Arbeitspunkteinstellung und Stabilisierung

Kurzzusammenfassung

EDT-Referat 1992/93 4HNB Schott Markus Arbeitspunkteinstellung und Stabilisierung bei Kleinsignaltransistorverstärkern

Fachbereich:	Physik
Sprache:	Deutsch
Wörter:	1500
Note:	n.v.

Arbeitspunkteinstellung und Stabilisierung

EDT-Referat 1992/93 4HNB
Schott Markus

Arbeitspunkteinstellung und
Stabilisierung bei
Kleinsignaltransistorverstärkern

Durch die Temperaturabhängigkeit und die Exemplarstreung der
Transistorkennwerte kann es zu einer mehr oder weniger starken
Arbeitspunktverschiebung (IC,
UCE) kommen, welche Verzerrungen oder bei
Transistoren, die größere Eigenwärme erzeugen, unter
Umständen sogar thermische Zerstörung zur Folge haben.

Temperatrurabhängige Transistorkennwerte:

UBE: Mit steigendere
Temperatur wird die für einen bestimmten Strom benötigte
Spannung UBE an der leitenden Emitterdiode
kleiner. Die erforderliche Spannung UBE nimmt
um etwa 2mV/K wie die Flußspannung bei einer normalen Diode ab. (Da
die Ladungsträger- beweglichkeit mit steigender Temperatur zunimmt wird
die Flußspannung kleiner.) (siehe Bild 1)

ICB0: Bei
Germaniumtransistoren im µA-Bereich.
Bei Siliziumtransistoren im nA-Bereich.
Muß bei Siliziumtransitoren nur bei höheren
Sperrschichttemperaturen bertücksichtigt
werden.
ICB0 verdoppelt sich bei einer
Temperaturerhöhung um 10K.
Der Sperrstrom entsteht überwiegend durch thermisch gebildete
Ladungsträgerpaare.
(siehe Bild 2)

B: Die Stromverstärkung B wächst etwa mit 1%/K mit
steigender Temperatur.
(siehe Bild 3)

Es kann aber auch durch Exemplarstreungen zu mehr oder
weniger starken Abweichungen vom gewünschten Arbeitspunkt kommen.

Streung von:

-UBE siehe Bild
1
-B siehe Bild 3

Um den Arbeitspunkt trotz Temperaturschwankungen und Exemplarstreungen
möglichst stabil
auf seinem Sollwert beizubehalten gibt es folgende
Möglichkeiten:

Temperaturabhängige Widerstände
Heißleiter oder Dioden im Basisteiler.
Die nötige UBE-Spannung soll je K
Temperaturzunahme um 2-3mV sinken.
(Maßnahme gegen Temperaturänderungen)

Gleichstromgegenkopplung
über eine oder mehere Stufen.
Stabilisiert sowohl gegen Exemplarstreuung als auch gegen
Temperaturänderungen

Kombination von Gleichstromgegenkopplung und temeraturabhängigen
Basisteiler

ARBEITSPUNKTEINSTELLUNG MIT
BASISSPANNUNGSTEILER

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Da die Eingangskennlinie exponentiell verläuft ergibt schon eine
kleine Änderung der Spannung UBE eine
relativ große Änderung des Basisstromes. Deshalb erfolgt die genaue
Einstellung des Arbeitspunktes bei dieser Schaltung zweckmäßigerweise
durch ein Potentiometer anstelle von
R1.
Da bei dieser Schaltung keine besonderen Maßnahmen zur
Stabilisierung des Arbeitspunktes gegen Temperaturschwankungen ergriffen wurden,
ist die Lage des Arbeitspunktes nicht sehr temperaturstabil.
Erhöht sich zum Beispiel die Temperatur des Transistors, so ergibt
sich in Folge der größeren Ladungsträgerbeweglichkeit eine
steilere Eingangskennlinie und ein geringerer Widerstand.
Es fließt also ein höherer Basisstrom und damit auch ein
höherer Kollektorstrom.
Der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand
RC wird größer und der
Spannungabfall UCE am Transistor
kleiner.
Um den ursprünglichen Basisstrom und damit auch den
ursprünglichen Kollektorstrom und die ursprüngliche
Kollektor-Emitterspannung wieder herzustellen, müßte die
Basis-Emitterspannung auf einem kleineren Wert zurückgeregelt werden. Dies
geschieht jedoch nicht, da der niederohmige Spannungsteiler
R1 und R2 die
Spannung UBE konstant hält. Die nicht
erfolgte Zurückregelung der Spannung UBE
bei erhöhter Temperatur wirkt wie eine tatsächlich erfolgte
Erhöhung der Spannung UBE
bei konstanter Temperatur .

Daß der soeben beschriebene Temperatureinfluß auf den
Arbeitspunkt erheblich sein kann soll folgendes Beispiel zeigen:

geg.:
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ges.:
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