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Emitterschaltung gegengekoppelt mit Emitterfolger |
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BID = 418444
rockpriest
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Hi zusammen,
ich habe ein problem mit einer Verstärker-Aufgabe die ich in einem Elektronik-Labor meines Studiums dimensionieren muss. Es geht um die folgende Schaltung:
Bild eingefügt
Der Eingangswiderstand von 10kOhm sowie der Ausgangswiderstand von 560Ohm sind fest vorgegeben. Nun sollte ich die restlichen Widerstände so dimensionieren, dass ein Wechselstromeingangssignal mit f=1Khz mit vu=-10 verstärkt wird. Gleichspannungsmäßig habe ich die Schaltung so dimensioniert, dass sich am Widerstand RE2 ein Arbeitspunkt von 5V einstellt. Habe die von mir berechneten Spannungen und Ströme auch mit Spice nachgeprüft und diese stimmen jedenfalls.
Jetzt mein Hauptproblem:
Die Verstärkung, oder besser gesagt die Rückkopplung mit dem Widerstand Rk. Die Schaltung besteht im Prinzip doch aus einer Emitterschaltung sowie ein Emitterfolger, der auf den Eingang der Emitterschaltung zurückgekoppelt ist, oder? Die Verstärkung der Emitterschaltung kann doch vereinfacht durch -Rc/RE1 = -500/50 = -10 berechnet werden. Der Emitterfolger hat eine Verstärkung von 1. Zusammen also eine Verstärkung von -10.
Das Problem ist jetzt, dass 70% des Eingangsignals über dem Widerstand R5 abfallen, und die Spannung U1 nur noch 30% des Eingangssignals beträgt. Meiner Ansicht nach, werden nur diese 30% dann mit dem Faktor -10 verstärkt. Es kommt am Ausgang nämlich ein Signal mit der Amplitude von 300mV heraus, anstatt von 1V (100mV Eingangsamplitude * -10).
Könnt ihr mir bitte sagen, wo der Fehler in meinen Berechnungen liegt. Ich denke es liegt an der Rückkopplung. Leider haben wir das bisher noch nie so behandelt, und ich komme einfach nicht weiter.
Vielen Dank für eure Hilfe im Voraus!!
Gruß
Stefan
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BID = 418451
perl
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Du hast das schon richtig erfasst.
Wegen der 10 fachen negativen Spannungsverstärkung fliesst durch Rk ein viel höherer Strom, als wenn er mit dem rechten Ende an Masse läge.
Wenn du z.B. delta U1 = +1mV anlegst, so wird bei korrekter Dimensionierung der übrigen Widerstände delta_Ua = -10mV sein und damit ist der Spannungsabfall an diesem Widerstand 11mV.
Dementprechend beträgt der Eingangswiderstand des Verstärkers Ri= Rk/(1+V) (evtl. noch parallel zum viel höheren Wert Re1*beta).
Damit wäre der Eingangswiderstand des Verstärkers also nur 6,8k und dieser Wert ist für den grossen Spannungsabfall an R5 verantwortlich.
Du wirst also schlauerweise diesen Widerstand viel höher wählen,
die dann am Spannungsteiler R5--Rk/11 zu erwartende U1 berechnen
und dann Re1 und Rc so dimensionieren, daß du die benötigte Gesamtverstärkung erhältst.
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Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.
Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.
Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !
[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 31 Mär 2007 1:21 ] |
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BID = 418665
rockpriest
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Hey,
vielen Dank für deine Antwort. Jetzt ist mir mein Fehler klar. Ich hatte den Eingangswiderstand falsch berechnet. Hab Rk nicht durch (V+1) geteilt. Aber so wie du es beschrieben hast funktioniert es jetzt einwandfrei  Hab den Rückkopplungswiderstand jetzt auf 1Mohm gesetzt, und den Rest der Schaltung angepasst. Aber eine Frage hätte ich noch:
Wie berechne ich den Ausgangswiderstand dieser Verstärkerschaltung?
Mein Ansatz ist:
rce(Q2) || RE2 || [ (V+1)*Rk + (R5 || (rbe + beta * RE1)) ]
Rce(Q2) und der letzte Teil sind sehr viel größer als RE2 und können meiner Meinung nach vernachlässigt werden. Also ist meine Lösung für den Ausgangswiderstand RE2.
Stimmt das so?!?
Vielen Dank für eure Antworten.
Gruß Stefan
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BID = 422709
rockpriest
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Hey zusammen,
weiß von euch denn wirklich niemand wie man den Ausgangswiderstand berechnen kann?!?
Gruß Stefan
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BID = 422849
perl
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Doch, aber dank intensiver Beschäftigung mit dem Problem hast du das in mehr als zwei Wochen doch sicherlich schon längst selbst erledigt.
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BID = 423385
rockpriest
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Ja doch, ich habe meine Lösung ja oben geschrieben. Es ist halt ein Projekt in einem Labor und ich bekomme eine Note dafür. Deshalb wärs nett wenn du schreiben könntest, ob die Lösung stimmt!
Danke schon einmal im Voraus!
Gruß
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BID = 423405
perl
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Zitat :
| Also ist meine Lösung für den Ausgangswiderstand RE2.
Stimmt das so?!? |
Nein.
Zitat :
| | und ich bekomme eine Note dafür |
OK.
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BID = 424742
rockpriest
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Hm, ja hab ich jetzt auch gemerkt. Ich habe die Schaltung aufgebaut und den Ausgangswiderstand messtechnisch ermittelt. Aber wo liegt denn in meiner Rechnung der Fehler? Mein größtes Problem ist einfach die Rückkopplung und ich weiß nicht wie ich die handhaben soll?!?!
Gruß und Danke
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BID = 424807
perl
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Zitat :
| | Mein größtes Problem ist einfach die Rückkopplung und ich weiß nicht wie ich die handhaben soll?!?! |
Dann lass sie weg und überleg dir, was dann den Ausgangswiderstand dominiert.
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BID = 424979
Dombrowski
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Moin.
Für eine Parallel-Spannungsgegenkopplung gilt Ra = Ra'/(1-kV). Ra' ist der Ausgangswiderstand ohne Gegenkopplung. k ist der Übertragungsfaktor im Rückkopplungszweig, V der Übertragungsfaktor im Vorwärtszweig. (s. Wikipedia:Gegenkopplung) Damit die Gegenkopplung wirklich eine Gegenkopplung ist, ist entweder k < 0 oder V < 0. (Also ist kV < 0.) Im Klartext: der Ausgangswiderstand sinkt, je schärfer die Gegenkopplung ist. Hier ist k das Spannungsteilerverhältnis aus Rk, R5 und dem Eingangswiderstand der ersten Stufe.
Man kann es auch versuchen zu lösen, wenn man das Kleinsignal-Ersatzschaltbild aufstellt und über R_innen = U_leer/I_kurz geht.
SPICE meint mit einem BC550-Model, der Ausgangwiderstand der Schaltung im ersten Beitrag liege bei etwa 8,2 Ohm. Was hast du gemessen?
D.
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BID = 425887
rockpriest
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Okay, vielen Dank. Ich habe einen Ausgangswiderstand von 30 Ohm gemessen. Und liegt ja ungefähr im gleichen Bereich,also denk ich müssts so passen!
Gruß
Stefan
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