Schaltungstechnik05 BJT CEProf. Dr. Jörg Vollrath04 Frequenzgang |
|
Video der 5. Vorlesung 30.3.2021
|
Länge: 1:17:28 |
0:0:0 Klirrfaktor 0:1:50 LTSPICE Emitterschaltungsvergleich 0:4:26 FFT 0:7:30 Harmonische 0:12:40 Klirrfaktor und Schaltungen 0:22:0 -15 dB sind k1=0.18 0:28:40 Bits und dB 20 log(2) = 6 dB 0:35:25 Emitterschaltung mit RE ohne RC 0:43:26 Ube Gleichung 0:47:55 Emitterschaltung mit RE mit RC 0:52:50 Rechnung 0:56:48 Stromquellenbiasing 1:0:5 Obere Eckfrequenz Emitterschaltung 1:2:48 Ersatzschaltbild mit C 1:7:58 Millerkapazität und Eckfrequenz 1:10:58 Änderung des Stromes IC 1:13:58 REAC und Verstärkung |
Übersicht
- Emitterwiderstand
- Stromquellen Biasing
- Optimierung der Schaltung
- Obere 3db Eckfrequenzen
- MOSFET common gate, drain
- Kaskode
Arbeitspunkt
|
Version 4 SHEET 1 1340 900 WIRE 160 -64 160 -96 WIRE 400 -64 400 -96 WIRE 640 -64 640 -96 WIRE 160 48 160 16 WIRE 208 48 160 48 WIRE 400 48 400 16 WIRE 448 48 400 48 WIRE 640 48 640 16 WIRE 688 48 640 48 WIRE 160 64 160 48 WIRE 400 64 400 48 WIRE 640 64 640 48 WIRE 64 112 -64 112 WIRE 96 112 64 112 WIRE 336 112 304 112 WIRE 576 112 544 112 WIRE -64 160 -64 112 WIRE 400 192 400 160 WIRE 464 192 400 192 WIRE 640 192 640 160 WIRE 704 192 640 192 WIRE 736 192 704 192 WIRE -64 288 -64 240 WIRE 160 288 160 160 WIRE 400 288 400 272 WIRE 640 288 640 272 WIRE 736 288 736 256 WIRE 736 480 736 448 WIRE 736 480 624 480 WIRE 16 496 16 464 WIRE 16 496 -96 496 WIRE 368 496 368 464 WIRE 368 496 256 496 WIRE 624 528 624 480 WIRE -96 544 -96 496 WIRE 256 544 256 496 WIRE 736 592 736 560 WIRE 784 592 736 592 WIRE 16 608 16 576 WIRE 64 608 16 608 WIRE 368 608 368 576 WIRE 416 608 368 608 WIRE 736 608 736 592 WIRE 16 624 16 608 WIRE 368 624 368 608 WIRE 544 656 512 656 WIRE 624 656 624 608 WIRE 624 656 608 656 WIRE 672 656 624 656 WIRE -208 672 -304 672 WIRE -176 672 -208 672 WIRE -96 672 -96 624 WIRE -96 672 -112 672 WIRE -48 672 -96 672 WIRE 176 672 144 672 WIRE 256 672 256 624 WIRE 256 672 240 672 WIRE 304 672 256 672 WIRE 624 688 624 656 WIRE -96 704 -96 672 WIRE 256 704 256 672 WIRE 816 704 736 704 WIRE -304 720 -304 672 WIRE 448 720 368 720 WIRE 736 720 736 704 WIRE 368 736 368 720 WIRE 816 736 816 704 WIRE 448 752 448 720 WIRE 624 816 624 768 WIRE 736 816 736 800 WIRE 736 816 624 816 WIRE -96 832 -96 784 WIRE 16 832 16 720 WIRE 16 832 -96 832 WIRE 256 832 256 784 WIRE 368 832 368 816 WIRE 368 832 256 832 WIRE 736 832 736 816 WIRE 816 832 816 800 WIRE -304 848 -304 800 WIRE 16 848 16 832 WIRE 368 848 368 832 WIRE 448 848 448 816 FLAG 400 288 0 FLAG 400 -96 VCC FLAG 304 112 VB FLAG 464 192 VE1 FLAG 448 48 VC1 FLAG -64 288 0 FLAG 160 288 0 FLAG 160 -96 VCC FLAG 64 112 VB FLAG 208 48 VC FLAG 640 288 0 FLAG 736 288 0 FLAG 640 -96 VCC FLAG 544 112 VB FLAG 704 192 VE2 FLAG 688 48 VC2 FLAG 368 848 0 FLAG 368 464 VCC FLAG 144 672 VB1 FLAG 416 608 VC3 FLAG 448 848 0 FLAG 736 832 0 FLAG 736 448 VCC FLAG 512 656 VB1 FLAG 784 592 VC4 FLAG 816 832 0 FLAG 16 848 0 FLAG 16 464 VCC FLAG -208 672 VB1 FLAG 64 608 VC5 FLAG -304 848 0 SYMBOL npn 336 64 R0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 384 -80 R0 SYMATTR InstName RC1 SYMATTR Value 800 SYMBOL res 384 176 R0 SYMATTR InstName Re SYMATTR Value 600 SYMBOL voltage -64 144 R0 WINDOW 123 24 124 Left 2 WINDOW 39 0 0 Left 2 SYMATTR Value2 AC 1 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value SINE(6 6 1k) SYMBOL npn 96 64 R0 SYMATTR InstName Q2 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 144 -80 R0 SYMATTR InstName RC SYMATTR Value 800 SYMBOL npn 576 64 R0 SYMATTR InstName Q3 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 624 -80 R0 SYMATTR InstName RC2 SYMATTR Value 800 SYMBOL res 624 176 R0 SYMATTR InstName Re1 SYMATTR Value 600 SYMBOL cap 720 192 R0 SYMATTR InstName Ce1 SYMATTR Value 10� SYMBOL npn 304 624 R0 SYMATTR InstName Q4 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 352 480 R0 SYMATTR InstName RC3 SYMATTR Value 800 SYMBOL res 352 720 R0 SYMATTR InstName Re2 SYMATTR Value 600 SYMBOL res 240 528 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 10k SYMBOL res 240 688 R0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 2k SYMBOL cap 240 656 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 10� SYMBOL cap 432 752 R0 SYMATTR InstName Ce2 SYMATTR Value 100� SYMBOL npn 672 608 R0 SYMATTR InstName Q5 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 720 464 R0 SYMATTR InstName RC4 SYMATTR Value 800 SYMBOL res 720 704 R0 SYMATTR InstName Re3 SYMATTR Value 600 SYMBOL res 608 512 R0 SYMATTR InstName R3 SYMATTR Value 8k SYMBOL res 608 672 R0 SYMATTR InstName R4 SYMATTR Value 4k SYMBOL cap 608 640 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName C2 SYMATTR Value 10� SYMBOL cap 800 736 R0 SYMATTR InstName Ce3 SYMATTR Value 100� SYMBOL npn -48 624 R0 SYMATTR InstName Q6 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 0 480 R0 SYMATTR InstName RC5 SYMATTR Value 800 SYMBOL res -112 528 R0 SYMATTR InstName R5 SYMATTR Value 11.3k SYMBOL res -112 688 R0 SYMATTR InstName R6 SYMATTR Value 0.7k SYMBOL cap -112 656 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName C3 SYMATTR Value 10� SYMBOL voltage -304 704 R0 WINDOW 123 24 124 Left 2 WINDOW 39 0 0 Left 2 SYMATTR Value2 AC 1 SYMATTR InstName V2 SYMATTR Value SINE(0 0.01 1k) TEXT -104 -96 Left 2 !VCC VCC 0 DC 12 TEXT -96 -64 Left 2 !;op TEXT -104 -32 Left 2 !;ac dec 10 1m 10g TEXT -112 -8 Left 2 !.tran 0 6m 4m TEXT -80 344 Left 2 !.model 2N2222X NPN(IS=1.434E-14 VAF=74.03 BF=179 IKF=0.2847 XTB=3 \n+ BR=6.092 CJC=7.306E-12 CJE=22.01E-12 TR=46.91E-9 TF=411.1E-12 ITF=.6 \n+ VTF=1.5 XTF=3 RB=10 RC=1 RE=.01 Vceo=30 Icrating=800m mfg=NXP) TEXT -96 24 Left 2 !;dc V1 0 12 0.001 |
Das Bild zeigt verschiedene Arbeitspunktkonfigurationen.
Bei der ganz rechten Konfiguration mit Re und Ce hat man für verschiedene Spannungsteiler für die Basis immer noch ein stabilen Arbeitspunkt.
Wegen Ce hat man immer noch eine sehr hohe Verstärkung für AC Signale.
Ohne Re muss man den Spannunsteiler sehr genau einstellen, um überhaupt ein schönes Ausgangssignal zu bekommen.
Es wird bei der Simulation entweder die Ausgangsspannung über der Eingangsspannung dargestellt, oder ein zeitlicher Verlauf der Ausgangsspannungen.
Ein Kollektorwiderstand bestimmt die Eingangsspannung UBE, bei der der Ausgang von der Minimalspannnung zur Maximalspannung wechselt.
Durch die hohe Verstärkung gibt es einen nutzbaren Eingangsbereich von ca. 50 mV.
Es ist sehr schwierig, diese Spannung mit einem Spannungsteiler einzustellen.
Ein Emitterwiderstand verkleinert die Verstärkung und vergrößert gleichzeitig den möglichen Eingangsspannungsbereich.
Damit ist es leichter möglich einen Spannungsteiler am Eingang zur Arbeitspunktbestimmung zu bauen.
Wenn man immer noch eine sehr große Verstärkung für Wechselspannungsignale benötigt, wird der Widerstand mit einem Kondensator für hohe Frequenzen kurz geschlossen.
Bei der ganz rechten Konfiguration mit Re und Ce hat man für verschiedene Spannungsteiler für die Basis immer noch ein stabilen Arbeitspunkt.
Wegen Ce hat man immer noch eine sehr hohe Verstärkung für AC Signale.
Ohne Re muss man den Spannunsteiler sehr genau einstellen, um überhaupt ein schönes Ausgangssignal zu bekommen.
Es wird bei der Simulation entweder die Ausgangsspannung über der Eingangsspannung dargestellt, oder ein zeitlicher Verlauf der Ausgangsspannungen.
Ein Kollektorwiderstand bestimmt die Eingangsspannung UBE, bei der der Ausgang von der Minimalspannnung zur Maximalspannung wechselt.
Durch die hohe Verstärkung gibt es einen nutzbaren Eingangsbereich von ca. 50 mV.
Es ist sehr schwierig, diese Spannung mit einem Spannungsteiler einzustellen.
Ein Emitterwiderstand verkleinert die Verstärkung und vergrößert gleichzeitig den möglichen Eingangsspannungsbereich.
Damit ist es leichter möglich einen Spannungsteiler am Eingang zur Arbeitspunktbestimmung zu bauen.
Wenn man immer noch eine sehr große Verstärkung für Wechselspannungsignale benötigt, wird der Widerstand mit einem Kondensator für hohe Frequenzen kurz geschlossen.
Emitterwiderstand
Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 80 -208 0 -208
WIRE 480 -208 272 -208
WIRE 624 -208 480 -208
WIRE 272 -192 272 -208
WIRE 80 -176 80 -208
WIRE 480 -176 480 -208
WIRE 80 -80 80 -96
WIRE 80 -80 0 -80
WIRE 160 -80 80 -80
WIRE 192 -80 160 -80
WIRE 272 -80 272 -112
WIRE 272 -80 192 -80
WIRE 480 -80 480 -96
WIRE 480 -80 272 -80
WIRE 160 16 160 0
WIRE 80 80 0 80
WIRE 576 80 272 80
WIRE 624 80 576 80
WIRE 272 96 272 80
WIRE 80 112 80 80
WIRE 576 160 576 80
WIRE 80 208 80 192
WIRE 80 208 0 208
WIRE 160 208 80 208
WIRE 192 208 160 208
WIRE 272 208 272 176
WIRE 272 208 192 208
WIRE 160 304 160 288
WIRE 576 304 576 240
FLAG 0 80 Ve
FLAG 624 80 Vo
FLAG 160 304 0
FLAG 0 -208 Ve
FLAG 624 -208 Vo1
FLAG 160 16 0
FLAG 576 304 0
FLAG 192 208 Vx
FLAG 192 -80 Vx1
SYMBOL res 64 96 R0
SYMATTR InstName ri
SYMATTR Value {Ri}
SYMBOL bi 272 96 R0
SYMATTR InstName B1
SYMATTR Value I={gm}*V(Ve)
SYMBOL res 144 192 R0
SYMATTR InstName RE
SYMATTR Value 50
SYMBOL res 64 -192 R0
SYMATTR InstName ri1
SYMATTR Value {Ri}
SYMBOL bi 272 -192 R0
SYMATTR InstName B2
SYMATTR Value I={gm}*V(Ve)
SYMBOL res 464 -192 R0
SYMATTR InstName ro1
SYMATTR Value {Ro}
SYMBOL res 144 -96 R0
SYMATTR InstName RE1
SYMATTR Value 50
SYMBOL res 560 144 R0
SYMATTR InstName RL
SYMATTR Value 600
TEXT 0 376 Left 2 !.param Ri=100k\n.param gm=14m\n.param Ro=100k
TEXT 256 440 Left 2 !VE VE 0 SINE(0 0.02 10k) AC 1
TEXT 256 408 Left 2 !;tran 500u
TEXT 256 376 Left 2 !.ac dec 10 1 1G
TEXT 56 56 Left 2 ;B, G
TEXT 248 232 Left 2 ;E, S
TEXT 360 56 Left 2 ;C, D
TEXT 56 -232 Left 2 ;B, G
TEXT 248 -56 Left 2 ;E, S
TEXT 360 -232 Left 2 ;C, D
Ohne Lastwiderstand:
Spannungsteiler:
u_{be} = u_{e}-u_{RE} = u_{e} \frac{r_{i1}}{r_{i1} + RE1}
u_{o1} = - g_m r_{o1} u_{be} + u_{e} \frac{RE1}{r_{i1} + RE1}
Einsetzen von ube
u_{o1} = - g_m r_{o1} u_{e} \frac{r_{i1}}{r_{i1} + RE1} + u_{e} \frac{RE1}{r_{i1} + RE1}
Der erste Teil ist die modifizierte Spannungsverstärkung. Die Amplitude der Eingangsspannung wird kleiner.
Der zweite Teil ist sehr klein < ue.
Mit Lastwiderstand:
Da der Lastwiderstand viel kleiner als der Ausgangswiderstand ist fliesst der Strom nur durch den Lastwiderstand. Der Ausgangswiderstand kann vernachlässigt werden.
Durch RE fliesst näherungsweise der Strom β iB.
Es wirkt also ein Widerstand β RE.
β ib = gm · ube
ube = ib · ri
β = gm · ri
β RE = gm · ri · RE
Modifizierter Spannungsteiler
u_{be} = u_{e}-u_{R_E} = u_{e} \frac{r_{i}}{r_{i} + R_E g_m r_i} = u_{e} \frac{1}{1 + R_E g_m}
Einsetzen von ube in die Formel für die Ausgangsspannung
u_{o} = - \frac{u_{e}}{1 + R_E g_m} R_L g_{m}
u_{o} = - u_{e} \frac{R_L}{\frac{1}{g_m} + R_E}
u_{o} \approx - u_{e} \frac{R_L}{R_E}
Stromquellenbiasing
Version 4 SHEET 1 916 680 WIRE 400 -64 400 -96 WIRE 256 0 256 -64 WIRE 400 48 400 16 WIRE 432 48 400 48 WIRE 448 48 432 48 WIRE 560 48 512 48 WIRE 400 64 400 48 WIRE 560 64 560 48 WIRE 48 112 16 112 WIRE 144 112 128 112 WIRE 256 112 256 80 WIRE 256 112 208 112 WIRE 304 112 256 112 WIRE 336 112 304 112 WIRE 256 144 256 112 WIRE 16 160 16 112 WIRE 560 160 560 144 WIRE 400 176 400 160 WIRE 16 272 16 240 WIRE 256 272 256 224 WIRE 400 272 400 256 WIRE 464 272 400 272 WIRE 496 272 464 272 WIRE 400 288 400 272 WIRE 496 368 496 336 WIRE 400 384 400 368 FLAG 16 272 0 FLAG 256 272 0 FLAG 400 384 0 FLAG 496 368 0 FLAG 560 160 0 FLAG 256 -64 VCC FLAG 400 -96 VCC FLAG 304 112 VB1 FLAG 464 272 VE1 FLAG 432 48 VC1 FLAG 16 112 Vsig FLAG 560 48 Vout SYMBOL voltage 16 144 R0 WINDOW 123 24 124 Left 2 WINDOW 39 0 0 Left 2 SYMATTR Value2 AC 1 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value SINE(0 0.1 1k) SYMBOL res 144 96 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 2 WINDOW 3 32 56 VTop 2 SYMATTR InstName Rsig SYMATTR Value 100 SYMBOL cap 208 96 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName CC1 SYMATTR Value 10� SYMBOL res 240 -16 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 27k SYMBOL res 240 128 R0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 13.3k SYMBOL npn 336 64 R0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 384 -80 R0 SYMATTR InstName RC SYMATTR Value 800 SYMBOL cap 480 272 R0 SYMATTR InstName Ce SYMATTR Value 10� SYMBOL cap 512 32 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName Cc2 SYMATTR Value 10� SYMBOL res 544 48 R0 SYMATTR InstName RL SYMATTR Value 100k SYMBOL res 384 160 R0 SYMATTR InstName REAC SYMATTR Value 50 SYMBOL current 400 288 R0 WINDOW 0 28 6 Left 2 SYMATTR InstName I1 SYMATTR Value 5m TEXT 16 -96 Left 2 !VCC VCC 0 DC 12 TEXT 24 -64 Left 2 !;op TEXT 24 -16 Left 2 !;ac dec 10 1 1g TEXT 24 24 Left 2 !.tran 0 16m 4m TEXT -104 440 Left 2 !.model 2N2222X NPN(IS=1.434E-14 VAF=74.03 BF=179 IKF=0.2847 XTB=3 \n+ BR=6.092 CJC=7.306E-12 CJE=22.01E-12 TR=46.91E-9 TF=411.1E-12 ITF=.6 \n+ VTF=1.5 XTF=3 RB=10 RC=1 RE=.01 Vceo=30 Icrating=800m mfg=NXP)
Mit RE gibt es immer noch eine Änderung des Arbeitspunktes IC bei Änderung der Temperatur.
Durch Einsatz einer temperaturstabilen Stromquelle kann dies vermieden werden.
Diskrete Schaltungen versuchen mit möglichst wenigen Bauteilen eine Schaltung zu realisieren.
Bei integrierten Schaltungen kann man wesentlich mehr Transitoren einsetzen ohne die Kosten wesentlich zu erhöhen.
Es gibt im Praktikum, wie gezeigt, temperaturstabile integrierte Stromquellen.
Durch Einsatz einer temperaturstabilen Stromquelle kann dies vermieden werden.
Diskrete Schaltungen versuchen mit möglichst wenigen Bauteilen eine Schaltung zu realisieren.
Bei integrierten Schaltungen kann man wesentlich mehr Transitoren einsetzen ohne die Kosten wesentlich zu erhöhen.
Es gibt im Praktikum, wie gezeigt, temperaturstabile integrierte Stromquellen.
Obere Eckfrequenz
Version 4 SHEET 1 880 680 WIRE 48 80 0 80 WIRE 192 80 128 80 WIRE 304 80 192 80 WIRE 352 80 304 80 WIRE 192 96 192 80 WIRE 304 112 304 80 WIRE 192 192 192 176 WIRE 304 192 304 176 FLAG 192 192 0 FLAG 352 80 UB1 FLAG 0 80 USig FLAG 304 192 0 SYMBOL res 144 64 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 2 WINDOW 3 32 56 VTop 2 SYMATTR InstName RSig SYMATTR Value 100 SYMBOL cap 320 176 R180 WINDOW 0 24 56 Left 2 WINDOW 3 24 8 Left 2 SYMATTR InstName Cin SYMATTR Value 1n SYMBOL res 176 80 R0 SYMATTR InstName RI1 SYMATTR Value 846 TEXT -48 240 Left 2 !VS USig 0 Sine(0 1 100k) Ac 1 TEXT 112 280 Left 2 !.ac dec 10 1 1G
Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE -288 80 -320 80
WIRE -160 80 -208 80
WIRE -48 80 -160 80
WIRE 0 80 -48 80
WIRE 80 80 0 80
WIRE 160 80 80 80
WIRE 480 80 272 80
WIRE 560 80 480 80
WIRE 624 80 560 80
WIRE 672 80 624 80
WIRE 768 80 672 80
WIRE 832 80 768 80
WIRE 272 96 272 80
WIRE -160 112 -160 80
WIRE -48 112 -48 80
WIRE 80 112 80 80
WIRE 160 112 160 80
WIRE 480 112 480 80
WIRE 560 112 560 80
WIRE 672 112 672 80
WIRE 768 112 768 80
WIRE -160 208 -160 192
WIRE -160 208 -320 208
WIRE -48 208 -48 192
WIRE -48 208 -160 208
WIRE 80 208 80 192
WIRE 80 208 -48 208
WIRE 160 208 160 176
WIRE 160 208 80 208
WIRE 224 208 160 208
WIRE 272 208 272 176
WIRE 272 208 224 208
WIRE 480 208 480 192
WIRE 480 208 272 208
WIRE 560 208 560 176
WIRE 560 208 480 208
WIRE 672 208 672 192
WIRE 672 208 560 208
WIRE 768 208 768 192
WIRE 768 208 672 208
WIRE 832 208 768 208
WIRE 224 224 224 208
FLAG 0 80 Ve
FLAG 624 80 Vo
FLAG 224 224 0
FLAG -320 80 Vsig
SYMBOL res 64 96 R0
SYMATTR InstName ri
SYMATTR Value {Ri}
SYMBOL cap 144 112 R0
SYMATTR InstName Ce
SYMATTR Value {Ce}
SYMBOL bi 272 96 R0
SYMATTR InstName B1
SYMATTR Value I={gm}*V(Ve)
SYMBOL res 464 96 R0
SYMATTR InstName ro
SYMATTR Value {Ro}
SYMBOL cap 544 112 R0
SYMATTR InstName Co
SYMATTR Value {Co}
SYMBOL res -64 96 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 27k
SYMBOL res -176 96 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 13.3k
SYMBOL res -192 64 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName Rsig
SYMATTR Value 100
SYMBOL res 656 96 R0
SYMATTR InstName RC
SYMATTR Value 800
SYMBOL res 752 96 R0
SYMATTR InstName RL
SYMATTR Value 100k
TEXT 8 248 Left 2 !.param Ri=923\n.param Ce=1n\n.param gm=194m\n.param Ro=15.8k\n.param Co=1p
TEXT 272 256 Left 2 !VSig VSig 0 SINE(0 0.02 10k) AC 1
TEXT 280 288 Left 2 !;tran 500u
TEXT 272 320 Left 2 !.ac dec 10 1 1G
TEXT 56 56 Left 2 ;B, G
TEXT 248 232 Left 2 ;E, S
TEXT 360 56 Left 2 ;C, D
Im Transistormodell ist CJC = 7.306E-12 und CJE = 22.01E-12.
Es gibt also 2 Eckfrequenzen.
Eine am Eingang und eine am Ausgang.
R = \frac{1}{\frac{1}{Rsig} + \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} + \frac{1}{ri} }
LTSPICE: f3dB1 =2.4 MHz
av = 42 dB, vu = 126
R = 89.4 Ω
Cin = CJE + vu CJC = 941 pF
f3dB1 = 1.89 MHz
In der AC Simulation sieht man, wie auch die Spannnung UB bei dieser Frequenz kleiner wird.
R = \frac{1}{\frac{1}{ro} + \frac{1}{RL} + \frac{1}{RC} } = 760 \Omega
Cout = CJC = 7.3 pF
f3dB2 = 28.7 MHz
Hier ist ein grosser Unterschied.
Noch nicht verstanden.
Nicht ganz so wichtig.
Es gibt also 2 Eckfrequenzen.
Eine am Eingang und eine am Ausgang.
Eingang
ohne RE
Kleinsignalwiderstand: Rsig parallel R1 parallel R2 parallel ri .R = \frac{1}{\frac{1}{Rsig} + \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2} + \frac{1}{ri} }
LTSPICE: f3dB1 =2.4 MHz
av = 42 dB, vu = 126
R = 89.4 Ω
Cin = CJE + vu CJC = 941 pF
f3dB1 = 1.89 MHz
In der AC Simulation sieht man, wie auch die Spannnung UB bei dieser Frequenz kleiner wird.
Ausgang
ohne RE
LTSPICE: f3dB1 = 300 MHzR = \frac{1}{\frac{1}{ro} + \frac{1}{RL} + \frac{1}{RC} } = 760 \Omega
Cout = CJC = 7.3 pF
f3dB2 = 28.7 MHz
Hier ist ein grosser Unterschied.
Noch nicht verstanden.
Nicht ganz so wichtig.
Eckdaten Common Emitter
|
T = 300 K, VT = 25.85 mV β =179, IS = 14.34 fA, VA = 74.03 V, VCC = 12 V RSig = 100 Ω, RL = 100 kΩ Eckdaten: IC = 5 mA Ri = , Ro = , vu = avu = 20 log(vu) Bandbreite: f3dbmin, f3dBmax Stromverstärkung: vi Leistungsverstärkung: vP Gesamtleistung: P |
Version 4 SHEET 1 1004 680 WIRE 400 -64 400 -96 WIRE 256 0 256 -64 WIRE 400 48 400 16 WIRE 432 48 400 48 WIRE 448 48 432 48 WIRE 560 48 512 48 WIRE 400 64 400 48 WIRE 560 64 560 48 WIRE 48 112 16 112 WIRE 144 112 128 112 WIRE 256 112 256 80 WIRE 256 112 208 112 WIRE 304 112 256 112 WIRE 336 112 304 112 WIRE 256 144 256 112 WIRE 16 160 16 112 WIRE 560 160 560 144 WIRE 400 176 400 160 WIRE 464 176 400 176 WIRE 496 176 464 176 WIRE 16 272 16 240 WIRE 256 272 256 224 WIRE 400 272 400 256 WIRE 496 272 496 240 FLAG 16 272 0 FLAG 496 272 0 FLAG 560 160 0 FLAG 256 -64 VCC FLAG 400 -96 VCC FLAG 304 112 VB1 FLAG 464 176 VE1 FLAG 432 48 VC1 FLAG 16 112 Vsig FLAG 560 48 Vout FLAG 256 272 VEE FLAG 400 272 VEE SYMBOL voltage 16 144 R0 WINDOW 123 24 124 Left 2 WINDOW 39 0 0 Left 2 SYMATTR Value2 AC 1 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value SINE(0 0.02 1k) SYMBOL res 144 96 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 2 WINDOW 3 32 56 VTop 2 SYMATTR InstName Rsig SYMATTR Value 100 SYMBOL cap 208 96 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName CC1 SYMATTR Value 100� SYMBOL res 240 -16 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 10k SYMBOL res 240 128 R0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 390 SYMBOL npn 336 64 R0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222X SYMBOL res 384 -80 R0 SYMATTR InstName RC SYMATTR Value 1k SYMBOL res 384 160 R0 SYMATTR InstName Re SYMATTR Value 22 SYMBOL cap 480 176 R0 SYMATTR InstName Ce SYMATTR Value 100� SYMBOL cap 512 32 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 2 WINDOW 3 32 32 VTop 2 SYMATTR InstName Cc2 SYMATTR Value 10� SYMBOL res 544 48 R0 SYMATTR InstName RL SYMATTR Value 100k TEXT 16 -120 Left 2 !VCC VCC 0 DC 10\nVEE VEE 0 DC -10 TEXT 24 -64 Left 2 !;op TEXT 24 -16 Left 2 !;ac dec 10 1 1g TEXT 24 24 Left 2 !.tran 4m TEXT 8 336 Left 2 !.model 2N2222X NPN(IS=1.434E-14 VAF=74.03 BF=255.9 IKF=0.2847 XTB=3 \n+ BR=6.092 CJC=7.306E-12 CJE=22.01E-12 TR=46.91E-9 TF=411.1E-12 ITF=.6 \n+ VTF=1.5 XTF=3 RB=10 RC=1 RE=.01 Vceo=30 Icrating=800m mfg=NXP) |
Stromverstärkung:
ic = β ib
Leistungsverstärkung:
P = i * u
vP = β vu
ic = β ib
Leistungsverstärkung:
P = i * u
vP = β vu
Optimierung BJT CE Schaltung
Nutzung der Simulation- Kapazitätsänderung (CC1, CC2, CE)
- Änderung IC (RC, RE, R1, R2)
- Verstärkung kleiner oder größer (REAC, RC)
Die Änderungen in der Simulation werden mit den Gleichungen verglichen.
Zusammenfassung und nächste Vorlesung
Excercise U2.6, 36,37- Überschlägige Rechnung, genauer LTSPICE
- Zusammenhang Bauteilparameter und Schaltungseigenschaften
- Schaltungsoptimierung
- MOSFET Source Schaltung
- Kaskode