Transistor als Verstärker < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 14:06 So 11.01.2009 | | Autor: | SLik1 |
| Aufgabe | Es handelt sich um keine konkrete aufgabe, sondern um das Verständnis.
Gegeben ist folgende Schaltung:
[Dateianhang nicht öffentlich] |
Die Schaltung dient zur Arbeitspunkteinstellung eines Verstärkers, damit eine effiziente, verzerrungsarme verstärkung erreicht wird.
Damit der Transitor durchlässt und verstärkt muss zwischen Basis und Emitter eine spannung >=0,7V anliegen, das signal von Emitter zu Kollektor wird dann um einen gewissen Pegel verstärkt, der vom Basisstrom abhängig ist.
Habe ich das soweit richtig verstanden?
Die Schaltung zeigt nun ein 4-widerstandsnetzwerk. Ich verstehe nun aber überhaupt nicht, wieso die verschiedenen Spannungen genau dort anliegen.
Wo fließen welche Ströme? müsste nach dem schaltbild das signal nicht durch R4 aus der Erde kommen so? Wieso liegt UB dort Oben an und ist mit dem Kollektor verbunden? was bezweckt widerstand R1? die schaltung ergibt für mich absolut keinen sinn...
kann mir jemand weiterhelfen?
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: jpg) [nicht öffentlich]
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Hallo!
Wie gut kennst du dich denn mit transistorn (nicht Trafos, wie in der Überschrift) denn schon aus? Wolltest du sofort mit dieser Schaltung einsteigen?
Wenn das so ist, dann kannst du dich ![[]](/images/popup.gif) hier erstmal etwas einlesen.
Deine Schaltung hat schon weitere Widerstände eingebaut, welche verschiedene störende Effekte zu unterdrücken und (wie du schon schriebst) eine effiziente, verzerrungsarme verstärkung zu erreichen.
> (..) das signal
> von Emitter zu Kollektor wird dann um einen gewissen Pegel
> verstärkt, der vom Basisstrom abhängig ist.
> Habe ich das soweit richtig verstanden?
Nein, der "Pegel" ist eher ein Faktor (B oder [mm] \beta) [/mm] welcher von der Bauform des Transistors abhängt.
> Wo fließen welche Ströme? müsste nach dem schaltbild das
> signal nicht durch R4 aus der Erde kommen so?
Am besten wir betrachten hier mal die Ströme:
Der Basisstrom [mm] i_B [/mm] verusacht einen Kollektorstrom [mm] i_C [/mm] = [mm] i_B \cdot [/mm] B , welcher von der Quelle [mm] (U_B [/mm] besser wäre [mm] U_{Batt} [/mm] o.ä.) durch [mm] R_3, [/mm] den Transistor und [mm] R_4 [/mm] zur Masse (oder Erde) fließt. Dieser Strom verursacht jetzt also einen Spannungsabfall an [mm] R_3, [/mm] welcher zu einem Ausgangssignal [mm] U_A [/mm] führt. Die Kondensatoren an Ein- und Ausgang sind dabei nur dazu da - wie abgebildet - die Signale zu entkoppeln, das heißt den Gleichanteil herauszufiltern.
> Wieso liegt
> UB dort Oben an und ist mit dem Kollektor verbunden?
Wie gesagt, dies ist die Betriebsspannung, welchen Kollektorstrom erzeugen muss.
> was
> bezweckt widerstand R1?
[mm] R_1 [/mm] , [mm] R_2 [/mm] und [mm] R_4 [/mm] würde ich an deiner stelle vorerst außer acht lassen, bis du die Grundlagen verstanden hast.
>die schaltung ergibt für mich
> absolut keinen sinn...
etwas klarer geworden?
mfg
>
> kann mir jemand weiterhelfen?
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 17:20 So 11.01.2009 | | Autor: | SLik1 |
Vielen dank für die Antwort!
ich habe auf der angegebenen Seite noch etwas nachgelesen, der Abschnitt zur Spannungs- und Stromverteilung hat mir gut geholfen.
Ich muss das ganze für die uni, für eine Klausur in 5 wochen lernen - in der Vorlesung habe ich nicht allzuviel verstanden, da sie hauptsächlich von einem Iranischen Assistenten des Profs, der nur gebrochen Deutsch spricht und dazu mit englischsprachigen Folien gehalten wurde.
Bisher hatte ich noch keine Ahnung davon und habe mir diese Woche das Buch "Einführung in die Halbleiterschaltungstechnik" von Holger Göbel besorgt um daraus zu lernen.
Darin habe ich nun bereits ein paar Grundlagen, Funktionsweisen der Diode, Bipolartransistor und Mosfet durchgearbeitet und - soweit ich glaube - auch verstanden.
Jetzt, wo es zu den Verstärkern ging kamen mir aber mehr und mehr Probleme.
Nach deiner Erklärung, mit Hilfe der angegebenen Seite und nochmaligen lesen der Seiten im Buch habe ich es nun so verstanden:
Die Angelegte Spannung Ue ist das Signal, welches mit Hilfe des Kondensators vom Gleichstrom befreit, entkoppelt wird, damit es komplett verstärkt werden kann.
Das Signal kommt durch den Transistor durch R4 in die Erdung, sodass entsprechend des Signals Elektronen in den Transistor 'angesaugt' werden.
Die angelegte Spannung UB (Zwischenfrage: wieso nanntest du sie UBatt?) fällt an R2 und R1 jeweils ab, sodass ein Strom zum Transistor entsteht, schaltet diesen ein. Zudem fällt sie auch an R3 ab, wodurch am Kollektor ein niedrigeres Potential anliegt - also Elektronen 'angesaugt' werden - und zwar vom Emitter entsprechend des angelegten Signals durch den Transistor.
Die Verstärkung an sich ist dann nur von den Diffusionskoeffizienten, den Dotierungen, der Basislänge und der Diffusionslänge der Basis abhängig - hängt also vollständig vom Transistor ab.
hm..das hört sich nun umständlich beschrieben an, habe ich es denn nun richtig verstanden?
Konnte nich früher antworten weil mein Router beim Antwort-schreiben ausgefallen ist :)
Danke^^
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Hallo nochmal!
> Vielen dank für die Antwort!
> ich habe auf der angegebenen Seite noch etwas nachgelesen,
> der Abschnitt zur Spannungs- und Stromverteilung hat mir
> gut geholfen.
>
> Ich muss das ganze für die uni, für eine Klausur in 5
> wochen lernen - in der Vorlesung habe ich nicht allzuviel
> verstanden, da sie hauptsächlich von einem Iranischen
> Assistenten des Profs, der nur gebrochen Deutsch spricht
> und dazu mit englischsprachigen Folien gehalten wurde.
Darf ich fragen welche Uni? Ist ja grauselig..!
>
> Bisher hatte ich noch keine Ahnung davon und habe mir diese
> Woche das Buch "Einführung in die
> Halbleiterschaltungstechnik" von Holger Göbel besorgt um
> daraus zu lernen.
> Darin habe ich nun bereits ein paar Grundlagen,
> Funktionsweisen der Diode, Bipolartransistor und Mosfet
> durchgearbeitet und - soweit ich glaube - auch verstanden.
Kenn ich nicht, weiß nicht ob das gut ist.
>
> Jetzt, wo es zu den Verstärkern ging kamen mir aber mehr
> und mehr Probleme.
>
> Nach deiner Erklärung, mit Hilfe der angegebenen Seite und
> nochmaligen lesen der Seiten im Buch habe ich es nun so
> verstanden:
>
> Die Angelegte Spannung Ue ist das Signal, welches mit Hilfe
> des Kondensators vom Gleichstrom befreit, entkoppelt wird,
> damit es komplett verstärkt werden kann.
Ja, so kann man das sagen.
> Das Signal kommt durch den Transistor durch R4 in die
> Erdung, sodass entsprechend des Signals Elektronen in den
> Transistor 'angesaugt' werden.
Die Formulierung ist etwas ungewöhnlich. Das Signal "kommt nicht in die Erdung". Du musst dir immer über Ursache und Wirkung Gedanken machen. Das Signal ist erstmal eine Wechselspannung (Ursache), welche über die Basis-Emitter-Strecke und [mm] R_4 [/mm] einen bestimmten Stom bewirkt. Dieser wird verstärkt und bewirkt seinerseits wieder eine Wechselspannung [mm] U_B [/mm] - [mm] U_3 \cdot I_C [/mm] (vereinfacht gesagt) am Ausgang.
> Die angelegte Spannung UB (Zwischenfrage: wieso nanntest
> du sie UBatt?) fällt an R2 und R1 jeweils ab, sodass ein
[mm] U_B [/mm] ist mit Basisspannung, die viele auch [mm] U_B [/mm] nennen zu verwechseln. U_Batt von Batterie oder Betriebsspannung. Kam mir nur so vor als seist du dir darüber nicht ganz im klaren.
> Strom zum Transistor entsteht, schaltet diesen ein. Zudem
NEIN! Denk nichtmehr an den Transistor als Schalter, das ist eine ganz andere Anwendung!
Denke dir erstmal [mm] R_1 [/mm] und [mm] R_2 [/mm] komplett weg. Das kommt später. Wenn deine Eingangsspannung dann zwischen 0,5V und 0,7V schwankt, hast du ein Signal, was (nicht wirklich linear) verstärkt wird. Also schwankt deine Ausgangsspannung auch proportional dazu.
> fällt sie auch an R3 ab, wodurch am Kollektor ein
> niedrigeres Potential anliegt - also Elektronen 'angesaugt'
> werden - und zwar vom Emitter entsprechend des angelegten
> Signals durch den Transistor.
Wie du das meinst ist mir nicht ganz klar, hört sich aber nicht korrekt an...
>
> Die Verstärkung an sich ist dann nur von den
> Diffusionskoeffizienten, den Dotierungen, der Basislänge
> und der Diffusionslänge der Basis abhängig - hängt also
> vollständig vom Transistor ab.
>
> hm..das hört sich nun umständlich beschrieben an, habe ich
> es denn nun richtig verstanden?
>
>
> Konnte nich früher antworten weil mein Router beim
> Antwort-schreiben ausgefallen ist :)
>
> Danke^^
Wie betrachtest du denn den Transistor? Nur von außen als Bauteil in deiner Schaltung oder willst du auch die physikalischen Vorgänge im Inneren verstehen?
Simon
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:39 So 11.01.2009 | | Autor: | SLik1 |
Ein bekannter hat mir diese tolle grafik gezeigt:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/7/73/Transistor_animation.gif
die Verstärkung b wäre demnach die Breite des Kanals, am Kollektor liegt wegen UB eine gewisses Potential, wird der Transistor nun geöffnet, fällt dieses ab, da es durch ihn hindurch in die Erde 'entweicht'.
Im Falle der obrigen Schaltung ist der Transistor aufgrund der zuführung von UB über R2 ja immer leitend, nur das Eingangssignal bestimmt wie sehr.
Demnach fällt/steigt das Potential vor dem Kollektor entsprechend des Eingangssignals. Wenn es also dort abgegriffen wird, erhält man das selbe signal, nur verstärkt.. und auch invertiert(oder?)
Die Widerstände R1+2 sind dann wohl zum einstellen des Arbeitspunktes da.. der Gleichspannungsanteil wurde aus dem Eingangssignal ja entfernt, also kann ein konstanter durch UB hinzugefügt werden, sodass der Transistor im Arbeitspunkt ist.
Den Sinn von R1 habe ich noch nicht ganz verstanden, da an R2 ja schon der Spannungsabfall stattfindet.. oder ist das ein Ausgleich für Schwankungen von UB hinter R3?
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Hallo nochmal!
> Ein bekannter hat mir diese tolle grafik gezeigt:
>
> http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/7/73/Transistor_animation.gif
ja, die ist super!
>
> die Verstärkung b wäre demnach die Breite des Kanals, am
> Kollektor liegt wegen UB eine gewisses Potential, wird der
> Transistor nun geöffnet, fällt dieses ab, da es durch ihn
> hindurch in die Erde 'entweicht'.
nicht 100% korrekt, aber kannst du so sehen, ja.
>
> Im Falle der obrigen Schaltung ist der Transistor aufgrund
> der zuführung von UB über R2 ja immer leitend, nur das
> Eingangssignal bestimmt wie sehr.
Genau, DAS ist der Punkt. Er wird wird nicht in der "Sättigung" (also nicht als Schalter) sondern im Verstärkungsbereich betrieben. Siehe: Wikipedia -> Bipolartransistor -> Arbeitsbereiche
> Demnach fällt/steigt das Potential vor dem Kollektor
> entsprechend des Eingangssignals. Wenn es also dort
> abgegriffen wird, erhält man das selbe signal, nur
> verstärkt.. und auch invertiert(oder?)
Ja, invertiert wird es bei dieser Schaltung, geht auch bei etwas anderem Aufbau ohne...
>
> Die Widerstände R1+2 sind dann wohl zum einstellen des
> Arbeitspunktes da.. der Gleichspannungsanteil wurde aus dem
> Eingangssignal ja entfernt, also kann ein konstanter durch
> UB hinzugefügt werden, sodass der Transistor im
> Arbeitspunkt ist.
Ja, der Eingangskondensator ist meist vielmehr dazu da, dass der Arbeitspunkt nicht durch den Ausgangswiderstand der Signalquelle verschoben wird. Also dass der Gleichspannungsanteil, der wie du richtigerweise festgestellt hast von R1+2 kommt "drinnen bleibt".
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> Den Sinn von R1 habe ich noch nicht ganz verstanden, da an
> R2 ja schon der Spannungsabfall stattfindet.. oder ist das
> ein Ausgleich für Schwankungen von UB hinter R3?
Nein, R1 und R2 bilden einen sogenannten Spannungsteiler (wiki) . Du brauchst beide Widerstände um aus [mm] U_B [/mm] = 12V (zum Beispiel) eine Basisspannung von 0.6V zu machen/zu teilen. Denn dort liegt irgendwo dein gewünschter Arbeitspunkt.
mfg
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:04 Mi 14.01.2009 | | Autor: | SLik1 |
Vielen Dank!
Verstanden :)
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