8. Die untere Grenzfrequenz einer Transistorschaltung berechnen ...

F18 F18
Koppel-Kondensatoren
1. Der Eingangs-Koppelkondensator
CK bildet zusammen mit dem Eingangswiderstand der Schaltung
einen Hochpass.
Je kleiner die Frequenz der Eingangsspannung wird, desto größer
wird der Spannungsabfall an CK.
Von Grenzfrequenz fGU spricht man, wenn die Verstärkung auf ca.
70% ihres maximalen Wertes zurückgegangen ist.
Dies ist der Fall, wenn am Koppelkondensator und am
Eingangswiderstand re jeweils 70% der Eingangsspannung ue abfällt.
D. Beyer
R. Eisenbarth
u e
Bei Grenzfrequenz fGU wird: XCK = re
Daraus folgt:
C K
XCK =
1
2 π x fGU x CK
Die obere Grenzfrequenz „fGO“ wird hauptsächlich durch die
Basis-Kollektorkapazität des Transistors bestimmt.
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
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DT DT
Aufgabe zum Eingangs-Koppelkondensator
Die Verstärkerstufe soll eine Spannung mit der unteren Grenzfrequenz von
fGU = 30 Hz verstärken.
Folgende Werte wurden gemessen: ∆UBE = 0,1 V, ∆IB = 72 µA
Berechnen Sie die Kapazität des Koppelkondensators!
Lösung:
∆UBE 0,1 V
re = = = 1,39 kΩ
∆IB 72 µA
1
1
XCK = = = 3,8 µF
2 π x fGU x CK 2 π x 30 Hz x 1,39 kΩ
Aufgabe:
Eine Verstärkerstufe hat einen Eingangswiderstand "re" = 700 Ω.
Die Kapazität des Koppelkondensators beträgt 10 µF.
Berechnen Sie die untere Grenzfrequenz der Stufe:
Lösung:
1
1
fGU = = = 22,8 Hz
2 π x re x CK 2 π x 700 Ω x 10 µF
D. Beyer
R. Eisenbarth
C K
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
V1
Seite 186
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F19 F19
Koppel-Kondensatoren
2. Der Ausgangs-Koppelkondensator
CK bildet zusammen mit dem Ausgangswiderstand der Schaltung
einen RC-Glied.
Je kleiner die Frequenz der Ausgangsspannung wird, desto
größer wird der Spannungsabfall an CK.
Von Grenzfrequenz fGU spricht man, wenn die Verstärkung auf ca.
70% ihres maximalen Wertes zurückgegangen ist.
Dies ist der Fall, wenn am Koppelkondensator und am
Ausgangswiderstand ra jeweils 70% der Ausgangsspannung
abfällt.
Bei Grenzfrequenz fGU wird: XCK = ra
Daraus folgt:
D. Beyer
R. Eisenbarth
C K
CK =
1
2 π x fGU x ra
Oft ist ra unbekannt.
In der Regel wird deshalb die Ausgangskapazität genauso groß
gewählt wie die Eingangskapazität.
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
Ersatzschaltbild
r a
C K
Seite 187
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F20 F20
Koppel-Kondensatoren
Für die Koppelkapazitäten können Elko's verwendet werden,
da durch den Gleichspannungsanteil die Aufladung nur in eine
Richtung erfolgt.
D. Beyer
R. Eisenbarth
1.
2.
3.
u e
u e
+
+
+
U BE
U BE
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
+
+
U CE
U CE
U CE U BE
+
u a
u a
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F21 F21
Koppel-Kondensatoren
(Wiederholung Emitterkondensator)
Um die Spannungsverstärkung zu erhöhen schaltet man parallel
zu "RE" einen Kondensator "CE".
Die Kapazität ist ausreichend groß, wenn bei der unteren
Grenzfrequenz "fGU", der Widerstand
D. Beyer
R. Eisenbarth
R E
C E
XCE =
1
RE ist.
10
Unter dieser Voraussetzung ergibt sich folgende Formel:
1
XCE = RE =
10
CE =
10
2 π x fGU x RE
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
Dieser muss so berechnet sein.
das an RE kein nennenswerter
Wechselspannungsabfall
auftritt.
1
2 π x fGU x CE
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DT DT
Koppel-Kondensatoren
(Wiederholung Emitterkondensator)
Aufgabe: Geg.: RE = 100 Ω, fGU = 30 Hz,
D. Beyer
R. Eisenbarth
Ges.: CE
10
10
Lösung: CE = = = 530 µF
2 π x fGU x RE 2 π x 30 Hz x 100 Ω
Aufgabe:
R E
R C
+U S
C E
Berechnen Sie die Kapazität des Emitterkondensators!
Lösung: URC = US - UC = 14 V
URC 14 V
RC = = = 1,4 k Ω
RC 10 mA
RC
RC
m = RE = = 200 Ω
RE
m
10
10
CE = = = 400 µF
2 π x fGU x RE 2 π x 20 Hz x 200 Ω
Halbleitertechnik
Grundlehrgang
US = 24 v
UC = 10 V
IC = 10 mA
m = 7
fGU = 20 Hz
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