Home  •  Impressum  •  Sitemap

Arbeitspunkt des Transistors


Wird ein Transistor als Wechselspannungsverstärker benutzt, so ist eine Einstellung des Arbeitspunktes nötig. Die Spannungen zwischen Kollektor und Emitter (UCE) und zwischen Basis und Emitter (UBE) bestimmen den Arbeitspunkt. Dazu muß der Transistor offen sein, die Spannung UBE also bei etwa 0,7 Volt liegen.



Der Arbeitspunkt

Ein kompletter Wechselspannungsverstärker benötigt am Ein- und Ausgang noch einen Kondensator. Diese sogenannten Koppelkondensatoren lassen nur das Wechselspannungssignal durch und sperren jegliche Gleichspannungsanteile. Dadurch wird das Wechselspannungssignal von der Gleichspannung getrennt.

Damit ein Wechselspannungssignal möglichst unverzerrt verstärkt werden kann, sollte die Spannung zwischen Kollektor und Emitter UCE etwa die Hälfte der Betriebsspannung betragen.

Damit bei einem Wechselspannungssignal auch die negative Halbwelle ausgesteuert werden kann, muß der Arbeitspunkt des Transistors nach oben angehoben werden. Das hat aber zur Folge, das ständig ein bestimmter Strom durch den Transistor fließt (Ruhestrom), auch wenn am Eingang kein Wechselspannungssignal anliegt.


arbeitspunkt.gif

Beispiel zur Festlegung des Arbeitspunktes


Eine besondere Bedeutung hat der Kollektorwiderstand Rc. Liegt am Eingang ein Wechselspannungssignal an, so ändert sich der Basisstrom IB ständig im Takt der Wechselspannung. Im gleichem Rhythmus wie der Basisstrom schwankt auch der verstärkte Kollektorstrom Ic, der durch den Kollektorwiderstand Rc fließt und an diesem ein Spannungsabfall erzeugt. Je größer der Basisstrom, desto größer ist auch der Kollektorstrom und somit der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand Rc!


transistor5.gif

Der Kollektorwiderstand Rc


Wie schon erwähnt, muß bei einem Wechselspannungsverstärker die Spannung zwischen Kollektor und Emitter UCE etwa die Hälfte der Betriebsspannung betragen. Warum das so ist, soll folgendes Beispiel zeigen. Nehmen wir eine Betriebsspannung von 9 Volt an. Dem Transistor soll etwa 1 Volt UCE Restspannung belassen werden. Von den restlichen 8 Volt soll die Hälfte, also 4 Volt, am Kollektorwiderstand abfallen. Damit liegen am Kollektor 9 minus 4 = 5 Volt an. Mit dieser Einstellung kann ein Sinussignal bis 8 Volt Spitze-Spitze verzerrungsfrei ausgesteuert werden, wie es die folgende Abbildung zeigt:


arbeitspunkt2.gif

Korrekter Arbeitspunkt - UCE gleich Ub / 2


Nun nehmen wir einmal an, das der Kollektorwiderstand einen falschen Wert hat, und dadurch nur 2 Volt an ihm abfallen. Damit beträgt die Spannung am Kollektor 7 Volt:


arbeitspunkt3.gif

Falscher Arbeitspunkt - UCE zu groß!


Wie man sieht, werden die oberen Halbwellen der Sinuskurven abgeschnitten! Mit dieser Einstellung läßt sich ein Wechselspannungssignal nur bis 4 Volt Spitze-Spitze aussteuern. Auch der andere Fall ist möglich, nämlich das am Kollektorwiderstand eine zu hohe Spannung, z. B. von 6 Volt abfällt, womit dann bei gleicher Aussteuerung die unteren Teile der Sinuskurven abgeschnitten werden:


arbeitspunkt4.gif

Falscher Arbeitspunkt - UCE zu klein!



Einstellung des Arbeitspunktes

Die Einstellung des Arbeitspunktes geschieht an der Basis. Es gibt zwei Möglichkeiten:

  • durch einen Vorwiderstand an der Basis
  • durch einen Spannungsteiler an der Basis


Arbeitspunkteinstellung durch Basisvorwiderstand:

transistor5a.gif

transistor1.gif

Arbeitspunkteinstellung durch Basisspannungsteiler:

transistor5b.gif

transistor2.gif   transistor3.gif   transistor4.gif

Am stabilsten ist die Einstellung über einen Basisspannungsteiler. Der Querstrom Iq soll etwa 5 bis 10 mal so groß sein wieder Basisstrom IB (Querstromverhältnis q).


Bitte beachten Sie unbedingt die Warnhinweise!

© Copyright: 2005-2017 Mario Lehwald
www.hobby-bastelecke.de