry. Ja dann aber stimmt das was im Buch steht so, jetzt bezogen auf die Kollektorschaltung. Aber dann nur bei der Kollektorschaltung ohne Kollektorwiderstand.
mauri schrieb: > Aber dann nur bei der Kollektorschaltung ohne > Kollektorwiderstand. Was erwartest du denn da sonst :-)
mauri schrieb: > U. M. schrieb: > >> Jetzt überlege noch, was man machen muß, damit eine Schaltung aus der >> Serienprod. immer funktioniert, ohne dass man bei jeder einzeln den >> Arbeitspunkt abgleichen muß. Da drauf komme ich leider immer noch nicht. Wie sollte das gehen mit all den Bauteiltoleranzen etc.?
Kollektorschaltung oder Emitterfolger(schaltung) sind das gleiche. Beides kommt noch als Begriff vor und zweiter wird manchmal verkuerzt um "folger". Das bringt Verwirrung liegt aber an US-DEU frueheren unterschiedlichen Sprachgebrauch.
mauri schrieb: > Aber dann nur bei der Kollektorschaltung ohne > Kollektorwiderstand. Das ist der Ursprung der Kollektorschaltung, da gibt es keinen Kollektorwiderstand. mauri schrieb: > Wie sollte das gehen mit all den Bauteiltoleranzen etc.? Wo ist das Problem? Mit dem Basisspannungsteiler stellst du die Basisspannung ein und es ergibt sich automatisch die Emitterspannung mit 0.7V weniger. Die schwankt jetzt nur noch um -2mV/K, also bei 100° Temperaturdifferenz zwischen kältestem und wärmsten Einsatz um gerade mal 200mV. Gegenüber dem Nominalpegel von der halben Versorgungsspannung wird das einfach vernachlässigt. Außerdem: den Transistor wirst du eh nicht mit Signalen betreiben, die der halben Betriebsspannung entsprechen, sondern mit deutlich kleineren. Die anderen Bauteile (sind nur noch Widerstände in der Schaltung) haben einen um Größenordnungen kleiner Drift. Also erst recht vernachlässigbar. Und nach dem Ausgangs-C C2 ist eh nichts mehr davon übrig.
mauri schrieb: > Wie sollte das gehen mit all den Bauteiltoleranzen etc.? Doch das geht. Die größte Toleranz ist die Stromverstärkung. Heute kriegt die Industrie die gewünschten Transistoren ausgemessen geliefert. Der Bastler nimmt einen anderen R und gut ist es. In der Emitterschaltung gibt es ja drei Stufen. - Der Basisstrom wird mit R von UB zur Basis gebracht. Keinerlei Stabilisierung. - Der Basisstrom wird von C zur B gebracht. Es erfolgt eine gewisse Temperaturkompensation. - Mit Emitterwiderstand und Basisspannungsteiler kann man eine optimale Temperaturkompensation und eine Unabhängigkeit der Wechselspannungsverstärkung erhalten. Ist nicht ganz einfach. Da du Interesse hast, bau doch die Schaltungen auf. Möglichst mit GE-Transis. Da kannst du die Temperaturabhängigkeiten besser erkennen. Dieter schrieb: > Kollektorschaltung oder Emitterfolger(schaltung) Emitterfolger und Emitterschaltung ist verschieden.
Hallo, > mauri schrieb: > Wegen der Temperaturschwankungen eben. Ich wüsste nicht, wie RE damit > zusammenhängen soll. Zu gross darf RE eben nicht werden, weil bei > kleinen Stromänderungen dann grosse Spannungsausschläge folgen. > UBE = UR2-RE*IE >> Überlege je eine Lösung für den Temperaturbereich 20°C +/-5°C und >> -40...90°C. > Im ersten Fall schwankt UBE zwischen 0.71V und 0.69V Nein, die Ube ist ja gar nicht so genau definiert. Je nach Basisstrom und Exemplar liegt sie im Bereich von 0,6...0,7V. Aber wenn die Temp. um 5K schwankt, ändert sich Ube eben nur um ca 10mV. Da würde es schon reichen, wenn der Re 100...200mV abfallen. > Im zweiten Fall schwankt UBE zwischen 0.76V und 0.63V Ich denke, da hast du nicht richtig gerechnet. > Bei steigender Temperatur sinkt sie um 2mV/K, sonst fällt UBE Besser formuliert: Die Ube kann sich bei 70K Temp.-Änderung um ca. -140mV ändern. Da sollte über Re also schon eher 1...2V abfallen. >> Jetzt überlege noch, was man machen muß, damit eine Schaltung aus der >> Serienprod. immer funktioniert, ohne dass man bei jeder einzeln den >> Arbeitspunkt abgleichen muß. > Keine Ahnung, ich hätte angenommen, dass man das mit Potentiometern in > Serie zum Basisvorwiderstand macht. Das kannst du als Bastler machen, aber in Serie ist das ein Arbeitsaufwand, den man sich möglichst sparen will. Also muß man auch die Exemplarschwankungen der Transistoren berücksichtigen. Wenn dies angenommen bis +/-30mV sein kann, sollte über den Re zusätzlich eine Spannung von ca. 300mV abfallen. Falls man am Transistor noch Eigenerwärmung berücksichtigen muß, ist das auch noch zu berücksichtigen. >> Bedenke auch, dass durch den Re die Verstärkung reduziert wird. > Vu=RC/RE > ja, das ist auch mit ein Grund warum RE auch nicht so gross sein sollte. So ist es. Du must also für dich ein Optimum finden. Weil Re zugunsten der Stabiltät (wegen Drift und Exemplarschwankungen) nicht zu klein sein darf, du aber andererseits eine gewisse Verstärkung brauchst, mußt du dein Schaltungskonzept darauf anlegen. Es braucht also evtl. eine zusätzliche Verstärkerstufe um eine stabile Schaltung zu bekommen. Das kann aber auch wieder Nachteile haben. Gruß Öletronika
U. M. schrieb: >> Im zweiten Fall schwankt UBE zwischen 0.76V und 0.63V > Ich denke, da hast du nicht richtig gerechnet. ja, scheint so ;) >> Bei steigender Temperatur sinkt sie um 2mV/K, sonst fällt UBE > Besser formuliert: Die Ube kann sich bei 70K Temp.-Änderung um ca. > -140mV ändern. Da sollte über Re also schon eher 1...2V abfallen. > >>> Jetzt überlege noch, was man machen muß, damit eine Schaltung aus der >>> Serienprod. immer funktioniert, ohne dass man bei jeder einzeln den >>> Arbeitspunkt abgleichen muß. >> Keine Ahnung, ich hätte angenommen, dass man das mit Potentiometern in >> Serie zum Basisvorwiderstand macht. > Das kannst du als Bastler machen, aber in Serie ist das ein > Arbeitsaufwand, den man sich möglichst sparen will. > Also muß man auch die Exemplarschwankungen der Transistoren > berücksichtigen. > Wenn dies angenommen bis +/-30mV sein kann, sollte über den Re > zusätzlich eine Spannung von ca. 300mV abfallen. Danke ;)
michael_ schrieb: > Axel hat sicher Kollektorschaltung überlesen. In der Tat. Ich war gar nicht auf den Gedanken gekommen, daß jemand ausgerechnet die Dimensionierungshinweise für die Kollektorschaltung auch für eine Emitterschaltung verwenden wollen würde. Eine Arbeitspunktstabilisierung braucht die Kollektorschaltung z.B. auch nicht. Ihre Gleichspannungsverstärkung ist ja nur knapp 1. Ein paar mV Temperaturdrift erscheinen dann 1:1 am Ausgang. Bei einer Emitterschaltung mit Verstärkung >=100 ist die Situation deutlich anders. Der Haupteinflußfaktor, den man durch die Stabilisierung eliminieren will, ist auch weniger die Temperaturabhängigkeit des Transistors, sondern seine Exemplarstreuung.
1 | Emitterschaltung mit Stromgegegenkopplung |
2 | ----------------------------------------- |
3 | |
4 | +Ub |
5 | o-------+------------+ |
6 | | | |
7 | | v Ic |
8 | | | |
9 | | Rc | |
10 | v IR1 ,-, | |
11 | | | | | URc |
12 | .-. | UR1 '-' | |
13 | | | | | v |
14 | '-' v +--------||----o out |
15 | | | |
16 | | Ib |/ |
17 | in o---||---+---->-----| NPN |
18 | | |> |
19 | v IR2 | |
20 | | Re | |
21 | ,-, | ,-, | |
22 | | | | UR2 | | | URe |
23 | '-' | '-' | |
24 | | v | v |
25 | | | |
26 | --- --- |
27 | |
28 | "Praxisdimensionierung": |
29 | |
30 | - angenommen wird eine Spannungsverstaerkung in etwa der |
31 | Driftverstaerkung. Hier gilt: |
32 | |
33 | Vu ~= Rc / Re |
34 | |
35 | - Kollektor-Emitter Restspannung wird vernachlaessigt |
36 | |
37 | - der Basisstrom, der durch den Re abfliesst, wird |
38 | vernachlaessigt (bei Kleinleistungstransistoren mit |
39 | relativ hohen Gleichstromverstaerkungsfaktoren ein |
40 | gangbarer Weg, bei Leistungstransistoren mit vllt. nur |
41 | einem B von 20 sollte der Basisstrom NICHT vernach- |
42 | laessigt werden) |
43 | |
44 | - IR2 ist um den Querstromfaktor Q = 3 .. 10 groesser als Ib |
45 | Groesserer Wert stabiler aber kleinerer Eingangswiderstand |
46 | kleiner Wert unstabiler, aber hoeherer Eingangswiderstand |
47 | |
48 | - B ist der Gleichstromverstaerkungsfaktor des Transistors |
49 | |
50 | - Ube ist Basis-Emitterspannung im schon leitenden Bereich |
51 | |
52 | Gegeben sei: |
53 | |
54 | Ub = 12V B = 200 Vu = 10 Ube = 0,65V Rc = 1k Q = 5 |
55 | |
56 | ------------------------------------------------------------ |
57 | |
58 | Re = Rc / Vu = 100 |
59 | |
60 | URc = (Ub * (Rc / (Rc + Re))) / 2 = 5,45 V |
61 | |
62 | Ic = URc / Rc = 5.45 mA |
63 | |
64 | URe = Re * Ic = 0.545 V |
65 | |
66 | UR2 = URe + Ube = 1.19 V |
67 | |
68 | Ib = Ic / B = 27.25 uA |
69 | |
70 | IR2 = (Q+1) * Ib = 0.163 mA |
71 | |
72 | R2 = UR2 / IR2 = 7.29k |
73 | |
74 | R1 = (Ub - UR2) / (Q * Ib) = 78,6k |
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