Schaltungstechnik

512 7 Gemischte Funktionsprimitive und Funktionsschaltungen
1M
10k
100
1
10m
10Hz 1kHz
U2 U1 U3+ U1 100kHz 10MHz
Bild 7.5-8: Gesamtverstärkung |U 2/U 1| und Verstärkung der ersten Stufe |U 3+/U 1|
Der Transistor Q9 zieht einen Arbeitspunktstrom von ca. 1,9mA. Damit liegt der
Arbeitspunkt des stromführenden Transistors Q8 der Darlington-Stufe bei ca.
1,8mA. Als Folge davon beträgt die Steilheit von Q8 ca. 1/15. Mit dem gegebenen
Lastwiderstand von 50k (R27||R28) ergibt sich eine Verstärkung der zweiten
Stufe von ca. 50k/115 unter der Annahme, dass am stromführenden Transistor
der Darlington-Stufe weitgehend die Steuerspannung am Eingang anliegt. Die
Gesamtverstärkung der ersten und zweiten Stufe sollte gemäß der Grobabschätzung
bei ca. 5 10 liegen. Das Simulationsergebnis ist in Bild 7.5-8 dargestellt.
Es bestätigt die hohe Gesamtverstärkung. Bei näherer Betrachtung stellt man fest,
dass der Verstärkungsfrequenzgang der Gesamtschaltung eine erste Eckfrequenz
bei einigen 100Hz und eine zweite Eckfrequenz im MHz-Bereich aufweist. Kritisch
ist, dass im Bereich der zweiten Eckfrequenz die Verstärkung noch größer als
1 ist, was auf mögliche Stabilitätsprobleme in Anwendungen hinweist.
Als konkrete Anwendung für den zweistufigen Verstärker wird eine Spannungsfolgerschaltung
gewählt. Bild 7.5-9 zeigt die Testanordnung bei Speisung am Knoten
1+ und Rückkopplung vom Ausgang zum Eingangsknoten 1-. Im nachstehenden
Experiment wird die Testschaltung ohne und mit Kompensationsmaßnahme
mit C2 und C3 untersucht. Ohne C2 und C3 zeigt sich im Ergebnis in Bild 7.5-10
ein Verhalten am Stabilitätsrand (überlagerte Schwingung). Mit der Kompensationsmaßnahme
vermindert sich die Flankensteilheit der Ausgangsspannung, aber
die Schwingneigung ist beseitigt.
5
Experiment 7.5-4: BJT_Zweistufiger-Verstärker-Spannungsfolg