Berechnung der Kollektorschaltung

Berechnung der Kollektorschaltung

Die Kollektorschaltung ist eine Transistorgrundschaltung. Sie zeichnet sich durch einen hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangswiderstand aus. Die Spannungsverstärkung ist etwas kleiner als 1. Es besteht keine Phasenverschiebung zwischen der Eingangs- und Ausgangsspannung. Deshalb wird diese Schaltung auch als Emitterfolger oder Spannungsfolger bezeichnet. Kollektorschaltung wird sie genannt, weil der Kollektor wechselspannungsmäßig an Masse, dem Bezugspotential, liegt.


Die Kollektorschaltung
 

Berechnung: Die Speisespannung Ubb ist gegeben, ebenso der Kollektorstrom Ic, welcher zwischen 0.5 und 5 mA liegen sollte. Am Emitterwiderstand Re soll ungefähr die halbe Speisespannung abfallen:

Re = ( 0.5 * Ubb) / Ic

Für den Querstrom Iq des Basisspannungsteilers wählen wir 0.1 * Ic. Dann können wir Transistoren mit einem B (Stromverstärkungsfaktor) von mindestens 100 einsetzen.

Das Gleichspannungspotential Ub an der Basis ist 0.7 Volt  (Schwellenspannung Ube) höher als der Spannungsabfall am Emitterwiderstand Re:

Ub = (0.5 * Ubb) + Ube = (0.5 * Ubb) + 0.7 Volt

Berechnung von Rbu: Durch Rbu fließt der Querstrom Iq, und es muss die Spannung Ub an ihm abfallen:

Rbu = Ub / Iq

Berechnung von Rbo: Vereinfachend gehen wir davon aus, dass durch Rbu ebenfalls Iq fließt (genau genommen fließt Iq + Ib durch Rbu, Ib ist der Basistrom). An Rbo fällt die Spannung Ubb minus Ub ab (Speisespannung Ubb minus Basisspannung Ub).

Rbo = (Ubb-Ub) / Iq


Berechnungprogramm für die Kollektorschaltung aus "E1 – Das interaktive Elektronikprogramm".

Berechnung des Eingangswiderstands: Wenn man Rbu und Rbo, welche wechselstrommäßig parallel zum Eingang liegen, nicht berücksichtigt, ist der Eingangswiderstand Rein für niedrige Frequenzen (bis etwa 2 MHz) überschlägig

Rein = B * Re

Parallel zu Rein liegen für die Wechselstrombetrachtungen noch Rbo und Rbu. Dann ist der gesamte Eingangswiderstand Rg der Schaltung:

Rg = Rein // Rbu // Rbo

Berechnung des Koppelkondensators Cein: Faustformelmäßig ist Cein für eine untere Grenzfrequenz von 30 Hz:

Cein = 5000 / Rg    [Cein in nF; Rg in kOhm]

Zusammenfassung der Formeln und Begriffe: (Hier kann auch der Ausgangswiderstand ra entnommen werden)