Deshalb hab ich ja nach einer konkreten Schaltung gefragt.
Dies ist die Kennlinie einer Transistorstufe mit eingezeichnetem
Arbeitspunkt.
Die x-Achse ist die Spannung am Kollektor bezüglich GND, die y-Achse der
Strom durch den Transistor. Die schwarzen Kurven stehen für
unterschiedliche Ströme in die Basis.
Die Grundschaltung für dies Kurven sieht in einfachster Form so aus:
1 | .--------o--------12V
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2 | | |
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3 | .-. .-.
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4 | R1| | | | R3
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5 | | | | |
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6 | '-' '-'
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7 | | |
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8 | | o------
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9 | | B |/ C
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10 | -----o------|
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11 | | |> E
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12 | .-. |
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13 | R2 | | |
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14 | | | |
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15 | '-' |
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16 | | |
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17 | -----o--------o-------GND
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18 | (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
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Der Arbeitspunkt ist dann die Ruhespannung (ohne Eingangssignal) am
Kollektor C, angezeigt durch die blaue Linie, die diese Spannung auf der
x-Achse markiert.
Diese Ruhespannung ist zwar von allen drei Widerständen abhängig, in
deiner Kurve stellt die rote Gerade den Widerstand R3 dar und durch
Verändern dieses Widerstandes wird die Steigung der roten Geraden
verändert.
Für einen bestimmten Basisstrom (durch R1 und R2 hervorgerufen) wird die
schwarze Kurve bestimmt. Je nach Basisstrom wird die schwarze Kurve
(weitgehend) parallel zu der eingezeichneten verlaufen, entweder weiter
oben (größerer Basisstrom) oder weiter unten.
Der Schnittpunkt zwischen der roten und schwarzen Kurve ist dann der
Arbeitspunkt.
Macht man R3 größer, so wird die rote Kurve flacher verlaufen (links
weiter unten anfangen), macht man ihn kleiner, so fängt sie links weiter
oben an. Der Punkt rechts bleibt, das ist die Versorgungsspannung der
Schaltung, denn größer kann die Kollektorspannung nicht werden.
Man wird bestrebt sein, diesen Arbeistpunkt so zu legen, dass die halbe
Versorgungsspannung zwischen C und GND sich einstellt: der optimale
Arbeitspunkt.
Wird jetzt am Eingang ein Signal angelegt, so verändert sich der
Basisstrom, der durch die schwarze Kurve gekennzeichnet ist. Wird er
größer, so rutscht diese nach oben, wird er kleiner, dann eben nach
unten. Beide Male wandert der Schnittpunkt (rot-schwarz) weg von der
Mitte, d.h. die blaue Linie wandert nach links oder rechts was ja die
Spannung am Kollektor anzeigt. Damit bekommt man mit geringen
Basisstromänderungen eine große Änderung der Kollektorspannung: das ist
die Verstärkung der Schaltung.
Der Schnittpunkt mit der festen roten Geraden wandert also hin und her,
wie durch die grünen Linien angedeutet.
Wenn also der Arbeitspunkt möglichst genau in der Mitte liegt, so hast
du am Ausgang die Möglichkeit, jeweils zur Hälfte der Betriebsspannung
nach oben und nach unten zu wandern: das ist der Aussteuer- oder
Arbeitsbereich. Damit ist das der optimale Arbeitspunkt der mit dem
größtmöglichen Arbeitsbereich. Daher die Markierung mit ½ an den grünen
Linien.
Ich habe das vereinfacht und prinzipiell dargestellt. In der Praxis ist
das auch noch stark abhängig vom Transistorexemplar, von der Temperatur
etc. und man muss mit weiteren Maßnahmen den Arbeitspunkt stabilisieren.
Fürs Verständnis ist das nicht so wichtig, für den praktischen Einsatz
schon.
War jetzt viel, zugegeben ... :-)