Schaltungstechnik

276 5 Funktionsschaltungen mit Bipolartransistoren
Näherungsweise gilt für die Frequenzabhängigkeit der Stromverstärkung mit fT als
Transitfrequenz (Angabe im Datenblatt):
1
1
= 0------------------------ ; = (5.1-4)
1 + j f f 0 ------------------------------------------------------;
T
1 + j f fT 0+
1
Die eingeführten Modellvarianten sind für die Schaltungsanalyse und die Dimensionierung
von Schaltungen mit Bipolartransistoren unverzichtbar. Bei geeigneter
Wahl einer Modellvariante lassen sich ohne große Zwischenrechnungen Eigenschaften
von Schaltungen direkt ablesen.
R
G : wirksamer Generatorwiderstand
R
L : wirksamer Lastwiderstand
1
I 1
U 1
R G
U be
I b
r b
U b'e
Bild 5.1-23: AC-Ersatzschaltbild einer Verstärkerstufe angesteuert an Basis, Ausgang am
Kollektor; bei unteren bis mittleren Frequenzen ist U2 Ub'e gm R L r
0 rc Abschätzanalyse am Beispiel von Bild 5.1-23: Gegeben sei eine Verstärkerschaltung
mit Ansteuerung an der Basis. Die Schaltung sei abgeschlossen mit
einem wirksamen Lastwiderstand RL* am Kollektorausgang. Das Verstärkerelement
wird im Arbeitspunkt im Normalbetrieb betrieben. Damit ergibt sich das AC-
Ersatzschaltbild dargestellt in Bild 5.1-23. Am Knoten 2 wirkt als Lastimpedanz:
Z (5.1-5)
L = R
L r
0 r
c 1 jCc; Der Early-Widerstand r0 liegt in der Größenordnung von einigen 10k, der Sperrwiderstand
rc ist wesentlich hochohmiger, er wird meist vernachlässigt. Für die
innere Verstärkung von der inneren Basis B´ nach Knoten 2 erhält man:
v (5.1-6)
u innen = U2 Ub'e = gm ZL ;
Bei Vernachlässigung von rc wirkt am Knoten B´ die Sperrschichtkapazität unter
Anwendung der Transimpedanzbeziehung (siehe Abschnitt 4.2.5) mit:
Cc innen =
Cc 1 + gmZL; (5.1-7)
welche das Frequenzverhalten maßgeblich beeinflusst. Zusammen mit dem Bahnwiderstand
rb und dem Generatorwiderstand RG* bildet die transformierte Rückwirkungskapazität
Cc,innen am inneren Basisanschluss B’ ein Tiefpasselement.
Ohne aufwendige rechnerische Analyse lassen sich aus dem geeigneten Ersatzschaltbild
wesentliche Eigenschaften des Verstärkerelementes ablesen.
C c
B'
C b
r e *
r c
I e
I c
gm Ub'e 2
R L
U 2
r 0
r
e = re 0+ 1