Emitterschaltung - Widerstände dimensionieren

[Jon. A. (Gast)]

Hallo,
wie dimensioniert man die Widerstände der gegebenen Emitterschaltung? 
Und wie geht man bei dieser Aufgabe am besten vor?
Ich habe leider keinen Ansatz und tue mich schwer...

Ist es auch möglich, die Schaltung als Kleinsignal-Ersatzschaltbild 
umzuzeichnen?


Zur Steilheit:

Diese ist ja I_c / U_T
U_T kann man berechnen, das sind bei mir 25,4 mV

Nur wie kommt man auf I_c? Und auch für die Strom- bzw. 
Spannungsverstärkung braucht man doch den Arbeitspunkt. Wie kann man 
diesen ermitteln ohne weitere Angaben?

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Jon. A. schrieb:

> wie dimensioniert man die Widerstände der gegebenen Emitterschaltung?

Man folgt der Anleitung im Buch.

> Ich habe leider keinen Ansatz und tue mich schwer...

Pro-Tip: Buch lesen

> Ist es auch möglich, die Schaltung als Kleinsignal-Ersatzschaltbild
> umzuzeichnen?

Sicher ist das möglich. Steht auch im Buch.

> Nur wie kommt man auf I_c? Und auch für die Strom- bzw.
> Spannungsverstärkung braucht man doch den Arbeitspunkt. Wie kann man
> diesen ermitteln ohne weitere Angaben?

<Kopfschüttelnd> Machst du auch was selbst?

Das ist absoluter Standardkram. In gefühlt 1000 Büchern über Grundlagen 
der Schaltungtechnik sehr detailliert, mit Herleitungen usw. 
aufgeschrieben. Du mußt es nur lesen. Wenn du dazu zu faul bist, ist der 
Beruf vielleicht nicht das Richtige für dich.

Siehe auch: Beitrag "Einheitlicher Umgang mit faulen Schülern etc.?"

[MaWin (Gast)]

Jon. A. schrieb:
> wie dimensioniert man die Widerstände der gegebenen Emitterschaltung?

Passend zu gewünschten bzw. benötigten Ein- und Ausgangsimpedanz  und 
wenn die Anforderungen von der simplen einstufigen Verstärkerschaltung 
nicht erfüllt werden können,  braucht man halt mehrere Stufen 
hintereinander.

Sie hängen also vom Umfeld ab, in der Schaltung selbst kann man ihre 
Werte in weitem Bereich (Belastbarkeit und Stromverstärkung des 
Transistors, Qualität der Übertragung aka Klirrfaktor) variieren.

[Lutz V. (lvw)]

Jon. A. schrieb:
> Nur wie kommt man auf I_c? Und auch für die Strom- bzw.
> Spannungsverstärkung braucht man doch den Arbeitspunkt. Wie kann man
> diesen ermitteln ohne weitere Angaben?

Den Arbeitspunkt - und damit den Gleichstrom Ic gibt man sich vor.
Man wählt ihn also - passend zu den jeweiligen Randbedingungen (zumeist 
wenige mA) wie Spannungsversorgung, gewünschte Spannungsverstärkung. 
Grad der DC-Gegenkopplung (Emitterwiderstand), Eingangswiderstand,...

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Da ja fast nichts gegeben ist, hat man viele Freiheiten. Und 
offensichtlich kommt es bei der Aufgabe auf die Steilheit an, denn die 
Umgebungstemperatur ist gegeben.

Ich würde einfach einen Kollektorstrom von Ic = 1 mA annehmen. Und dann 
Rc mit 13V/2, Re mit 1V, die Stromverstärkung dem Diagramm entnehmen, 
daraus den Iq, dann folgt R1 & R2.

Verstärkung über S=Ic/Ut bei -26°C.

Kleinersatzschaltbild geht natürlich auch (rbe aus der Steilheit, rce >> 
Rc).

Ich hoffe, das reicht dir als Ansatz.

[Lutz V. (lvw)]

Wozu denn das Kleinsignal-Ersatzschaltbild? Das hilft Dir eigentlich 
doch überhaupt nicht.....Das ist doch weiter nichts als die 
Visualisierung der Formeln für Verstärkung und Eingangswiderstand - und 
wenn man die kennt.....
Noch was:
Dass in Deinem Fall sogar Eingangs- und Steuerkennlinie Ic=f(Ube) 
gegeben sind, ist normalerweise in der Praxis nicht möglich, weil es 
dabei extrem große Toleranzen, Unsicherheiten gibt.
Genau DAS ist nämlich der Hauptgrund für die Existenz des 
Emitterwiderstandes, da die durch ihn verursachte Gegenkopplung den 
Arbeitspunkt (also Ic) ziemlich unabhängig von den toleranzbehafteten 
Transistordaten macht.

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Lutz V. schrieb:
> normalerweise in der Praxis

Diese Aufgabe ist ja auch alles andere als praxisorientiert: -26 °C und 
Ub = 13V.

Ich vermute, der Dozent möchte einfach sehen, wie der Proband sich so 
durchschlägt, kreativen Umgang mit den spärlichen Angaben zeigt.

[Jon. A. (Gast)]

Hier noch die gesuchten Werte... ich komme wirklich nicht weiter mit dem 
Ansatz....

[Lutz V. (lvw)]

Du sollst also die Widerstände angeben - schön und gut. im Prinzip kein 
Problem.
ABER: Was sind denn die Anforderungen? Nix vorgegeben außer der 
Versorgung und der Temperatur? Beliebige Spannungsverstärkung?
Dafür gibts dann doch unendlich viele "Lösungen" - ist eigentlich ja gar 
keine "Lösung", da es keine Anforderungen gibt.

[Harald W. (wilhelms)]

Jon. A. schrieb:

> wie dimensioniert man die Widerstände der gegebenen Emitterschaltung?

Je nach dem.

[bitsy (Gast)]

für die Generation youtube:
https://youtu.be/EVekdy2_Dyw

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Lutz V. schrieb:
> Nix vorgegeben außer der Versorgung und der Temperatur?

(Und die Stromverstärkung).

Gerade das läßt viel Freiraum. Vielleicht ist es Zweck der Aufgabe zu 
schauen, wie der Prüfling sich da durchkämpft.

Wie gesagt, ich würde einfach einen typ. Kollektorstrom (z.B. 1 mA) 
annehmen. Mit dem Ic als Basis lassen sich alle weiteren Parameter 
berechnen, incl. Ein- & Ausgangsimpedanz, Spg.-Verstärkung und alle 
Widerstände.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Damit man erst einmal ein paar Dimensionen für die Vorstellungskraft 
hat:

Verstärkung v = 4 bis 5

Die Spannung am Kollektor sollte sich bei etwa 7 Volt einpendeln.

Die Größe der Koppelkondensatoren hängt von der niedrigsten zu 
übertragenden Frequenz ab.

[Lutz V. (lvw)]

Mohandes H. schrieb:
> Lutz V. schrieb:
>> Nix vorgegeben außer der Versorgung und der Temperatur?
>
> (Und die Stromverstärkung).
>
> Gerade das läßt viel Freiraum. Vielleicht ist es Zweck der Aufgabe zu
> schauen, wie der Prüfling sich da durchkämpft.
>
> Wie gesagt, ich würde einfach einen typ. Kollektorstrom (z.B. 1 mA)
> annehmen. Mit dem Ic als Basis lassen sich alle weiteren Parameter
> berechnen, incl. Ein- & Ausgangsimpedanz, Spg.-Verstärkung und alle
> Widerstände.

Ja, stimme ich ich zu; wobei der Fragesteller wissen muss, dass er immer 
noch etwas zusätzlich wählen muss - nämlich das Widerstands-Niveau des 
Basis-Spannungsteilers. Da gibt es allenfalls eine "Daumenformel" (Strom 
dadurch etwa 10mal Basisstrom)

[Ralph S. (jjflash)]

Mohandes H. schrieb:
> Wie gesagt, ich würde einfach einen typ. Kollektorstrom (z.B. 1 mA)
> annehmen. Mit dem Ic als Basis lassen sich alle weiteren Parameter
> berechnen, incl. Ein- & Ausgangsimpedanz, Spg.-Verstärkung und alle
> Widerstände.

Das ist für die gegebene "Aufgabenstellung" eher nicht zu empfehlen. 
Laut den Diagrammen ist die Flußspannung der BE-Strecke ab etwa 760mV 
halbwegs linear ansteigend und hier fließt dann schon ein Strom von 
300µA in der Basis der mir dann einen Strom von 60mA im Kollektor 
produziert. Aus den Diagrammen kannst du keinen Kollektorstrom von 1mA 
herauslesen.

Bei der gegebenen Schaltung hätte zumindest einmal die gewünschte 
Spannungsverstärkung gegeben sein sollen die dann so im Ansatz Vu ~ 
Rc/Re entpricht.

Für den Arbeitspunkt ist dann hier zu beachten, dass bei komplett 
durchgesteuertem Transistor zum einen die U_ce_sat und zum Anderen durch 
den Stromfluß durch den Re erzeugten Spannungsfall U_Re in Summe nicht 
unterschreitbar ist.

Der Arbeitspunkt liegt dann bei:

 U_AP = ((Ucc - U_ce_sat - U_Re) / 2) + U_ce_sat + U_Re

Über das thermische Verhalten geben die Diagramme gar keine Auskunft und 
ich denke, dass hier dann wohl idealisiert angenommen werden kann, dass 
der Transistor von der Umgebung so gekühlt wird, dass es kein Weglaufen 
der Kennlinien durch Eigenerwärmnung gibt.

Für die Aufgabenstellung hätte also zumindest der Kollektorstrom und die 
Spannungsverstärkung der Schaltung gegeben sein sollen (oder R_ce und 
Spannungsverstärkung).

Der TO tut mir dann mit dieser Aufgabe leid, die aus meiner Sicht der 
Dinge nicht lösbar ist

[Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)]

Ralph S. schrieb:
> Das ist für die gegebene "Aufgabenstellung" eher nicht zu empfehlen.
> Laut den Diagrammen ist die Flußspannung der BE-Strecke ab etwa 760mV
> halbwegs linear ansteigend und hier fließt dann schon ein Strom von
> 300µA in der Basis der mir dann einen Strom von 60mA im Kollektor
> produziert. Aus den Diagrammen kannst du keinen Kollektorstrom von 1mA
> herauslesen.

So exakt läßt sich das eh nicht berechnen. Aber warum sollte ich nicht 
einen Ic von 1 mA ansetzen können (60 mA ist unrealistisch)? Aus den 
Diagrammen ergibt sich grob eine Stromverstärkung von etwa B=200. Dies 
würde ich als B bei der Berechnung nehmen.

Daß die Stromverstärkung in der Praxis in einem sehr weiten Bereich 
liegt, durch Temperatur, Exemplarstreuungen und auch abhängig von Ic, 
ist klar. Aber irgendwo muß man ja anfangen bei so wenig gegeben 
Parametern.

Entweder der TO hat uns Angaben vorenthalten, oder es geht eben genau 
darum zu schauen, wie er so eine Aufgabe angeht.

[Lutz V. (lvw)]

Mohandes H. schrieb:
> Entweder der TO hat uns Angaben vorenthalten.....

Ja, möglicherweise.
Andere Frage: Wie kommt es eigentlich zu der Abkürzung TO? Ist mir jetzt 
erst ein-/aufgefallen.

[Michel M. (elec-deniel)]

LTspice laden und Schaltung simulieren ... :-)
Beitrag "Re: Dimensionierung Emitterschaltung"
und in diesem Beitrag wird es mit Ltspice durchgeführt .
https://blog.goediy.com/?p=690

[erklehr behr (Gast)]

Lutz V. schrieb:
> Andere Frage: Wie kommt es eigentlich zu der Abkürzung TO?

TO: Thread Opener

Weniger grammatikalisch korrekt (da deutsch/englisch Mischmasch):

TE: Thread Ersteller

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

erklehr behr schrieb:
> Weniger grammatikalisch korrekt (da deutsch/englisch Mischmasch):
> TE: Thread Ersteller

Immer noch Mischmasch. Reines deutsch wäre: Thema Ersteller

Anglizismen in der Deutschen Sprache ist für mich ein absolutes No-Go. 😄

[erklehr behr (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Immer noch Mischmasch.

Sach ich dochchchch.

Noch'n büschen Mischmasch? Backshop

[Ralph S. (jjflash)]

Mohandes H. schrieb:
> So exakt läßt sich das eh nicht berechnen. Aber warum sollte ich nicht
> einen Ic von 1 mA ansetzen können (60 mA ist unrealistisch)? Aus den
> Diagrammen ergibt sich grob eine Stromverstärkung von etwa B=200. Dies
> würde ich als B bei der Berechnung nehmen.

... weil du für einen angenommenen Ic von 1mA aus den Diagrammen keine 
Uf für U_be ablesen kannst.

Natürlich kannst du jetzt annehmen, dass der Transistor bei Ib= 100µA 
einen Ic von 20mA und bei Ib= 200µA einen Ic von 40mA produziert und das 
entspricht einem B von 200.

Ein kleinerer Ic wird dann wohl auch einen B von 200 haben, aber welche 
Ube hat sich da dann eingestellt? Natürlich kannst du da jetzt so grob 
abschätzen, dass das Teil dann einen U_be von ca. 0.65V hat.

Allerdings kommt hier wohl zum tragen, sollte das ein 
Kleinleistungstransistor sein, dass dann die U_ce_sat doch deutlich 
kleiner als 0,77V sein sollte.

Hinzu kommt, einfach eine U_RE annehmen (in deinem von dir 
vorgeschlagenen Falle von 1V wäre Re dann 1 kOhm) geht dann mit der Wahl 
des AP's, bei dem man dann eine positive und negative Halbwelle 
gleichermaßen aussteuern kann von AP = 7,3V eine "Willkür" des 
Bearbeitenden einher. Hier wäre dann U_rc 5,7V und damit dann die von 
dir angenommenen 1mA fließen der Rc = 5,7 kOhm, was wiederum eine 
Spannungsverstärkung der Schaltung von in etwa 5,7 entspricht. Nirgendwo 
steht irgendwas geschrieben, wie hoch die Spannungsverstärkung sein 
soll.