Schaltungstechnik

336 5 Funktionsschaltungen mit Bipolartransistoren
Zusammenfassung: Eine Laststromquelle für ein Verstärkerelement bewirkt
eine große Aussteuerbarkeit und einen hochohmigen Lastwiderstand, was eine
hohe Verstärkung zur Folge hat. Aufgrund der Parallelgegenkopplung ergibt sich
ein niederohmiger Eingangswiderstand. Die Parallelgegenkopplung ist notwendig,
um die DC-Spannung am Ausgang festzulegen.
5.4 Schalteranwendungen des Bipolartransistors
Der Bipolartransistor lässt sich als elektronisch gesteuerter Schalter verwenden. In
der Regel wird der Transistor zwischen den zwei Zuständen „gesperrt“ und „gesättigt“
geschaltet. Im Sperrzustand ist der Kollektorausgang hochohmig, im Sättigungszustand
niederohmig. Bipolartransistoren als Schalter sind Funktionsprimitive
u.a. in Digitalanwendungen.
5.4.1 Spannungsgesteuerter Schalter
Zunächst sei die Anwendung als einfacher spannungsgesteuerter Schalter betrachtet.
Dabei wird bei geschlossenem Schalter S das Bezugspotenzial auf den Ausgang
geschaltet (Transistor ist gesättigt: niederohmig). Über den Kollektorwiderstand
RC fließt ein Querstrom. Bei offenem Schalter S (Transistor ist gesperrt: hochohmig)
liegt die Versorgungsspannung über den Kollektorwiderstand RC am Ausgang.
Damit ergeben sich bei geeigneter Ansteuerung zwei Schaltzustände. Bild
5.4-1 zeigt das Grundprinzip des Bipolartransistors als Querschalter mit dem Kollektor
als Ausgang und mit Ansteuerung an der Basis.
1
iB
u 1
R B
i C
U B
R C
Q 1
Bild 5.4-1: Transistor als Querschalter
2
RC 2
S
u 2
Die Ansteuerung des Schalttransistors Q1 erfolgt mit einer pulsförmigen Signalquelle.
Im folgenden wird nur der Schaltzustand bei u1 = U1,ein bzw. u1 = U1,aus betrachtet (stationärer Zustand). Der Bipolartransistor als Querschalter kennt demnach
zwei Zustände:
a) Transistor ist gesperrt: U1,aus so, dass UBE UBES ;
b) Transistor ist gesättigt: U1,ein so, dass IC =
I .
CU
··
U B
u 2