Startpunkt

T=300K, VT =25.85 mV, β = 179, IS= 14.34 fA, VA=74.03,
VCC = 12V, ie = 5mA, RL = 100kΩ, Risg = 100 Ω
C=10uF
VRE = VCC/4, VRE = VCC/3, IR2 = 10 · IB

Ausgangspunkt ist der Arbeitspunkt der Schaltung aus der vorigen Vorlesung.
R1 = 27 kΩ, R2 = 13.3 kΩ, RC = 800 Ω, RE = 800 Ω
Ri = 825 Ω, ro = 15.8 kΩ (14.8 kΩ);, Rout = 756 Ω
Spannungsverstärkungen nur des Transistors vu1, mit RC und RL vu2:
vu1 = -2869, vu2 = -141
Die externe Beschaltung verringert die Spannungsverstärkung.

Eingangsspannungsteiler

Am Eingang liegt noch der Spannungsteiler von Rsig und R1, R2, ri, der die Gesamtverstärkung der Schaltung verringert.
v_x = 0.89

Achten Sie auf das Verhältnis von Quellenwiderstand und Eingangswiderstand.

Man sieht mehrere Pole und Nullstellen.
Unterhalb von 1 Hz sitzt der Hochpass bzgl. CC2.
Bei ca. 2 Hz sitzt der Hochpass bzgl. CC1.
Zwischen 2 Hz und 30 Hz begrenzt RE die Verstärkung, bevor dann Ce RE kurzschliesst.
Die oberen Eckfrequenzen bei 1 MHz und 400 MHz werden durch die Transistorkapazitäten CJC und CJE erzeugt (nächste Folie).

Beispielhaft wird die Übertragungsfunktion für CC1 gebildet:
\( \frac{\underline{U_{B1}}}{\underline{U_{sig}}} = \frac{RI1}{Rsig + \frac{1}{j ω CC1 } + RI1} \)
Bei der Berechnung des Eingangswiderstands ri kann RE wirksam sein.
\( RI1 = \frac{1}{\frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} + \frac{1}{ri}} \)
\( \frac{\underline{U_{B1}}}{\underline{U_{sig}}} = \frac{j ω C_{C1} RI1 }{1 + j ω C_{C1} (R_{sig} + RI1) } \)
\( f_{3dB1} = \frac{\omega}{2 \pi} = \frac{1}{2 \pi C_{C1} (R_{sig} + RI1)} \)

U2-24: Sedra (7th), Fig 10.8
Warum wird für CC1 RE nicht berücksichtigt?
Warum ist τ_CE die kürzeste Zeitkonstante?
Kann man das nicht mit CE korrigieren?
Im Beispiel benötigt man dazu mehr als 1 mF Kapazität.

Für eine einfacherer Betrachtung möchte man die Kapazität C_GD zwischen Eingang und Ausgang durch eine äquivalente Eingangskapazität C_in und Ausgangskapazität C_out ersetzen.
Die äquivalente Kapazität \( C_{in} \) ist viel größer als \( C_{GD} \).
Die Betrachtung gilt auch für einen beliebigen komplexen Widerstand.

Millereffekt

Diese Kapazität begrenzt die maximale Frequenz bei der noch eine Verstärkung erzielt werden kann. 15 Elektronik 3 Verstärker

Kommen die Verzerrungen, der Klirrfaktor durch die grosse Amplitude? Je kleiner die Amplitude am Eingang desto linearer ist der Verstärker.
Die erste harmonische Oberwelle ist kleiner.
Kann der Widerstand RE die Verzerrungen, den Klirrfaktor verkleinern? Mit dem Widerstand RE wird die erste harmonische Oberwelle noch kleiner.

LTSPICE Simulation der Schaltung
Eingangsamplitude: 0.1 V, 30mV
Ausgangsamplitude

FFT in LTSPICE
Diskussion AC Simulation und transiente Simulation

U2: 29-31

Wie kann man den Klirrfaktor in dB umrechnen?

Beispiel mit einer harmonischen und 40 dB Unterschied zwischen Signal und erster harmonischen:
\( k1 = \sqrt{\frac{V_1^2}{V_0^2 + V_1^2}} \)
Für kleine Klirrfaktoren:
\( k1 = \sqrt{\frac{V_1^2}{V_0^2}} = \frac{V_1}{V_0} \)
\( 20 log(k1) dB = 20 log(V_1) - 20 log(V_0) \)

40 dB entsprechen dem Faktor 100.
V₀ = 1 V, V₁ = 0.01 V
k1 = 0.01
k1 = -40 dB
Auflösung in Bits:
1 V / 128 = 0.0078125 V
128 = 2⁷ entspricht 7 Bit.
Ein Klirrfaktor von 1% (1/1000) entspricht dann einer Auflösung von 10 Bit 2¹⁰ = 1024 unnd 20 log(1000) = 60 dB.