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Das Kennlinienfeld eines T+A -A |
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Autor |
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richi44
Hat sich gelöscht |
14:03
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#2
erstellt: 03. Jan 2006, |
Für die Praxis sind folgende Dinge von Interesse (einfach als Zusammenfassung nochmals erwähnt): Wie erwähnt ist die Stromverstärkung das, was man am Transistor zuerst mal braucht. Wenn man nun in den Datenblättern nachschaut, so sieht man, dass diese Stromverstärkung frequenzabhängig ist und mit zunehmender Frequenz abnimmt. Nun könnte man, wie sonst üblich, eine 3dB-Grenze verwenden. Dummerweise wurde das nicht so gemacht, sondern die Grenzfrequenz eines Transistors ist dann erreicht, wenn eine Basisstromänderung von beispielsweise 1mA nur noch eine Kollektorstromänderung von 1mA zur Folge hat. Das bedeutet in einer Endstufe, dass bei der Grenzfrequenz der Endtransistoren der Treiber die gleiche Leistung erbringen müsste, wie die Endstufe im Normalfall liefern könnte. Wenn man nun Darlington-Transistoren verwendet (zwei Transistoren im selben Gehäuse), so hat man einmal eine viel höhere Stromverstätkung im Gleichstromfall (10 bis 50 mal höher) und auch eine entsprechend höhere Grenzfrequenz, aber das hilft nicht viel, weil ja die Grenzfrequenz ebenfalls um diese zusätzliche Verstärkung angehoben wird und weil wieder als Grenze eine Stromverstärkung von 1 angenommen wird. Der erste Quadrant. Die schwarzen Kurven liegen sehr flach. Das bedeutet, dass der Transistor einen hohen dynamischen Innenwiderstand hat. Oder anders gesagt: Wenn Ib konstant ist (was bei konstanter Temperatur und konstanter Ube der Fall ist), ändert sich Ic kaum, auch wenn Uce verändert wird. Auf dieser Basis funktioniert eine Konstantstromquelle. Dort wird dieser Effekt ausgenützt. Man kann sich das so vorstellen, als könnte man einen grossen Arbeitswiderstand mit einer Spannungsquelle so kombinieren, dass trotz des hohen Widerstandes ein bestimmter Strom möglich wird. Und da die Verstärkung (vor allem) von der Grösse des Arbeitswiderstandes abhängt, kann man so bei relativ geringer Betriebsspannung eine hohe Verstärkung erreichen. Vergleicht man die Kurven des ersten und zweiten Quadranten, so stellt man fest, dass der Kollektorstrom praktisch linear mit dem Basisstrom zunimmt. Dies ist bereits in der Kurvenschar des ersten Quadranten ersichtlich, weil die schwarzen Kurven parallel verlaufen und das mit praktisch konstantem Abstand. Das bedeutet, dass man eine unverzerrte Verstärkung erreicht, wenn man den Transistor über den Basisstrom ansteuert. Das Grundproblem des Transistors ist der dritte Quadrant. Hier ist klar ersichtlich, dass es erst mal eine Minimalspannung an der Basis braucht, damit überhaupt etwas geschieht. Und das schlimmste ist die Krümmung der Kurve im Bereich von 0,5 bis 0,7V. Das bedeutet, dass der Basisstrom nicht linear zur Ube ist. Wenn man also einer festen Basisvorspannung (die den Ruhestrom im Kollektor entstehen lässt) eine Wechselspannung überlagert, so ändert sich durch diese Wechselspannung der Ib nicht linear. Folglich verzerrt der Transistor. Darum ist ein Transitorverstärker ohne Gegenkopplung praktisch nicht zu bauen. Man kann (Aufnahmepegel-Automatik bei den ersten Kassettenrecordern) allerdings davon ausgehen, dass ein Mikrofonsignal sehr klein ist und daher nur ein sehr kurzes Stück der Ube-Kennlinie genutzt wird. Ein kurzes Stück kann als einigermassen gerade betrachtet wwerden. Somit ist der Klirr bei kleinen Signalen klein, bei grossen Signalen (es wird praktisch die ganze Kennlinie genutzt) gross. Wenn man weiss, dass die Verstärkung eigentlich das Produkt aus Steilheit dieser Kurve und Arbeitswiderstand ist, kann man durch Verändern der Vorspannung die Verstärkung verändern. Das ist aber ein ausgesprochener Sonderfall. Rechnet man mal diesen Quadranten durch, so sieht man, dass die Nichtlinearität von Ube und Ib einen variablen Eingangswiderstand nach sich ziehen. Wenn man sich einen Spannungsteiler vorstellt, gebildet aus einem Längswiderstand zwischen Tonquelle und Basis und dem variablen Widerstand, den die be-Strecke bildet, so kann man sich auch vorstellen, dass die Ib dann der Eingangs-Tonspannung genau folgt, wenn dieser Längswiderstand unendlich gross ist. Das heisst, dass man zwar mit einem Längswiderstand die Unlinearität des be-Widerstandes ausgleichen und damit den Klirr reduzieren kann, dass man aber damit Verstärkung verliert. Daher ist wie erwähnt eine vernünftige Klirrarmut kaum zu erreichen. Eine Klirrreduktion ist dann gegeben, wenn man mit einem extrem hohen Ruhestrom arbeitet. Dann ist man auf der Kennlinie des dritten Quadranten so weit aussen, dass sie (sie strebt bei unendlich auf die absolute Linearität zu) als linear betrachtet werden kann. Aus diesem Grund gibt es Endstufen in Klasse A, also mit extrem hohem Ruhestrom, um den Klirr ohne zusätzliche Massnahmen unter die 0,1% Marke zu drücken. |
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kobold01
Stammgast |
23:22
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#3
erstellt: 28. Dez 2006, |
Hallo richi44. Eine Klirrreduktion durch hohen Ruhestrom gelingt nur bei Gegentaktschaltungen, da man hierdurch die Übernahmeverzerrung in Nullpunktnähe verringert. Weitere Klirrreduzierungen erreicht man durch Gegenkopplung. (Ob man mit hohen Ruheströmen überhaupt einen optimalen Rauschwert findet, steht auf einem anderen Blatt) Bei Einzeltransistoren hängt der Klirrfaktor von der Art der Schaltung ab: Bei der nicht gegengekoppelten Emitterschaltung hängt der Klirrfaktor gar nur von der Amplitude des Eingangssignals ab und nicht etwa vom Arbeitspunkt, denn e-Funktionen haben keinen Knick, auch nicht, wenn es ein willkürlich festgelegter Maßstab vorgibt! Die Formel des Klirrfaktors lautet, wenn nur die erste Oberschwingung berücksichtigt wird: k = Û/(4UT), wobei UT die Temperaturspannung ist. (UT~25,5mV) und Û die Amplitude des Eingangssignals. Demnach darf das Eingangssignal bei k=0,1% nur eine max. Amplitude von 0,1 mV aufweisen. Bessere Klirrwerte erreicht man nur durch Gegenkopplung. Bei der Kollektorschaltung (Spannungsverstärkung=1)sieht die Linearität deutlich besser aus: k = Û/(4UT*(1+SRe)^2), wobei Re der Emitterwiderstand ist und S die Steilheit = Ic/UT. Hier ist der Klirrfaktor AP-abhängig. Hier gilt nicht unbedingt, dass Ic steigen muss, damit k fällt, vielmehr muss Ic*Re = Ua,AP möglichst groß werden, (im Vergleich zu Û). (Aus Gründen des Klirrfaktors ist es sogar günstiger, Ua,AP > UB/2 zu wählen, allerdings ist die max. Aussteuerbarkeit dann reduziert. [Beitrag von kobold01 am 28. Dez 2006, 23:54 bearbeitet] |
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redled
Ist häufiger hier |
05:32
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#4
erstellt: 28. Feb 2007, |
Hallo Zucker, ich bin beim stöbern im Net auf diese sehr informative Seite gestossen und habe auch gleich ein Problem mitgebracht: Apropos Kennlinien Ich plane den Bau einer symmetrischen Darlington-Endstufe. 100Watt sin. an 4Ohm, 2Module im Brückenbetrieb 200Watt sin. an 8Ohm bei Us = +-33 bis +-38V. Nachdem ich alle Bestände an Leistungstransen ![]() KT825G, pnp(Ptot=125W, Uceo= 90V, Ic=20A(30A), Ib=0,02, UCEsat=1,9V, h21e=750-1500, ft typ. 15Mhz,RthG=1,0) und KT827A, npn(Ptot=125W, Uceo=100V, Ic=20A(40A), Ib=0,04, UCEsat=1,7V, h21e=750-18000, ft typ. 55MHz, RthG=1,4). Es handelt sich dabei um russische Darlington im TO3-Gehäuse. Damit sollte eine Po von min. 130-150W möglich sein. Da ich mehrere Stück (25Paare min.) beider Typen liegen habe, würde ich diese gerne paarweise mittels Kennlinienschreiber ausmessen. Nur leider bin ich nicht entsprechend ausgerüstet. Vorhanden ist ein Oszi, 2Labor-Tisch-Multimeter, Handmessquetschen usw. Über die ganze Problematik bin ich auf die Idee gekommen, einen Kennlinien-Messvorsatz für mein Oszi zu basteln. Eine kleine Schaltung fand ich im Funkamateur. Nur funktioniert diese Schaltung nur mit PnP-Transistoren;-) Im Netz findent sich leider auch keine brauchbare Quelle für einen derartigen Messvorsatz. Wie könnte ich mit einfachen Mitteln entsprechende Paare bilden? Hast Du evtl. Schaltpläne/Ideen zum Bau eines derartigen Messvorsatzes? Wäre das nicht ein interessantes Selbstbauprojekt? Normal paart mir ein Freund die Transen, nur ist dieser mom. nicht greifbar:(. Als Alternative könnte ich ausgemessene Kombinationen -> SD349 zu KD607 und SD350 zu KD617 mit exakten Kennlinienverläufen einsetzen. Nur erreiche ich dann die angestrebte Ausgangsleistung nicht ganz. Danke schon mal im Voraus. Bei Bedarf kann ich noch genauere Infos zu der Endstufe geben. Viele Grüße Rico [Beitrag von redled am 01. Mrz 2007, 02:43 bearbeitet] |
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redled
Ist häufiger hier |
15:07
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#6
erstellt: 28. Feb 2007, |
Danke für die schnelle Antwort ![]() Ja, der KT825G liegt etwas an der Grenze. In meinen Unterlagen ist das auch angemerkt. Allerdings erst ab einer Po von >100Watt. Die Sperrschichttemperatur des KT827A beträgt 200°C, die des KT825G allerdings nur 150°C. Die Verlustleistung des KT825G ist mit Pvmax = 28,46 Watt angegeben. ft ist in meinen Unterlagen mit min. 4Mhz angegeben. Im Osten hat man nicht mit max. Daten schummeln müssen ![]() Der Mist war teuer genug und es gab ja eh nix zu kaufen. zB. Kostete ein KD503 im Schnitt 25 - 30 Mark!!! Hier wird an Stelle des KT825G die Kombination SD350 - KD503(Ptot = 150W, Rthg = 0,866K/W) genannt. Der KD503 ist ja auch nicht ohne und fast unverwüstlich. Eine SOAR der KT825-Serie habe ich leider auch nicht. Warum ich die Russen und DDR Transen verwenden möchte? Weil ich sie in ausreichender Menge da habe. Wäre schade drum. Hat doch auch was ![]() ![]() Hm, parallel die Einzel-T`s(KD6xx-Typen) zusammenschalten. Das wäre kein Problem. Die liegen hier ausgemessen und zusammengeknüpft in der Kiste. Wo hast Du Deine angegebenen Daten zu den KT82x gefunden? Sehr interessant sind auch die KW-Transen -> KT903A und KT945b zum Bau von Endstufen. Beide haben eine ft von ca.150Mhz Die Tester nehme ich mal in Augenschein. Allerdings habe ich dann immer noch keine dynamische Kennlinie auf dem Schirm. Ich werde mich mal an die Schaltung im Funkamateur machen. Das Problem sind die darin verbauten Germaniumtransistoren, da schon etwas älter. Der passende Ringkerntrafo fehlt auch noch ![]() Ach ja, die Basis der Endstufe ->Schaltung: ![]() ![]() Und hier eine Zusammenfassung der Daten von Treibern und Endstufentransistoren(NSW,DDR,UdSSR,Tesla) ![]() Viele Grüße Rico PS. Wenn Du das Thema hier unpassend findest, kannst Du es gerne verschieben [Beitrag von redled am 28. Feb 2007, 18:56 bearbeitet] |
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