Schaltungstechnik

7.5 Beispiele von Funktionsschaltungen 505
widerstand in Höhe von ca. 1M.
Der Ausgangsstrom Ix der ersten Verstärkerstufe kann maximal den Wert
20A
annehmen, er ist bei U11’ = 0 ebenfalls Null. Der Kurvenverlauf entspricht
dem in Bild 7.1-34, allerdings mit den Grenzwerten 20A
. Die Stromänderung
Ix am Ausgang der ersten Verstärkerstufe ausgesteuert durch U11' im Arbeitspunkt
um U11’ = 0 beträgt
Ix = gm U11' = U11' 26k ;
(7.5-2)
AC-Verhalten der zweiten Stufe: Die zweite Verstärkerstufe besteht aus der
Darlingtonstufe mit Q15 und Q17. Wie bereits angenommen, sei Q22 gesperrt und
damit unwirksam. Der stromführende Transistor Q17 weist einen Arbeitspunktstrom
von ca. 0,5mA auf, somit ist r e,Q17 = 52. Bei einer angenommenen Stromverstärkung
von 0,Q17 = 200 und 0,Q15 = 150 erhält man für den Eingangswiderstand
Z 3 der zweiten Stufe (von Knoten 3 in Richtung Eingang Q15)
Z3 = reQ17+ R11
0Q17 + 1
R12 + reQ15 0Q15 + 1;
Z3 250k;
(7.5-3)
Wegen des Arbeitspunktstromes von Q15 in Höhe von ca. 0,014mA liegt der
differenzielle Widerstand etwa bei r e,Q15 = 2k. Somit ergibt sich für die zweite
Verstärkerstufe der angegebene Eingangswiderstand von ca. 250k. Bei bekanntem
Einangswiderstand kann nunmehr mit Gl. 7.5-2 die Frage nach der Verstärkung
v 31 der ersten Stufe beantwortet werden:
v31 gm 250k 100;
(7.5-4)
Am Ausgang der Darlingtonstufe befindet sich die Spannungsquelle mit R7, R8
und Q16. Diese Funktionsgrundschaltung wurde in Abschnitt 5.3.4 behandelt. Bei
einem Arbeitspunktstrom von ca. 0,4mA liegt demnach der Innenwiderstand der
Spannungsquelle in der Größenordnung von ca. 130. Gegenüber dem Innenwiderstand
r o,Q13 des als nicht gesteuerter Stromquelle arbeitenden Transistors Q13
sind 130 vernachlässigbar. Bei genügend hochohmiger Beschaltung am Ausgang
der Treiberstufe ist der Early-Widerstand r o,Q13 zusammen mit der Steilheit
von Q17 maßgeblich für die Verstärkung der zweiten Stufe. Der Early-Widerstand
r o,Q17 kann vernachlässigt werden, da bei Q17 eine Seriengegenkopplung vorliegt.
Nach Abschnitt 4.2.4 wird der Innenwiderstand am Ausgang durch die Seriengegenkopplung
deutlich hochohmiger. Unter Annahme eines Early-Widerstandes
von r o,Q13 (die Early-Spannung wird dabei mit ca. 26V angenommen, siehe Tabelle
5.1-2) erhält man für die Verstärkung der zweiten Stufe:
v23 gmQ17roQ13 gmQ1750k
1000;
(7.5-5)
Die Verstärkung der Größenordnung von 1000 wird allerdings nicht ganz erreicht,
da u.a. die Steuerspannung von Q17 nicht die volle mögliche Eingangsspannung
aufnimmt. Die Steuerspannung von Q17 liegt bei ca. 85% der möglichen Eingangsspannung.
Wegen des „Miller“-Effekts bzw. aufgrund der Transimpedanbeziehung (siehe