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  Emitterfolger |
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 |  Themenstart: 2015-11-12
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http://matheplanet.com/matheplanet/nuke/html/uploads/9/36472_Capture18.PNG
Hallo,
das Fach Grundschaltungen der Elektrotechnik bereitet mir mal wieder etwas Kopfzerbrechen. Um die Aufgaben zu loesen, habe ich im Horowitz nachgeschlagen und folgendes Kochrezept fuer Emitterfolger gefunden.
Step 1: Choose V(E). In unserem Fall steht das schon in der Aufgabenstellung U(out) soll U(CC) halbe sein, also 15V.
Step 2: Choose R(e). Laut Aufgabenstellung ist R(e)= 2kOhm, damit kann ich allerdings den Strom berechnen. 15V/2000V = 7,5mA.
Hier habe ich schon eine erste Frage. Diese 7,5mA sind der Emitterstrom. Ist diese Aussage richtig?
Step 3: Choose R1 and R2. V(B) is V(E) +0.6V. (Also, bei uns 15.6V).
Jetzt kommt der Satz in dem Buch mit dem ich ueberhaupt nichts anfangen kann!!! "This determines the ratio of R1 to R2 as 1:1.17." Warum bitte um alles in der Welt 1:1.17???
Was danach kommt macht fuer mich eigentlich auch keinen Sinn. "The preceding loading criterion requires that the parallel resistance of R1 and R2 be about 75k or less (one tenth of 7.5 * \beta). Suitable standard values are R1=130k, R2=150k"
So richtig erklaert wurde in diesem Schritt 3 nichts oder ich verstehe es nicht! Was muss ich hier genau machen? Gibt es einen enfacheren Weg? Kennt jemand einen Link der Transistorgrundschaltungen super, super einfach erklaert?
Ueber jeden Tip wuerde ich mich sshr freuen!
Viele Gruesse
Timeout
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rlk
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| Beitrag No.1, eingetragen 2015-11-12
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Hallo Timeout,
ja, der Emitterstrom hat den Wert von 7.5$mA. Wieso zweifelst Du daran?
Worauf bezieht sich der zitierte Satz aus dem Buch von Horowitz? Die Basisspannung V(B) wird dort wohl nicht zufällig denselben Wert haben wie hier.
Welches Verhältnis müssen die beiden Widerstände R_1 und R_2 haben, wenn Du den Basisstrom I_B vernachlässigst? Welche der Antwortmöglichkeiten kannst Du daher ausschließen?
Das "preceding loading criterion" dient vermutlich dazu, den Einfluss des Basisstroms zu berücksichtigen. Wie groß ist I_B in Deiner Schaltung? Wie groß ist der Strom durch R_2 für die verbleibenden Antwortmöglichkeiten?
Ich fand das Buch Halbleiter-Schaltungstechnik von Ulrich Tietze und Christoph Schenk sehr nützlich, um solche Schaltungen verstehen und berechnen zu können.
Ich hoffe, das hilft Dir,
Roland
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| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-27
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Hallo,
ich hab mich jetzt noch einmal intensiv mit dem Thema Emitterfolger beschaeftigt und kann jetzt mit Fug und Recht behaupten, dass ich das Thema nicht einmal Ansatzweise verstanden habe.
Ausschliessen kann ich eigentlich nur das Verhaeltnis 100k Ohm zu 20k Ohm, bei allen anderen Moeglichkeiten sind die Widerstaende gleich gross und dies sollte zu einem Spannungsabfall von der Haelfte nach Widerstand R1 fuehren(Spannungsteiler). Kann man so argumentieren?
Wie gross ist I_(B) in meiner Schaltung?
I_(E) = (h_FE + 1) * I_(B)
I_(E) = 7.5 mA
h_FE = 100 (?)
Durch einfaches umstellen koennte ich so den Basisstrom berechnen, ABER h_FE ist nicht angegeben. Folglich wird dies nicht der richtige Weg sein. Wie berechne ich dann I_(B) im Emitterfolger?
Wenn ich I_(B) haben sollte dann berechnet sich doch der Strom durch R2 wie folgt: U_CC/R_1 - I_(B) = I_R2 oder ist dies kompletter Unsinn?
Ueber ein paar Antworten wuerde ich mich freuen. Uebrigens laut Musterloesung ist zweimal 40kOhm die richtige Antwort.
Viele Gruesse
Tobias
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| Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-27
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Unser Prof stellte noch weitere Aufgaben zu diesem Emitterfolger.
Frage 3: Um wieviel bricht die Ausgangsspannung ein, wenn der Ausgang mit 10mA belastet wird.
a) 200mV b)Der Transistor geht in Saettigung c)2V
Ich hatte 2V GERATEN und dies stimmte auch... Raten ist allerdings keine wirkliche Option waehrend einer Pruefung...
Aus Frage 1 wissen wir doch, dass I_(E) = 7.5mA ist und jetzt soll der Ausgang mit 10mA belastet werden? Fliesst dann etwa durch R2 in umgekehrter Richtung von 2.5mA???
Ich stehe hier furchtbar auf dem Schlauch. Der Ausgang und R_E sind doch parallel, aber warum faellt dann die Spannung? Kann mir bitte jemand ein Stichwort geben, damit ich dies nachlesen geben kann.
Frage 4:
Welches Uout ergibt sich bei der Schaltung aus Frage 1) tatsächlich, wenn hFE = 150 und UBE = 0,65 V betragen? Tipp: Zeichnen Sie ein Ersatzschaltbild bei dem Sie den Spannungsteiler aus R1 und R2 durch seine Thevenin-Ersatzschaltung nachbilden und den Transistor durch eine Spannungsquelle, die UBE repräsentiert und R3 mit der Impedanz, mit der er von der Basis aus "sichtbar" ist.
Wählen Sie eine Antwort:
Uout = 13,45 V Richtig
Uout = 12,8 V
Uout = 14,1V
Meine Idee sah wie folgt aus:
V_B = R_2 / (R_1 + R_2) V_CC = 40kOhm / 80kOhm * 30V = 15V
15V - 0.65V = 14.35V
Dies ist offensictlich falsch. Warum? Wie komme ich zu der Loesung unter zur Hilfenahme von h_FE?
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| Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-27
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Diese Frage hatte ich auch falsch beantwortet:
Berechnen Sie C1 für eine Grenzfrequenz von 100Hz. Dabei soll der Ausgang unbelastet sein. Welche der hier genannten Kondensatoren passt am besten?
Wählen Sie eine Antwort:
1 μF
100 nF
10 nF Falsch
Richtig laut Moodle ist die Antwort mit 100 nF.
Meine Rechnung sah so aus:
C_1 = 1 / (2 * \pi * 100 Hz * 100kOhm(!) )
Ich habe hier 100 kOhm genommen, da ich einfach R_e mit h_FE multipliziert habe.
Das war wieder offensichtlich falsch :( Vielleicht kann mir auch hier jemand auf die Spruenge helfen.
Viele Gruesse
Tobias
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Ueli
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 | Beitrag No.5, eingetragen 2015-12-28
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Hallo timeout,
deine Rechnung (den Ausgangs-Lastwiderstand mit h_FE zu multiplizieren) ist richtig, aber nicht vollständig. Du musst noch die Belastung durch den Eingangsspannungsteiler hinzu nehmen. Weisst du wie man die drei Widerstände verknüpfen muss (gilt für Kleinsignal-Rechnung)?
Gruss Ueli
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| Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-28
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Hallo Ueli,
wir wissen doch aber ueberhaupt gar nicht wie gross hFE ist oder irre ich mich?
Mir ist auch nicht ganz klar was man mit den drei Widerstaenden machen soll, gibt es hier ein Kochrezept?
Ich habe mir das von Roland empfohlene Buch gekauft, aber dies scheint mich nur noch mehr zu verwirren. Kennst Du eine wirklich einfache Erklaerung fuer Emitterfolger?
Viele Gruesse
Tobias
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Ueli
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| Beitrag No.7, eingetragen 2015-12-28
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Hallo,
ich sehe ziemlich viele Fragen in deinen Posts. Ich will darum einmal eine grundsätzliche Unterscheidung machen:
Einerseits muss man Arbeitspunkte berechnen. Man rechnet dann zum Beispiel den Spannungsteiler gebildet aus R1 und R2. Eventuell muss man noch den Basisstrom berücksichtigen, also einen belasteten Spannungsteiler berechnen (wie du bemerkt hast braucht man dazu h_FE). Man berechnet also Gleichspannungen und Gleichströme, ohne die zu verstärkende Wechselspannung zu betrachten.
Auf der anderen Seite will man eine (kleine) Wechselspannung verstärken (C1 lässt ja nur Wechselspannung passieren). Dies ist der Fall bei der Berechnung der Grenzfrequenz. R1 ist mit einer Gleichspannung verbunden, ebenso R2. Für die Wechselspannung ist es egal an welcher Gleichspannung ein Lastwiderstand hängt. Beide Widerstände wirken parallel. Das Eingangssignal wird also belastet, wie wenn R1 und R2 gegen GND geschaltet wären. (Kleinsignal-Ersatzschaltung)
Da wir ein lineares Verhalten voraussetzen, können wir am Schluss die Gleich- und die Wechselspannungen wieder addieren.
Ich hoffe es ist jetzt klarer, wie man vorgeht.
Gruss Ueli
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| Beitrag No.8, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-29
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Danke fuer Deine Antwort.
Lass es mich noch einmal ganz systematisch versuchen.
Nocheinmal zu Aufgabe 1 (Spannungsteiler)
U_Out soll ungefaehr die Haelfte von U_CC sein.
U_Out + Spannungsabfall am Transistor = U_B
U_B = R_2 / (R_1 + R_2) * U_CC
Dies fuehrt bei ALLEN gleichgrossen Widerstaenden zu einem Verhaeltnis von 1/2 (20/40 , 40/80 , 100/200). Bei ALLEN sollte U_B = 15V sein.
Die Eingangsimpedanz ist doch R_in = V_in / I_in oder ungefaehr h_FE * R_E
Jetzt mein Problem. Warum ist R_1 = R_2 = 40k die richtige Antwort?
Warum nicht 100 k?
Irgendetwas fehlt mir hier noch ODER ist dieser Ansatz nicht zielfuehrend?
Viele Gruesse und Danke nochmal
Tobias
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| Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2015-12-30
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Ich sitze jetzt wieder seit geraumer Zeit an diesem doofen Emitterfolger und komm nicht wirklich weiter. Habe allerdings ein, zwei Dinge bemerkt und hoffe, dass diese richtig sind.
1) Die Eingangsimpedanz ist von den Widerstaenden des Spannungsteilers unabhaengig. Ist dies richtig?
2) Der Spannungsteiler mit jeweils 100kOhm ist wegen
\
(R_1 * R_2)/(R_1 + R_2) <= 1/10 h_FE * R_E
falsch. Deswegen kann man diese Option wohl auch ausschliessen, aber jetzt weiss ich noch immer nicht, warum 40kOhm die richtige Antwort ist. Ueber Antworten wuerde ich mich sehr freuen!
Viele Gruesse
Tobias
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Ueli
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| Beitrag No.10, eingetragen 2016-01-02
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Hallo,
\Zu 1) Die Basiswiderstände sind im Gegenteil wesentlich für die Eingangsimpedanz. Diese ist (R_1*R_2)/(R_1+R_2) und dazu noch parallel der Widerstand des Transistors.
Du fragst dich nun, warum R_1 und R_2 nun nicht so hoch wie möglich sind, also 40k\Omega und nicht 100k\Omega? Ich bin mir nicht sicher, denn scheinbar fehlen Angaben, aber wenn du eine Verstärkung von h_FE=100 annimmst, so bekommst du 200k\Omega , welche du parallel schalten musst. Die Eingangsimpedanz ist dann zwar maximal hoch mit R_1=R_2=100k\Omega, aber die Eingangsspannung ist dann nicht mehr ca. 15V, wie gefordert, sondern nur noch 12V. Für h_FE muss also eine Annahme getroffen werden. Ich nehme mal an, dass die Aufgabe so gemeint ist, aber vielleicht habe ich ja etwas übersehen.
Gruss Ueli
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| Beitrag No.11, vom Themenstarter, eingetragen 2016-01-08
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Hallo,
ich habe in einem Aufschrieb die Loesung gefunden! R(TH) (Spannungsteiler) <= 1/10 * Verstaerkung * Emitterwiderstand.
Unser Prof hat dies die 10% Regel genannt.
Danke trotzdem!
Tobias
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