Laborübung Gegentaktendstufe Teil 1

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1 Inhaltsverzeichnis 1.0 Zielsetzung Grundlegendes zu Gegentaktverstärkern Aufgabenstellung...3 Gegeben: Gegentaktverstärker bei B-Betrieb Dimensionierung des Gegentaktverstärkers bei B-Betrieb: Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung Gegentaktverstärker bei AB-Betrieb Dimensionierung des Gegentaktverstärkers bei AB-Betrieb: Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung...5 Seite 1 von 5

2 1.0 Zielsetzung Arbeitsweise vom Gegentaktverstärker kennen lernen Betriebsarten B- und AB-Betrieb vergleichen 2.0 Grundlegendes zu Gegentaktverstärkern Bei einer Transistorschaltung mit einem Transistor, muss der Transistor bei einer Wechselspannung beide Halbwellen verstärken. Das Schränkt die Verstärkung und die maximale Ausgangsspannung ein. B-Betrieb AB-Betrieb Der Gegentaktverstärker besitzt hingegen 2 Transistoren, die je eine Halbwelle verstärken. Der NPN Transistor verstärkt die positive Halbwelle, der PNP- Transistor verstärkt die negative Halbwelle. Bei der Schaltung im B-Betrieb werden keine Spannungen unter der UBE Spannung (ca. 0,7V) verstärkt. Deswegen arbeitet der Gegentaktverstärker normalerweise im ABBetrieb. In dieser Betriebsweise können kleine und große Signale verstärkt werden. Die Dioden begrenzen die UBE-Vorspannung. Dadurch können nun Signale unter 0,7V verstärkt werden. Bei 0V Eingangsspannung, sollte die Ausgangsspannung ebenfalls 0V betragen. Es ist darauf zu achten, dass der Spannungsabfall an der Diode und der Spannungsabfall am Transistor zwischen Basis und Emitter gleich hoch ist. Ansonsten ist es notwendig Emitterwiderstände zwischen den Emittern und dem Lastwiderstand einzubauen. Seite 2 von 5

3 3.0 Aufgabenstellung Es ist ein Gegentaktverstärker aufzubauen, der im B- und im AB-Betrieb betrieben werden soll. Gegeben: RL = 8 Ohm / 2 W Im Labor stehen folgende Transistoren zur Verfügung: 2N3055, MJ2955 Transistor 2N3055: Typ: npn ICmax = 15 A UCEmax = 45V PVmax = 115 W B = UBE = 0.6 V Gegentaktverstärker bei B-Betrieb Dimensionierung des Gegentaktverstärkers bei B-Betrieb: a) Berechnen sie den Scheitelwert der maximalen Spannung am Ausgang, wenn der Lastwiderstand 8 Ohm beträgt und für eine Leistung von maximal 2W ausgelegt ist? b) Wie groß muss die minimale Betriebsspannung bei einer Spannungsverstärkung von 1 sein? Hinweis: Die Betriebsspannung muss um 0,7 V größer sein als wie die Eingangsspannung. c) Wählen Sie eine passende Betriebsspannung für die Schaltung aus! Seite 3 von 5

4 3.1.2 Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung a) Bauen Sie die Schaltung für den B-Betrieb auf! b) Messen Sie das Eingangssignal und das Ausgangssignal mit dem Oszilloskop! Gegentaktverstärker bei AB-Betrieb Dimensionierung des Gegentaktverstärkers bei AB-Betrieb: a) Berechnen sie den Scheitelwert der maximalen Spannung am Ausgang, wenn die maximale Leitung 4W betragen soll und wenn der Lastwiderstand (Lautsprecher) 8 Ohm betragen soll! b) Wie groß muss die minimale Betriebsspannung bei einer Spannungsverstärkung von 1 sein? Hinweis: Die Betriebsspannung muss um 0,7 V größer sein als wie die Eingangsspannung. c) Wählen Sie eine passende Betriebsspannung für die Schaltung aus! d) Wie groß ist der Spitzenwert des maximalen Ausgangsstroms bei dem Lastwiderstand von 8Ohm? e) Berechnen Sie die Widerstände R1 und R2! Hinweis: Hierzu müssen Sie zuerst den maximalen Basisstrom bei B=80 ermitteln. An R1 fällt die Differenz zwischen der gewählten Betriebsspannung und der minimalen Betriebsspannung ab. f) Thermische Dimensionierung: Berechnen Sie die Verlustleistung am Transistor! g) Wie groß ist die Verlustleistung am Widerstand R1? Hinweis: Am Transistor fällt eine Spannung von 0,7V ab. Die restliche Betriebsspannung fällt am Widerstand R1 ab. h) Wird die Belastbarkeitsgrenze von 2W nicht überschritten? Wenn Ja, wie hoch ist die maximale Betriebsspannung? Wie hoch ist die neue maximale Leistung? Wie hoch ist der neue maximale Strom am Widerstand? i) Wie hoch darf die maximale Eingangsspannung sein, damit der Widerstand von 8Ω und 2W nicht überlastet wird. Seite 4 von 5

5 j) Berechnen Sie die Verlustleistung an der Diode! Aufbau und Inbetriebnahme der Schaltung a) Bauen Sie die Schaltung für den AB-Betrieb auf! b) Messen Sie das Eingangssignal und das Ausgangssignal mit dem Oszilloskop! Seite 5 von 5