Irgendwie stehe ich auf dem Schlauch und ich sehe wohl den Wald nicht weil es zu viele Bäume gibt (okay, die Lästerforumisten dürfen jetzt wieder über mich herziehen, wenn es eine gute Anwort gibt war es das dann wert).
Wie berechnet sich aus einem Emitter gekoppelten Verstärker, siehe Schaltplan, die Spannungsverstärkung?
Den Arbeitspunkt kann ich natürlich berechnen. Gegebene Schaltung erzeugt mir in der Simulation sowie bei einem Versuchsaufbau einen Verstärkungsfaktor von ca. 35. Fast unabhängig vom Gleichstromverstärkungsfaktor.
In der Simulation kann ich hier Werte von 100 bis 300 eingeben und es ändert sich fast nichts, im Versuchsaufbau kann ich unterschiedliche Transistoren einsetzen... natürlich das gleiche.
Das stimmt nicht! Die die Verstärkung bestimmenden Widerstände müßten in den 2 Emitterzweigen VOR dem Widerstand nach Minus sitzen. So wie gezeichnet erntet man eine sehr hohe Verstärkung, die in der Praxis allerlei Schwankungen unterworfen ist (Temperatur etc.)
Wenn im Gleichgewichtspunkt sich die die Ströme aufteile, d.h. von jedem Transistor die Hälfte käme, dann wurde bei 0,5V am Widestand von jeder Seite 0,25mA kommen. Wenn jetzt eine Seite ein Signal von 1mV bekäme, wird T1 etwas mehr geöffnet. Der Stromfluss könnte sich dann auf 0,3mA erhöhen. Der andere Transistor liefert dann nur noch 0,2mA. Die 0,05mA an 10k bewirken ein Änderung des Spannungsabfalls von 0,5V. In dem Falle wäre die Verstärkung 500mV zu 1mV.
Dies ist ein Differenzverstärker, der rechte Transistor verstärkt im Leerlauf.
Die Verstärkung ist proportional dem Spannungsgefälle über dem Kollektorwiderstand, dividiert durch eine konstante um die 30mV, wenn ich das recht erinnere, hat irgendwas mit kT zu tun und findet sich im Tietze Schenk. Lang, lang ists her...
Man kann auch die Vorwärtssteilheit des ersten Transistors (mA/V) in Abhängigkeit von dessen Kollektorstrom zugrunde legen , diese Stromänderung erzeugt am Kollektorwiderstand des rechten Transistors eine entsprechende Spannungsänderung.
Das ist ein Emitterfolger, gefolgt von einer Stufe in Basis Schaltung.
entsprechend ist die Verstärkung zu berechnen.
Aha! Deswegen heißt das ja auch Emitter gekoppelter Verstärker. Ein Emitterfolger hat die Verstärkung <= 1, die Verstärkung einer Basisschaltung mit Rc und Re hat einen anderen Verstärkungsfaktor als die emittergekoppelte.
Dies ist ein Differenzverstärker, der rechte Transistor verstärkt im
Leerlauf.
... und nein, ein Differenzverstärker ist es nicht!
Ein Differenzverstärker sind 2 Emitterstufen bei dem beide Emitter verbunden sind (wie hier auch der emittergekoppelte Verstärker) und entweder einen gemeinsamen Re haben, oder die am Re mit einer Konstantstromquelle gespeißt wird. Aber im Gegensatz zu hier ist der linke Zweig des Verstärkers eben auch ein Emitterverstärker und das Signal wird zwischen beiden Kollektoren abgegriffen.
So wie
gezeichnet erntet man eine sehr hohe Verstärkung, die in der Praxis
allerlei Schwankungen unterworfen ist (Temperatur etc.)
Wurde beobachtet, hält sich zumindest bei der Temperatur in Grenzen. Obige Schaltung erhöht den Verstärkungsfaktor von ca. 35 auf 42 bei Erwärmung mit dem Fön. Temperatur habe ich jedoch nicht gemessen.
Grundsätzlich ging es mir darum, wie sich die Verstärkung hier berechnet.
So wie
gezeichnet erntet man eine sehr hohe Verstärkung, die in der Praxis
allerlei Schwankungen unterworfen ist (Temperatur etc.)
Mit steigender Temperatur wird der Verstärkungsfaktor der Transistoren größer. In der Simulation kann man die Verstärkungsfaktoren B der Transistoren einstellen. Hier kann man dann auch sehen dass zumindest das nicht den sooo großen Einfluß hat.
So wie gezeichnet erntet man eine sehr hohe Verstärkung,
Na ja.
Grundsätzlich richtig, aber bei nur 0.25mA Kollektorstrom
ist die Steilheit der Transistoren nicht so dolle.
Mit S = Ic/U_T kommt man auf überschlägig 0.01 Siemens;
zusammen mit den 10k||100k Kollektorwiderstand gibt für
eine Stufe eine Spannungsverstärkung von ca. 90.
Wegen R_aus_1 = R_in_2 halbiert sich das nochmal auf 45...
die in der Praxis allerlei Schwankungen unterworfen
ist (Temperatur etc.)
Logisch.
Die Temperaturspannung heisst ja nicht aus Spaß so...
[...] Fast unabhängig vom Gleichstromverstärkungsfaktor.
Logisch.
In der Simulation kann ich hier Werte von 100 bis 300
eingeben und es ändert sich fast nichts, im Versuchsaufbau
kann ich unterschiedliche Transistoren einsetzen...
natürlich das gleiche.
Die Stromverstärkung bestimmt den Eingangswiderstand.
Die Steilheit bestimmt die Spannungsverstärkung.
Solche Schaltungen denken sich nur Theoretiker aus. Es fehlt völlig eine Gegenkopplung zur Arbeitspunktstabilisierung.
Setze mal in der Simulation für die Basisspannungsteiler Widerstände mit 5% Toleranz ein oder ändere die Temperatur, VCC.
Super dämlich, daß Du die Bauteile nicht nummeriert hast. Daher kann man die Schaltung nicht genauer kommentieren.
Das ist ein Emitterfolger, gefolgt von einer Stufe in Basis Schaltung.
entsprechend ist die Verstärkung zu berechnen.
Das ist genau der richtige Ansatz zur Berechnung:
Stufe 1 (Koll.Schaltung): Vu1=g1re/(1+g1re)
wobei re=1/g2 der Eing.-Widerstand der Basisschaltung ist (re<<1k)
Mit g1=g2=g ist damit Vu1=1/2.
Stufe 2: Die Verstärkung der Basisstufe ist Vu2=g*Rc.
Gesamtverstärkung: Vu=Vu1Vu2=(1/2)gRc.
Kommentar 1: Der Gleichtakteinfluss wurde dabei vernachlässigt und außerdem gilt die Vereinfachung 1/g<<Re=1kOhm.
Kommentar 2: Der letzte Satz des Fragestellers verdient noch einen Kommentar (Zitat: "Fast unabhängig vom Gleichstromverstärkungsfaktor.....In der Simulation kann ich hier Werte von 100 bis 300 eingeben und es ändert sich fast nichts. im Versuchsaufbau kann ich unterschiedliche
Transistoren einsetzen... natürlich das gleiche.").
Diese Beobachtung ist ein schöner Nachweis für die (oft geleugnete) Tatsache, dass der Transistor ein spannungsgesteuertes Element ist (Shockley-Gleichung) und die "Stromverstärkung B" (leider irreführende Bezeichnung) keinen Einfluss auf die Spanungsverstärkung hat. Ausschlaggebend ist allein die Steigung der Spannungssteuerkennlinie Ic=f(Vbe) - das ist die Steilheit g.
Die Größe B bestimmt nur den - leider unvermeidlichen - Basisstrom und damit den Eingangswiderstand an der Basis.
Das ist ein Emitterfolger, gefolgt von einer Stufe in Basis Schaltung.
entsprechend ist die Verstärkung zu berechnen.
Aha! Deswegen heißt das ja auch Emitter gekoppelter Verstärker. Ein
Emitterfolger hat die Verstärkung <= 1, ...
Vielleicht ist das Folgene inzwischen eh schon klar geworden:
Wenn du den rechten Transistor weg nimmst, hat der linke eine Vst. von fast 1. Nachdem aber der rechte Transistor vorhanden ist und auf den selben Re arbeitet, wobei seine Basis bezüglich AC geerdet ist, ergibt sich am Re ein Mittelwert und die wirksame Verstärkung des Eingangstransistors ist fast 1/2.
Es ist eine Differentalstufe, wie beim bipolaren OP im Eingang.
Es ist ist eben kein Differenzverstärker. Differenzverstärker sind, wie schon erwähnt, zwei Emitterstufen, die auf einen gemeinsamen Emittewiderstand arbeiten (s.hier https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0209091.htm). Im realen OPV (IC) wird der Emitterwiderstand i.d.R. von einer Stromquelle und die Kollektorwiderstände durch Stromspiegel ersetzt.
Wenn du den rechten Transistor weg nimmst, hat der linke eine Vst. von
fast 1. Nachdem aber der rechte Transistor vorhanden ist und auf den
selben Re arbeitet, wobei seine Basis bezüglich AC geerdet ist, ergibt
sich am Re ein Mittelwert und die wirksame Verstärkung des
Eingangstransistors ist fast 1/2.
Na ja ....wieso denn "Mittelwert"?
Die erste Stufe hat deshalb die Verstärkung von Vu1=1/2 weil sie auf einen Widerstand re=1/g2 arbeitet, dessen Kehrwert genauso groß ist wie die eigen Steilheit g1 (also: g1=g2=g).
Schau bitte nochmals nach, die "Gegenkopplung zur
Arbeitspunktstabilisierung" ist deutlich zu sehen.
Du vertraust darauf, daß beide Basen die exakt gleiche Spannung sehen und die Transistoren auch die gleiche Temperatur haben, damit sich der Strom durch den 1k einigermaßen gleichmäßig aufteilt.
Addiere mal auf den einen 1,8k noch eine Toleranz von 5% und simuliere dann neu.
Im worst case könnten die Toleranzen der 1,8k gegensätzlich sein, sowie bei den 6,8k. Dann bekommt die eine Basis 0,97V, die andere 1,13V.
Man könnte aber die Stabilität deutlich erhöhen, indem man 2 Emitterwiderstände nimmt und einen Koppelkondensator dazwischen.
Du vertraust darauf, daß beide Basen die exakt gleiche Spannung sehen
und die Transistoren auch die gleiche Temperatur haben, damit sich der
Strom durch den 1k einigermaßen gleichmäßig aufteilt.
Nö, das habe ich weder geschrieben, noch impliziert. Diese fantastische Vermutung stammt von dir, und dort lasse ich sie auch.
Es ist ist eben kein Differenzverstärker. Differenzverstärker sind, wie
schon erwähnt, zwei Emitterstufen, die auf einen gemeinsamen
Emittewiderstand arbeiten
Das tut die Schaltung auch. Die verlinkte hat symmetrische Ausgänge, diese hier verzichtet auf den anderen Ausgang, also asymmetrisch.
