vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 114 durch eine lineare Schaltung - ersetzt werden, was im Arbeitspunkt der Basis-Kollektordiode zu folgender Ersatzschaltung führt. In dieser Schaltung sind Ib und Ic die jeweiligen Gesamtströme, die sich aus den Beiträgen jeder einzelnen Quelle in der Schaltung zusammensetzen. Fasst man die Beiträge aller Arbeitspunktsquellen zu den Strömen Ib0 und Ic0 und die Beiträge der Kleinsignalquellen zu den Strömen Ibk und Ick zusammen, so ergibt sich Ib = Ib0 + Ibk und Ic = Ic0 + Ick Es ist nun sinnvoll die Arbeitspunktströme und -spannungen in separaten Schaltungen zu berechnen, wobei die Arbeitspunktsschaltung ausschließlich die Arbeitspunktsquellen und die Kleinsignalersatzschaltung ausschließlich die Kleinsignalquellen enthält. Der Transistor reduziert sich dadurch in dieser Kleinsignalersatzschaltung auf folgende Schaltung. Man nennt sie auch die Kleinsignalersatzschaltung des BJT. - Kleinsignalersatzschaltbild Es ist üblich den Widerstand rd mit r zu bezeichnen. Den durch die Kleinsignalquellen hervorgerufenen Spannungsabfall bezeichent man mit u . Wenn Verwechslungen mit Arbeitspunktsgrößen ausgeschlossen sind, so müssen die Kleinsignalströme und -spannungen nicht besonders markiert - z.B. durch einen Index - werden. Im folgenden werden einige wichtige Zusammenhänge zwischen den Kleinsignalgrößen abgeleitet. Von der Diode her ist bereits r = nUT Ib0 r = nUT Ic0 ; woraus bekannt, wobei Ib0 und Ic0 die jeweiligen Arbeitspunktströme bezeichnen. Zur Vereinfachung der Schreibweise, werden die Kleinsignalwerte mit Kleinbuchstaben gekennzeichnet. Weiterhin folgt
Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 115 folgt u = r ib und ic = ib woraus sich ic = r u = gm u ergibt. gm wird als Kleinsignaltranskonduktanz bezeichnet und ist eine wichtige Kenngröße des Transistors, die auch im Datenblatt angegeben wird. Neben dem Kleinsignalersatzschaltbild, kennt man noch das T-Kleinsignalersatzschaltbild. Es folgt aus folgender Überlegung. Der Kleinsignalemitterstrom ist durch ie = ic + ib gegeben. Daraus folgt = ( + 1) ib = = u 1 r +1 re u , wobei re = r + 1 ist. Die zeigt, dass der Widerstand re , in den Emitterzweig des Transistors gelegt, diegleiche Wirkung hat, wie r im Basiszweig. Daraus ergibt sich die T-Ersatzschaltung T - Kleinsignalersatzschaltung Beide Ersatzschaltungen sind gleichwertig und können ausgetauscht werden, ohne dass sich die Gesamtschaltung ändert. Bei Handrechnungen ist manchmal die eine, manchmal die andere vorteilhafter. 6.2.4 Beispiel Es folgt ein Beispiele zur Bestimmung des Arbeitspunktes und zur Kleinsignalersatzschaltung des BJT.Weitere Beispiele …ndet man in den Übungen und früheren Klausuren. Beispiel 13 1. Beispiel 14 Folgende Schaltung ist gegeben (Emitterschaltung).
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<strong>Skript</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>ES1</strong>, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 114<br />
durch eine lineare Schaltung - ersetzt werden, was im Arbeitspunkt der Basis-Kollektordiode zu<br />
folgender Ersatzschaltung führt.<br />
In dieser Schaltung sind Ib und Ic die jeweiligen Gesamtströme, die sich aus den Beiträgen jeder<br />
einzelnen Quelle in der Schaltung zusammensetzen. Fasst man die Beiträge aller Arbeitspunktsquellen<br />
zu den Strömen Ib0 und Ic0 und die Beiträge der Kleinsignalquellen zu den Strömen Ibk<br />
und Ick zusammen, so ergibt sich<br />
Ib = Ib0 + Ibk und<br />
Ic = Ic0 + Ick<br />
Es ist nun sinnvoll die Arbeitspunktströme und -spannungen in separaten Schaltungen zu berechnen,<br />
wobei die Arbeitspunktsschaltung ausschließlich die Arbeitspunktsquellen und die Kleinsignalersatzschaltung<br />
ausschließlich die Kleinsignalquellen enthält. Der Transistor reduziert<br />
sich dadurch in dieser Kleinsignalersatzschaltung auf folgende Schaltung. Man nennt sie auch<br />
die Kleinsignalersatzschaltung des BJT.<br />
- Kleinsignalersatzschaltbild<br />
Es ist üblich den Widerstand rd mit r zu bezeichnen. Den durch die Kleinsignalquellen hervorgerufenen<br />
Spannungsabfall bezeichent man mit u . Wenn Verwechslungen mit Arbeitspunktsgrößen<br />
ausgeschlossen sind, so müssen die Kleinsignalströme und -spannungen nicht besonders<br />
markiert - z.B. durch einen Index - werden.<br />
Im folgenden werden einige wichtige Zusammenhänge zwischen den Kleinsignalgrößen abgeleitet.<br />
Von der Diode her ist bereits<br />
r = nUT<br />
Ib0<br />
r =<br />
nUT<br />
Ic0<br />
; woraus<br />
bekannt, wobei Ib0 und Ic0 die jeweiligen Arbeitspunktströme bezeichnen. Zur Vereinfachung<br />
der Schreibweise, werden die Kleinsignalwerte mit Kleinbuchstaben gekennzeichnet. Weiterhin<br />
folgt
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