Berechnung einer Emitterschaltung mit Spannungs-Gegenkopplung zur Arbeitspunkt-Stabilisierung Drucken E-Mail
Mittwoch, den 04. März 2015 um 15:53 Uhr

Berechnung einer Emitterschaltung mit Spannungs-Gegenkopplung zur Arbeitspunkt-Stabilisierung

Bei dieser Emitterschaltung wird die Basisvorspannung direkt am Kollektor abgegriffen. Das heißt, sie wird  von der Kollektorspannung abgeleitet. Dadurch entsteht eine Spannungsgegenkopplung, welche den Arbeitspunkt stabilisiert.

Steigt der Kollektorstrom, sinkt die Kollektorspannung. Dadurch fällt am Gegenkopplungswiderstand Rgeg weniger Spannung ab. Es fließt folglich weniger Strom durch Rgeg und damit auch weniger durch die Basis, was dem Anstieg des Kollektorstroms entgegenwirkt. Sowohl die Gleich- als auch die Wechselspannung wird gegengekoppelt.


Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung


Der Arbeitspunkt wird stabillisiert und der Eingangswiderstand der Schaltung verringert sich dadurch. Die Spannungsverstärkung V liegt in der Größenordnung von 40 * Urc ( d.h. 40 * der Gleichspannungsabfall an Rc).


 

Berechnung:

Arbeitswiderstand Rc: Für die Gleichstromeinstellung berechnet man zuerst den Arbeitswiderstand Rc, an welchem ungefähr die halbe Speisespannung Ubb abfallen soll. Durch Rc fließt außer dem Kollektorstrom Ic streng genommen noch der Basisstrom Ib. Da Ib aber immer sehr klein ( Ib = Ic / B)  im Verhältins zu Ic ist, können wir Ib vernachlässigen:

Rc = (0.5 * Ubb) / Ic

Für Ubb wählt man üblicherweise Spannungen zwischen 5 und 35 Volt. Ic sollte zwischen 0.5 und 5 mA gewählt werden.

Gegenkopplungswiderstand  Rgeg: Durch Rgeg fließt nur der Basissstrom Ib = Ic / B. Dabei ist B der mittlere Stromverstärkungsfaktor des Tranistors (Der Transistor 2N3904 in der Simulation hat einen B von 140).

Überschlägig fällt an Rgeg die Spannungsdifferenz 0.5 * Ubb - Ube ab. Ube ist die Schwellenspannung von 0.7 Volt, welche zwischen Basis und Emitter abfällt. Dann ist

Rgeg = ( 0.5 * Ubb - 0.7 Volt ) / Ib

Genaue Rechner berücksichtigen noch den Basisistrom Ib, welcher durch Rc fließt und erhalten die Formel

Rgeg = ( Ubb - Ube - ( Ib + Ic) * Rc ) / Ib.

Dabei steht der Ausdruck (Ib + Ic) * Rc für den Spannungsabfall an Rc.

Simulation: Simuliert wurde die obige Schaltung mit einem 2N2222 als Transistor. Sie ergab eine Spannungsverstärkung von etwa V = 220. Der Eingangswiderstand Ri liegt bei etwa 2 kOhm und der  Ausgangswiderstand bei etwa 3 kOHm. Die maximale Eingangsspannung liegt bei etwas 10 mVs


Simulation mit PSpice. Grün ist die Eingangsspannung, blau die  Ausgangsspannung.


Simulation des Frequenzgangs normiert auf 1 Volt Eingangsspannung.

Zuletzt aktualisiert am Sonntag, den 08. März 2015 um 08:18 Uhr
 

3. Februar 2017

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