Guten Abend, könnte mir jemand anschaulich erklären wieso in der Emitterschaltung die Ausgangsspannung eine Phasendrehung aufweist? Ich hab das versucht nachzuvollziehen aber irgendwie komm ich da nicht hinter. Wenn ich beispielsweise die Signalspannung (also die ich verstärken will) erhöhe, dann wird auch der Kollektorstrom zunehmen, dementsprechend muss dann doch irgendeine Spannung am Transistor abnehmen die diese Phasendrehung verursacht, oder? Und was könnte man dagegen tun, dass keine Phasendrehung vorhanden ist? Kann man mit irgendeiner Zusatzschaltung nachhelfen?
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In der üblichen NPN Emitterschaltung sitzt im Kollektorkreis ein Arbeitswiderstand, direkt am Kollektor ist das Ausgangssignal. Solange der Transistor sperrt (Ube ist < ~0,6V), liegt am Kollektor über den Arbeitswiderstand die volle Betriebsspannung. Wird der Transistor leitend (Ube wird positiver und Ube > ~0,6V) geht die Spannung am Kollektor herunter, da der Transistor anfängt, zum Emitter hin abzuleiten. Voilà, der Transistor hat das Signal an der Basis genau herumgedreht = Phasenumkehr. Donbos90 schrieb: > Und was könnte man dagegen tun, dass keine Phasendrehung vorhanden ist? > Kann man mit irgendeiner Zusatzschaltung nachhelfen? Ja, du schaltest eine 2te Emitterschaltung dahinter :-) Ernst beiseite, wenn du eine Spannungsverstärkung haben willst, bist du zur Emitterschaltung gezwungen (Basisschaltung ist sehr selten, kann aber Spannungsverstärkung ohne Phasendreh). Emitterschaltung: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm Basisschaltung: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205081.htm
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Also Phasendrehung klingt schlimmer als es ist. Tatsächlich kommt die dadurch zustande, dass bei positiver werdendem Eingangssignal ein größerer Strom durch den Transistor fließt, was zu einem größeren Spannungsabfall über dem Kollektorwiderstand führt, wodurch die Kollektorspannung (gegen Masse gemessen) absinkt. Die Kollektorspannung bewegt sich also in die entgegengesetzte Richtung zur Eingangsspannung. Man kann das wieder aufheben, indem man 2 solche Schaltungen hintereinander schaltet, vorzugsweise komplementär mit Gleichstromkopplung.
Mit dieser Phasendrehung ist eine Invertierung gemeint. Ich beziehe mich auf die Skizze oben: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm Es geht hier ums Potenzial des Kollektors auf den sich das Augangssignal bezieht: der Transistor steuert durch und wird niederohmig. D.h. die Spannung über die CE-Strecke sinkt, die Spannung über den Kollektorwiderstand steigt, das Potenzial des Ausgangs geht Richtung GND. Also: - Ausgangszustand: Basis auf GND, Transistor sperrt = hochohmig, der Spannungsteiler Rc und CE steht so, dass an C "nahezu" die Versorgungsspannung (Ub) anliegt - nun geht die Basis auf High - Transistor steuert durch = die Strecke CE wird niederohmig - der Spannungsteiler Rc und CE ändert sich so, dass an C "nahezu" GND anliegt Summa summarum: - ein High Signal an der Basis ergibt ein Low an C = es wird invertiert
Ich fass mal kurz zusammen was ich verstanden habe: Ich lege ein Wechselspannungssignal an. Dieses Signal schwankt einmal nach oben Amplitude + und einmal nach unten Amplitude - . Dabei schwankt natürlich auch die Spannung die an der Basis-Emitter-Strecke abfällt und damit der Basisstrom. Der Stromverstärkungsfaktor B überträgt dieses Pendeln auf den Kollektorstrom der nun zu schwankenden Spannungsabfällen am Kollektorwiderstand führt. Dann muss ja die Spannung U_CE kleiner werden, wenn U_C größer wird. Aber ich versteh immer noch nicht wieso die Spannung eine Phasendrehung um 180 Grad aufweist. Ist es vllt deswegen, dass wenn sie kleiner wird - sie in den negativen Bereich gerät und damit das Massepotential das mit 0 V als Bezugspunkt festgelegt wird, größer ist als das Potenzial an U_CE ? Denn die Potenzialdifferenz wird ja gebildet durch (Potenzial_HIGH - Potenzial_LOW). Ist das soweit richtig?
>Ich lege ein Wechselspannungssignal an. Dieses Signal schwankt einmal >nach oben Amplitude + und einmal nach unten Amplitude - . Dabei schwankt >natürlich auch die Spannung die an der Basis-Emitter-Strecke abfällt und >damit der Basisstrom. Der Stromverstärkungsfaktor B überträgt dieses >Pendeln auf den Kollektorstrom der nun zu schwankenden Spannungsabfällen >am Kollektorwiderstand führt. Der erste Block ist soweit richtig, das einzige was ich zu bemängeln hätte wäre, das du das große B (=Gleichstromverstärkung) mit den kleinen Beta (=Kleinsignalverstärkung) ersetzen müsstest. Stelle dir das ganze so vor als ob du Gleichspannungsmäßig einen festen Arbeitspunkt hast und nur Wechselspannungsmäßig eine Änderung hast. Diese kleine Wechselspannungsänderung um diesen Arbeitspunkt ist 180° zum Eingangssignal verschiben - mehr ist das nicht. Schau dir doch einfach mal die Emitterschaltung in LTSpice an und simulier ein wenig rum. Schaue dir mal das Großsignalverhalten der Emitterschaltung an vielleicht wird dir dann klar wodurch diese Phasendrehung zustande kommt. Vielleicht hilft dir diese einfache Erklärung aus den Elektronikkompendium weiter: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1506161.htm Die ist recht simpel gehalten und geht nicht zu tief in die Materie.
Nein. Die Bezeichnung Phasendrehung um 180 Grad ist einfach irreführend, es ist einfach Invertierung gemeint.
Donbos90 schrieb: > Ich lege ein Wechselspannungssignal an. Dieses Signal > schwankt einmal nach oben Amplitude + und einmal nach > unten Amplitude - . Ja. > Dabei schwankt natürlich auch die Spannung die an der > Basis-Emitter-Strecke abfällt und damit der Basisstrom. Ja. > Der Stromverstärkungsfaktor B überträgt dieses > Pendeln auf den Kollektorstrom Ja. Ergänzung: Die Zuordnung von Basisstrom und Kollektorstrom ist gleichsinnig, d.h.: Geringer Basisstrom --> geringer Kollektorstrom, hoher Basisstrom --> hoher Kollektorstrom. > der nun zu schwankenden Spannungsabfällen am > Kollektorwiderstand führt. Ja. Immer noch richtig :-) Großer Kollektorstrom --> großer Spannungsabfall am Kollektorwiderstand; kleiner Kollektorstrom --> kleiner Spannungsabfall am Kollektorwiderstand. (Das diktiert Georg Simon O.: U = R*I) ABER - jetzt kommt der Trick: Der Kollektorwiderstand (beim NPN-Transistor) "hängt von der Decke"! Kleiner Spannungsabfall am Kollektorwiderstand bedeutet, dass die Ausgangsspannung nahe an der Versorgungsspannung ist (!!), und je größer der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand wird, desto mehr bewegt sich der Ausgang in Richtung GND. > Dann muss ja die Spannung U_CE kleiner werden, wenn > U_C größer wird. Nein. U_CE wird kleiner, wenn I_C größer wird. Das ist so, ja. > Aber ich versteh immer noch nicht wieso die Spannung > eine Phasendrehung um 180 Grad aufweist. Vergiss die Phasendrehung. Das ist eine Unsitte! Das Vorzeichen dreht sich um, ja. Das Signal wird invertiert, meinetwegen. > Ist es vllt deswegen, dass wenn sie kleiner wird - > sie in den negativen Bereich gerät und damit das > Massepotential das mit 0 V als Bezugspunkt festgelegt > wird, größer ist als das Potenzial an U_CE ? Nein. - Aber die Idee ist nicht ganz verkehrt: Es ist eine Frage der Bezugspunkte. Eingangs- und Ausgangssignal beziehen sich ja (nach Definition) auf die gemeinsame Masse. Der Kollektor- widerstand wird aber vom Pluspol her an den Transistor geschaltet; das muss auch so sein, weil der Transistor sonst nicht mehr wie gewohnt funktioniert. Ein großer Strom durch Widerstand und Transistor bewirkt also einen großen Spannungsabfall am Kollektorwiderstand - das bedeutet, dass der Ausgang "weit vom Pluspol entfernt" ist. "Weit vom Pluspol entfernt" ist aber dasselbe wie "nahe an der Masse", also "niedriges Potenzial".
Conny G. schrieb: > Nein. Die Bezeichnung Phasendrehung um 180 Grad ist einfach irreführend, > es ist einfach Invertierung gemeint. Hallo! Nicht nur gemeint, Invertierung ist die korrekte Bezeichnung. Phasendrehung gibt es z.B. bei Einzelimpulsen nicht. Bei Sinussignalen führt eine Invertierung zu einer Phasendrehung um 180 Grad. Sorry "Vorsitzender", ich habe Dein Handtuch erst jetzt komplett gelesen.
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Hallo Donbos90, eigentlich ist bei der Emitterschaltung die Sache mit der Phasendrehung um 180° ganz einfach. Mit steigender Spannung zwischen Basis und Emitter geht die Spannung zwischen Kollektor und Emitter herunter. Das war es! > Und was könnte man dagegen tun, dass keine Phasendrehung vorhanden ist? > Kann man mit irgendeiner Zusatzschaltung nachhelfen? Entweder Du nimmst eine Kollektorschaltung, die hat keine Spannungsverstärkung sondern nur Stromverstärkung oder Du schaltest noch eine Emitterschaltung dahinter. Oder Du nimmst ein IC mit passender Beschaltung. mfg klaus
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Klaus Ra. schrieb: >> Und was könnte man dagegen tun, dass keine Phasendrehung vorhanden ist? >> Kann man mit irgendeiner Zusatzschaltung nachhelfen? > > Entweder Du nimmst eine Kollektorschaltung, die hat keine > Spannungsverstärkung sondern nur Stromverstärkung oder Du schaltest noch > eine Emitterschaltung dahinter. Dazu hätte ich einen Link wo man ein paar schöne Schaltungen zum Thema Invertieren oder nicht sehen kann: http://dl6gl.de/grundlagen/schalten-mit-transistoren Man verwendet einfach zwei Transistoren in Folge, die beide invertieren. Alternativ, wenn das Eingangssignal von einem Mikrocontroller ist, kannst Du den Transistor auch einfach invertiert ansteuern.
Danke an alle für die ausführlichen Antworten, ich hab das jetzt verstanden. Eine Frage hätte ich aber noch: Die Betriebsspannung und die Wechselspannung liegen ja auf einem gemeinsamen Pfad. Mein Elektronikprof hat gesagt, dass aus der Sicht von Wechselspannungsquellen die Gleichspannungsquelle als Kurzschluss angesehen werden kann. Dem kann ich irgendwie nicht folgen. Ich weiß zwar, dass eine ideale Gleichspannungsquelle den Innenwiderstand 0 Ohm hat aber: Wenn eine Wechselspannungsquelle und eine Gleichspannungsquelle auf einem Pfad sind, kann ich die beiden Quellen mit einem Maschenumlauf zu einer Mischspannung zusammenfassen. Dann pendelt die Wechselspannung um den Gleichspannungswert (Mischspannung). Kann mir das jemand erklären, was damit gemeint ist? Wenn ich beispielsweise eine Sinusspannung anlege die ich mit der Emitterschaltung verstärken will, dann geht das Eingangssignal doch nicht schon um den Gleichspannungswert erhöht in den Transistor, oder?
Was man da normalerweise macht: man setzte einen Spannungsteiler vor den Transistor, der den Arbeitspunkt einstellt. Und dann koppelt man über einen Kondensator die Wechselspannung ein, sodass diese um den vom Spannungsteiler eingestellten Arbeitspunkt oszilliert. Hinten kommt dann dasselbe verstärkt raus und Du kannst es wieder über einen Kondensator auskoppeln. Wenn Du das so brauchst. Mal ganz kurz nach sowas gegoogelt, schau Dir den Schaltplan unter "How does it do that?" an: http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/computers/solderless/amplifier.html Oder hier Ende der Sektion "Arbeitspunkt": http://www.dieelektronikerseite.de/Lections/Der%20Transistor%20-%20Ein%20Tausendsassa.htm (die ganze Seite erklärt Transistoren ganz gut).
Donbos90 schrieb: > Kann mir das jemand erklären, was damit gemeint ist? Wenn > ich beispielsweise eine Sinusspannung anlege die ich mit > der Emitterschaltung verstärken will, dann geht das > Eingangssignal doch nicht schon um den Gleichspannungswert > erhöht in den Transistor, oder? Doch... also vielmehr: Ein klares Jein! Der NPN-Transistor verstärkt (i.d.R.) ausschließlich Signale, die positiv gegenüber dem Emitter sind. Soll heißen: Sowohl die Basis als auch der Kollektor sind in jedem Betriebszustand positiv gegenüber dem Emitter. In der Siemens-DIN-ISO-VDE-Sprech- weise: Es liegen Mischspannungen an der Basis und am Kollektor an. Allerdings ist die (mittlere) Gleichspannung an der Basis mit ca. 0.7V sehr viel kleiner als am Kollektor; als Ruhepunkt für den Kollektor wählt man häufig Ub/2, also bei 12V Versorgungs- spannung ungefähr 6V. Die Wechselspannung, d.h. das Nutzsignal zeigt sich als Pendeln um den jeweiligen Ruhepunkt. An der Basis pendelt das Signal somit wenige mV um 0.7V; am Kollektor pendelt es ggf. einige Volt um (im Beispiel) 6V. Beim PNP-Transistor ist es im Prinzip genauso, nur müssen die Vorzeichen aller Spannungen umgedreht werden.
Ganz einfach: Wenn du eine Spannung an die Basis anhängst, leitet der Transistor. Das heist, er wird niederohmig zwischen C und E. Niederohmig heist, weniger Spannungsabfall zwischen C und E. Mehr Basisspannung -> Weniger Kollektorspannung.
Zumba schrieb: > Wenn du eine Spannung an die Basis anhängst, leitet der > Transistor. können wir uns auf Durchlasspannung einigen? Es gibt auch Sperrspannungen (SCNR) Durchbruchspannung ist auch kontraproduktiv. (sowie Hochspannung meistens und Überschlagsspannung)
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ArnoR schrieb: > Man kann das wieder aufheben, indem man 2 solche Schaltungen > hintereinander schaltet, vorzugsweise komplementär mit > Gleichstromkopplung. Und sogar umkehren mit 3 solcher Schaltungen hintereinander. SCNR
Eigentlich habe ich das meiste verstanden, aber die Versorgungsspannung für den Transistor ist mir immer noch ein Rätsel. Wieso darf man diese Spannung als Kurzschluss ansehen? Die Überlagerung mit statischen und dynamischen Größen passiert doch frühestens an der Basis-Emitter-Diode des npn-Transistors, daher auch das Schwanken um den Arbeitspunkt. Oder ist das die Wirkung des Koppelkondensators am Verstärkereingang?
Route 66 schrieb: > Conny G. schrieb: >> Nein. Die Bezeichnung Phasendrehung um 180 Grad ist einfach irreführend, >> es ist einfach Invertierung gemeint. > > Hallo! > Nicht nur gemeint, Invertierung ist die korrekte Bezeichnung. > Phasendrehung gibt es z.B. bei Einzelimpulsen nicht. > Bei Sinussignalen führt eine Invertierung zu einer Phasendrehung um 180 > Grad. > > Sorry "Vorsitzender", ich habe Dein Handtuch erst jetzt komplett > gelesen. Bei allen sich wiederholenden Signalen bewirkt eine 180° Phasenverschiebung eine Invertierung. Da ich das selbst nicht glauben konnte, hatte ich seinerzeit mal in Excel einen Rechteck in Sinus-Terme zerlegt (kann man googeln wie das geht) und siehe da, 180° auf den Winkel addiert und der Rechteck hat sich genau invertiert. Ist auch logisch, da sich gemäß dem ollen Fourier jedes kontinuierliche Signal in Sinus-Terme zerlegen lässt.
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