Transistor als Verstärker?
Habe auf dem Elektronikkompendium gelesen, dass bei einer Emitterschaltung die Uc (Collektorspannung) mithilfe von Ub verstärkt wird.
Wie genau funktioniert das?
Der Strom fließt ja vom Kollektor zum Emitter, wenn an B was anliegt.
Wie kann da Uc verstärkt werden?
4 Antworten
Der Strom über den Collector muss durch Rc hindurch. Wenn Ic also wächst, dann wächst auch die über Rc abfallende Spannung Uc, weil:
Da Ic aber eine Funktion von Ib ist, wie @Lutz28213 anmerkt genauer eine Funktion von Ube, hat letztere also einen Einfluss auf Uc.
Ganz knapp: Ein Transistor kann dadurch verstärken, dass eine kleine Änderung an der Basisspannung Ube eine Änderung des Stromes zwischen Kollektor und Emitter bewirkt. Wenn nun ein Widerstand Rc zwischen Betriebsspannung und Kollektor ist, dann wird diese Änderung des Kollektorstromes in eine Spanungsänderung (Ohmsches Gesetz) überführt.
Diese Änderung der Spannung am Kollektor ist normalerweise sehr viel größer (abhängig von der Größe Rc) als die sehr kleine Änderung der Spannung Ube (Millivolt-Bereich). Das sieht man an der bekannten (sehr steil verlaufenden) e-Funktion:
Ic=Io*[exp(Ube/Ut)-1].
Wozu jetzt aber Rv? Den braucht man, weil das, was ich oben beschrieben habe, nur funktioniert, wenn schon ein bestimmter Ruhestrom Ic (Kollektor-Gleichstrom) fließt, weil der Transistor einen Arbeitspunkt braucht, um den herum die Kennlinie Ic=f(Ube) relativ linear verläuft (also nicht der Anlaufbereich der e-Funktion). Dazu gehört eine gewisse Vorspannung (wie bei der Diode) von etwa 0,6...0,7 Volt.
Dazu benutzt man normalerweise einen Spannungsteiler an der Basis, der aus der Betriebsspannung dann die Vorspannung erzeugt - es reicht aber auch ein einziger Widerstand Rv, der dann einen Spannungsteiler mit der Basis-Emitter-Strecke bildet, um dort die Vorspannung zu erzeugen.
Nachsatz (zum Verständnis): Dabei fließt auch ein Basisstrom Ib, der aus einem kleinen festen Anteil von Ic besteht: Ib=Ic/B und Ie=Ib+Ic (weil nämlich nicht alle Elektronen, die vom Emitter ausgesendet werden, den Kollektor erreichen). Das kann als eine Art unerwünschten "Neben-Effekt" angesehen werden - jeden falls hat dieser kleine Basisstrom Ib aber keinerlei Steuerwirkung auf Ic - es ist ja nur ein Teil davon. Er fließt leider - hat aber keinen entscheidenden Einfluss auf die Verstärkerfunktion.
Mit anderen Worten: Beide Ströme (Ib und Ic) werden also gemeinsam - quasi im Gleichtakt - über die e-Funktion durch Ube gesteuert bzw. verändert, nur ist eben der eine Anteil (Ib) sehr viel kleiner als der andere (Ic). Es ist also total unlogisch und physikalisch unmöglich, dass ein kleiner Strom einen um den Faktor 200..400 größeren Strom steuern können soll.
Ich weiß, dass das in vielen Büchern anders steht (deshalb versuche ich, es hier richtig darzustellen) - es ist aber falsch und hat historische Gründe.
Das Ganze hält sich aber deshalb hartnäckig in manchen Büchern, weil man durchaus bei manchen Rechnungen so tun kann, als ob der Koll.Strom Ic von Ib "gesteuert" würde (wegen Ic=B*Ib), Wie gesagt - bei manchen Berechnungen, wer aber wirkich VERSTEHEN will, wie und warum die bekannten Schaltungen funktionieren, der muss wissen: Ic wird durch Ube gesteuert (exponentielle Funktion wie oben).
PS: Richtig steht es aber z.B. im bekannten Buch von "Tietze und Schenk".
Die Missverständnisse werden zudem durch die historisch bedingte Darstellung der technischen Stromrichtung verstärkt. Ich höre z.B. sehr oft die Frage, warum der Strom vom Sammler zum Spender fließt, wenn der Sammler doch sammeln und der Spender doch spenden soll.
Über Rv fließt ein Strom über BE. Dadurch fließt auch einer über CE bzw. Rc. Je nach Höhe des Stromes stellt sich dabei an C eine Spannung ein. Fließen nun über C1 kleine positive und negative Ströme zusätzlich über BE, dann ändert sich dadurch die Ausgangsspannung an C. Diese Änderung geht dann über C2 zum Lautsprecher.
Hallo,
besser wäre noch eine gegenkopplung, um den Arbeitspunkt der Schaltung zu stabilisieren. Über den Kondensator wird die zu verstärkende Wechselspannung eingekoppelt, die sich mit den über den Widerstandüber Rv fließenden Basisstrom überlagert. Dieser wird im Transistor verstärkt und die Verstärkte Spannung kann am Widerstand Rc entnommen werden....