Transistor Flashcards
Erklären Sie den Aufbau und die Funktionsweise eines Transistors.
Ein Transistor besteht aus zwei im Wechsel montierten Dioden. Der gemeinsame Anschluss in der Mitte ist sehr dünn ausgeführt.
Legt man lediglich an die Basis-Emitter-Strecke eine Spannung an, verhält sich dieser Teil wie eine Diode. Er sperrt in die eine Stromrichtung, in der anderen muss die Flussspannung überschritten werden, dann fließt ein Strom.
Legt man stattdessen ausschließlich an die Kellektor-Emitter-Strecken eine Spannung, kann es zu keinem Stromfluss kommen. In beiden Richtungen gibt es eine die Diode, die sperren wirkt.
Werden zugleich beide Spannungen angelegt, fließt zuerst Strom im Basis-Emitter-Kreis. Bei größeren Strommengen ist die Basis aufgrund der geringen Abmessungen aber nur schlecht in der Lage, alle vom Emitter kommenden Elektronen auch aufzunehmen. Vor der Basis ensteht ein Stau. Zugleich sehen die Elektronen an dieser Stelle das ebenso positive Potential, das am Kollektor anliegt. Wenn die Voraussetzungen stimmen, bewegen sie sich gleich weiter zum Emitter.
Das Verhältnis von Kollektor- zu Basisstrom kann leicht bei 100:1 oder darüber liegen, es liegt also eine deutliche Verstärkung vor.
Beschreiben Sie die Eingangskennlinie eines Transistors.
Eingangskennlinie = Diodenkennlinie
Die Werte für den Basisstrom sind typenabhängig, der Strom liegt aber i.d.R. im Bereich von einigen 10 mycroA.
Erläutern Sie die Emitterschaltung. Welche Funktion hat der Transistor in diesem Fall?
Bei der Emitterschaltung liegt der Emitter auf Mass (also 0 Volt).
Da ein Transistor wie in der Wortschöpfung vergraben ein regelbarer Widerstand ist, können wir die Schaltung als Spannungsteiler auffassen.
Der Widerstand ist im einen Gernzfall sehr hoch, das ist der Fall, wenn an der Basis keine Spannung anliegt und damit kein Strom IB fließt. Die Ausgangsspannung ist dann nahe am Niveau der Betriebsspannung. Der Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke wird im anderen Grenzfall fast zu Null, wenn ein großer Basisstrom fließt. In diesem Fall liegt am Ausgang etwa 0 V an.
Was versteht man unter dem Klirrfaktor?
Der Klirrfaktor gibt in Prozent an, wie viel an fremden Daten zu eigentlichen Information hinzugekommen ist.
Was ist der Grund für das Auftreten eines Klirrfaktors in einer Transistorschaltung?
Der Grund ist das nicht perfekt lineare Verhalten eines Transistors über den gesamten Verstärkungsbereich. Nur in Teilbereichen kann die Stromsteuerkennlinie durch eine Gerade approximiert werden.
Dementsprechend ist die Verstärkung der eingesetzten Verstärkerstufe nicht überall gleich groß.
Die Abweichung von der Geraden führt bspw. zu einer ungleichen Verstärkung der positiver bzw. negativen Halbwelle des Nutzsignals.
Eine gravierende Auswirkung hat jedoch die Limitierung der Ausgangsspannung durch die zu Verfügung stehenden Versorgungsspannungen. […]
Diese nichtlinearen Verzerrungen können durch keine Ausgleichsschaltung wieder kompensiert werden.
Wie kann das Klirren gemessen werden?
Zur Bestimmung der Höhe des Klirrfaktors muss das Signal spektral untersucht werden. Mit Hilfe eines Spectrum Analysers kann das Fourierspektrum sichtbar gemacht werden. Die einzelnen Anteile sind quantitativ zu bestimmen und in die Gleichung für den Klirrfaktor einzusetzen.
Was sollte man machen, um das Klirren gering zu halten? Welche Schäden können u.U. auftreten?
Um den Klirrfaktor gering zu halten, kann man einerseits versuchen, weitgehend in einer digitalen Umgebung zu arbeiten. In dieser ist ein Klirren prinzipiell unmöglich.
Weiterhin ist es hilfreich, die einzelnen Verstärker einer Kette gleichgmäßig auszulasten, und nicht einen zu stark auszunuzten.
Durch das Clipping fließt durch die Spule der Lautsprecher für eine begrenzte Zeit der maximale Strom. Die Spule muss daher die maximale Leistung in Wärme umsetzen. Zugleich fehlt jede Bewegung der Kalotte, die Kühlung der Wicklung ist minimal. Daher kann ein starkes Clipping zum Durchbrennen des Lautsprechers führen.
Der Klirrfaktor wird nach wie vor häufig in % angegeben. Nach der aktuellen Normgebung sollte dB verwendet werden.
Bitte rechnen Sie 1% Klirrfaktor in dB um.
1% Klirrfaktor bedeuten 1% fremde Spannungen, die zu dem Originalsignal hinzugekommen sind. 1/100-tel der Ausgangsspannung sind also Fehler. Aus P = U*U/R kann man schließen, das 1/10.000-tel der Ausgangsleistung auf Verzerrungen zurückzuführen sind. Damit kommen wir auf -40 dB.
