Emitterschaltung (Spannungsverstärkung)

[BlueHazzard]

Hallo,

ich möchte gerne einen kleinen Verstärker bauen.
Eingangsspannung Vss = 750mV also von +325mV bis zu -325mV
Das Ausgangssignal sollte so hoch wie möglich sein, bei einer Versorgung von 9V. Die Ströme sind nicht kritisch. Das einzige, es sollte mit einem Transistor aufgebaut werden, was nach meinen Informationen mit einer Emitterschaltung sehr "einfach" zu realisieren "wäre".

Ich habe nun nach ein paar Formeln im Internet gesucht und gefunden. Dann alles schön berechnet. Der Arbeitspunkt ist bei 4.3V gewählt. Das Ausgangssignal sollte also von ca 0.3 bis 8.6V reichen oder?

Aufgebaut und getestet... denkste... mit dem Oszi nachgemessen. Der Arbeitspunkt ist an der Basis schön bei ca 1V was ja auch passen müsste oder? Beim Ausgang messe ich mein Eingangssignal mit selber Amplitude wie am Eingang auf 4.3V... Das Eingangssignal wird also einfach auf 4.3V hinauf geschoben, die Amplitude bleibt aber gleich. Was mache ich falsch?

(Eine darauffolgende Simulation mit dem PC brachte das selbe Ergebniss. Was mache ich also eindeutig falsch?)

Weiß jemand eine gute Seite wo die Emitterschaltung mit Beispielen grrechnet wird?

mfg.

[anders]

Der Arbeitspunkt ist an der Basis schön bei ca 1V

Aber nicht mit den gezeigten Werten für R1 und R3!

Rechnerisch ergibt sich auch die Verstärkung etwa als das Verhältnis von R2 / R4 als 300.
Das ist bei der gegebenen Betriebsspannung viel zu hoch, wenn du mit 750mVss Eingangsignal arbeiten willst.

Trotzdem will ich dir mal die Geschichte bei den gegebenen Werte (ausser R1, R3, die falsch sind) vorrechnen. Das Meiste davon kann man im Kopf rechnen:

Wenn du am Kollektor etwa 4V haben willst (die 9V Batterie bleibt ja nicht ewig so hoch), fliessen durch R2 etwa 1/3 mA.
Praktisch der gleiche Strom fliesst durch den Emitterwiderstand und sorgt dafür, dass der Emitter sich auf etwa +17mV befindet.
Die Ube eines Kleinsignaltransistors bei derartigen Strömen liegt bei typisch etwa 600mV und deshalb solltest du den Basisspannungsteiler so wählen, dass an der Basis etwa 620mV anliegen.
Wenn du die Stromverstärkung mit 200 annimmst, beträgt der erforderliche Basisstrom etwa 1,7µA. Man wählt den Strom durch den Basisspannungsteiler mindestens 10x so hoch, dann kann man den Einfluss des Basisstroms auf die geteilte Spannung vernachlässigen.
Hier wären das also z.B. 200µA was einem Gesamtwiderstand von 45kOhm entspricht.

Der Eingangswiderstand der Schaltung wird durch den niedrigeren Widerstand des Spannungsteilers dominiert.
Da 9V etwa 15 mal so hoch wie 620mV sind, wird dieser Widerstand etwa 3kOhm betragen. Dem parallel liegt der Eingangswiderstand des Transistors, der etwa 200*50 = 10kOhm beträgt.
Somit ergibt sich der Eingangswiderstand der Schaltung zu etwa 2,3kOhm.
Das solltest du bei der Dimensionierung des Koppelkondensators berücksichtigen.

Der Nachteil dieser simplen Schaltung ist eine schlechte Stabilität gegenüber Temperatur- und Spannungsschwankungen. Die Ube des Transostors ändert sich mit etwa 2mV/°C und allein die Wahl verschiedener Transistortypen kann eine Differenz von 100mV zur Folge haben.
Die Batteriespannung wird um 10% schwanken, an der Basis macht das 93mV, und die Verwendung von Widerständen mit 5% Toleranz beschert dir weitere 45mV Unsicherheit bei der Basisspannung.
Jeder einzelne dieser Einflüsse ist also schon grösser als die 17mV "Reserve", die du durch den Emitterwiderstand hast, und deshalb solltest du dich nicht wundern, wenn diese Schaltung schlecht oder garnicht funktioniert.

Realistischer wäre ein Mittelwert von etwa 0,5..1V am Emitter. Bei maximalem Stromfluss durch die Signalamplitude steigt diese Spannung auf das Doppelte.
Dem Transistor gönnen wir, damit er überhaupt noch arbeitet, eine Uce von 0,5V, so dass sich eine minimale Kollektorspannung von 1,5V ergibt.
Die maximale Kollektorspannung betragt unter Berücksichtung der fallenden Batteriespannung vielleicht 8V, sodass wir ein Ausgangssignal von 6,5Vss erreichen können.
Dazu gehört dann eine Verstärkung von 8,7.
Da Kleinsignaltransitoren wie der BC547 bei etwa 2mA ihre optimalen Werte erreichen, sollte der Emitterwiderstand z.B.270 Ohm und der Kollektorwiderstand dann 2,4kOhm betragen.
Den Basisspannungsteiler wählen wir ähnklich wie oben, aber so dass sich an der Basis eine Spannung von 0,5+0,62V(Datenblattwert) = 1,1V ergibt.

[BlueHazzard]

Also für diese ausführliche und schöne Antwort möchte ich mich bedanken...

sowas könnte auch mal auf Wikipedia stehen....

werde das alles Morgen ausprobieren...

danke,
mfg. und eine gut Nacht allen....

[BlueHazzard]

Hallo,

Also nun hab ich mal probiert alles neu durzurechnen und das ganze zu simulieren...
klappt aber nicht... wo liegt mein Fehler?

Schaltplan3.JPG

[formelzeichen]U_{BE} = 660mV[/formelzeichen]

[formelzeichen]I_C = 2mA[/formelzeichen]

[formelzeichen]U_{R_E}= I_C * R_E = 550mV[/formelzeichen]

[formelzeichen]U_{R2} = U_{BE}+U_{R_E}= 660mV+550mV=1,21V[/formelzeichen]

[formelzeichen]U_{R1} = U_B-U_{R2} = 8V - 1,21V = 6,79V[/formelzeichen]

[formelzeichen]I_B = \frac{I_C} {B} = \frac {2mA} {200} = 10 \mu A[/formelzeichen]

[formelzeichen]I_q = 5* I_B = 50 \mu A[/formelzeichen]

[formelzeichen]R_1 = \frac {U_{R1}} {I_B+I_q} = \frac {6,79V} {60\mu A} = 113k\Omega[/formelzeichen]

[formelzeichen]R_2 = \frac {U_{R2}} {I_q} = \frac {1,21V} {50\mu A} = 24k\Omega[/formelzeichen]

Die Simulation schaut so aus:

Simulation1.JPG

mfg. und Danke

[Ladungsträger]

Hallo,

auf die schnelle würde ich sagen du solltest das Eingangssignal noch DC-mässig abkoppeln, sonst ist die ganze Arbeitspunkteinstellung (R1, R3) für die "Katz". z.B. Einfach einen Kondensator zwischen V2 und Spannungsteilerknoten einsetzten der bei deiner Erregerfrequenz niederohmig im Vergleich zum Eingangswiderstand (R1||R3) ist. Also XC=1/(2*Pi*f*C) << (R1||R3)

Am besten du simulierst zuerst mal ohne das Eingangssignal dann siehst du ob der AP richtig eingestellt ist.

Gruß!
Ladungsträger

[anders]

auf die schnelle würde ich sagen du solltest das Eingangssignal noch DC-mässig abkoppeln,

Genau das!
In der ersten Schaltung waren die Koppelkondensatoren ja auch noch vorhanden.

Hier wird die Basisspannung durch den Generator erzwungen, der Spannungsteiler spielt überhaupt keine Rolle mehr.
Die 350mVeff entsprechen 500mV Spitzenspannung an der Basis und das reicht gerade eben für ein paar µA Kollektorstrom.

[BlueHazzard]

Asooooooo

na so sieht die Sache schon ganz anders aus!

Danke vielmals!!!!

mfg.