Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Linearität der Emitterschaltung


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von Mecrop (Gast)


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Hallo,
ich habe Verständnisprobleme bezüglich der Ausgangsspannung welche sich 
bei einer Emitterschaltung ausgangsseitig einstellen soll.

Soweit ich das verstanden habe, wird die schaltung zur 
Wechselspannungsverstärkung verwendet. Was für mich heißt, die 
Ausgangsspannung soll linear (wenn auch invertiert) mit der 
Eingangsspannung steigen und bei einem fall der Eingangsspannung sinken.

Der Transistor ist in reihe mit einem Lastwiderstand und formt einen 
Spannungsteiler. Eine Änderung eines Wiederstandes hat doch keine 
lineare Änderung der spannung über dem geänderten Wiederstand zu folge.
Wie kann dan eine Emitterschaltung ein linearer Verstärker sein?

Danke schon mal für kommende Antworten, ich steh echt auf dem Schlauch

von Danish B. (danishbelal)


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Wenn man die Emitterschaltung mit einer Stromgegenkopplung betreibt, 
dann verhält sich die Spannungsverstärkung annähernd linear.

von Mecrop (Gast)


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Wow das ging ja schnell.

Kannst du mir auf die Sprünge helfen warum der Gegenkopplungswiderstand 
ein lineares Verhalten hevorruft?

von ArnoR (Gast)


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Mecrop schrieb:
> Der Transistor ist in reihe mit einem Lastwiderstand und formt einen
> Spannungsteiler.

Der Transistor ist kein (eingangs-) spannungsgesteuerter Widerstand, 
sondern eine spannungsgesteuerte Stromquelle. Die Eingangsspannung 
steuert über die Steilheit S (S=dIc/dUbe=Ic/Ut) des Transistors den 
Kollektorstrom. Die Steilheit ist aber stromabhängig, wodurch auch die 
Übertragungsfunktion stromabhängig, also nichtlinear wird.

> warum der Gegenkopplungswiderstand ein lineares Verhalten hevorruft?

Ein Emitterwiderstand bewirkt eine Verteilung der Steuerspannung auf die 
Basis-Emitter-Strecke und den Emitterwiderstand. Damit wird die 
nichtlineare Steilheit in ihrer Wirkung herabgesetzt, die Schaltung also 
linearisiert, genauso wie die Spannungsverstärkung.

von Helmut S. (helmuts)


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Ein bipolarer Transistor verhält sich nicht wie ein geteuerter 
Widerstand sondern wie eine stromgesteuerte Stromquelle mit einem sehr 
hohen Ausgangswiderstand.

Ic = B*Ib

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Mecrop schrieb:
> Kannst du mir auf die Sprünge helfen warum der Gegenkopplungswiderstand
> ein lineares Verhalten hevorruft?

Exakt lineares Verhalten verhalten erreichst du damit nicht.

Über die Gegenkopplung erreichst du ein, dass sich der fließende 
Emitterstrom weitgehend linear mit der Eingangsspannung ändert (ohmsches 
Gesetz). Bis auf den Fehler durch den Basisstrom, entspricht dieser dem 
Kollektorstrom, so dass der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand sich 
proportional mit der Eingangsspannung ändert. Die Eigenschaften der 
Schaltung werden damit unabhängiger von den Nichtinearitäten des 
Transistor, aber nie völlig unabhängig. Schreib dir mal die Gleichung 
für die Verstärkung hin. Dann siehst du, wie weit die 
Transistoreigenschaften noch auf die Schaltungseigenschaften 
durchschlagen.

von Mecrop (Gast)


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Danke
Als stromquelle macht die ganze sache endlich sinn.
:)

von 2 Cent (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Ic = B*Ib
Leider ist B nicht konstant, sonst wär es ja einfach.

Mecrop schrieb:
> Der Transistor ist in reihe mit einem Lastwiderstand und formt einen
> Spannungsteiler. Eine Änderung eines Wiederstandes hat doch keine
> lineare Änderung der spannung über dem geänderten Wiederstand zu folge.
> Wie kann dan eine Emitterschaltung ein linearer Verstärker sein?
>
> Danke schon mal für kommende Antworten, ich steh echt auf dem Schlauch
Erweitere den Schlauch: Es gibt keine linearen Verstärker. Punkt. Aber 
es gibt Versuche/Schaltungen um einen Verstärker möglichst linear zu 
machen, im Rahmen der Möglichkeiten und einzugehenden Kompromisse.
Soweit zur Philosophie.

von Dieter (Gast)


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Die Wirkung der Stromgegenkopplung und Verzerrungen verhalten sich im 
Verhältnis zur Verstärkung ungefähr wie folgendermaßen beschrieben. Wenn 
ohne Vorwiderstand die Verstärkung vieleicht bei 100 lag, so kann die 
Gegenkopplung zum Beispiel so stark ausgelegt werden, daß die 
Verstärkung auf 1/10 reduziert wird, aber der die Verzerrungen sich 
dabei auf 1/100 reduzieren. Der Nachteil ist jedoch, dass eine weitere 
Verstärkerstufe  benötigt wird, wieder mit einer Reduzierung der 
Verstärkung 1/10 und Verzerrungen auf 1/100. Insgesamt erhält man dann 
die gleiche Gesamtverstärkung und der Klirrfaktor beträgt ungefähr 1/10 
als mit nur einer Stufe ohne diese Gegenkopplungen.

Bei Profiverstärkern achtete man in der Vergangenheit darauf, dass man 
jeweils sich auf dem gleichen nichtliniearen Kennlinienabschnitt bewegte 
damit noch zusätzliche Kompensationseffekte genutzt werden konnten. 
Damit ließ sich der Klirrfaktor noch einmal um 1/2 bis zu 1/4 über zwei 
Stufen verbessern.

Genau dies vernachlässigte eine Deutsche Hifi-Qualitätsfirma in der 
Vergangenheit bei einem teuren Verstärker in einer Vorverstärkerstufe. 
Als Subunternehmer wurde die Platine im Ausland (beim Zulieferer der 
Asiatischen Konkurrenz) gefertigt. Diese Schaltung hatte bereits 
0,1%...0,2% Klirrfaktor. Die Datenangabe der Endstufe war 0,05% 
Klirrfaktor. Wer da wohl geschlafen hatte? Gegend Ende des  Studiums war 
die Marke abgeschmiert. Der Störfaktor Kunde (Boser Kunde!) hatte es 
doch irgendwie gemerkt.

von Mecrop (Gast)


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Ich hab mir das Ganze nochmal durch den Kopf gehen lassen und frage mich 
nun wie es sein kann das sich der Transistor in der Emitterschaltung wie 
eine gesteuerte Stromquelle verhält.

Die Tatsache das er das macht erklärt für mich zwar die Ausgangskennline 
aber mir ist noch nicht ganz schlüssig warum der transistor sich so 
verhält dass er trotz Reihenschaltung mit einem Widerstand den Strom im 
Lastkreis (in etwa) propotional zum Basisstrom ändert.

von karadur (Gast)


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Betrachte mal den Transistor mit konstanter Basisspannung und einem 
Widerstand am Emitter. Die Spannung am Emitter ist ca. U-Basis-0,65. => 
Spannung am Emiter konstant => Strom über Emitterwiderstand konstant.
Kollektorstrom= Emitterstrom + Basisstrom.

von Mecrop (Gast)


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Meinst du kollektorstrom=Emitterstrom-Basisstrom?
Oder bring ich da was durcheinander?

Wenn der strom am Emitterwiderstand (quasi) IC ist und dieser 
idealerweise propotional zum IB ist, heist dass das der Widerstand am 
kolektor eine spannung proportional zum IC annimt und sich zwischen 
kollektor und masse eine spannung (Uges-URL) einstellt welche 
proportional zur basisspanung ist.
Halt eben negiert.
Stimmt das so in etwa?

von Dieter (Gast)


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Falsch, richtig ist   I_E=I_C+I_B

von karadur (Gast)


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So in etwa ja.

von Dieter (Gast)


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Und I_C=beta*I_B

von Helmut S. (helmuts)


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> wie eine gesteuerte Stromquelle verhält.

Ich hatte vergessen zu erwähnen, dass bei Spannungsansteuerung leider 
Ib(Ube) eine e-Funktion ist. Das macht das Ganze natürlich völlig 
nichtlinear bezüglich der typischen Ansteuerung der Emitterschaltung mit 
einer Spannung. Außerdem hatte jemand noch erwähnt, dass auch die 
Stromverstärkung von Ic abhängt. Die haupsächlich Nichtlinearität ist 
aber die exponentielle Abhängigkeit Ib(Ube).

Ib = Is*e^(Ube/Ut)

von Dieter (Gast)


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I_E=(1+beta)*I_B

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

der Stromquellencharakter der Emitterschaltung ist eine grundlegende 
Transistor-Eigenschaft.
In Beispielen hier veranschaulicht:


https://m.youtube.com/watch?v=xR0RfmmRhDw


mfG

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