und zweistufiger Transistorschaltungen
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Betreutes Rechnen GST Prof. Dr.-Ing. Ralf Sommer Arbeitspunkte und Kleinsignalkenngrößen ein- und zweistufiger Transistorschaltungen Aufgabe 1 (SS07 - Zeit: 15min) R1 1518 RC1 RC2 100 RB1 CK3 CK2 Q2 CK1 VCC Q1 ua ue R2 330 RB2 RE 20 CE 0 Abbildung 1: Arbeitspunkteinstellung Bestimmen Sie die noch unbestimmten Widerstände der Schaltung zur Arbeitspunkteinstellung in Abbildung 1, wenn folgende Daten gegeben sind: VCC = 10 V, UCE1A = VCC /2, UBE1A = 0.7 V, IC1A = 10 mA, BF 1A = 200, UCE2A = 4 V, UBE2A = 0.65 V, IC2A = 50 mA, BF 2A = 100. Der Ausgang der Schaltung soll symmetrisch um VCC /2 ausgesteuert werden. Überlegen Sie sich, welche und wie viele Heuristiken Sie benötigen, um alle 7 Widerstände zu dimensionieren. Geben Sie diese an! Aufgabe 2 (SS10 - Zeit: 30min) Gegeben ist die in Abbildung 2 gezeigte Schaltung. R2 1.1kΩ R1 9.3kΩ 3 Q2 1 IC2 IC1 Q1 UB=9V 2 Uein(DC)=5.1V uein(AC)=1V R3 3.7kΩ uaus Abbildung 2: zweistufige Transistorschaltung 09.01.2013 1 WS12/13 Betreutes Rechnen GST Prof. Dr.-Ing. Ralf Sommer a) Berechnen Sie an den Knotenpunkten 1, 2 und 3 die Potentiale, wenn für die Transistoren folgende Arbeitspunkte gegeben sind: IC1 = 200 µA, IC2 = −1 mA, β1 = 127, β2 = 204 b) Bestimmen Sie daraus die Arbeitspunktspannungen an den Transistoren UBE1,2 und UCE1,2 . c) Berechnen Sie die Kleinsignalverstärkung Vu = uaus uein mit Hilfe des Nullor Ersatzschaltbildes. Aufgabe 3 (WS08/09 - Zeit: 60min) Gegeben ist die nachfolgende Transistorschaltung. VCC R1 L1 R4 Q 2 C2 R3 Q1 Vout RL C3 C1 Vin CX RX R2 R5 Abbildung 3: Leitungstreiberschaltung Parameter Wert Parameter Wert IB1 IC1 UBE1 UCE1 VCC 55 µA 10 mA 0.706 V 4V 12 V IB2 IC2 UBE2 UCE2 −460.9 µA −100 mA −0.851 V −4 V Tabelle 1: Arbeitspunktdaten der Transistoren a) Zeichnen Sie den Signalweg und nennen Sie dabei, um welche Grundschaltungen es sich jeweils handelt (Basis-, Kollektor- oder Emitter-Grundschaltung)? b) Zeichnen Sie das Arbeitspunktersatzschaltbild und dimensionieren Sie die Schaltung mit den gegebenen Arbeitspunktwerten unter der Maßgabe, dass R4 = R5 . Weiter seien bekannt: L1 = 10 µH und C1 = C2 = C3 = CX = 100 µF. Werden noch Heuristiken benötigt? Welche Bedeutung hat L1 fur die Dimensionierung? im Nutzfrequenzbereich unter Verwenc) Bestimmen Sie die Übertragungsfunktion Vu = VVout in dung des Nullor-ESB. Stellen Sie RX nun so ein, dass |Vu | = 20 erreicht wird. Falls Sie b) nicht gelöst haben, nehmen Sie bitte R1 = 500 Ω, R2 = 300 Ω, R3 = 60 kΩ, R4 = R5 = 40 Ω an (das sind nicht die exakten Lösungen!). 09.01.2013 2 WS12/13 Betreutes Rechnen GST Prof. Dr.-Ing. Ralf Sommer Aufgabe 4 (SS08 - Zeit: 50min) Gegeben ist nachfolgende Transistorschaltung (Abbildung 4). R1 RC CBC C2 B C1 Q1 VCC RL Uein R2 RE uaus C ib u BE rBE g m u BE E E CE Abbildung 4: einstufige Transistorschaltung a) Um welche Grundschaltung handelt es sich (Basis-, Kollektor- oder Emitter-Grundschaltung)? b) Dimensionieren Sie die Schaltung mit den folgenden Arbeitspunktwerten β = 170, UBE(Q1) = 0.7 V, IC(Q1) = 2 mA, UCE(Q1) = 5 V, VCC = 15 V unter der Maßgabe, dass die Spannung des Kollektors auf VCC /2 liegt. Welche Heuristik wird zusätzlich benötigt? Wählen Sie diese sinnvoll. c) Zeichnen Sie das vollständige Kleinsignalersatzschaltbild mit allen Kapazitäten unter Verwendung des in der Abbildung rechts gegebenen Kleinsignalersatzschaltbildes. d) Berechnen Sie die Formel für Spannungsverstärkung Vu = alle Kapazitäten außer CBC kurzgeschlossen werden. uaus Uein unter der Annahme, dass e) Berechnen Sie die Pol- und Nullstellen symbolisch und skizzieren Sie den errechneten Frequenzverlauf (kein Phasenverlauf), indem Sie die Zahlenwerte gm = 73 mS, CBC = 4 pF und RL = 1 MΩ verwenden. Falls Sie a) nicht gelöst haben, rechnen Sie mit R1 = 100 kΩ, R2 = 30 kΩ, RC = 4 kΩ und RE = 1 kΩ. Bitte keine masstäblich genauen Zeichnungen, nur die Eckwerte (Verstärkungen, Pol- und Nullstellen) per Formel und entsprechenden Zahlenwerte eintragen! Bitte ungefähre Grenzfrequenzen in Hz angeben. 09.01.2013 3 WS12/13
