Zweistufiger Transistorverstärker mit Gegenkopplung - Berechnung Drucken E-Mail
Mittwoch, den 04. März 2015 um 13:46 Uhr

Berechnung eines zweistufigen Transistorverstärkers mit Gegenkopplung

Die Schaltung kann beispielsweise als Vorverstärker eines Niederfrequenzverstärkers verwendet werden und zeichnet sich Dank der Gegenkopplung durch einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangswiderstand aus.


Zweistufiger Transistorverstärker mit einem pnp- und einem npn-Transistor.
 

Funktionsprinzip: An der Reihenschaltung aus R1 und R2 fällt die gesamte Ausgangsspannung Uaus ab.

Ein Teil dieser Ausgangsspannung fällt auch an R1 ab. Diese Teilspannung Ug wirkt aber der Eingangsspannung Uein entgegen.

Steigt nämlich Uein, dann steigt auch Ug. Die Folge: Der Anstieg der Spannung zwischen Basis und Emitter von T1 wird vermindert und damit die gesamte Spannungsverstärkung der Schaltung.

Rbo und Rbu sorgen nur für eine konstante Basisvorspannung. Der  Koppelkondensator Cein verhindert, dass Gleichspannungsanteile der Eingangsspannung den Arbeitspunkt von T1 nicht verschieben können. An R2 fällt deshalb wie bei einem Emitterfolger eine Wechselspannung in Höhe der Eingangsspannung ab. Demnach ist ug = uein.

Da durch R1 und R2 der gleiche Strom fließt, kann man nun die Gesamt-Verstärkung V der Schaltung bestimmen.


Berechnungs- und Lernprogramm aus "E1 - Das interaktive Elektronikprogramm".

Berechnungsbeispiel:

Gegeben:
Speisespannung Ubb = 9 Volt
Spannungsverstärkung V =10
ßmin von T1 = 10
ßmin von T2 =  250
Kollektorstrom Ic von T2 = 2 mA

Berechnung von R1 und R2: An T2 soll in Ruhe die halbe Speisespannunng abfallen (Arbeitspunkt in der Mitte). Dann fällt an der Reihenschaltung aus R1 und R2 ebenfalls die halbe Speisespannung ab. Außerdem fließt durch R1 und R2 der Kollektorstrom Ic von T2:

                                              R1 + R2 = (0.5 • Ubb) / Ic
                                              R1 + R2 = (0.5 • 9 V) / 2 mA
                                              R1 + R2 = 4.5 V / 2 mA
                                              R1 + R2 = 2.25 kOhm

R1 und R2 in Reihe haben also  2.25 kOhm. Vom Verhältnis zwischen R1 und R2 hängt nun die Spannungsverstärkung V der gesamten Schaltung ab. Die Formel lautet (genähert):

                                                 V = (R1 + R2) / R2

Nach R2 aufgelöst erhalten wir:

                                                R2 = (R1 + R2) / V
                                                R2 = 2.25 kOhm / 10
                                                R2 = 225 Ohm

Da nun R2 bekannt ist, können wir R1 berechnen:

                                             R1 = (R1+R2) - R2
                                             R1 = 2.25 kOhm - 0.225 Ohm
                                             R1 = 2.025 kOhm

Berechnung von Rbo und Rbu: Um den Basisspannungsteiler (Rbo u. Rbu)  zu berechnen, müssen wir die Basisspannung UB an der Basis von T1 bestimmen. UB setzt sich zusammen aus dem Spannungsabfall an R2 und der Schwellenpannung von 0.7 Volt (bei Silizium) zwischen Basis und Emitter von T1:

                                            UB = 0.7 V + Ic • R2
                                            UB = 0.7 V + 2 mA • 0.225 kOhm
                                            UB = 0.7 V + 0.45 V
                                            UB = 1.15 V

Jetzt brauchen wir noch den Basisstrom von T1:

                                            Ib1 = Ic2 / ( ßT1 • ßT2)
                                            Ib1 = 2 mA / (10 • 250)
                                            Ib1 = 0.0008 mA
 

Berechnung von Rbu: Durch Rbu soll der zehnfache Strom von Ib1 fließen:

                                            Rbu = UB / (10 • Ib1)
                                            Rbu = 1.15 V / 0.008 mA
                                            Rbu = 143.75 kOhm

Berechnung von Rbo: Durch Rbo soll der elffache Strom von Ib1 fließen:

                                           Rbo = (Ubb - UB) / 11 • Ib1
                                           Rbo = (9 V - 1.15 V) / 0.0088 mA
                                           Rbo = 7.85 V / 0.0088 mA
                                           Rbo = 892 kOhm

Eingangsimpedanz rein: Der Eingangswiderstand (ohne Rbo und Rbu zu berücksichtigen) berechnet sich nach der Formel:

                                          rein = ßT1 • ßT2 • R2
                                          rein = 10 • 250 • 0.225 kOhm
                                          rein = 562.5 kOhm

Ausgangswiderstand raus: Der Ausgangswiderstand raus berechnet sich nach der Formel:

 

Zuletzt aktualisiert am Sonntag, den 08. März 2015 um 08:18 Uhr
 
3. Februar 2017

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