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Thema: Verständnisproblem - Basisvorspannung [Bipolartransistor]

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von µautonom
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    Verständnisproblem - Basisvorspannung [Bipolartransistor]

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    Hi,

    Ich habe folgende Schaltung ( Transistorverstärker)

    Dazu gehört folgende Beschreibung:

    Da sich der PN-Übergang der Basis-Emitter-Strecke eines Transistors wie eine Diode verhält, fließt nur während der positiven Halbwelle einer Eingangswechselspannung ab ca. 0,5V ein Basisstrom.

    Während der negativen Halbwelle hingegen ist der Transistor gesperrt.
    Damit beide Halbwellen der Wechselspannung Ue eine Basisstromveränderung bewirken, wird der Wechselspannung eine Gleichspannung überlagert. Diese wird auch als Basisvorspannung bezeichnet.


    So ich denke mal die Basisvorspannung soll U_BE sein.

    Mir wird aus der Beschreibung nicht klar wie mit Hilfe der Basisvorspannung die negative Halbwelle durchgelassen also bei der Verstärkung mitberücksichtigt wird damit das Signal am Ausgang nicht verzerrt wird.

    Die Basisvorspannung verhindert doch nicht das die negative Halbwelle gesperrt wird.

    Meiner Meinung nach müsste das Ausgangsignal so aussehen das man nur positive Halbwellen hat (negativen Halbwellen abgeschnitten) und diese um eine Gleichspannungsanteil von der Nullinie nach oben verschoben ist . Phasenverschoben ist ja klar weil Emitterschaltung.

    Die Simulation beweist mir das Gegenteil , das Ausgangssignal sieht genauso aus wie das Eingangssignal (sinusförmig) nur verstärkt, aber warum? (siehe Bild : Ausgangssignal) Wieso wird die negative Halbwelle nicht abgeschnitten?

    Die gelbe Kurve (CH1) ist der Eingang Ue , die blaue Kurve (CH2) der Ausgang Ua

    Vielleicht kann mich jemand aufklären.

    Mfg
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  2. #2
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    Hi,

    die überlagerte Gleichspannung ist nicht U_BE. U_BE liegt zwischen Basis und Emitter des Transistors an. Die Gleichspannung wird zu der Wechselspannung "addiert". Somit gibt es keinen negativen Anteil mehr, sondern nur einen Sinus, der "nach oben" verschoben ist.

    Gruß, CowZ

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von Hubert.G
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    Wenn du die Basisvorspannung so weit erhöhst, das sie höher als die negative Halbwelle +0,5V ist, dann leitet der Transistor immer. Am negativen Punkt der Halbwelle nur wenig, am positiven Punkt viel. Damit hast du die ganze Welle gleichmässig verstärkt.
    Grüsse Hubert
    ____________

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  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von µautonom
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    Hi,
    Zitat Zitat von Hubert.G
    Wenn du die Basisvorspannung so weit erhöhst, das sie höher als die negative Halbwelle +0,5V ist, dann leitet der Transistor immer. .
    das erscheint mir sinnvoll, erklärt auch warum man dem Eingangssignal eine Gleichspannung überlagert.

    Trotzdem versteh ich nicht warum das Ausgangssignal immer noch "sinusförmig" ist ?

    Liegt z.B. gerade die negative Halbwelle an U_BE, so wird diese von der Diode gesperrt. Dadurch das wir noch einen Gleichspannungsanteil haben der größer als die negative Spannung ist, ergibt die Differenz aus beiden irgend einen Spannungswert der groß genug ist damit der Transistor leitet.

    So hab ich das jetzt verstanden, kann mir nur halt nicht vorstellen wie die Signalform zustande kommt, da ja trotzdem der negative Teil "geblockt" wird. Der Trick ist ja nur eine Gleichspannung zu überlagern das er trotzdem leitet.

    Ich hoffe man versteht worauf ich hinaus will

    Mfg

  5. #5
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    Stimmt im Prinzip. Aber die neg. Halbwelle ist durch den Kondensator im positiven Bereich. Du hebst damit den Nullpunkt soweit an, damit die Minimalspannung positiv ist. Wenn du den Kondensator herausgibst funktioniert die Schaltung nichtmehr. Dann ist der Nullpunkt bei 0V.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Moin moin.

    besorge Dir einmal ein so genanntes 4 Quadranten Kennlinien
    Datenblatt und trage dort die BE EingangsspannungEN ein. Dann
    kannst Du an der Sromkennlinie CE sehr schön sehen was
    dort Passiert. Da die Kennlinie eines Transistors nur auf einem
    recht kleinem Bereich halbwegs gerade ist, wird auch nur dieser
    Bereich genutzt.

    Mann stellt den Arbeitspunkt der Kennlinie so ein das am
    Kollektorwiderstand (etwa) die 1/2 Betriebsspannung zu
    messen ist. Wird jetzt an der Basis über einen Kondensator,
    eine Wechselspannung +/- addiert wandert der Arbeitspunkt auf
    der Kennlinie und die Momentan_Spannungs/Strom_werte des
    Arbeitspunktes bilden die Eingangsspannung nach.

    Weil der Arbeitspunkt auf ca. 1/2 Betriebsspannung "angehoben"
    wurde und an dieser Stelle seinen NULL_Punkt hat, können auch
    negative Eingangsspannungen "Abgebildet" werden.

    Gruß Richard

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von µautonom
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    Hi,

    Zitat Zitat von 021aet04
    Aber die neg. Halbwelle ist durch den Kondensator im positiven Bereich.
    @021aet04
    kannst du mir das vielleicht etwas genauer erklären? Auch wenn der Kondensator Wechselspannung passiert lässt läd er sich doch in der postiven Halbwelle auf ?
    Hab das noch nicht soo verstanden.

    Hab immer gedacht der Kondensator wär nur dazu da das Eingangssignal zu "filtern" weil wir ja nur Wechselspannung verstärkt werden soll.

    @Richard ja das hab ich auch schon probiert habs mir aufgezeichnet aber leider wurd ich nicht schlau draus, man sieht zwar das das Signal "größer" und phasenverschoben wird aber mehr auch nicht.

    Man sieht zwar wenn der Arbeitspunkt nicht genau in der Mitte liegt (halbe Betriebsspannung) wird der negative Teil abgeschnitten, aber ich versteh einfach nicht wie das gehen soll das ein Sinus am Ausgang rauskommt. Es will einfach nicht in meinen Kopf weil ich an die Diode denken muss die bei neg. Halbwelle sperrt .


    Vielen Dank an euch für die Erklärungen.

    Mfg.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Durch die Vorspannung über den Widerstand wird dafür gesorgt, das auch in der negativen halbwelle die Spannung U_BE nicht unter etwa 0,5 V sinkt, und schon gar nicht negativ wird. Durch die Wechselspannung variiert die Spannung an der Basis nur ein kleine wenig (z.B. 20 mV) und der Transistor ist also immer mehr oder weniger gut leitend.
    Wenn die Eingangsspannung größer wird, würde der Verstärker anfangen zu verzerren und dann keinen perfekten Sinus mehr Ausgaben. Im Extremfall würde auch die negative Halbwelle fast abgeschnitten.

    Wenn die Signalquelle einen merklichen Ausgangswiderstand hat, vergrößert sich der annähernd lineare Bereich etwas.

    Die "Phasenverschiebung die man sieht, ist einfach die Invertierung, was man auch als 180 Grad Phasenverschiebung sehen kann.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hallo
    An der Basis kommt gar keine negative Spannung an, weil die Eingangsspannung zur Vorspannung addiert wird.
    Das heißt z.B:
    Basisvorspannung 2V
    Uein= -0,1V -> Ub= 1,9V
    Uein= +0,1V -> Ub= 2,1V
    Diese Spannung erscheint um den Verstärkungsfaktor größer und invertiert am Kollektorwiderstand.

    Mit freundlichen Grüßen
    Benno
    Wo man nicht mit Vernunft handelt, da ist auch Eifer nichts nütze; und wer hastig läuft, der tritt fehl.
    Ein König richtet das Land auf durchs Recht; wer aber viel Steuern erhebt, richtet es zugrunde

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von µautonom
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    Hi,

    warum sind beide Wellenberge am Ausgang exakt gleichgroß?

    Wenn man im Bild guckt (Ich betrachte jetzt nur noch das blaue Signal Ausgang)von der grünen Nulllinie aus, ist die Fläche jeweils oberhalb genauso groß wie unterhalb.

    Kommt das dadurch zustande das die neg. Halbwelle die von der Diode gesperrt wird und mit Hilfe des Gleichspannungsanteil wieder "ausgeglichen" wird und deshalb am Ausgang die obere Halbwelle sowie die untere Halbwelle gleich groß sind?

    Wenn ja würde mir das erklären warum man am Ausgang das "unverzerrte Sinussignal" sieht, sodass beide Wellenberge gleichgroß sind.

    Mfg
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken ausgnag2.jpg  

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