Hallo Zusammen, aktuell möchte ich mich ein bisschen mit der Verstärkertechnik betraut. ich habe mich in die Thematik ein bisschen eingelesen und angefangen mit LT-SPice zu simulieren. Ich habe hier die Spice Standardtransistoren genommen, die eine Stromverstärkung von 100 haben. Die Simulation läuft auch schon soweit, jedoch bin ich noch am versuchen hier alles zu verstehen. Es handelt sich hier nicht um eine konkrete Anwendung.Ich möchte Das Prinzip einfach erstmal verstehen. Die Transistoren Q1 und Q2 bilden einen Differenzverstärker, die dafür da sein um die Differenz zwischen ein und Ausgang zu bestimmen, um so immer einen konstanten Verstärkungsfaktor zu erhalten. Die Differenz-Verstärkung von dieser Schaltung kann wie folgt berechnet werden. VD=Io*RC/2*VT Io (1 mA in meinem Fall) ist der Strom der von der Konstantstromquelle (mit Q6 realisiert ) fließt. Der Ausgangs des Differenz-Verstärkers geht dann auf eine Emitterschaltung, die dafür sorgt, dass die Spannung verstärkt wird, das Spannungsverstäkrte Signale geht dann auf Die Endstufe von Q5 und Q4 um den Strom zu verstärken. Meine Frage ist nun folgende: Wenn am Eingang 0 V anliegen muss durch den Widerstand R2 ja ca. 0.5 mA. Über R2 muss ja auch der Basisstrom von Q3 mitfließen. Wie kann ich den in diesem Fall berechnen? Schonmal Danke im Voraus
Angehängte Dateien:
-
Verstaerker.PNG
5,3 KB
Thomas schrieb: > Wenn am Eingang 0 V anliegen muss durch den Widerstand R2 ja ca. 0.5 mA. > Über R2 muss ja auch der Basisstrom von Q3 mitfließen. Du meinst R1. Und der Basisstrom von Q3 fließt nicht durch R1, sondern parallel zu R1. > Wie kann ich den in diesem Fall berechnen? Du dimensionierst R1 so, daß die Ströme im Diff gleich groß sind. Der Kollektorstrom von Q3 ist etwa 15V/2k2=6,81mA, der Basisstrom demnach 68µA. Durch R2 müssen also 432µA fließen.
ArnoR schrieb: > Du dimensionierst R1 so, daß die Ströme im Diff gleich groß sind. Der > Kollektorstrom von Q3 ist etwa 15V/2k2=6,81mA, der Basisstrom demnach > 68µA. Durch R2 müssen also 432µA fließen. Das versteh ich alles soweit, bis auf eine Kleingikeit. Wie kommst du genau auf die 432 uA?
Thomas schrieb: > um so immer einen konstanten Verstärkungsfaktor zu erhalten Thomas schrieb: > VD=IoRC/2VT ?!? Für mich wird die Verstärkung der Schaltung durch die Gegenkopplung mit R4+R5 festgelegt, beträgt also 10. Thomas schrieb: > Wenn am Eingang 0 V anliegen muss durch den Widerstand R2 ja ca. 0.5 mA Nein, die 0.5mA fliessen vor allem durch Q3, der - wie es für Bipolartransistoren passend ist - als Stromverstärker arbeitet. R2 ist dazu da, damit Q3 auch fast abgewürgt werden kann, also die Basisspannung bei wenig Strom unter 0.5V absinken kann damit fast kein Strom mehr in Q3 fliesst. Hier dimensioniert auf 0.25mA. Dass damit im Normalbetrieb bei 0.7V an der Basis auch 350uA abfliessen, ist Pech aber Kompromiss. Es geht NICHT um die Spannung an R2, die ist eher von der Temperatur von Q3 als von der Aussteuerung abhängig.
Thomas schrieb: > Wie kommst du genau auf die 432 uA? Wenn der Gesamtstrom aus dem Diff 1mA ist, dann sollen durch jeden Transistor 500µA fließen. Davon 432µA durch R1 und 68µA aus der Basis von Q3. (Basisströme der Diff-Transistoren vernachlässigt, Stromrichtung von + nach-)
In der Praxis dimensioniert man Spannungsteiler immer so, daß der Querstrom etwa dem 10-fachen des maximalen Laststromes entspricht. Dann kann man in erster Näherung den Basisstrom vernachlässigen und muß nur auf die gewünschte Basisspannung dimensionieren. Der große Vorteil ist dann, daß Exemplarstreuungen, Temperaturänderungen usw. nur wenig Einfluß auf den Arbeitpunkt haben.
Tietze-Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik - findest Du auch im Netz. Hat 'Hand und Fuss', erklärt die Grundschaltungen und auch Berechnungen. Aber 'auf Papier' (habe die 5. Auflage) finde ich den TS noch besser. Kuck auch hier: http://www.tietze-schenk.de/
Claudi schrieb: > Tietze-Schenk Ma ja, eher Audio Power Amplifier von Douglas Self https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Self%2520-%2520Audio%2520Power%2520Amplifier%2520Design.pdf
MaWin schrieb: > Ma ja, eher Audio Power Amplifier von Douglas Self > > https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Self%2520-%2520Audio%2520Power%2520Amplifier%2520Design.pdf Dein Link ist ein 404 Link.
https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Self%20-%20Audio%20Power%20Amplifier%20Design.pdf ohne die 25er geht's Mario P.
Mario P. schrieb: > https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Self%20-%20Audio%20Power%20Amplifier%20Design.pdf > ohne die 25er geht's > > Mario P. Ahhh! :)
:
Bearbeitet durch User
MaWin schrieb: > Thomas schrieb: >> VD=IoRC/2VT > > ?!? > > Für mich wird die Verstärkung der Schaltung durch die Gegenkopplung mit > R4+R5 festgelegt, beträgt also 10. Da hast du Recht was die Gesamtverstärkung angeht. Die Formel gilt nur für die Differenzverstärkung des Diff-Verstärkers.
Thomas schrieb: > Die Formel gilt nur für die Differenzverstärkung des Diff-Verstärkers. Da geht meiner Meinung nach der Re intrinsische Emitterwiderstand erheblich ein.
MaWin schrieb: > Thomas schrieb: >> Die Formel gilt nur für die Differenzverstärkung des Diff-Verstärkers. > > Da geht meiner Meinung nach der Re intrinsische Emitterwiderstand > erheblich ein. Ja - das ist der Nachteil dieses total unrealistischen und physikalisch falschen Transistor-Modells mit dem ominösen "intrinsischen Emitterwiderstand" re (Kleines Symbol, da es um eine differentielle Größe geht.) Erklärung: Wichtiger Parameter bei jedem BJT als Verstärker ist die Steilheit gm=d(Ic)/d(Vbe), was weiter nichts ist als die Steigung der Spannungs-Steuerkennlinie Ic=f(Vbe), die nach Ableitung der exponentiellen Kennlinie auch geschrieben werden kann als gm=Ic/Vt. Das ist eigentlich eine völlig logischer Zusammenhang zwischen Spannung am Eingang uns Strom am Ausgang. Und es gibt keinen vernünftigen Grund jetzt mit dem Kehrwert re=1/gm ein neues Modell zu erfinden, bei dem re dann als "intrinsic emitter resistance"bezeichnet wird. Das ist erstens verwirrend (wie man hier sehen kann) und zweitens auch falsch, weil re überhaupt kein Widerstand (mit zwei Polen ist), da er definiert ist durch einen Strom, der von E nach C fließt, die Spannung dazu aber zwischen B und E liegt. Außerdem ist es auch nicht richtig, diese Größe dem Emitter zuzuschlagen. Ein völlig überflüssiges und dem Verständnis entgegenstehendes Modell (welches allerdings rechnerisch funktioniert). Die Verstärkung des einfachen Diff.Verstärkers (ohne die folgenden Stufen und ohne die Rückkopplung über R4,R5) ist also Vu=-(1/2)gmRc=-(1/2)IcRc/Vt. (Dabei ist Ic natürlich der Kollektorstrom durch einen Transistor und NICHT der Strom Io der gemeinsamen Stromquelle, wie eingangs behauptet). Allgemeiner Kommentar: Die gesamte Dimensionierung erscheint mir doch ziemlich rätselhaft - obwohl die Simulation "läuft" (laut Thomas). Bloß - was heißt das?
:
Bearbeitet durch User
Hallo MaWin, erstmal danke für die ausführliche Antwort. Die Simulation findest du im Anhang falls du Interesse hast, dir diese mal Anschauen. Die Schaltung funktioniert in der Simulation, dass bedeutet, dass ich hier ein Sinussignal von 1 Vpeak einspeisen kann und es um Faktor 10 verstärkt am Ausgang rauskommt. Lutz V. schrieb: > Die Verstärkung des einfachen Diff.Verstärkers (ohne die folgenden > Stufen und ohne die Rückkopplung über R4,R5) ist also > Vu=-(1/2)gmRc=-(1/2)IcRc/Vt. Ich habe in einem Elektronikskript den Zusammenhang gefunden. Vu=Io*RC/2*VT Mich würde genauer interessieren warum du meinst, dass es falsch ist.
Thomas schrieb: > > > Lutz V. schrieb: >> Die Verstärkung des einfachen Diff.Verstärkers (ohne die folgenden >> Stufen und ohne die Rückkopplung über R4,R5) ist also >> Vu=-(1/2)gmRc=-(1/2)IcRc/Vt. > > Ich habe in einem Elektronikskript den Zusammenhang gefunden. > Vu=Io*RC/2*VT > Mich würde genauer interessieren warum du meinst, dass es falsch ist. Bei dem Stichwort "Differenzverstärkung" muss man sehr genau aufpassen, was damit gemeint ist. Es gibt da nämlich zwei unterschiedliche Definitionen - symmetrisch oder unsymmetrisch: (1) Symmetrisch: Damit ist der gleichzeitige Betrieb an beiden Eingängen mit genau entgegengesetzten Vorzeichen gemeint (Gegentakt-Ansteuerung): Ue1=-Ue2. * Bezogen auf EINEN Ausgang ist dann Vu=Ua1/Ue1=-gm*Rc=-IcRc/Vt=-(o,5)Io*Rc/Vt. * Bezogen auf die Differenz Ua1-Ua2 (wird oft auch so angegeben): Verstärkung ist doppelt so groß. (2) Unsymmetrisch: * Mit Ue2=0 und bezogen auf einen Ausgang ist dann: Ua1/Ue1=-(0,5)gm*Rc=-(0,5)Ic*Rc/Vt=-(0,25)Io*Rc/Vt. * Bezogen auf die Differenz Ua1-Ua2 ist die Verstärkung wieder doppelt so groß. Kommentare: * Das alles gilt für Io=2*Ic1,2 und für vernachlässigbaren Gleichtakteinfluss. * Der unter (1) erwähnte Gegentaktbetrieb klingt zunächst etwas unrealistisch (künstlich, theoretisch) - ist aber wichtig für den allgemeinen Fall mit Ue1 und Ue2 beliebig, weil man so jeden allgemeinen Fall auf die beiden Sonderfälle "Gegentakt" und "Gleichtakt" zurückführen kann (Signalanteile werden überlagert).
:
Bearbeitet durch User
Lutz V. schrieb: > Wichtiger Parameter bei jedem BJT als Verstärker ist die Steilheit > gm=d(Ic)/d(Vbe), was weiter nichts ist als die Steigung der > Spannungs-Steuerkennlinie Ic=f(Vbe), die nach Ableitung der > exponentiellen Kennlinie auch geschrieben werden kann als gm=Ic/Vt. Die "alten Säcke" verwenden statt gm als Formelzeichen gerne noch das S (für Steilheit), setzen Vt (Temperaturspannung) auf praxisgerechte 26mV und rechnen dann mit der Größengleichung S = 38.5 x Ic/mA (1). Damit ermittelt man z.B. für eine Emitterstufe (näherungsweise) die Spannungs-Verstärkung zu A = -S x Rc (2). Sowas kann SPICE leider nicht vermitteln - ist damit nicht unbedingt erste Wahl, um Transistorschaltungen zu verstehen. just my 2ct - Claudius (1) noch ältere Säcke rechnen hier mit 39. (2) eigentlich Rc||rce - rce kann aber oft vernachlässigt werden.
Claudi schrieb: > > Damit ermittelt man z.B. für eine Emitterstufe (näherungsweise) die > Spannungs-Verstärkung zu A = -S x Rc (2). > > Sowas kann SPICE leider nicht vermitteln - ist damit nicht unbedingt > erste Wahl, um Transistorschaltungen zu verstehen. Simulationsprogramme (z.B. auf SPICE--Grundlage) sind ja auch nicht dazu da, um das Verständnis zu fördern/entwickeln. Ganz im Gegenteil - man muss/sollte die prinzipielle Funktion einer Schaltung schon vor der Simulation verstehen und das wahrscheinliche Ergebnis in etwa vorhersagen können, um die Plausibilität des Simulationsergebnisses dann überprüfen zu können. Da gibt es ja ganz "gefährliche" Fallen - manche schreiben "M" für "mega" oder verwechseln Spannungs- mit Stromquellen....
:
Bearbeitet durch User
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.