Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Was ist der Arbeitsbereich und Arbeitspunkt?


von Mecksis (Gast)


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In der schule machen wir gerade grundbauteile Elektronik und da höre ich 
immer wieder was von einem Arbetspunkt und Arbeitsbereich. Was bedeutet 
das ? Und bitte kommt mir nicht mit Wikipedia oder so gegoogelt habe ich 
es auch nur nicht verstanden...Danke schonmal:))

von M. K. (sylaina)


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Ich habs so im Kopf, dass der Arbeitspunkt der Punkt ist, bei dem das 
Großsignal eingestellt ist und der Arbeitsbereich die Aussteuerung des 
Kleinsignals ist, also die Schwankung um den Arbeitspunkt herum. So als 
Kurzfassung im Groben. ;)

von HildeK (Gast)


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Eine genaue Antwort hängt von der Schaltung ab, auf die du dich 
beziehst.
Aber allgememein:
- Arbeitspunkt: das sind die Verhältnisse in einer Schaltung, wie sie 
z.B ohne Signal vorhanden sind, also z.B. die DC-Spannung an einem 
Kollektor oder einer Drain.
- Arbeitsbereich: das kann die maximale Amplitude umfassen oder auch den 
Frequenzbereich in dem die Schaltung korrekt arbeitet. Oder die maximale 
und minimale Größe des Eingangssignals, oder ....
Beispiel: bei 12V Versorgung kannst du nicht erwarten, dass 50V große 
Signale am Ausgang erscheinen - es wird immer weniger als die 12V sein.

von Günter Lenz (Gast)


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Mecksis schrieb:
>höre ich
>immer wieder was von einem Arbetspunkt und Arbeitsbereich.

Arbeitspunkt ist die Ruhegleichstromeinstellung,
(ohne Ansteuerung) zum Beispiel bei einer
Transistorverstärkerstufe, damit der Transistor in einem
weiten Bereich möglichst linear arbeiten kann. Arbeitsbereich,
ist der Bereich wo der Transistor dann linear arbeitet. Darüber
hinaus entsteht eine Übersteuerung (Begrenzung) Die NF die man
am Ausgang haben möchte ist dann verzerrt.


https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1506301.htm

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1506161.htm

von Markus W. (dl8mby)


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@ HildeK

>Beispiel: bei 12V Versorgung kannst du nicht erwarten, dass 50V große
>Signale am Ausgang erscheinen - es wird immer weniger als die 12V sein.

Stimmt so nicht!

Beispiel:

Sender mit 12V Versorgung und 200W HF Ausgangsleistung,
liefert am Abschluß (Antenne oder 50Ohm Dummyload) eine
Spitzenspannung von über 140V.

Ausgangsspannung ist das Resultat einer Transformation
in der Endstufe.

Markus

von Ralph B. (rberres)


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Markus W. schrieb:
> Stimmt so nicht!
>
> Beispiel:
>
> Sender mit 12V Versorgung und 200W HF Ausgangsleistung,
> liefert am Abschluß (Antenne oder 50Ohm Dummyload) eine
> Spitzenspannung von über 140V.

stimmt so doch

Vor dem Transformator sollte das wieder passen.

Das selbe hast du ja auch bei 100V NF Verstärker die es auch für 12V 
Betriebsspannung gibt. Hier ist es auch ein Transformator welche die 
10VSS die der Verstärker maximal liefern kann auf 100Veff 
hochtransformiert.

Ralph Berres

von HildeK (Gast)


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Markus W. schrieb:
> Stimmt so nicht!

Meinetwegen :-). Auch bei einer Brückenendstufe hast du mehr Vpp als 
VCC.

Aber du solltest auch den Kontext der Frage berücksichtigen:
Mecksis schrieb:
> In der schule machen wir gerade grundbauteile Elektronik und da höre ich
> immer wieder was von einem Arbetspunkt und Arbeitsbereich.
Warum machst du in dem Zusammenhang eher ein Verwirrspiel auf?

Die Antwort von Günter Lenz (Gast) ist da schon sehr viel passender - im 
Gegensatz zu deiner ...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Der 200W HF Verstärker stellt hier einen Sonderfall mit Energiespeichern 
dar, den der kleine Schüler im ihm gegebenen Rahmen bestimmt nicht 
betrachten soll.

Außer er baut aufgrund starker Unterforderung nebenbei einen solchen 
auf.

Der Arbeitspunkt ist willkürlich festgelegt, woraus sich zusammen mit 
den Eigenschaften des aktiven Bauteils der Arbeitsbereich ergibt.



MfG

: Bearbeitet durch User
von Mecksis (Gast)


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Okay bissel viel Fachchinesisch trotzdem danke für die vielen Antworten
Nichts desto trotz habe ich immernoch nicht verstanden wozu der 
Arbeitspunkt ist
Arbeitsbereich hab ich verstanden!

von HildeK (Gast)


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Schau dir mal diese Zeichnung an.
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Arbeitspunkt#/media/Datei%3AArbeitspunkt_Transistorverst%C3%A4rker.png

Der Begriff "Arbeitspunkt" wird in vielen Systemen verwendet, auch 
außerhalb der Elektrotechnik. Wenn dir das verlinkte Bild nicht 
weiterhilft, dann nenne einen konkreten Fall, anhand dessen man es dir 
erklären soll.

von fckngbllsht (Gast)


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Mecksis schrieb:
> In der schule machen wir gerade grundbauteile Elektronik und da höre ich
> immer wieder was von einem Arbetspunkt und Arbeitsbereich.

Aha, immer wieder - aber völlig unvermittelt und zusammenhanglos?

(Er schreibt an der Tafel - die Nase juckt - "Arbeitspunkt-tschi!" - und 
schreibt dann see-hee-len-ru-hig weiter über die Konjugation von 
Verben?)

Es interessiert Dich? Dann rate ich: Spiel halt nicht immer nur 
Spielchen mit dem Iphone, sondern hör den unterrichtenden Leuten 
wirklich zu.

(Nebenbei kannst Du dann auch Prüfungen und Hausaufgaben locker 
alleine - oder mit nur marginaler Hilfestellung - schaffen, mit guten 
Ergebnissen.)

von Duff (Gast)


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> Es interessiert Dich? Dann rate ich: Spiel halt nicht immer nur
> Spielchen mit dem Iphone, sondern hör den unterrichtenden Leuten
> wirklich zu.

Ja es interessiert mich deswegen hab ich mich privat ein bisschen damit 
tiefer beschäftigtund in der Schule haben absolute Grundlagen also was 
ist das wie sieht das aus was macht das mehr nicht
Was sollen eigentlich ständig diese unhöflichen antworten? Jetzt Mal 
ehrlich Mal ganz davon abgesehen dass ich ein 1 Schüler bin was weißt du 
denn bitte ob ich im Unterricht aufpasse oder nicht das geht doch auch 
null an ? Ich hab eben noch nur wenig Ahnung von dem ganzen deswegen 
komm ich ja in dieses Forum

von Duff (Gast)


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Naja konkreten Fall gibt es da nicht wirklich oder auch doch ? Also wir 
hatten jetzt Transistoren das sie ein elektronischer Schalter sind dann 
hab ich bissel recherchiert was die noch alles können dann war ich 
irgendwann auf so eine Seite Wechselspannung an Transistor da stand das 
man in dem Fall den Arbeitspunkt Einstellen muss. So Onkel Google 
gefragt was das ist und in dem Zusammenhang habe ich dann auch 
Arbeitsbereich gelesen aber irgendwie nicht so verstanden. Aber 
vielleicht hab ich da zu wenig Vorahnung um das zu verstehen

von Duff (Gast)


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ich hab übrigens meinen Namen geändert dachte ich habe mich angemeldet 
aber da steht immernoch Gast

von HildeK (Gast)


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Deshalb hab ich ja nach einer konkreten Schaltung gefragt.
Dies ist die Kennlinie einer Transistorstufe mit eingezeichnetem 
Arbeitspunkt.
Die x-Achse ist die Spannung am Kollektor bezüglich GND, die y-Achse der 
Strom durch den Transistor. Die schwarzen Kurven stehen für 
unterschiedliche Ströme in die Basis.
Die Grundschaltung für dies Kurven sieht in einfachster Form so aus:
1
          .--------o--------12V
2
          |        |
3
         .-.      .-.
4
       R1| |      | | R3
5
         | |      | |
6
         '-'      '-'
7
          |        |
8
          |        o------
9
          |    B |/ C
10
     -----o------|
11
          |      |> E
12
         .-.       |
13
      R2 | |       |
14
         | |       |
15
         '-'       |
16
          |        |
17
     -----o--------o-------GND
18
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
Der Arbeitspunkt ist dann die Ruhespannung (ohne Eingangssignal) am 
Kollektor C, angezeigt durch die blaue Linie, die diese Spannung auf der 
x-Achse markiert.
Diese Ruhespannung ist zwar von allen drei Widerständen abhängig, in 
deiner Kurve stellt die rote Gerade den Widerstand R3 dar und durch 
Verändern dieses Widerstandes wird die Steigung der roten Geraden 
verändert.
Für einen bestimmten Basisstrom (durch R1 und R2 hervorgerufen) wird die 
schwarze Kurve bestimmt. Je nach Basisstrom wird die schwarze Kurve 
(weitgehend) parallel zu der eingezeichneten verlaufen, entweder weiter 
oben (größerer Basisstrom) oder weiter unten.
Der Schnittpunkt zwischen der roten und schwarzen Kurve ist dann der 
Arbeitspunkt.
Macht man R3 größer, so wird die rote Kurve flacher verlaufen (links 
weiter unten anfangen), macht man ihn kleiner, so fängt sie links weiter 
oben an. Der Punkt rechts bleibt, das ist die Versorgungsspannung der 
Schaltung, denn größer kann die Kollektorspannung nicht werden.
Man wird bestrebt sein, diesen Arbeistpunkt so zu legen, dass die halbe 
Versorgungsspannung zwischen C und GND sich einstellt: der optimale 
Arbeitspunkt.

Wird jetzt am Eingang ein Signal angelegt, so verändert sich der 
Basisstrom, der durch die schwarze Kurve gekennzeichnet ist. Wird er 
größer, so rutscht diese nach oben, wird er kleiner, dann eben nach 
unten. Beide Male wandert der Schnittpunkt (rot-schwarz) weg von der 
Mitte, d.h. die blaue Linie wandert nach links oder rechts was ja die 
Spannung am Kollektor anzeigt. Damit bekommt man mit geringen 
Basisstromänderungen eine große Änderung der Kollektorspannung: das ist 
die Verstärkung der Schaltung.
Der Schnittpunkt mit der festen roten Geraden wandert also hin und her, 
wie durch die grünen Linien angedeutet.
Wenn also der Arbeitspunkt möglichst genau in der Mitte liegt, so hast 
du am Ausgang die Möglichkeit, jeweils zur Hälfte der Betriebsspannung 
nach oben und nach unten zu wandern: das ist der Aussteuer- oder 
Arbeitsbereich. Damit ist das der optimale Arbeitspunkt der mit dem 
größtmöglichen Arbeitsbereich. Daher die Markierung mit ½ an den grünen 
Linien.

Ich habe das vereinfacht und prinzipiell dargestellt. In der Praxis ist 
das auch noch stark abhängig vom Transistorexemplar, von der Temperatur 
etc. und man muss mit weiteren Maßnahmen den Arbeitspunkt stabilisieren. 
Fürs Verständnis ist das nicht so wichtig, für den praktischen Einsatz 
schon.

War jetzt viel, zugegeben ... :-)

von Gbbbb (Gast)


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AP via DC Analyse dh dein grundsystem mithilfe Grossignal 
Ersatzschaltbild berechnen. Also was passiert wenn dein Grundsystem 
überhaupt mit einer Versoegungsspannung angeregt wird.
Im Kleinsignal wird das System dann angeregt mizhilfe einem externen 
Signal. Hier kann man dann auch gucken ob denn der AP überhaipt stabil 
ist via Frequenzganganalyse.

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