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Spannungsverstärkung Emittergrundschaltung (Elektronik)

verfasst von BernhardB, Berlin, 01.04.2024, 11:40 Uhr

Hallo,
Wenn wir schon bei der Praxistauglichkeit der Berechnung sind, sollte man noch etwas sagen, was Mister K freuen wird: Es geht ganz ohne Ersatzschaltbild ...
Die Sache ist die, dass Transistor- Parameter wie rBE und vor allem Beta vom Transistorexemplar und z.B. auch vom gewählten Arbeitspunkt und der Temperatur abhängig sind. Um die Wechselspannungsverstärkung nach dem Ersatzschaltbild zu berechnen, müsste man die Parameter für genau den konkreten Transistor, den berechneten Arbeitspunkt und evt. weitere Umgebungsparameter kennen, was in der Regel nicht möglich ist.
Es geht aber einfacher.
Ähnlich wie im Beispiel der Gleichstromarbeitspunkt durch den Emitterwiderstand stabilisiert wird, wird im Rechenbeispiel ja anschließend gezeigt, wie man die überschüssige (berechnete) Verstärkung beseitigen kann- durch einen NICHT überbrückten und somit auch für Wechselspannung wirksamen Widerstand in der Emitterleitung. Im Rechenbeispiel ist diese Verstärkungsreduzierung einstellbar, man kann sie aber auch durch entsprechende Schaltungsdimensionierung von vornherein festlegen.
Der Emitter- Wechselstrom unterscheidet sich bereits bei einem Beta von 100 nur noch um 1% vom Kollektor- Wechselstrom. Vernachlässigen wir dieses 1% und nehmen an, dass beide Ströme gleich sind. Nun schalten wir in die Emitterleitung einen nicht durch einen Kondensator überbrückten Widerstand mit dem Wert Re2 = Rc / vu (vu steht hier für die gewünschte Spannungsverstärkung). Da durch beide der gleiche Strom fließt, wird die Kollektorwechselspannung an Rc vu mal größer sein als die Wechselspannung an Re2. Um diese Wechselspannung am Emitter zu erzeugen, muss die Wechselspannung an der Basis (die zu verstärkende Eingangsspannung) mindestens genau so groß sein wie die am Emitter, plus einen zusätzlichen Betrag von ib * rBE. Dieser zusätzliche Betrag (und damit auch erst recht seine Abhängigkeit von Schaltungs- und Umgebungseinflüssen) wird aber gegenüber der Wechselspannung an Re2 vernachlässigber gering sein, wenn Rc und somit auch Re2 sinnvoll gewählt sind. Dann ist das Verhältnis Ausgangsspannung (an Rc) zur (Wechsel-) Eingangsspannung an der Basis ebenfalls gleich vu, und zwar weitestgehend unabhängig von den Transistorparametern.
Fazit: Stehen Rc und Re2 in dieser Schaltung zueinander im Verhältnis vu, so wird die Verstärkung dieser Stufe ziemlich genau gleich vu sein, wenn Beta hinreichend groß ist. Praktisch sind die Abweichungen durch das Runden der Widerstände auf Normwerte oft bereits größer als die angestrebte Toleranz der Spannungsverstärkung.
Für die im Rechenbeispiel verwendete Schaltung erhalten wir: Re2 = 5600 Ohm/ 25 = 224 Ohm; gewählt 220 Ohm.
Weiter Re1 (der mit Elko überbrückte Emitterwiderstand) = 750 Ohm - 220 Ohm = 530 Ohm; gewählt 510 Ohm. Der Elko würde dann etwas größer ausfallen, nämlich 220 µF.

Gruß
Bernhard

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