Verstärkung durch mehrere Transistoren?
Hallo,
Aktuell beschäftige ich mich mit Transistoren, allerdings fällt es mir ein bisschen schwer Grafiken bei denen Transistoren vorkommen zu verstehen. Das Grundprinzip der Bipolaren Transistoren habe ich schon gut verstanden. Sobald der Stromkreis dann aber mal ein bisschen komplizierter aufgebaut ist oder mehrere Transistoren vorkommen tue ich mir schwerer.
Habt ihr vielleicht Tipps wie man eine komplett fremde Stromkreisgrafik am schnellsten nachvollziehen kann?
Nun zu einem kleinen einfach Beispiel. Bei dem Bild könnte man ja jetzt sagen ich will einen zweiten (npn)-Transistor einbauen, um die Verstärkung weiter zu begünstigen. Wo würde man den zweiten Transistor einbauen?
Meine Idee wäre: Neue Basis mit dem Emitter des alten Transistors, dann neuer Emitter mit Leiterteil das zuvor mit dem alten Emitter verbunden war und zuletzt den neuen Kollektor irgendwo mit dem Leiterabschnitt (Knoten bis Pluspol der Spannungsquelle) verbinden. Könnte das klappen oder liege ich da komplett falsch?
Danke im Voraus, ich freue mich über alle Tipps und Antworten!
5 Antworten
Zunächst mal: Deine Schaltung zeigt keinen Verstärker, sondern eine Lichtquelle (die evtl. durch Ändern des Basiswiderstandes geschaltet werden könnte).
Wenn Du die Lampe durch einen Widerstand ersetzt, wäre das - bei richtiger Dimensionierung - eine ganz einfache Verstärkerstufe (mit allerdings schlechten Eigenschaften). Das verstärkter Signal entsteht dann am Kollektor. Dort könntest Du dann einen zweiten Transistor anschließen (ähnliche Schaltung) über einen Kondensator. Der ist sinnvoll, damit man den Gleichstrom-Arbeitspunkt unabhängig von der 1. Stufe einstellen kann.
Ein einfacher Grundsatz für das Schaltungsverständnis von NPN-Transistoren in dieser Verschaltung ist:
Sobald an der Basis die Spannung etwa +0,7V (höher) ist als am Emitter, wird die Kollektor-Emitter-Strecke mehr oder weniger leitfähig. Dabei ist E immer auf negativerem Potential als K, sonst geht gar nichts.
Der Steuerstrom, hier begrenzt durch 1kOhm, ist wesentlich (in deinem Bild um den Faktor 20) geringer, als der Strom, der gesteuert wird. Das ist der Verstärkungsfaktor des Transistors, der typ-, bzw. exemplarabhängig ist. Der Kollektorstrom folgt dabei dem Basisstrom, wenn der Kollektorwiderstand (Rk) ausreichend klein genug ist, also nicht vorher durch den Rk begrenzt wird.
Einen zweiten Transistor so wie beschrieben zu verschalten geht, und es gibt auch Transistoren, die genau so aufgebaut sind, also aus zwei Transistoren in einem Gehäuse. Eine solche Verschaltung zweier Transistoren nennt sich Darlington-Schaltung.
Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Darlington-Schaltung
Für hohe Verstärkung würde ich allerdings eher nach Opamps schauen:
Man sollte allerdings klar sagen, dass die Darlington- Kombination NICHT die Spannungsverstärkung erhöhen kann . sie dient eigentlich nur dem Zweck, den Eingangswiderstand zu erhöhen (im Vergleich zur Schaltung mit einem einzigen Transistor).
Im Bild geht es eigentlich nicht um einen Verstärker, sondern um einen Transistor, der als Schalter dient.
Der Basisstrom von 4mA ist wahrscheinlich ausreichend, um den Transistor in Sättigung zu bringen.
Um das zu verstehen, musst du dich ers mal mit den Kennlinien von Transistoren auseinandersetzen: Es gibt ein Eingangs- und ein Ausgangskennlinienfeld, wobei letzteres im Zusammenhang mit einer eingezeichneten Arbeitsgerade besonders wichtig ist.
Konkret schaut man dann im Datenblatt des Bauteils nach.
Wenn du dich damit nicht beschäftigst, wirst du Transistoren nie verstehen.
Einen Tipp zum schnellen Verstehen von Transistorschalrungen habe ich nicht wirklich. Ich denke, das hat sehr viel mit Wissen und Übung zu tun. Du musst die Eigenschaften der 3 Grundschaltungen kennen - Emitter-, Basis-, Kollektorschaltung - und wie man sie (nahezu) unabhängig voneinander koppeln kann. Dazu ggf. diverse Anordnungen, wie z.B. Darlington-Schaltung (was nahe an dem ist, was du im Sinn hast), Stromspiegel, Differenzenstufe, etc... dann kannst du eine komplexe Transistorschaltung in Teile zerlegen.
In Fachbüchern für Elektronik wird so etwas vermittelt.