RC - Breitbandverstärker

Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald Fachbereich Physik Elektronikpraktikum Protokoll-Nr.: 5 RC - Breitbandverstärker Protokollant: Jens Bernheiden Gruppe: 2 Aufgabe durchgeführt: 30.04.1997 Protokoll abgegeben: 07.05.1997 Note:

Theoretische Grundlagen Arbeitspunkteinstellung und Arbeitspunktstabilisierung Abbildung 1 zeigt eine Emitterschaltung mit Stormgegenkopplung. +U b R 1 R C U C U a U e U B T 1 C 1 R 2 U E R 2 R E C E Abildung 1: Emitterschaltung mit Stromgegenkopplung Der Basisspannungsteiler besteht aus R 1 und R 2 = R 2 + R 2. Mit diesem Basisspannungsteiler kann die Basisvorspannung U B eingestellt werden. Damit die Belastung des Basisspannungsteilers durch die Entnahme des Basisstroms klein bleibt, muß der Querstrom über R 1 und R 2 größer gewählt werden als der erforderliche Basisstrom I B. Ist die Basisspannung U B ausreichend positiv, so fließt ein Basisstrom. Dieser bewirkt das Fließen eines Kollektorstroms I C. IC = B IB (1) B...Großsignalstromverstärkung Durch das Fließen des Kollektorstroms kommt es zu einem Spannungsabfall über R C und über R E. Der Spannungsabfall über R C bestimmt im Wesentlichen die Ausgangsgleichspannung U C, der Spannungsabfall über R E ist gleich der Emitterspannung U E. Die Basis - Emitter - Spannung errechnet sich dann zu: UBE = UB UE In Abbildung 2 ist die prinzipielle Abhängigkeit des Basisstroms von der Basis - Emitterspannung dargestellt. (2) 0,5 0,4 IB in ma 0,3 0,2 0,1 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 UBE in V Abbildung 2: I B als Funktion von U BE als Eingangskennlinie eines Silicium - Transistors Schaltet man die Betriebsspannung U b ein, so steigen der Basisstrom, der Kollektorstrom, die Emitterspannung und die Basis - Emitterspannung an. Der Ansstieg wird durch die anwachsende Emitterspannung begrenzt. Mit dem Potentiometer R 2 kann man die Basisvorspannung und somit alle den Arbeitspunkt bestimmenden Größen variieren. 2

Mit den folgenden Gleichungen kann man die für den Arbeitspunkt erforderlichen ohmschen Widerstände berechnen: R R U U I R b BE E E 1 = 2 I R + U + I R B 2 BE E E R C 1 + RE 1+ B N U = b U I mit IE = IC + IB (3) Bei der Berechnung der absoluten Widerstandswerte ist darauf zu achten, daß der Querstrom über R 1 und R 2 deutlich größer zu wählen ist, als der Basisstrom. R E bestimmt die Größe der Stromgegenkopplung, die zur Arbeitspunktstabilisierung genutzt wird. Das Prinzip der Stromgegenkopplung soll mit Hilfe folgender Formeln verdeutlicht werden. I C U E I B = UB = Ub Ri IB UE = UB UBE I C = (4) B R Der Innenwiderstand R i ergiebt sich hier aus der Parallelschaltung von R 1 und R 2. An den Formeln 4 erkennt man, daß wenn der Kollektorstrom kleiner wird, der Basisstrom sinkt, die Basisspannung steigt, die Emitterspannung steigt und und der Kollektorstrom wieder auf einen höheren Wert gezwungen wird. Vereinfacht: I C I B U B U E I C Dynamische Daten Abbildung 3 zeigt die Ersatzschaltung für das Wechselstromverhalten des RC - Breitbandverstärkers. C CE E i C i B T 1 R C C P U e C 1 R 1 R 2 U BE U E Abbildung 3: Ersatzschaltung für das Wechselstromverhalten des RC - Breitbandverstärkers Mit den folgenden Formeln kann man näherungsweise die wichtigsten dynamischen Größen der Emitterschaltung berechnen. v u uce β β ic β rce = = ( RC rec) RC vi = = u r r i r + R BE BE BE B CE C (5) r e ube = = rbe R1 R2 i r uce a = = r R R i B C (6) CE C C f u 1 = π r C 2 e 1 f o 1 = 2 π r C a p (7) B= f f (8) o u v u - Spannungsverstärkung, v i - Stromverstärkung, r e - Eingangswiderstand,r a - Ausgangswiderstand, f o - obere Grenzfrequenz, f u - untere Grenzfrequenz Durch den Kondensator C E wird die Stromgegenkopplung innerhalb der Bandbreite des Verstärkers für Wechselsignale vermieden. Die Kapazität C E beeinflußt den Frequenzgang nicht, solange die durch 3

R E und C E erzeugte Grenzfrequenz kleiner als die untere Grenzfrequenz bleibt. So beeinflussen also nur C 1 und C p (parasitäre Kapazitäten) den Frequenzgang. 4

Versuchsdurchführung Aufgabe 1 1. Meßaufgabe: Realisieren Sie einen RC - Breitbandverstärker nach Abbildung 4 mit einem npn - NF - Transistor! Stellen Sie den Arbeitspunkt mit Hilfe des Potentiometers R 2 ein! Messen Sie die Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz und bestimmen Sie die qualitative Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom I C! Messen Sie den Frequenzgang der Verstärkung! 2. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Abbildung 4 zeigt den Versuchsaufbau. +U b 12V R 1 5,1 kω R C 4,7µF 47kΩ U C U a U e Funktionsgenrator HP 33120A R Spt2 1kΩ 1kΩ R Spt1 C 1 R 2 5,1 kω R 2 10 kω U B U Dig. Voltm. U E T 1 SF 126 C E R E 4700µF 1 kω U Oszilloskop Tektronics 22 Abbildung 4: RC - Breitbandverstärker Dimensionierung : R 1 = 47 kω R 2 = 10 kω R 2 = 5,1 kω R E = 1 kω R C = 5,1 kω C 1 = 4,7 µf C E = 4700 µf Transistor SF 126: I C = 1 ma U b = + 12 V (Spitze - Spitze / Gleichspannung) R Spt1 = 1 kω R Spt2 = 1 kω U e = 24,7 mv (Spitze - Spitze / Sinuswechselspannung) Der Arbeitspunkt wird eingestellt, indem das Potentiometer R 2 so eingestellt wird, daß ein Kollektorstrom von I C 1 ma fließt. Da R E = 1 kω und I E = I C + I B und I E in der Größenordnung von I C liegt, da der Basisstrom I B sehr klein ist, kann man den Arbeitspunkt so wählen, das dur R E ein Strom von 1 ma fließt. Es wurde also die Spannung über R E mit dem Digitalvoltmeter gemessen und das Potentiometer R 2 so eingestellt, daß der Spannungsabfall über R E U E = 1 V betrug. ( U = R I = 1kΩ 1mA= 1V) E E 5

Da die vom Funktionsgenerator gelieferte Spannung eine zu große Basisspannung nach sich zog, wurde vor den Koppelkondensator C 1 noch ein Spannungsteiler bestehend aus R 3 und R 4 geschaltet. Zur Messung der Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz wurde diese Frequenz am Funktionsgenerator eingestellt und die Basisspannung und die Kollektorspannung wurden mit Oszilloskop gemessen. Die Verstärkung errechnet sich dann zu V U a U = = U U e C B (9) Um die qualitative Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom zu bestimmen, wurde das Potentiometer R 2 verstellt und die Änderung der Ausgangsspannung auf dem Oszilloskop beobachtet. Der Frequenzgang der Verstärkung wurde aufgenommen, indem in Abhängigkeit von der Frequenz der Eingangsspannung die Amplitude der Ausgangsspannung gemessen und die Phasendifferenz ϕ zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung mittels Lissajousfiguren bestimmt wurde. 3. Meßergebnisse und Auswertung Der Arbeitspunkt wurde wie in der Versuchsdurchführung beschrieben eingestellt. Die Messung von U B und U a bei einer Frequenz von f = 1 khz ergab folgende Werte: U B = 24,7 mv U a = 4,12 V Die Verstärkung bei f = 1 khz wurde nach Formel 9 zu V = 166,8 errechnet. Erniedrigte man nun den Kollektorstrom, indem man das Potentiometer R 2 verstellte, so wurde die Verstärkung kleiner. Erhöhte man dagegen den Kollektorstrom, so wurde die Verstärkung auch größer. In Tabelle 1 sind die Meßdaten zum Frequenzgang der Verstärkung aufgelistet. Es wurde die jeweilige Verstärkung, die auf den Maximalwert der Verstärkung normierte Verstärkung und die Phasendifferenz berechnet. Tabelle 1: Frequenzgang der Verstärkung des npn - NF - Transistors mit Emitterkondensator Ue = 24,7 mv Verstärkung Phasenverschiebung fue in khz Ua in V V V/V0 a b φ in Grad 0,01 1,99 80,6 0,48 0,0 24,7 180 0,03 3,46 140,1 0,84 0,0 24,7 180 0,05 3,82 154,7 0,93 0,0 24,7 180 0,1 4,12 166,8 1,00 0,0 24,7 180 0,5 4,12 166,8 1,00 0,0 24,7 180 1 4,12 166,8 1,00 0,0 24,7 180 50 4,12 166,8 1,00 5,3 24,7 192 150 3,79 153,4 0,92 6,3 24,7 195 200 3,55 143,7 0,86 11,6 23,6 209 250 3,24 131,2 0,79 13,4 23,2 215 300 3,00 121,5 0,73 15,2 22,8 222 400 2,64 106,9 0,64 15,3 20,4 229 500 2,25 91,1 0,55 15,4 19,4 233 600 2,01 81,4 0,49 15,9 19,0 237 1000 1,41 57,1 0,34 14,4 18,1 233 3000 0,56 22,7 0,14 - - - Die Diagramme 1 und 2 zeigen den Frequenzgang der Verstärkung, wobei in Diagramm 1 die Verstärkung halblogarithmisch und in Diagramm 2 die normierte Verstärkung doppeltlogarithmisch über der Frequenz dargestellt ist. 6

Diagramm 3 zeigt die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz. 7

f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 180 160 140 120 100 V 80 60 40 20 0 Verstärkung Diagramm 1: Frequenzgang der Verstärkung f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 1,0 V/V0 0,1 normierte Verstärkung Diagramm 2: Frequenzgang der normierten Verstärkung 8

f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 240 230 220 210 φ in Grad 200 190 180 170 160 150 Phasenverschiebung Diagramm 3: Phasendifferenz in Abhängigkeit von der Frequenz Aus den Diagrammen 1 und 2 (Abfall der Verstärkung um das 1 2 - fache gegenüber dem Maximalwert) kann man erkennen, daß die untere Grenzfrequenz bei f u = 0,02 khz = 20 Hz und die obere Grenzfrequenz bei f o = 330 khz liegt. Aus dem Diagramm 3 (Phasendifferenz von 180 + 45 = 225 ) kann man nur die obere Grenzfrequenz bei f o = 330 khz erkennen. Die Bandbreite errechnet sich also nach B = f o - f u zu B = 329,98 khz. 4. Diskussion und Fehlerbetrachtung Die Verstärkung des Transistors war mit V = 204 bei einer Frequenz von 1 khz angegeben. Die gemessene Verstärkung liegt mit V = 166,8 unter diesem Wert. Ein Grund dafür kann sein, daß der Arbeitspunkt nicht richtig eingestellt wurde. In den Diagrammen 1, 2 und 3 ist die große Bandbreite deutlich zu erkennen. Die Verstärkung bleibt über einen großen Frequenzbereich konstant und sinkt zu beiden Seiten hin ab. Aus Diagramm 3 erkennt man die Phasendifferenz von 180. Diese Phasendifferenz kommt zustande, da ein Anstieg des Basisstroms eine Vergrößerung des Kollektorstroms und somit eine Veringerung der Kollektorspannung bewirkt. Die Polarität des Eingangssignals wird also invertiert und der Verstärkungsfaktor müßte also immer ein negatives Vorzeichen tragen, worauf hier der Einfachheit halber aber verzichtet werden soll. Zwei Faktoren beeinflussen im wesentlichen die obere Frequenzgrenze eines Verstärkers. Bei hohen Frequenzen wirken sich zum einen die Laufzeiten der Ladungsträger innerhalb des Transistors aus. Zum anderen begrenzen die Zeitkonstanten in der Schaltung (Kapazitäten + Widerstände) die Übertragung hoher Frequenzen. Diese Faktoren beeinflussen auch die Flankensteilheit. 9

Aufgabe 2 1. Meßaufgabe: Realisieren Sie einen RC - Breitbandverstärker nach Abbildung 5 mit einem npn - NF - Transistor ohne den Emitterkondensator C E! Messen Sie die Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz und bestimmen Sie die qualitative Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom I C! Messen Sie den Frequenzgang der Verstärkung! 2. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung Abbildung 5 zeigt den Versuchsaufbau. +U b 12V R 1 5,1 kω R C 4,7µF 47kΩ U C U a Funktionsgenrator HP 33120A 1kΩ 1kΩ C 1 R 2 5,1 kω R 2 10 kω U B U Dig. Voltm. U E R E 1 kω T 1 SF 126 U Oszilloskop Tektronics 22 Abbildung 5: RC - Breitbandverstärker ohne C E Dimensionierung : wie in Aufgabe 1 U e = 800 mv (Spitze - Spitze / Sinuswechselspannung) Der Versuchsaufbau erfolgte hier ohne zusätzlichen Spannungsteiler. Die Messung der Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz, die Messung des Frequenzganges der Verstärkung und die Bestimmung der qualitativen Abhängigkeit der Verstärkung vom Arbeitspunkt erfolgte analog zur Aufgabe 1. 3. Meßergebnisse und Auswertung Die Messung von U B und U a bei einer Frequenz ergab folgende Werte: U B = 0,782 V U a = 4,09 V Die Verstärkung bei f = 1 khz wurde nach Formel 9 zu V = 5,23 errechnet. Qualitativ ergab sich die gleiche Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom, also vom Arbeitspunkt, wie in Aufgabe 1. In Tabelle 2 sind die Meßdaten zum Frequenzgang der Verstärkung aufgelistet. Es wurde die jeweilige Verstärkung, die auf den Maximalwert der Verstärkung normierte Verstärkung und die Phasendifferenz berechnet. 10

Tabelle 2: Frequenzgang der Verstärkung des npn - NF - Transistors ohne Emitterkondensator Ue = 0,782 V Verstärkung Phasenverschiebung fue in khz Ua in V V V/V0 a b φ in Grad 0,01 3,61 4,62 0,88 0,000 0,819 180 0,02 3,92 5,01 0,96 0,000 0,819 180 0,05 3,99 5,10 0,98 0,000 0,819 180 0,1 3,99 5,10 0,98 0,000 0,819 180 1 4,09 5,23 1,00 0,000 0,819 180 100 4,09 5,23 1,00 0,135 0,808 190 300 3,95 5,05 0,97 0,308 0,813 202 400 3,88 4,96 0,95 0,353 0,806 206 600 3,56 4,55 0,87 0,476 0,812 216 900 3,13 4,00 0,77 0,618 0,809 230 1000 2,93 3,75 0,72 0,640 0,819 231 2000 2,05 2,62 0,50 0,806 0,809 265 3000 1,52 1,94 0,37 0,806 0,809 265 Die Diagramme 4 und 5 zeigen den Frequenzgang der Verstärkung, wobei in Diagramm 4 die Verstärkung halblogarithmisch und in Diagramm 5 die normierte Verstärkung doppeltlogarithmisch über der Frequenz dargestellt ist. Diagramm 6 zeigt die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz. f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 6 5 4 V 3 2 1 0 Verstärkung Diagramm 4: Frequenzgang der Verstärkung 11

f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 1,0 V/V0 0,1 normierte Verstärkung Diagramm 5: Frequenzgang der normierten Verstärkung f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 270 250 230 φ in Grad 210 190 170 150 Phasenverschiebung Diagramm 6: Phasendifferenz in Abhängigkeit von der Frequenz Aus den Diagrammen 4 und 5 kann man erkennen, daß die obere Grenzfrequenz bei f o = 1000 khz liegt. Aus dem Diagramm 3 kann man die obere Grenzfrequenz bei f o = 850 khz erkennen. Die untere Grenzfrequenz wurde in der Messung nicht erreicht. Da die Messung der Verstärkung genauer möglich war, als die Messung der Phasenverschiebung über Lissajousfiguren, entscheide ich mich für eine obere Grenzfrequenz von f o = 1 MHz. Die Bandbreite kann man, da f u < 0,01 khz, abschätzen zu B > 999 khz. 12

4. Diskussion und Fehlerbetrachtung Die gemessene Verstärkung liegt mit V = 5,23 deutlich unter dem Wert der Verstärkung, der mit dem Emitterkondensator erreicht wurde. Dieser Verstärkungsverlust hängt mit dem Emitterwiderstand zusammen. Der Emitterwiderstand stabilisiert zwar die Spannungsverstärkung, verringert die nichtlinearen Verzerrungen und dient zur Arbeitspunktstabilisierung, aber er verringert die Spannungsverstärkung und erhöht den Eingangs- und den Ausgangswiderstand. Der Emitterwiderstand wird zur Stromgegenkopplung genutzt. Der Emitterkondensator überbrückt den Emitterwiderstand für den Signalfrequenzbereich. Wenn C E groß genug ist, tritt bei den Signalfrequenzen keine wesentliche Gegenkopplung auf. Bei sehr niedrigen Frequenzen wird der kapazitive Nebenschluß jedoch unwirksam. Die Stromgegenkopplung macht sich in Aufgabe 1 also im wesentlichen nur für die Gleichspannung bemerkbar, in Aufgabe 2 jedoch auch für die angelegte Wechselspannung. Dadurch wird in Aufgabe 2 die Verstärkung kleiner. In den Diagrammen 4, 5 und 6 ist die große Bandbreite von B = 1 MHz deutlich zu erkennen. Die Verstärkung bleibt wie in Aufgabe 1 über einen großen Frequenzbereich konstant und sinkt zu beiden Seiten hin ab. Die Bandbreite ist größer geworden, da nichtlineare Verzerrungen mehr unterdrückt wurden, die Verstärkung mehr stabilisiert wurde. Die obere Grenzfrequenz ist größer und die untere Grenzfrequenz ist kleiner als die jeweilige Grenzfrequenz aus Aufgabe 1. Aus Diagramm 6 erkennt man wieder die Phasendifferenz von 180. Die Ursache der Phasendifferenz ist der Diskussion aus Aufgabe 1 zu entnehmen. 13

Aufgabe 3 1. Meßaufgabe: Realisieren Sie einen RC - Breitbandverstärker nach Abbildung 6 mit einem pnp - HF - Transistor! Messen Sie die Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz und bestimmen Sie die qualitative Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom I C! Messen Sie den Frequenzgang der Verstärkung! 2. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung -U b R 1 5,1 kω R C 4,7µF 47kΩ U C U a Funktionsgenrator HP 33120A R Spt2 U e 1kΩ 1kΩ R Spt1 C 1 R 2 5,1 kω R 2 10 kω U B U Dig. Voltm. U E R E 1 kω T 1 BC 177 C E 4700µF U Oszilloskop Tektronics 22 +U b 12V Abbildung 6 zeigt den Versuchsaufbau. Abbildung 6: RC - Breitbandverstärker Dimensionierung : wie in Aufgabe 1 pnp - HF - Transistor: BC 177 : I C = 1mA U e = 30,8 mv (Spitze - Spitze / Sinuswechselspannung) Der Versuchsaufbau erfolgte hier wieder mit dem zusätzlichen Spannungsteiler. Die Arbeitspunkteinstellung, die Messung der Verstärkung bei der Frequenz f = 1 khz, die Messung des Frequenzganges der Verstärkung und die Bestimmung der qualitativen Abhängigkeit der Verstärkung vom Arbeitspunkt erfolgte analog zur Aufgabe 1. 3. Meßergebnisse und Auswertung Der Arbeitspunkt wurde wie in der Versuchsdurchführung beschrieben eingestellt. Die Messung von U B und U a bei einer Frequenz ergab folgende Werte: U B = 30,8 mv U a = 5,39 V Die Verstärkung bei f = 1 khz wurde nach Formel 9 zu V = 179,7 errechnet. Qualitativ ergab sich die gleiche Abhängigkeit der Verstärkung vom Kollektorstrom, also vom Arbeitspunkt, wie in Aufgabe 1. In Tabelle 3 sind die Meßdaten zum Frequenzgang der Verstärkung aufgelistet. Es wurde die jeweilige Verstärkung, die auf den Maximalwert der Verstärkung normierte Verstärkung und die Phasendifferenz berechnet. 14

Tabelle 3: Frequenzgang der Verstärkung des pnp - HF - Transistors mit Emitterkondensator Ue = 30,8 mv Verstärkung Phasenverschiebung fue in khz Ua in V V V/V0 fue in khz a b φ in Grad 0,03 4,86 162,0 0,90 0,0 0,0 30,0 180 0,05 5,24 174,7 0,97 0,1 0,0 30,0 180 0,1 5,34 178,0 0,99 0,2 0,0 30,0 180 0,7 5,37 179,0 0,99 0,5 0,0 30,0 180 1 5,39 179,7 1,00 1 0,0 30,0 180 2 5,39 179,7 1,00 5 0,0 30,0 180 50 5,40 180,0 1,00 10 0,0 30,0 180 110 5,39 179,7 1,00 50 3,4 30,0 187 120 5,34 178,0 0,99 100 4,3 30,0 188 200 5,28 176,0 0,98 150 5,2 30,0 190 250 5,23 174,3 0,97 200 6,5 30,0 193 300 5,12 170,7 0,95 300 7,9 30,0 195 500 4,78 159,3 0,89 500 13,4 30,6 206 1000 3,78 126,0 0,70 700 17,4 28,9 217 2000 2,39 79,7 0,44 900 18,8 27,0 224 3000 1,68 56,0 0,31 1000 19,9 27,0 227 5000 1,00 33,3 0,19 3000 20,6 22,8 245 10000 0,56 18,7 0,10 5000 16,1 19,6 235 15000 0,4 13,3 0,07 8000 5,8 14,7 203 Die Diagramme 7 und 8 zeigen den Frequenzgang der Verstärkung, wobei in Diagramm 7 die Verstärkung halblogarithmisch und in Diagramm 8 die normierte Verstärkung doppeltlogarithmisch über der Frequenz dargestellt ist. Diagramm 9 zeigt die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz. V 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000 Verstärkung Diagramm 7: Frequenzgang der Verstärkung 15

f in khz 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000 1,00 V/V0 0,10 0,01 normierte Verstärkung Diagramm 8: Frequenzgang der normierten Verstärkung f in khz 0,0 0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0 250 240 230 220 φ in Grad 210 200 190 180 170 160 150 Phasenverschiebung Diagramm 9: Phasendifferenz in Abhängigkeit von der Frequenz Aus den Diagrammen 7 und 8 kann man erkennen, daß die obere Grenzfrequenz bei f o = 1000 khz liegt. Aus dem Diagramm 9 kann man die obere Grenzfrequenz bei f o = 900 khz erkennen. Die untere Grenzfrequenz wurde in der Messung nicht erreicht. Da die Messung der Verstärkung genauer möglich war, als die Messung der Phasenverschiebung über Lissajousfiguren, entscheide ich mich für eine obere Grenzfrequenz von f o = 1 MHz. Die Bandbreite kann man, da f u < 0,01 khz, abschätzen zu B 999 khz. 4. Diskussion und Fehlerbetrachtung Die Verstärkung des Transistors war mit V = 202 bei einer Frequenz von 1 khz angegeben. Die gemessene Verstärkung liegt mit V = 179,7 unter diesem Wert. Ein Grund dafür kann sein, daß der Arbeitspunkt nicht richtig eingestellt wurde. In den Diagrammen 7, 8 und 9 ist die im Vergleich zur Aufgabe 1 sehr große Bandbreite deutlich zu erkennen. Die Verstärkung bleibt über einen sehr großen Frequenzbereich konstant und sinkt zu beiden Seiten hin ab. Dieser pnp - HF - Transistor wird also schneller sein, als der npn - NF - Transistor. 16

Aus Diagramm 3 erkennt man auch hier die Phasendifferenz von 180 (Gründe für die Phasendifferenz siehe Diskussion zu Aufgabe 1). 17

Zusammenfassung Im Rahmen dieses Versuches wurden 3 RC - Breitbandverstärkerschaltungen untersucht. Bei allen Emitterschaltungen wurden die Arbeitspunkte eingestellt, die Verstärkung und der Frequenzgang der Verstärkung gemessen. In Aufgabe 1 wurde ein npn - NF - Transistor verwendet (Schaltung mit Emitterkondensator), in Aufgabe 2 wurde die Schaltung aus Aufgabe 1 ohne den Emitterkondensator untersucht, in Aufgabe 3 wurde ein pnp - HF - Transistor genutzt. Ein Vergleich der Ergebnisse aus Aufgabe 1 und 2 zeigte, daß der Emitterkondensator in Zusammenhang mit dem Emitterwiderstand die Bandbreite, die Stabilität der Verstärkung und die Größe der Verstärkung wesentlich beeinflußt. Außerdem wurde in einer Gegenüberstellung der Resultate aus Aufgabe 1 und 3 festgestellt, daß der pnp - HF - Transistor BC 177 schneller ist (d.h. daß die Laufzeiten der Ladungsträger innerhalb des Transistors kleiner sind) als der npn - NF - Transistor SF 126 und so die Verstärkung beim npn - HF - Transistor auch im höheren Frequenzbereich konstant bleibt. 18