Emitterschaltung

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.

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.

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".

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?

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.

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.