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Thema: Arbeitspunkteinstellung beim Bipolaren Transistor

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Arbeitspunkteinstellung beim Bipolaren Transistor

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    Hallo,

    für ein Projekt in der Schule müssen wir einen Fragenkatalog zu Verstärkerschaltungen mit Bipolaren Transistoren beantworten.
    War ja normal nicht so schwer, wenn das Thema zuvor ausreichend im Unterricht behandelt worden wäre.

    Deshalb wende ich mich nun an euch, weil ich manche Fragen nicht schlüssig beantworten kann.

    Die Frage:
    Welche Schaltungsart zu Arbeitspunkteinstellng(Spannungsteiler, Basisvorwiderstand) hat den stabileren Arbeitspunkt?

    Ich würde sagen da die Schaltung mit dem Spannungsteiler den stabileren AP hat, da ja eine feste, vom Basisstrom weigehenst unabhängige(wenn Querstrom groß genug) Spannung an der Basis des Transistors anliegt.

    Bei der Schaltung mit dem Vorwiderstand ändert sich ja bei Basisstromänderung auch die Spannung an der Basis-Emitterstrecke.
    Wobei sich die ja normal nicht viel ändern kann, da sie BE-Strecke ja Diodenverhalten hat.
    Ich bin etwas ratlos.



    Sind meine Überlegungen dazu richtig, oder habe ich einen Aspekt nicht berücksichtigt?
    Wäre schön wenn einer sagen könnte welche davon die besserere Variante ist und warum sie das ist.

    mfg Benedikt

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo Ben,

    http://www.physi.uni-heidelberg.de/E...tungen/E01.pdf

    schau dir das mal an. Das ist profimässig beschrieben und doch verständlich.

    Die Arbeitspunkteinstellung mit Widerstand oder Spannungsteilung macht aus einem Transistor noch keine praktisch gut funktionierende Schaltung. Also beides ist unzureichend.

    Es braucht eine Arbeitspunktstabilisierung durch Gegenkopplung. Die kräftigste Gegenkopplung bekommst du mit Basisspannungteiler und Stromgegenkopplung durch einen Emitterwiderstand. Diese Schaltung hat den stabilsten Arbeitspunkt. Aber auch Basiswiderstand mit Spannungsgegenkopplung und Spannungsteiler mit Spannungsgegenkopplung werden verwendet.

    grüsse,
    Vohopri

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo dreadbrain!

    Ich habe die üblichsten Schaltungen für Arbeitspunktstabilisierung im Code skizziert. Weil du anscheinend lernen willst, habe ich es nicht kommentiert. Versuch selber rauszufinden die Vor- und Nachtele der Schaltungen.

    Solltest du damit Probleme haben, würde ich dir ungerne helfen.

    MfG
    Code:
            A            B            C          D               E
    
             VCC          VCC          VCC          VCC             VCC
              +            +            +            +               +
              |            |            |            |               |
          +---+        +---+        +---+           .-.       +------+
          |   |        |   |        |   |           | |Rc     |      |
         .-. .-.      .-. .-.      .-. .-.          | |      .-.    .-.
       Rb| | | |Rc Rb1| | | |Rc Rb1| | | |Rc    Rb  '-'   Rc1| |    | |Rc2
         | | | |      | | | |      | | | |      ___  |       | |    | |
         '-' '-'      '-' '-'      '-' '-'   +-|___|-+       '-'    '-'
          |   |        |   |        |   |    |       |        |      |
          | |/         | |/         | |/     |     |/         |    |/
          +-| T        +-| T        +-| T    +-----| T        +----| T2
            |>         | |>         | |>           |>         |    |>
              |        |   |        |   |            |      |/       |
             ===      .-.  |       .-. .-.          ===   +-| T1  +--+
             GND   Rb2| |  |    Rb2| | | |Re        GND   | |>    |  |
                      | |  |       | | | |                |   |   | .-.
                      '-'  |       '-' '-'                |  ===  | | |Re2
                       |   |        |   |                 |  GND  | | |
                      === ===      === ===                |  ___  | '-'
                      GND GND      GND GND                +-|___|-+  |
                                                             Rb1    ===
                                                                    GND

  4. #4
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    Hallo,

    ich hab mir das Skript der Uni mal durchgeschaut und darin bestätigt sich meine Annahme das die Schaltung mit dem Basisspannungsteilers die stabilerer ist.

    Ich weis das diese Art der AP Einstellung unzureichend ist und noch weitere Maßnahmen (Gegenkopplung etc.) getroffen werden müssen.
    Aber die Frage richtet sich nur auf die beiden Arten( Spannungsteiler und Vorwiederstand).

    Nur noch eine Frage:

    Warum ist die Arbeitspunkteinstellung mit dem Vorwidersand ungünstiger?
    Meine Antwort darauf wäre, weil sich durch eine Basistromänderung die Basisspannung stark ändert, bin mir aber nicht sicher.

    Wäre schön wenn mir das einer erklären könnte.

    @picture

    Danke, das du die Schaltungen skiziert hast.
    Ich kannte alle Arten bis auf die Letze und die Variante D mit einem 2. Widerstand von Basis nach GND. Sie sind mir vom Funktionsprinzip alle einleuchtend.
    Nur brauch ich eine Antwort auf die Frage ob ein Spannungsteiler oder ein Vorwiderstand(beide ohne weitere Maßnahmen) die stabilere ist.
    Dazu hab ich ja einen Verdacht weis aber nicht ob ich richtig liege.

    mfg Benedikt

  5. #5
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    Die Variante D ist die stabilste, weil ein zusätzlicher Widerstand von Basis nach GND teilt die Änderungen der Spannung auf dem Kollektor.

    Die letzte Variante ist gleich der D, aber für zwei Transistoren und somit sparsamste, wenn es um Widerständenanzahl geht.

    MfG

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Bei der Schaltung ohne Widerstand an der Emitterseite ist die Version mit nur einem Widerstand eher besser als die mit 2 Widerständen als Spannungsteiler. Allerdings sind da beide Versionen recht problematisch, denn der Kollektorstrom des Transistors wird da wesentlich von der Verstärkung bestimmt. Mit Spannungteiler ist der einfluß der Tmperaturabhängigen Basis-Emitter Spannung auf die Version mit Spannungsteiler größer.

    Mit einem Emitterwiderstand von nennenswerte größe ist es die Version mit Spannungsteiler besser, denn da wird der Strom wesentlich durch Spannung an Teiler weniger UBE geteilt durch den Emitterwiderstand bestimmt. Ohne Spannungsteiler bleibt dagenen der Verstärkungsfaktor und der Vorwiderstand bestimmend.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    Danke für eure Antworten.

    Die Frage des Lehrers is doof formuliert, da keine der Schaltungen eigentlich gut funktioniert und keine stabil ist. Es ist fas die Wahl zwischen Pest und Cholera.

    Ich werde nun als Antwort geben das die Schaltung mit dem Vorwiderstand die stabilerer ist, aber auch erörtern das keine gut ist.


    @ PICture
    Bei der Variante D ist das ja eine Art Spannungsgegenkopplung.
    Aber bei Variante E häd ich gedacht das der T1 so eine Art Verstärker für die Stromgegenkopplung darstellt.(Der Spannungsteiler änderst sich und gleichzeitig tritt eine konventionelle Stromgegenkopplung am T2 ein).
    Liege ich da falsch?

    mfg Benedikt

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Die E Variante ist wie die D Variante, bloß die Ube2 in die negative Rückkopplung einbezogen ist.

    Bei D ist der Basisstrom des T gleich Ib = Uc / Rb und bei E ist Ib1= (Uc1 - Ube2) / Rb1. Dort gibt es keine Verstärkung, weil der T2 für DC als Emitterfolger arbeitet.

    MfG

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    @picture

    Danke für die Erklärung, aber so vom Prinzip her stimmt mein Ansatz mit der "doppelten" Gegenkopplung(Änderung der Basisspannung von T2 und Stromgegenkopplung ) auch.
    Vorausgesetzt man will den AP des T2 stabil halten.

    Fals im dem Skript der Schule noch solche doofen Fragen auftauchen und ich mir trotz längerer Suche im Netz keine Plausible antwort zusammenreimen kann, werde ich euch hier noch mal belästigen.

    mfg Benedikt

  10. #10
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    Hallo,

    ich habe mir das Skritp der Uni (siehe oben) noch mal genau durchgelesen, und festgestellt das die grundsätzlich Sagen das die Variante mit Basisspannungsteiler besser ist, auch wenn kein Emitterwiderstand vorhanden ist.

    Ich weis nicht mehr was ich jetzt schreiben soll, da ich der Meinung bin, das alle beiden Schaltungen ohne Stabielisierung des AP Sch... sind, nur nützt mir das nichts, da mein Lehrer ja eine Antwort auf genau seine Frage haben will.

    Kann mir wer sagen was jetzt die Bessere Variante ist.

    Einstellen des AP mit einem Vorwiderstand bei einer Emitterschaltung( ohne Emitterwiderstand!)
    oder
    Einstellen des AP mit einem Basisspannungsteiler bei einer Emitterschaltung( ohne Emitterwiderstand!)

    Uns wenns geht bitte mit einer kurzen erklärung warum?




    mfg Benedikt

    PS: Kennt einer zufällig eine gute Beschreibung für die Wechselspannungsmäßige Berechnung von Transistorverstärkern mit h-Parametern?

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