Transistor - Signale verstärken

[Babbage]

OK als erstes: was Du da gemessen hast ist warscheinlich die Gleichstromverstärkung.
Die hat erst mal nicht so viel mit der Signalverstärkung zu tun.

Ich nehme mal an, Du hast den Spannungsteiler am Eingang so ausgelegt, das der T im Arbeitspunkt liegt.
D.h. wenn der T schon voll ausgesteuert ist, weil z.B. schon mehr Strom in die Basis fließen als benötigt, dann nützt Dir dein Eingangssignal wenig. Wenn dieses um 0,2 V schwangt dann isser eben schon voll durchgesteuert und nix ändert sich am Ausgang. In diesem Fall wird der Kollektorstom nur von R3 begrenzt.

Weiterhin, das Eingangssignal liegt an einer ungünstigen Stelle. Denn der Spannungsteiler R1/R2 dämpft dies.
Deshalb wird normalerweise der Kondensator verwendet. (siehe mein Link auf Wikipedia)

Also was für ein Signal willst Du verstärken? (Spannung , Frequenz)Ist das am Ende eine Gleichspannung?
Was hast Du als Last, ein Ossi oder ein Lautsprecher..?

Babbage

[Pitt1986]

OK als erstes: was Du da gemessen hast ist warscheinlich die Gleichstromverstärkung.

ja also ich hab des halt in der ruhestellung gemessen, also dann schätz ich mal dass es die gleichstromverstärkung ist.

Die hat erst mal nicht so viel mit der Signalverstärkung zu tun.

Warum hat die Gleichstromverstärkung nichts mit der Signalverstärkung zu tun. wenn ich an der basis 0,006mA hab und wenn kein signal da ist dann mess ich 3,85mA am kollektor. somit hab ich eine verstärkung von ca. 640. wenn jetzt doch das signal an der basis um 0,001mA schwankt also auf 0,005mA und 0,007mA hab ich doch am kollektor einen strom von 3,2mA und 4,48mA bei einer versträkung von 640.
Also wieso hat die geichstromverstärkung nichts mit der signalversträkung zu tun?

Weiterhin, das Eingangssignal liegt an einer ungünstigen Stelle. Denn der Spannungsteiler R1/R2 dämpft dies.
Deshalb wird normalerweise der Kondensator verwendet. (siehe mein Link auf Wikipedia)

ja ich weiss aber mein mikro hat einen innenwiderstand von ca 600 ohm und wenn ich da kein widerstand davor tu würde das mikro 2mA strom durchlassen. das ist natürlich zuviel stromverbrauch, deswegen is der hinterm dem spannungsteiler angebracht.
kann ich des problem dann lösen indem ich so kein kondensator zwischen mikro und basis häng damit??

Also was für ein Signal willst Du verstärken? (Spannung , Frequenz)Ist das am Ende eine Gleichspannung?

also es soll einfach aus einem mikrofonsignal ein tll-pegel gemacht werden.

Was hast Du als Last, ein Ossi oder ein Lautsprecher..?

also bis jetzt hab ich ein oszilloskop als last.

mfg
pitt

[shaun]

Die Wechelspannungsverstärkung, die letztlich interessiert, wird durch den Transistor und seine Beschaltung festgelegt. Du hast die Gleichstromverstärkung gemessen, das ist eine charakteristische Größe des Transistors, die nur begrenzt (u.a. durch Ic) beeinflussbar ist. Die Wechselspannungsverstärkung kannst Du abschätzen, indem Du mal anhand der Eingangskennlinie (Ib=f(Ube)) und der Stromsteuerkennlinie (Ic=f(Ib)) ermittelst, wie stark sich Dein Kollektorstrom um den Arbeitspunkt ändert(!) wenn sich die Basisspannung um die Eingangswechselspannung (Spitze-Spitze) ändert(!) - hier zählen nur die Änderungen. Die Ausgangsspannung ist dann Kollektorstromänderung mal Lastwiderstand, und der ist für Wechselstrom durch die Parallelschaltung der Lastimpedanz mit dem Kollektorwiderstand definiert. Unter http://www.elektronik-kompendium.de/...au/0203112.htm
findest Du übrigens die Kennlinienfelder haarklein vorgekaut.
Dass Du einen Kondensator am Eingang benötigst ist selbstverständlich und hat nichts mit Transistoren zu tun. Du hast eine Schaltung, an deren Eingang eine Gleichspannung anliegt, die den Arbeitspunkt bestimmt und daher nicht verändert werden soll, also musst Du die Quelle an den Eingang derartig ankoppeln, dass kein Gleichstrom fliessen kann, und dazu nimmt man Kondensatoren. Nun wirst Du fragen, wie groß der denn sein muss. Nun ja - so groß, dass bei gegebener Eingangsimpedanz Deiner Schaltung die tiefste zu übertragende Frequenz nur so stark abgeschwächt wird, wie Du es zulassen willst. Die Eingangsimpedanz ist dabei die (wechselstrommäßige) Parallelschaltung der beiden Widerstand des Basisspannungsteilers und dem differenziellen Eingangswiderstand der Transistorstufe (den kennst Du schon: dUbe/dIb im Aussteuerbereich!), wobei letzterem wenn vorhanden noch der Emitterwiderstand in Reihe geschaltet ist, also hinzuaddiert werden muss. Ist der Emitterwiderstand mit einem C überbrückt, dient er also nur der Arbeitspunktstabilisierung und bewirkt keine Wechselstrom-Gegenkopplung, darfst Du ihn nicht in Reihe schalten. Da bei Deiner Anwendung die absolute Verstärkung eigentlich egal ist und sie nur hoch sein muss, kannst Du auf eine Wechselstromgegenkopplung wohl verzichten. Wenn am Ausgang wirklich ansatzweise ein TTL-Signal herauskommen soll, solltest Du aber noch einen Schmitt-Trigger nachschalten, der besteht auch nur aus zwei Transistoren und vielleicht erklärt ihn ja jemand, ich habe auf jeden Fall im Moment keine Lust dazu, weil Dein Problem supereinfach mit einem hochverstärkenden OP zu lösen wäre; Deine schlechten Erfahrungen haben sicher nicht persönlich mit dem OP zu tun. Und gewöhn' Dir bitte mal eine Sprache an, die aus Elementen der deutschen besteht. Die ständige Verwendung halbfertig geschriebener Wörter mit häufig falscher Vokalwahl nervt beim Lesen kolossal.

[PeterPan]

Hallo,
da dies mein erstes Posting in diesem Forum ist möchte ich mich kurz vorstellen damit Ihr wißt mit wem Ihr es zu tun habt. Mein erlernter Beruf ist Kommunikationselektroniker und meine derzeitige berufliche Aufgabe ist die Vorbereitung von Elektrofachkräften auf ihre Meisterprüfung.
Daher weiß ich das viele Leute wesentlich läger als vier Wochen benötigen um Transistoren und ihre Funktion zu verstehen.

@Pitt1986
Eine sinnvolle Antwort kann ich Dir nur geben wenn ich etwas über Deine Vorkenntnisse weiß.
Kennst Du die folgenden Gesetze?

Ohmsches Gesetz : U=R*I
1. Kirchhoff'sches Gesetz : Summe I=0
2. Kirchhoff'sches Gesetz : Summe U=0

Verstehst Du die folgenden Begriffe?
Quellenstrom
Quellenspannung
Innenwiderstand

Diese grundlegenden Begriffe sind unverzichtbar wen Du die Funktion von Transistoren verstehen willst.
Und wenn ich Deine Frage richtig verstehe möchtest Du die Schaltung nicht nur funktionierend aufbauen, sondern auch verstehen wie die einzelnen Teile zusammenwirken.

Also bis bald,
Peter Pan

[Pitt1986]

hi,

also die formeln und gesetze kenn ich und kann auch mit dene soweit umgehen und den begriff innenwiderstand kenn ich auch. aber des mit quellenspannung und -strom hab ich noch net gehört. aber wenn sich diese begriffe einfach auf die spannung und den strom beziehen weiss ich was gemeint ist.

Und wenn ich Deine Frage richtig verstehe möchtest Du die Schaltung nicht nur funktionierend aufbauen, sondern auch verstehen wie die einzelnen Teile zusammenwirken.

ja genau ich will auch wissen was die widerstände, kondensatoren usw. bewirken, obwohl ich des mittlerweile solangsam fast alles verstehe.

aber ich kann den kondensator (c1) für das eingangssignal noch nicht berechnen.

soweit ich weiss ergibt der kondensator c1 mit der eingangsimpendanz einen hochpass und somit kommen nur die signale durch die ÜBER der grenzfrequenz liegen.
und da gibts ja die formel: c1=1/(2*pi*f*r)
ja und jetzt häng ich bei der berechnung des widerstands den ich in der formel einsetzen muss.
ich weiss halt nicht ob des richtig ist wie ich den berechne.
also ich nehm die zwei widerstände für den spannungsteiler und dann den eingangswiderstand des transistors (rbe=ube/ib). einen emitterwiderstand gibts bei meiner schaltung nicht, weil ich mich entschieden hab es ohne stromgegenkopplung zu machen, weil ich schon eine spannungsgegenkopplung hab. aber den emitterwiderstand mach ich später vielleicht auch noch rein.

hab da jetzt halt noch so ne formel gefunden um die eingangsimpendanz zu berechnen, weiss halt aber net ob die formel richtig ist.
r=r1||r2||(rbe + ß * re)
weiter ausgeschrieben:
r=1/((1/r1)+(1/r2)+(1/rbe + ß * re))

r1=43000
r2=7700
ib=0,013mA
ube=0,68V
ß=500
re=nicht vorhanden

also kommt bei mir die eingangsimpendanz von: 5811 ohm
bei einer grenzfrequenz vom 2kHz müsste der kondensator einen wert von: 0,0000000136 F -> 13,69 nF haben.

stimmt meine berechnung vom c1 oder ist die formel falsch oder mach ich was falsch?

mfg
pitt

[shaun]

Bei hinreichend niedrigen Frequenzen sieht das ganz richtig aus, bei höheren dürftest Du allerdings nicht mehr davon ausgehen, dass Re um die Leerlaufverstärkung erhöht eingeht, aber hier liegen ja nun weder hohe Frequenzen noch ein Re vor, also stimmt das so. Warum Du R1 und R2 parallel geschaltet betrachten musst hast Du soweit verstanden?
Aus Deiner Beschreibung klingt so eine ideale Sichtweise dieses Hochpasses, dem ist natürlich nicht so. Du hast mit Deinen omega=1/RC die 3dB-Grenzfrequenz berechnet, also den Punkt, wo das Signal gerade um 3dB gedämpft wird. Darunter fällt das Signal dann mit 6dB/Oktave bzw 20dB/Dekade, heisst: wenn Du bei 2kHz -3dB hast, hat es sich bei 1kHz halbiert (-9dB) usw. Wenn Du besser abtrennen willst oder musst, brauchst Du mehrere Filterstufen, idealerweise also ein aktives Filter.

[PeterPan]

Hallo

also die Gleichungen stimmen, allerdings fehlt hier eine Klammer:
r=1/((1/r1)+(1/r2)+(1/(rbe + ß * re)))
Diese Gleichung gilt für eine Emitterschaltung mit nicht überbrückter Stromgegenkopplung.

Du schreibst von einer Spannungsgegenkopplung. Dann müßte deine Schaltung etwa so aussehen:
Bild hier  
Wenn das der Fall ist gilt die oben genannte Gleichung nicht.

Bis bald
Peter Pan

[Pitt1986]

hi,

ja genauso ist meine schaltung aufgebaut und jetzt fehlen halt noch die kondensatoren c1 und c2.
wo finden man diese ganzen gleichungen. da hab ich schon ziemlich viel gesucht aber nichts gefunden und um selber so eine gleichung zam zustellen versteh ich noch nicht so ganz wie des so mit den kondensatoren und widerständen zusammenhängt.

mfg pitt

[shaun]

Das war ja meine Frage: verstehst Du, warum R1//R2? Dazu wäre es hilfreich, sich mal mit Kleinsignal-Ersatzschaltbildern (ESB) zu beschäftigen, dort nimmt man nämlicht an, dass der statische Arbeitspunkt eingestellt ist und nur noch kleine Signaländerungen beinahe linear verarbeitet werden. Und für Wechselspannungen sollte die Versorgung ein Kurzschluss sein, daher werden die Widerstände des Basisspannungsteilers parallel betrachtet. Das ist bewusst keine umfassende Erklärung, sondern nur mal ein kleines Mosaiksteinchen. Desweiteren taucht im ESB dann der differenzielle Basis-Emitter-Widerstand rBE auf; der durch ihn fliessende Strom steuert dann eine Stromquelle, die den Kollektorstrom bereit stellt. Das alles hier in Worte zu fassen ist etwas zu aufwändig, dazu gibt es Lehrbücher, Skripte von Halbleiterschaltungstechnik-Vorlesungen diverser Unis/FHs, im Tietze/Schenk wird es auch grob abgegrast. Zum Verständnis des Wechselstrom-Eingangswiderstandes Deiner Schaltung kann man Kunstgriffe im Kennlinienfeld anstellen, oder man kann in die Halbleiterphysik abgleiten und sagen, rBE ist der Quotient aus Temperaturspannung mal statischer Stromverstärkung und dem Kollektorstrom. Für letzteren wird der statische Fall angenommen, da er sich im Kleinsignalfall ja nur wenig ändern darf. Temperaturspannung ist Boltzmann-Konstante mal Temperatur durch Elementarladung - das kannst Du dann einsetzen, aber ob es zum Verständnis beiträgt - ???
Die Temperaturspannung ist bei "Raumtemperatur" ca 25mV, bei einem typischen beta von 250 und einem Kollektorstrom von 3mA wären das also 2083 Ohm.
Zu Deiner Berechnung sei noch gesagt: die erste Formel stimmt, der zweiten fehlt wie PeterPan schon schrieb ein Klammernpaar. Aber Deine eingesetzten Werte stimmen nicht - was Du eingesetzt hast ist UBE, nicht uBE - also die anliegende B-E-Spannung, nicht die Änderung, die das Signal verursacht. Wo Du den Strom her hast, weiss ich nicht, aber vermutlich ist das der Strom, den Dein Basisspannungsteiler fliessen lässt, also wieder IB und nicht iB. Grosse Buchstaben stehen idR für Gleichgrößen, kleine für Wechselgrößen.

[PeterPan]

Hallo

ich habe Deine Schaltung mal in eine Ersatzschaltung für Wechselspannung umgesetzt. Der Teil im gestrichelten Kasten ist das vereinfachte ESB des Transistors von dem shaun gesprochen hat.
Die Widerstände R2 und rbe liegen paralell, ebenso die Widerstände Rc und rce die über R1 paralell zu R2 und rbe liegen. Deine Gleichung müßte also lauten:

Re = R2 ll rbe ll (R1 + (Rc ll rce))

Die Werte für rbe und rce sind einem Datenblatt zu entnehmen.

Bis bald,
Peter