Schaltungstechnik

5.2 Arbeitspunkteinstellung und Stabilität 293
5.2.2 Arbeitspunktbestimmung und Arbeitspunktstabilität
Es wird eine systematische Methode zur Arbeitspunktbestimmung und zur Ermittlung
der Arbeitspunktstabilität beliebiger Transistorschaltungen eingeführt und an
Beispielen erläutert. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Arbeitspunktsyn-
A A these und Arbeitspunktanalyse. Bei der Arbeitspunktsynthese ist { I } vor-
C UCE
gegeben. Es gilt, die ausgewählte Schaltung dafür geeignet zu dimensionieren. Bei
der Schaltungsanalyse ist die Dimensionierung vorgegeben. Es ist dann der
Arbeitspunkt und dessen Stabilität zu bestimmen.
Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird als Beispiel die Schaltung nach
Bild 5.2-5c) in modifizierter Form herausgegriffen.
VCC 0
10.00V
+-
R3
14.6k
RC
1k
2
DC = 10V
2.585V
Q2
Q2N3904
R1
100
6.259V
Q1
BB
Q2N3904
2.582V
EE
1.883V
R2
4k
0
RE
500
Bild 5.2-8: Arbeitspunkteinstellung am Beispiel
0
507.9uA
R3
14.6k
Experiment 5.2-1: Arbeitspunkteinstellg_IE_1
R1
480.5uA Q2
100
Q2N3904
3.990uA
-484.5uA 484.5uA
R2
4k
VCC 0
+-
3.742mA
DC = 10V
RC
1k
2
Q1 3.742mA
BB
Q2N3904
23.41uA
EE
3.765mA
RE
500
Schaltungssynthese des Beispiels für einen bestimmten Arbeitspunkt: Vor-
A gegeben sei im Beispiel IC = 4mA.
Weiterhin soll die Spannung an RE – wie
bereits erläutert – etwa 2V betragen, sie sollte nach Möglichkeit mindestens 10Mal
größer sein, als die in Serie wirkende temperatur- und exemplarstreuungsbedingte
Änderung der Spannung UBE . Der Querstrom wird mit 0,5mA gewählt, er sollte
mindestens 10Mal größer sein als der größtmögliche Basisstrom. Daraus erhält
man am Knoten BB eine Spannung in Höhe von ca. 2,7V. Es ergibt sich für R2 =
4k und für R3 = 14,6k. Das Simulationsergebnis der Arbeitspunkte der Schaltung
in Bild 5.2-8 bestätigt in etwa die Vorgaben. Der Transistor Q2 arbeitet im
Normalbetrieb mit UCE = 0,7V; er wirkt wie eine Diodenstrecke im Basisspannungsteiler
(temperaturabhängiger Spannungsteiler).
Bezüglich der Dimensionierung des Lastkreises ist darauf zu achten, dass die
verfügbare Versorgungsspannung UB-VEE (VEE : Potenzial am Emitter) etwa hälftig
zwischen UCE und dem Lastwiderstand RC aufgeteilt wird. Dabei sollten ca.
0,5V als Mindestspannung auch bei größtmöglicher Aussteuerung an UCE verbleiben.
Unter Anwendung dieser Überlegung erhält man für den optimalen Lastwiderstand:
UB – VEE – 05V RC opt = ----------------------------------------- ;
A (5.2-11)
2 IC 0
0