Verstärker-Grundschaltungen
Elektronik-Labor Mikrocontroller PicoBasic TestLab
Die wesentlichen Verstärker-Grundschaltungen sind die
Emitterschaltung, die Kollektorschaltung und die Basisschaltung. Der im
Namen bezeichnete Transistoranschluss ist derjenige, der auf einem
festen Bezugspotential liegt, z.B. auf Masse.
Die Emitterschaltung
Der Emitter liegt an Masse, der Eingang an der Basis und der
Ausgang am Kollektor. Zum Test der Schaltung wurde ein Sinusgenerator
mit dem PWM-Ausgang 1 und einem Tiefpassfilter gebaut. Die PWM-Frequenz
wurde auf 31 kHz hochgesetzt, um die Filterung zu verbessern. Im
Zweikanal-Oszillogramm sieht man das erzeugte Sinussignal in schwarz
und das Ausgangssignal am Kollektor in rot. Hier ist leicht zu
erkennen, dass die Verstärkung zu groß ist und das Ausgangssignal
begrenzt wird.
Wenn es um eine unverzerrte Verstärkung geht, setzt man oft eine
Gegenkopplung ein, hier in Form eines Widerstands zwischen Basis und
Kollektor.
Das Ausgangssignal erscheint nun unverzerrt am Kollektor. Man
erkennt, dass es genau gegenphasig zum Eingangssignal ist. d.h. die
Phase wird um 180 Grad gedreht. Dass der Verstärker insgesamt ein
abgeschwächtes Signal liefert, liegt an der Wahl der Widerstände,
besonders am Eingangswiderstand von 100 k. Mit nur 10 k hätte man
zehnmal mehr Verstärkung, was in diesem Fall aber wieder zu einer
Übersteuerung führen würde.
Die Kollektorschaltung
Hier liegt der Kollektor auf einem festen Potential, und der
Emitter bildet den Ausgang. Der Vorteil dieser Schaltung ist ihr großer
Innenwiderstand am Eingang und ihr geringer Innenwiderstand am Ausgang.
Die Ausgangsspannung liegt an jeder Stelle etwa 0,7 V unter der
Eingangsspannung. Aus dem Grund kann eine Eingangsspannung unter 0,7 V
nicht mehr verarbeitet werden, der Sinus wird also unten abgeschnitten.
Ansonsten sieht man einen unverzerrten Verlauf. Der Emitter folgt genau
dem Spannungsverlauf an der Basis, man nennt die Kollektorschaltung
deshalb auch Emitterfolger. Die Spannungsverstärkung liegt knapp unter
1, aber es gibt eine große Stromverstärkung. Die Schaltung wird gern
verwendet, um ein Signal einer hochohmigen Quelle niederohmig zur
Verfügung zu stellen.
Die Basisschaltung
Hier liegt die Basisspannung auf einem festen Potential, in diesem
Fall auf ca. 3 V. Das Eingangssignal wird am Emitter zugeführt, das
Ausgangssignal erscheint am Kollektor. Am Emitter hat man einen
niedrigen Innenwiderstand, am Kollektor einen größeren Außenwiderstand.
Die Schaltung hat eine große Spannungsverstärkung, aber eine
Stromverstärkung unter 1. Das Sinussignal wurde hier über einen
Widerstand mit 10 k zugeführt. Damit man die kleine Eingangsspannung
sehen kann, wurde der dritte Kanal am Emitter angeschlossen. Die
Emitterspannung (grün) ändert sich so wenig, dass man fast kein Signal
erkennen kann. Wie bei der Kollektorschaltung wird auch bei der
Basisschaltung das Signal nicht gedreht, sondern erscheint mit gleicher
Phase am Ausgang. Die Basisschaltung wird gern in
Hochfrequenzschaltungen eingesetzt.Das
Foto ganz oben zeigt den Aufbau zur Messung an der Basisschaltung. Der
Emitterwiderstand von 5 k wurde hier durch Parallelschaltung von zweimal 10 k
erreicht.
Siehe auch: Transistormessung mit dem TestLab
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