Rechner für die Spannungsverstärkung einer Emitterschaltung

Er verwendet die Näherung für eine emittergegengekoppelte Schaltung und liefert die vorzeichenbehaftete Verstärkung, ihren Betrag und den Gegenkopplungsfaktor. Das negative Vorzeichen kennzeichnet die Phasenumkehr am Kollektor. Nutzen Sie das Ergebnis für schnelle Prüfungen, wenn Ausgangswiderstand, Quellenbelastung und frequenzabhängige Kapazitätseffekte vernachlässigbar sind.

Geben Sie die wirksamen Kleinsignalwerte ein

Geben Sie RC in Ohm, den nicht überbrückten RE in Ohm und gm in Siemens an. RC muss dem Widerstand entsprechen, den der Kollektor im Kleinsignalmodell sieht. Belastet eine nachfolgende Stufe den Kollektor, schalten Sie diese Last zunächst rechnerisch parallel zum physischen Kollektorwiderstand und tragen Sie den wirksamen Wert ein. RE umfasst nur den bei der untersuchten Frequenz wirksamen Emitterwiderstand. Wird er durch einen idealen Kondensator vollständig überbrückt, geben Sie null ein, denn der Emitter liegt wechselspannungsmäßig auf Masse. Die Transkonduktanz gehört zum gewählten Arbeitspunkt und wird häufig aus dem Kollektorstrom bestimmt. Verwenden Sie SI-Basiseinheiten: Tragen Sie 4700 für 4.7 Kiloohm und 0.04 für 40 Millisiemens ein. Einheitliche Maßeinheiten sind notwendig, weil ihre Produkte das dimensionslose Spannungsverhältnis bilden.

Deuten Sie Rechnung und Vorzeichen richtig

Berechnet wird Av = -gm × RC / (1 + gm × RE). Ohne Emittergegenkopplung beschreibt der Zähler -gm × RC die idealisierte Verstärkung. Ein nicht überbrückter Emitterwiderstand erzeugt lokale Gegenkopplung, die der Nenner 1 + gm × RE ausdrückt. Mit wachsendem Nenner sinkt der Verstärkungsbetrag; Stabilität, Linearität und Eingangsaussteuerbereich verbessern sich gewöhnlich. Ausgegeben werden die Verstärkung mit Vorzeichen, ihr positiver Betrag, die Verstärkung ohne Emittergegenkopplung und der Gegenkopplungsfaktor. Ein Ergebnis von -37.6 V/V bedeutet, dass eine kleine positive Eingangsänderung eine etwa 37.6-mal größere Ausgangsänderung in Gegenrichtung hervorruft. Dies ist ein lineares Kleinsignalergebnis. Es bedeutet nicht, dass der Verstärker seine Versorgungsspannungen überschreiten oder bei beliebig großen Eingangssignalen linear arbeiten kann.

Beachten Sie die Grenzen der Näherung

Der Rechner nutzt bewusst ein kompaktes Mittenfrequenzmodell. Transistorausgangswiderstand, Auswirkungen einer endlichen Stromverstärkung auf die Quelle, Quellenwiderstand und weitere Lasten bleiben unberücksichtigt, sofern Sie diese nicht selbst in den wirksamen RC einrechnen. Außerdem muss gm zum tatsächlichen Arbeitspunkt gehören und der Transistor im aktiven Bereich bleiben. Bei tiefen und hohen Frequenzen können Koppel- und Überbrückungskondensatoren, Sperrschichtkapazitäten und parasitäre Elemente die Verstärkung stark verändern. Ein nur teilweise wirksamer Überbrückungskondensator erfordert ein Impedanzmodell statt eines einzigen reellen RE. Große Signale können Sperrung, Sättigung, Begrenzung oder Verzerrung verursachen. Verwenden Sie das Ergebnis daher als nachvollziehbare Näherung erster Ordnung und vergleichen Sie es mit einem vollständigen Modell, einer Simulation oder einer Messung, wenn die Genauigkeit Ihre Bauteilauswahl beeinflusst.