Hallo Leute, ich beschäftige mich gerade mit dem Thema Verstärker. Bin gerade in der Simulation am rumspielen und habe dort schon einen Class A Verstärker simuliert. Dieser läuft in der Simulation zumindest bei 1 KHz, bei 1 MHz sinkt die Ausgangsamplitude logischerweise (weil ich wahrscheinlich einen anderen FET bräuchte). Nun frage ich mich welche Größen für den MOS-Fet alle relevant sind, damit eine Verstärkung bei 1 MHz eine ähnliche Größe wie bei einem KHz hat. Reicht es aus nach der Gateladung, der Kapazität und der Anstiegszeit des MosFets zu schauen? Oder gibt es hier noch mehr Größen? Was wären denn typische Werte für 1 MHz? Natürlich weiß ich das Ströme, Spannungen und SOA auch passen müssen. Dies denke ich eher irrelevant, da es sich hier um eine Kleinleistungverstärker Schaltung handelt. Eine Explizite Anwendung habe ich hierfür nicht, es handelt sich hier nur um eine Spielerei und Interesse.
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Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für lineare Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren nehmen. MOSFETs sind wunderbar für Schaltanwendungen geeignet. Für lineare Anwendungen sind einfache Transistoren von Vorteil.
Günni schrieb: > Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für > lineare > Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren > nehmen. MOSFETs sind wunderbar für Schaltanwendungen geeignet. Für > lineare Anwendungen sind einfache Transistoren von Vorteil. Ja das habe ich auch schon gelesen, aber mich würde halt interessieren wie man es mit FETs auch hinbekommen könnte ;)
Thomas schrieb: > Nun frage ich mich welche Größen für den MOS-Fet alle relevant sind, > damit eine Verstärkung bei 1 MHz eine ähnliche Größe wie bei einem KHz > hat. Vor allem der Zufall. Deine Schaltung ist zu primitiv. Sie stützt sich auf eine zufällige Steigung der RDS vs. UGS Kennlinie eines MOSFETs. Die Lage der Kurve ist exemplar- und temperaturabhängig also überhaupt nicht reproduzierbar. Hohe Frequenzen werden vor allem von der Gate-Kapazitat gegenüber dem Drain reduziert. Um so hochohmiger die Ansteuerung, um so übler wird es. Leider braucht der MOSFET für eine bestimmte Ausgangsleistung eine bestimmte Chipgrösse, man kann also die Kapazität nicht beliebig reduzieren. Die Kurve muss innerhalb der SOA des Transistors liegen. Die Schaltung ist praxisuntauglich.
Nach Datenblatt steigt der Drainstrom zwischen einer Gatespannung VGS von 2 nach 3 V von 0 auf 50 A. Das ist ein gutes Schaltverhalten und die Gatespannung ist auch noch temperaturabhängig. Wenn man solch ein Bauteil linear betreiben möchte, könnte man beispielsweise eine Gatevorspannung von 3 V wählen und einen Widerstand in der Sourceleitung vorsehen, der bei dem gewünschten Arbeitspunktstrom einen Spannungsabfall von 0,5 V hat. Wer nun auf die Idee kommt und den gesamten Strombereich des MOSFETs ausnutzen möchte, würde einen Arbeitsstrom von 25 A vorsehen. Dann fallen am Widerstand schon 12,5 W an Leistung an und je nach Spannung über dem MOSFET wird dessen maximal mögliche Verlustleistung (bei größtmöglicher Kühlung) locker überschritten. Das geht also schon mal nicht. Wählt man als Arbeitspunkt einen deutlich kleineren Strom, kommt man schnell in den Bereich, in dem die Kennlinie zwischen Drainstrom und Gatespannung stark gekrümmt ist. Ohne Linearisierung durch einen Widerstand in der Sourceleitung lässt sich die gewünschte lineare Kennlinie eines A-Verstärkers nicht erzielen. Mit der oben dargestellten Schaltung ist eine A-Endstufe mit "vernünftigen" Aussteuerbereich nicht realisierbar.
Wie wärs mit einem Buch über analoge Schaltungstechnik :-) C_GS, C_GD, C_DS sind alles parasitäre Kapazitäten, die für das HF-Verhalten berücksichtigt werden müssen. Gerne wird das auch unter C_iss, C_oss im DB zusammengefasst. C_GD nennt sich auch Miller-Kapazität und ist für die Spannungsrückwirkung verantwortlich. https://toshiba.semicon-storage.com/eu/semiconductor/knowledge/faq/mosfet/electrical-characteristics-of-mosfetsdynamic-characteristics-cis.html https://web.archive.org/web/20180417192057/https://home.zhaw.ch/~hhrt/EK2/TransistorVerstaerker/TransistorVerstaerker.pdf Was man alles so im Internet findet!
Dieter H. schrieb: > Wie wärs mit einem Buch über analoge Schaltungstechnik :-) Ein Fachbuch lesen, das ist viel zu akademisch. ;o)
Günni schrieb: > Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für lineare > Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren > nehmen. Sie gelten als "moderner. :-)
Harald W. schrieb: >> Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für lineare >> Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren >> nehmen. > > Sie gelten als "moderner. :-) Sie können auch deutlich mehr, wenn man die richtigen Mosfets wählt, und die richtige Schaltungstechnik.
MaWin schrieb: > Sie stützt sich auf eine zufällige Steigung der RDS vs. UGS Kennlinie > eines MOSFETs. > > Die Lage der Kurve ist exemplar- und temperaturabhängig also überhaupt > nicht reproduzierbar. Aha. ...und deshalb gibt es für jeden einzelnen Transistor ein separates Datenblatt, oder wie?
Dann sag doch mal wie hoch der Ruhestrom bei Eingangsspannung = 0 ist? Die Schaltung ist übelster Mist.
Staunender schrieb: > Aha. ...und deshalb gibt es für jeden einzelnen Transistor ein separates > Datenblatt, oder wie? Das zwar nicht, aber in den Diagrammen sind "typische" Verläufe dargestellt und für die Temperaturabhängigkeit sind mehrere Kennlinien für unterschiedliche Temperaturen dargestellt. Die Breite der Toleranzstreuungen für den einzelnen Transistor sind in den Daten angegeben. Hier ist derjenige im Vorteil, der Lesen und das Gelesene verstehen kann.
>Dann sag doch mal wie hoch der Ruhestrom bei Eingangsspannung = 0 ist? >Die Schaltung ist übelster Mist. Ich glaube der Ruhestrom war noch nie bei der Wahl hin zum Klasse A Verstärker ein Kriterium, das sieht man ja auch bei den sog. high end amp "Heizöfen" :-)
Thomas schrieb: > Günni schrieb: >> Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für >> lineare >> Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren >> nehmen. MOSFETs sind wunderbar für Schaltanwendungen geeignet. Für >> lineare Anwendungen sind einfache Transistoren von Vorteil. > > Ja das habe ich auch schon gelesen, aber mich würde halt interessieren > wie man es mit FETs auch hinbekommen könnte ;) Ja, und warum muß es für einen Kleinleistungsverstärker so ein Monster von Mosfet sein, mit all seinen parasitären Monsterkapazitäten? In Deinem Aufbau können max. 50mA Ids fließen, warum also einen 30A-Typen? Und an Leistung kommen gerade <70mW zusammen - das schafft jeder Kleinleistungstransistor. Ansonsten ist die Schaltung, wie andere schon schrieben, kompletter Mist, weil nicht praxistauglich, weil jedes Exemplar innerhalb eines Typen individuelle Streuungen seiner Parameter hat. Rückkopplung wurde ja schon genannt, um das sauberer zu bekommen.
Günni schrieb: > Es wird mir ein Rätsel bleiben, warum immer wieder Leute für lineare > Anwendungen wie ein A-Endstufe MOSFETs statt einfacher Transistoren > nehmen. MOSFETs sind wunderbar für Schaltanwendungen geeignet. Für > lineare Anwendungen sind einfache Transistoren von Vorteil. MOSFETs sind einfache Transistoren... Ob man BJTs oder FETs nimmt ist in erster Linie erstmal irrelevant. Jeder 2. Opamp ist mit FETs aufgebaut. Thomas schrieb: > Nun frage ich mich welche Größen für den MOS-Fet alle relevant sind, > damit eine Verstärkung bei 1 MHz eine ähnliche Größe wie bei einem KHz > hat. Im Grunde sind fast alle Größen des MOSFETs relevant. Beipiele: 1) Gate-Induktivität, Gate-Widerstand und Gate-Source-Kapazität limitieren die Umladung deines Gates. Je kleiner alle Werte sind, umso besser erlauben sie dir die Umladung des Gates. 2) Gate-Drain-Kapazität (CGD), auch Miller-Kapazität genannt wegen des allzeit beliebten Miller Effekts (https://de.wikipedia.org/wiki/Millereffekt). Wenn du das Gate ansteuerst mit einer positiven Spannung, dann sinkt in Klasse-A Betrieb die Spannung am Drain. Wenn dein Verstärker eine Spannungsverstärkung von A besitzt, dann ist die Spannungsänderung an der Millerkapazität demnach die Kombination aus Steuerspannung plus der Verstärkten Spannung am Ausgang:
Wenn die Kapazität bspw 1pF beträgt und die Spannungsverstärkung 1000 ist, dann belastet diese Kapazität deinen Gateknoten wie eine Kapzität nach Ground mit dem Wert: 1pF * 1001 = ~1nF. Diese Vervielfachung des kapazitiven Einflusses, ist ein echter Bandbreiten-Killer. Es gibt verschiedene Methoden das in den Griff zu bekommen. Unter anderem die Kaskoden-Schaltung: https://de.wikipedia.org/wiki/Kaskode. 3) Die Bandbreite deines Ausgangs ist in erster Linie von der Kapazität des Ausgangsknoten (Millerkapazität, Drain-Source-Kapazität) und deinem Drain Widerstand (+Lastwiderstand) bestimmt und bildet einen Tiefpass erster Ordung mit der Zeitkonstante R*C. Wenn man die Ausgangsbandbreite erhöhen will kann bspw. Der Drain Widerstand verringert werden, was allerdings zu mehr Stromverbrauch und weniger Spannungsverstärkung führt, oder man schafft es, die Kapazität zu verringern. Der Mosfet, den du verbaust, ist ein richtig großer Brummer. Verwende lieber einen kleineren FET oder gehe über auf einen Bipolartransistor. Bei Bipolartransistoren (BJTs) hast du idR eine deutlich größere Auswahl an kleinen Typen für solche Anwendungen. .Kleinsignaltechnisch sind FET und BJT relativ gleich, bis auf die Tatsache, dass ein BJT eine steilere Kennlinie besitzt und ohne Emitter-Widerstand zur Rückkopplung schwer stabil zu halten ist.
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