hallo, ich will eine Simulation für eine Sourceschaltung eines MOSFETs erstellen. Der Verstärkungsfaktor soll zunächst beliebig sein und auch der MOSFET muss kein bestimmer sein. Ich will einfach nur ein Sinus Signal verstärkt haben. Dafür habe ich die Werte für die Dimensionierung von folgender Seite übernommen: http://www.elektronikinfo.de/strom/sourceschaltung.htm ************************************************************************ **** Für den Widerstand R3 ergibt sich mit den obigen Daten (-0,5 V und 5 mA) ein Wert von 100 Ω. Bei einer Betriebsspanung von 20 V erhält man für R2 einen Wert von 2 kΩ. Ein Wert von 1 MΩ für den Widerstand R1 dürfte für die meisten Anwendungen ausreichend groß sein. ************************************************************************ **** Habe die Simulation man angehängt, hoffe ihr könnt mir erklären, warum die Schaltung nicht funktioniert und wie ich sie verändern muss. Ich wäre auch über weitere Quelle zur Dimensionierung von Sourceschaltungen dankbar.
lolle schrieb: > warum die Schaltung nicht funktioniert und wie ich sie verändern muss. Das ist ein selbstsperrender Mosfet, der braucht eine Gate-Source-Spannung Ugs, um in der Drain-Source-Strecke leitend zu werden. Bei dir ist Ugs=0.
Stimmt, ich habe als Ugs das Sinussignal angelegt mit maximal 10mV, wodurch der Transistor nicht durchschaltet. Wie sieht die Sourceschaltung eines Verstärker mit MOSFET aber dann aus?
lolle schrieb: > Wie sieht die Sourceschaltung eines Verstärker mit MOSFET aber dann aus? Z.B. ein Spannungsteiler am Gate, der eine passende Ugs erzeugt, und in den dann mittels Kondensator das zu verstärkende Signal eingekoppelt wird. Dabei aber die Temperaturdrift des Mosfet beachten und mittels Stromgegenkopplung die Stabilität verbessern. Oder analog mit einer Spannungsgegenkopplung.
ok, jetzt passt die Schaltung glaube ich vom Prinzip. Allerdings habe ich keine Ahnung wie ich die einzelnen Größen auslegen muss, damit ich eine Verstärkung erhalte.
lolle schrieb: > ok, jetzt passt die Schaltung glaube ich vom Prinzip. Ja, aber die Dimensionierung ist total falsch. > Allerdings habe > ich keine Ahnung wie ich die einzelnen Größen auslegen muss, damit ich > eine Verstärkung erhalte. Ganz einfach. Du musst nur die Widerstände bzw. das Widerstandsverhältnis am Gate so wählen, dass sich vernünftige Ströme und Spannungen ergeben. ;-)
ArnoR schrieb: > Ganz einfach. Du musst nur die Widerstände bzw. das > Widerstandsverhältnis am Gate so wählen, dass sich vernünftige Ströme > und Spannungen ergeben. ;-) ich habe jetzt meiner Meinung nach alle sinnvollen Verhältnisse ausprobiert und nichts hat funktioniert. Was bedeuten vernünftige Ströme und Spannungen? Mein Ansatz: Der Spannungsteiler muss so ausgelegt werden, dass ich am Gate ein Potential über der Schwellspannung des MOSFET liegt. Also würden hier 5V ungefähr passen bei einer Versorgungsspannung von 10V. Dafür würde man zwei gleich große Widerstände wählen. Aber dies funktioniert nicht.
Ich hab jetzt weder Daten noch Spice-Model von deinem Mosfet, gehe aber mal von 4V Ugs für einen Drainstrom von 5mA aus (den hattest du oben angegeben). Da die Betriebsspannung nur 10V ist, setzte ich den Spannungsabfall am Source-Widerstand mal auf 1V, was einen Rs (=R3) von 1V/5mA=200R ergibt. Die Gatespannung wäre also Ugs+Urs=5V. Daher ist R1=R2. Weil kein Gatestrom fließt, kann man z.B. R1=R2=1MOhm wählen. Rd (=R4) wählt man so, dass die Aussteuerbarkeit möglichst groß wird, also etwa Ur4=Uds=4,5V, -> R4=4,5V/5mA=900R.
Bei 10Hz mit 8,2nF auf einige 100Ω Last zu gehen, heißt: schöner Hochpass, der bei 10Hz perfekt nichts mehr durchlässt :-). Wozu braucht man am Gate zur AP-Einstellung so niederohmige Werte? Schau dir mal meinen Anhang an.
lolle schrieb: > Aber dies > funktioniert nicht. Mann, wenn Du LTspice einsetzt, dann kannst Du auf die Lösung der Probleme eigentlich selber kommen. Zumindest kann man sie besser eingrenzen. > Bei 10Hz mit 8,2nF auf einige 100Ω Last zu gehen, heißt: schöner > Hochpass, der bei 10Hz perfekt nichts mehr durchlässt In der Tat. Wenn man die Eingangsspannung sieht und sie mit der Gate-Spannung vergleicht merkt man schon das irgendetwas nicht stimmt. Ein halbwegs Erfahrener weiss schon aus dem Bauchgefühl heraus das 10 Hz und 8,2 nF eine hochohmige Sache sind. Xc = 1 /(6,28 x 10 Hz x 8,2 nF), rechne mal aus. Ohne zu rechnen: ermittle mal mit LTspice den Spannungsabfall über die 8,2 nF. Kennst Du den schon? http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html mfg Klaus
ok danke für eure Hilfe! Gibt es eine Faustformel, nach der ich den Eingangskondensator auslegen kann? Wie bist du auf einen Sourcewiderstand von 24k gekommen? Nach der folgenden Formel (Quelle: siehe Link oben) R2 = Ub/2*Id kann man ja anscheinden den benötigten Wert berechnen. Wenn ich die Gleichung umstelle: Id=Ub/2*R2 und mit den bei der Simulation verwendeten Größen ergibt sich ein Strom von 0.000208 (208µF), welchen ich auch bei der Simulation messen kann. Aber woher wusstest du, dass man genau diesen Strom Id haben muss?
lolle schrieb: > ok danke für eure Hilfe! > > Gibt es eine Faustformel, nach der ich den Eingangskondensator auslegen > kann? > Xc = 10 x R1//R2 Dabei stellt R1 und R2 den Spannungsteiler für den Arbeitspunkt da. R1//R2 ist der Eingangswiderstand der Schaltung. > Wie bist du auf einen Sourcewiderstand von 24k gekommen? Nach der > folgenden Formel (Quelle: siehe Link oben) > http://www.elektronikinfo.de/strom/sourceschaltung.htm Bild 5: Feldeffekttransistorkennlinien mit Arbeitsgerade > R2 = Ub/2*Id > R2 = Ub/(2*Id) > kann man ja anscheinden den benötigten Wert berechnen. Wenn ich die > Gleichung umstelle: > > Id=Ub/2*R2 > Id=Ub/(2*R2) Das stimmt zwar so weit, bis auf die Klammer, aber hier muss man erst einmal etwas festlegen. Entweder den Querstrom oder den Eingangswiderstand. Bei einem PNP/NPN Transistor mit einem deutlichen Basisstrom gilt die Faustformel Ib = 10 x Iq. Also kam man über den Kollektorstrom und der Stromverstärkung auf den Basisstrom und dann auf den Querstrom des Spannungsteilers und somit auf die Widerstandswerte. Beim MOSFet gibt es keinen Gatestrom. Also wählt man den Eingangswiderstand des Spannungsteilers so das er nicht zu hochohmig wird. Sonst kommt es zum Rauschen. > und mit den bei der Simulation verwendeten Größen ergibt sich ein Strom > von 0.000208 (208µF), welchen ich auch bei der Simulation messen kann. > 208µA mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Beim MOSFet gibt es keinen Gatestrom. Also wählt man den > Eingangswiderstand des Spannungsteilers so das er nicht zu hochohmig > wird. Sonst kommt es zum Rauschen. Soll der EIngangswiderstand nicht hoch gewählt werden, damit kein Gatestrom fließt? Das oben erwähnte MOSFET sollte nur ein Beispiel sein. Eigentlich will ich die Schaltung mit einer Verstärkung von 10 für den bs170 auslegen. Das klappt aber auch mit euren Tipps nicht. Zu meiner Vorgehensweise. 1) Betriebsspannung Uds von 10 Volt auswählen 2) Eingangswiderstände R1 und R2 ziemlich groß wählen, damit kein Gatestrom fließt. Außerdem sollen sie gleich groß sein, damit sich nach dem Spannungsteiler eine Spannung Ugs von 5V ergibt, abgesehen vom sinussignal. (R1=R2=1Meg) 4) Für die Verstärkung gilt: v = (S*Rd)/(1+S*Rs) bei mir: (Rd=R3, Rs=R4) Ich kann aber nirgend die Steilheit S herausfinden um damit die Abhängigkeit von Rs und Rd zu berechnen 5) Id bei gegebenem Ugs und Uds aus dem Datenblatt entnehmen. 6) Anhand der bereits erwähnten Formel den Widerstand R3 berechen Id=Ub/(2*R2) Wie ihr sehen könnt, fällt es mir ziemlich schwer die benötigten Werte herauszufinden.
lolle schrieb: > Ich kann aber nirgend die Steilheit S herausfinden um damit die > Abhängigkeit von Rs und Rd zu berechnen transconductance = steiheit Tut mir Leid. Ich bin nicht sofort darauf gekommen. MOSFETs habe ich eher als Schalter eingesetzt. http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/44685/SIEMENS/BS170.html http://www.darc.de/distrikte/g/38/selbstbau-und-technik/jfet-arbeitspunkteinstellung/ ----------------------------------------------------------------------- Hat man den Arbeitspunkt eines FETs eingestellt, so kann er in einem Kleinsignalverstärker verwendet werden. Der wichtigste Parameter, der die Verstärkung des Transistors angibt, ist die Steilheit (engl. transconductance), die sich nach Gleichung 2 berechnen lässt. Die Steilheit ergibt sich aus dem Strom eines Signals im Drain, der sich mit der am Gate angelegten Spannung ändert. (die Steilheit hat die Einheit A/V, also Strom pro Änderung der Spannung, in Datenblättern wird diese in mS bzw µmhos angegeben, 1000 µmhos entspricht 1 mS, Anm.d.Ü.) Beachte, dass die Steilheit gM vom Strom des Arbeitspunktes abhängig ist. Die in den Datenblättern angegebene Steilheit gM entspricht dem Wert bei Betrieb des Transistors bei Idss. ----------------------------------------------------------------------- mfg klaus
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