Abfall des Verstärkungsfaktors bei Frequenz des Eingangssignals

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Autor
Abfall des Verstärkungsfaktors bei Frequenz des Eingangssignals
Suche nach: frequenz (6278)

    







BID = 660409

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120
 

  


Hallo,
weiß nicht genau, ob ich hier richtig bin. Das Ganze ist eher eine Verständnisfrage. Und zwar hab ich mich gefragt, wieso bei einer Schaltung mit einem Transistor der Verstärkungsfaktor abnimmt, wenn ich die Frequenz der Eingangsspannung erhöhe...
Liegt es an der Trägheit der Elektronen, die um den Transistor leitfähig zu machen, die Sperrschicht überwinden müssen (BE-Strom)? Bei zunehmender Frequenz haben sie ja weniger Zeit vom Kollektor angezogen zu werden und müsste doch der CE Strom sinken oder nicht?
Und was hat es mit den Parasitäten zwischen den pn Übergängen auf sich?

Hoffe ihr könnt mir helfen

BID = 660443

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Liegt es an der Trägheit der Elektronen, die um den Transistor leitfähig zu machen, die Sperrschicht überwinden müssen
Auch.
Allerdings spielt dieser Effekt bei den heutigen Transistoren mit fT-Grenzfrequenzen von einigen hundert MHz im NF-Bereich praktisch keine Rolle.
Hauptsächlich sind die Kapazitäten für den Verstärkungsrückgang mit der Frequenz verantwortlich.
In der Emitterschaltung am Wichtigsten ist dabei die Kollektor-Basis-Kapazität, auch als Miller-Kapazität bezeichnet, da sie mit der Spannungsverstärkung der Stufe multipliziert an der Basis erscheint und zusammen mit dem Ausgangswiderstand der treibenden Stufe einen Tiefpass bildet.

BID = 660640

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Ok, also liegt es vereinfacht gesagt daran, dass der Übergangswiderstand (welcher ein kapazitiver Widerstand ist, und somit mit steigender Frequenz steigt) zwischen der Sperrschicht Basis/Kollektor zu groß wird und deshalb immer weniger Elektronen zum Kollektor gelangen. Somit fließt immer weniger Kollektor-Emitter-Strom und der Transistor ist mehr und mehr gesperrt.

Oder:
Hat das ganze nix mit den Elektronen zu tun sondern nur damit, dass der Widerstand zwischen den Schichten größer wird und einfach deshalb weniger Strom fließt?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: P4CM4N am  6 Jan 2010 19:39 ]

BID = 660651

Murray

Inventar



Beiträge: 4862


Zitat :
P4CM4N hat am  6 Jan 2010 19:36 geschrieben :

(welcher ein kapazitiver Widerstand ist, und somit mit steigender Frequenz steigt)


Und warum ist das falsch?

BID = 660678

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Habs schon gesehn... weil er geringer wird.
Aber wie kann man den Effekt sonst erklären. Wenn er größer wird erscheint alles so logisch...

BID = 660696

Lötfix

Schreibmaschine



Beiträge: 2328
Wohnort: Wien

Hallo!

Die Signalquelle hat einen Innenwiderstand, der liegt in der Signalleitung, die Millerkapazität des Transistors zeigt sich dann vertärkt als Eingangskapazität zwischen Basis und Emitter und bildet mit dem Innenwiderstand der Signalquelle einen Frequenzabhängigen Spannungsteiler (Tiefpass). Mit steigender Frequenz sinkt der Widerstand der Kapazität und somit die daran anliegende Spannnung.

Millereffekt

mfg lötfix

_________________
Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung. Rechtsansprüche dürfen daraus nicht abgeleitet werden. Sicherheitsvorschriften beachten!



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Lötfix am  6 Jan 2010 22:16 ]

BID = 660938

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Ok, also wird die Spannung zwischen Basis und Emitter geringer. Dadurch gelangen dann nicht so viele Ladungsträger zum Kollektor und der Transistor wird immer weniger leitend, bis er letztendlich sperrt.

Kann man das so sagen?
Könnte auch gefährliches Halbwissen sein

BID = 660949

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Könnte auch gefährliches Halbwissen sein
Das würde ich durchaus so bezeichnen.
Bei diesen Betrachtungen arbeitet der Transistor nämlich im Kleinsignalbetrieb, d.h. dass immer ausreichend viel Strom fliesst, der durch das Signal nur ein kleines bischen geändert wird.

Um diese Tiefpasscharakteristik zu begründen braucht man gar keinen Transistor. Allein das Wissen, dass es sich um einen Spannungsteiler aus R und C handelt, und dass der Blindwiderstand des Kondensators mit steigender Frequenz sinkt, reicht aus.

BID = 660977

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Das ging ja schnell

Aber der Stromfluss Ic ist doch von Ube und Ib abhängig.

Reicht es also zu sagen, dass durch die geringere Spannung der Verstärkungsfaktor absinkt?

Aber was genau läuft denn im inneren des Transistor dabei ab? Komme einfach nicht drauf bzw find auch nichts im Netz.

Der Tiefpass "verringert" doch nur die Ausgangsspannung mit steigender Signalfrequenz. Bei Grenzfrequenz um 70,7%.


[ Diese Nachricht wurde geändert von: P4CM4N am  7 Jan 2010 21:59 ]

BID = 661013

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Reicht es also zu sagen, dass durch die geringere Spannung der Verstärkungsfaktor absinkt?
Nicht die Verstärkung des Transistors sinkt bei steigender Frequenz, sondern seine Steuerspannung.
Daran sind sämtliche inneren und äusseren Kapazitäten beteiligt, aber besonders schädlich ist Ccb, weil diese um die Spannugsverstärkung erhöht am Eingang erscheint.
Beim BC547 z.B. beträgt die Eingangskapazität 9pF und die Ausgangskapazität etwa 5pF.
Für die 5pF Ausgangskapazität ist zum grössten Teil die Kollektor-Basis-Sperrschicht verantwortlich.

Wenn du den Transistor nun mit einer Spannungsverstärkung von 20 betreibst, erscheinen am Eingang 100pF Rückwirkungskapazität zuzüglich der 9pF+5pF , also etwa 115pF.
Wenn deine Steuerspannungsquelle einen Innenwiderstand von 10kOhm hat, errechnet sich daraus eine 3dB Grenzfrequenz von 138kHz.

Die Grenzfrequenz für den Ausgang (5pF und Lastwiderstand) wird viel höher liegen, sodass wir sie vernachlässigen können.


Das Obige betrifft nur denn nackten Transistor.
Durch die Kapazitäten der gewöhnlich ja vorhandenen Verdrahtung werden diese Werte noch verschlechtert!

BID = 661249

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Hmm, das ist alles sehr kryptisch.

Hab noch eine andere Erklärung gefunden, die lediglich auf die Kapazitäten zwischen den Transistoreingängen eingeht:

Die Kapazität zwischen Basis und Emitter dämpft mit zunehmender Frequenz die Eingangsspannung, da sie parallel zum Eingang liegt.
Die Kapazität Basis Kollektor koppelt einen Teil der Ausgangsspannung auf den Eingang zurück, dadurch sinkt die Eingangsspannung.
Die Kapazität Kollektor Emitter liegt parallel zum Ausgang und reduziert dadurch die Ausgangsspannung.
Durch diese ganzen Faktor sinkt die gemessene Ausgangsspannung mit zunehmender Frequenz, und somit die Verstärkung des Transistors.

Was sagt ihr dazu? Da wären die Tiefpasscharakteristik drin, genauso wie das mit dem Spannungsteiler. Und dadurch, dass der Transistor insgesamt weniger angesteuert wird, scheint es auch logisch, dass die Ausgangsspannung sinkt. Dann wird ja auch noch die Ausgangsspannung reduziert, was den Effekt noch verstärkt.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: P4CM4N am  8 Jan 2010 22:48 ]

BID = 661264

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Steht denn in meinem Beitrag von gestern abend etwas anderes?

Ich geb's auf.

BID = 661272

P4CM4N

Gesprächig



Beiträge: 120

Wenn in deinem Beitrag vom Vortag das Gleiche steht, dann ist gut. Den Post habe ich so gut wie nicht verstanden. Dazu fehlen mit scheinbar die Kenntnisse was die Elektrotechnik betrifft.

Also ist meine Erklärung ok, vielen Dank.
Die hab ich jetzt nämlich verstanden

Beim 10mal durchlesen auch das hier. Scheint tatsächlich das zu sein, was ich später geschrieben habe...

Zitat :
Nicht die Verstärkung des Transistors sinkt bei steigender Frequenz, sondern seine Steuerspannung.
Daran sind sämtliche inneren und äusseren Kapazitäten beteiligt, aber besonders schädlich ist Ccb, weil diese um die Spannugsverstärkung erhöht am Eingang erscheint.

Also vielen Dank an alle Poster, besonders an perl. Das Forum hat mich wie immer nicht enttäuscht.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: P4CM4N am  8 Jan 2010 23:56 ]


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