Springen naar inhoud

[ elektronica ] De transistor als versterker


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Cerium

    Cerium


  • >250 berichten
  • 449 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 19:40

hallo

Hieronder zie je een transistorschakeling die als versterker fungeert:

Geplaatste afbeelding

Hoe kan je eigelijk de spanningswinst maximaliseren? Dus het verschil in spanning tussen die gemeten over Re en de spanning aangelegd door de wisselspanningsbron zo groot mogelijk krijgen.

Ik heb gedacht aan de weerstand R2 veel groter te kiezen dan R1 zodanig dat de spanning over de basis en Re groter wordt. Mag dit? En is er een grens voor deze maximalisatie van de spanningswinst? Want je zit met de bron Vcc. Als ik het goed beredeneerd heb moet je ervoor zorgen dat de spanning over de weerstand R2 heel groot is, en de spanning over Rc heel klein. Klopt dit?

En heeft C1 enig effect op de grootte van de uitgangsspanning?

bij voorbaat dank

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 februari 2007 - 21:38

Volgens mij heb je hier een verkapte gemeenschappelijke collector schakeling (GCS), ook wel bekend als een emittervolger. De versterking zal dus maximaal 1 worden (en hier kom ik ook op uit als ik een kleinsignaalvervangingschema maak).

Rc zit voornamelijk in de weg. Als de stroom groter wordt dan zal het spanningsval over Rc toenemen en dus zal Ubc afnemen. Als de stroom te groot wordt dan zal de bc overgang uit sper raken en dan werkt het hele handeltje niet meer. Dit gebeurt ook als je R2 te groot maakt.

#3

Cerium

    Cerium


  • >250 berichten
  • 449 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 21:46

Ik zie niet in dat dit een GCS is. De ingang hangt toch duidelijk aan de emitter en aan de basis?

En stel dat je Rc nul zou kunnen maken en R2 heel hoog. Zou dit dan niet heel gunstig zijn wat betreft de spanningsgrootte over Re? Zolang de BE-junctie maar blijft geleiden.

#4

Mark-123

    Mark-123


  • >25 berichten
  • 98 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 21:54

Bovenstaande schakeling zul je nooit gebruiken als CC-trap. De reden waarom wordt al gegeven door EvilBro; de collectorweerstand zit in de weg.

Bovenstaande schakeling is, mits je de spanning op de collector als uitgangsspanning hanteert, een complete CE-trap. De CE-trap is de enige bipolaire single-transistor trap die zowel een spanningsversterking als een stroomversterking levert.

Ik zal je de meest eenvoudige benadering geven van het antwoord op je vraag. Je moet er namelijk rekening mee houden (Ik ken je niveau niet echt, vandaar deze toevoeging...) dat de transistor een behoorlijk complex gedrag vertoond. Eenvoudige benadering, geldig voor kleine ingangssignalen en lage frequenties:

Av = -gm.Rc

Dat wil zeggen: De spanningsversterking is gelijk aan -1 keer de klein-signaal-transconductantie (=spanning-stroomoverdracht) maal de collectorweerstand.
Let op: Deze formules gelden alleen voor een CE trap, dus je moet de collectorspanning als uitgang nemen. Je ziet dus nu meteen hoe je de spanningsversterking groot kan maken. Zo eenvoudig is het echter niet, want wanneer je de collectorweerstand vergroot, wordt de collectorstroom kleiner, en daarmee de transconductantie ook. In werkelijkheid is er een optimum, dat bepaald wordt door de stroomversterkingsfactor van de transistor, en de waarden van de vier weerstanden...

Als je een uitgebreidere uitleg wenst, dan moet je dat maar laten weten, dan kan ik je nog wel wat verder op weg helpen. Je stelt veel vragen over elektrotechniek. Studeer je elektrotechniek, of is het hobbymatig?

#5

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:00

Ik zie niet in dat dit een GCS is. De ingang hangt toch duidelijk aan de emitter en aan de basis?

Teken het kleinsignaalvervangingschema maar eens en je zal zien dat de collector gedeeld wordt door zowel in als uitgang (als je Rc even wegdenkt).

En stel dat je Rc nul zou kunnen maken en R2 heel hoog. Zou dit dan niet heel gunstig zijn wat betreft de spanningsgrootte over Re? Zolang de BE-junctie maar blijft geleiden.

De spanningsversterking van deze schakeling wordt nooit groter dan 1. Als je dit 'heel gunstig' vindt dan heb je gelijk, anders niet. :) Dit is ook makkelijk te zien als volgt: de spanning over R2 staat over be en Re (want Kirchhof). De spanning over be zal in normaalbedrijf ongeveer 0.6V zijn. Spanning over Re is dus ongeveer spanning over R2 min 0.6V. Dat de werkelijke versterking kleiner is dan 1 komt doordat de schakeling zichzelf tegenwerkt. Een grotere spanning over be heeft tot gevolg dat de stroom door Re wil toenemen, wat er weer voor zorgt dat be afneemt.

#6

Cerium

    Cerium


  • >250 berichten
  • 449 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:12

Wel, mijn niveau wat betreft elektronica ligt nogal laag :)
Dus ik hoop dat het begrijpelijk is dat ik problemen heb met deze schakeling :)

Dus als ik je goed begrijp EvilBro betekent dit dat de spanning over de weerstand Re maximaal zo groot kan zijn als de spanning over R2 min de spanning over de be-jucntie. En daar de spanning over R2 gelijk is aan de ingangsspanning mits enig verlies over C1 is de spanning over Re maximaal zo groot als Vin - Vbe ?

#7

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:24

Dus als ik je goed begrijp EvilBro betekent dit dat de spanning over de weerstand Re maximaal zo groot kan zijn als de spanning over R2 min de spanning over de be-jucntie.

Check.

En daar de spanning over R2 gelijk is aan de ingangsspanning mits enig verlies over C1 is de spanning over Re maximaal zo groot als Vin - Vbe ?

Je bent nu dingen aan het vergelijken die je niet moet vergelijken. Het is meestal gebruikelijk om de uitgang DC te ontkoppelen (net zoals dat via C1 gedaan is met de ingang). Dan zal de uitgang ongeveer gelijk zijn aan de ingang.

Je kunt ook kijken na (en voor) de ontkoppeling, dus over R2 en Re. In dat geval zullen die spanningen ongeveer gelijk zijn.

Het is onjuist om bij de ene kant te kijken naar het kleinsignaalgedrag (voor C1) en aan de andere kant (over Re) naar het grootsignaalgedrag.

#8

Cerium

    Cerium


  • >250 berichten
  • 449 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:35

Nu ga ik even moeilijk doen vrees ik. :)

Hoe kan je die frequentiegenerator nu losdenken van de rest? De spanning die de generator genereert staat toch over de ontkoppelcondensator en R2. Klopt dit?

Hoe moet je dan naar de ingangsschakeling kijken? Toch als een serieketen van C1, de generator en R2. Of niet?

#9

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:42

Het heeft te maken met er lading opgeslagen wordt in de condensator, maar dat wordt allemaal wat lastig zonder voorkennis. Mag ik je het advies geven om morgen naar de bieb te lopen en een basis electronicaboek te zoeken? (Wet van Ohm, condensatoren, spoelen, weerstanden, enz.)

#10

bram2

    bram2


  • >250 berichten
  • 255 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 februari 2007 - 22:54

Hoe moet je dan naar de ingangsschakeling kijken? Toch als een serieketen van C1, de generator en R2. Of niet?


Je moet er gewoon voor zorgen dat de impedantie van de capaciteit bij de frequentie waarbij je gaat werken verwaarloosbaar is . Dan kun je ze gewoon gelaten.

Als je meer in detail gaat kijken zul je zien dat deze C1 (samen met andere weerstanden) een hoogdoorlaatfilter vormt.


Dus eenvoudig: onderstel die capaciteit is groot genoeg, dus voor AC signalen is dit een kortsluiting.

#11

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 februari 2007 - 10:34

Even terug naar af:

De schakeling is een GES en de weerstand Re dient als stroomtegenkoppeling. De stroom door Rc wordt nu bepaald door de gelijkstroom instelling die je met Re maakt. Ib verwaarlozen geeft Ic=Ie (electronici verwaarlozen zoveel mogelijk).

Als Ie toeneemt (bv door temperatuur), zal Ube afnemen en dus op zijn beurt ook de Ie, etc. Met andere woorden de stroom door Re en dus Rc mag constant worden verondersteld.

Rc word nu zo gekozen dat de gelijkspanning op punt V2 de helft van de voedingsspanning is. Dat laatste geeft dan duidelijk de hoogst mogelijke spanningsversterking (de wisselspanning kan immers varieren tussen 0 en de voedingspanning.0

Ik zal thuis wel een rekenvoorbeeld uitwerken en posten hier.

Voor de wisselspanningsversterking is het noodzakelijk een wisselstroom vervangschema te maken.
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)

#12

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 februari 2007 - 10:54

De schakeling is een GES en de weerstand Re dient als stroomtegenkoppeling.

Nee, want de spanning over Re (V1 dus) is de uitgang. Zoals al eerder opgemerkt kun je Rc gewoon kortsluiten. GCS dus...

Als Ie toeneemt (bv door temperatuur), zal Ube afnemen en dus op zijn beurt ook de Ie, etc. Met andere woorden de stroom door Re en dus Rc mag constant worden verondersteld.

Dat kun je veronderstellen, maar dat is onzin. Re zorgt wel voor emitterdegeneratie, maar de stroom constant veronderstellen is iets al te gortig (constantheid van die stroom zou het nut van de schakeling teniet doen).

Rc word nu zo gekozen dat de gelijkspanning op punt V2 de helft van de voedingsspanning is. Dat laatste geeft dan duidelijk de hoogst mogelijke spanningsversterking

Dit is onjuist. De stroomvariatie in Ic wordt door Rc en de wet van Ohm omgezet naar een spanningsvariatie. Hoe groter Rc, hoe groter de versterking. Daarbij moet je natuurlijk wel oppassen dat de spanning over Rc niet zo groot wordt dat hij de transistor dichtknijpt (en dat hangt weer o.a. van de keus van R1 en R2 af). (Edit: Dit laatste gaat natuurlijk niet over de GCS schakeling die we hier hebben, maar over de GES schakeling die de poster voorzich meent te hebben.)

#13

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 februari 2007 - 13:26

Rc mag je dus niet wegnemen!
Als je dat doet, ben ik het met je eens, onstaat een GCS.
Misschien dat het volgende artikel het duidelijk maakt en let vooral op de rol van Re!

http://goofer.sin.kh...transistors.doc

Heb je gelijk de pi modellen erbij voor het wisselstroom gedrag.

(Misschien wat minder arrogantie in je posts mag wel :) )
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)

#14

EvilBro

    EvilBro


  • >5k berichten
  • 6703 berichten
  • VIP

Geplaatst op 14 februari 2007 - 13:40

ik weiger met mensen verder te communiceren die niet doorhebben dat de uitgang de spanning over Re is (dus niet de spanning tussen V2 en V1, of de spanning V2 t.o.v. de negatieve voedingspin).

Rc mag je dus niet wegnemen!

Bouw de schakeling eens en kijk eens wat de invloed van Rc is. Meer advies kan ik je niet geven.

#15

Franske

    Franske


  • >250 berichten
  • 337 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 februari 2007 - 14:54

Bouw de schakeling eens en kijk eens wat de invloed van Rc is. Meer advies kan ik je niet geven.


Ik zal eens kijken wat simulatie in PSpice oplevert.
"I can't stand burnt toast. I loathe bus terminals. Full of lost luggage and lost souls. Then there's unrequited love, and tyranny, and cruelty." (the 7th Doctor)





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures