Der Transistor ist eines der wichtigsten Elemente in elektronischen Geräten. Es wird verwendet, um das elektrische Signal sowohl von Radiofrequenz- als auch von Audiosignalen zu steuern. Eine der Haupteigenschaften eines Transistors ist seine Fähigkeit, ein elektrisches Signal zu verstärken. Abhängig von der Verbindungsmethode des Transistors und seinen Eigenschaften können verschiedene Verstärkungstypen an Transistoren unterschieden werden.
Der erste Verstärkungstyp ist die aktive Verstärkung. In diesem Fall wird ein Transistor verwendet, um die Amplitude des Eingangssignals zu erhöhen. Es arbeitet im aktiven Modus, in dem die Transistorelektroden an eine Stromquelle angeschlossen sind. Die aktive Verstärkung wird häufig in Audioverstärkern, Radios und anderen Geräten verwendet, bei denen ein schwaches elektrisches Signal verstärkt werden muss.
Die zweite Art der Verstärkung ist die passive Verstärkung. In diesem Fall arbeitet der Transistor im passiven Modus, ohne an eine Stromquelle angeschlossen zu werden. Die Verstärkung erfolgt auf Kosten der Eigenschaften des Transistors selbst, ohne äußere Einwirkung. Die passive Verstärkung wird üblicherweise in einfachen Radios und anderen Geräten verwendet, bei denen eine geringe Signalverstärkung erforderlich ist.
Es ist wichtig zu beachten, dass bei der Auswahl der Art der Verstärkung an Transistoren die Anforderungen des Geräts und die Eigenschaften des Transistors berücksichtigt werden müssen. Jede Art von Verstärkung hat ihre eigenen Vor- und Nachteile, und die Auswahl der optimalen Lösung muss fundiert und auf spezifischen Betriebsbedingungen basieren.
Wenn Sie die grundlegenden Verstärkungstypen an Transistoren kennen, können Sie die am besten geeignete für ein bestimmtes Projekt auswählen. Dies wird dazu beitragen, die besten Ergebnisse zu erzielen und eine hohe Effizienz des elektronischen Geräts zu gewährleisten. Die Kenntnis der verschiedenen Verstärkungstypen an Transistoren ermöglicht jedoch ein besseres Verständnis des Arbeitsprinzips der Elektronik und das Entwerfen und Modifizieren der Geräte unabhängig voneinander.
Verstärkung symmetrisch und unsymmetrisch
Symmetrische Verstärkung beinhaltet die Verwendung von zwei parallel geschalteten Transistoren. Beide Transistoren arbeiten im selben Bereich des aktiven Modus, ihre Basen sind mit derselben Signalquelle verbunden und die Emitter sind mit einem gemeinsamen Lastwiderstand verbunden. Diese Verstärkungsschaltung bietet eine symmetrische Verstärkung sowohl der positiven als auch der negativen Halbwelle des Signals.
Verstärkung asymmetrisch basierend auf der Verwendung eines einzelnen Transistors. Der Transistor arbeitet im gleichgeschlechtlichen Modus und liefert nur eine Halbwellenverstärkung des Signals. Diese Verstärkungsschaltung wird beispielsweise bei Geräten zur Verstärkung von Audiosignalen verwendet, bei denen sich die Signalamplitude nur in positiver oder nur in negativer Richtung ändert.
Beide Verstärkungstypen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile, und ihre Wahl hängt von den erforderlichen Verstärkereigenschaften ab. Die symmetrische Verstärkung ermöglicht es Ihnen, durch die Verwendung von zwei Transistoren ein genaueres und qualitativ hochwertigeres Signal zu erhalten. Die asymmetrische Verstärkung hat wiederum ein einfacheres Design und kann in Fällen, in denen keine vollständige Verstärkungssymmetrie erforderlich ist, kostengünstiger sein.
Verstärkung des konstanten und variablen Signals
Die konstante Verstärkung wird durch einen Wert gemessen, der als Stromverstärkung (β) bezeichnet wird. Es bestimmt, wie oft der Ausgangsstrom des Verstärkers größer ist als der Eingangsstrom. Je größer das β ist, desto größer ist die Verstärkung.
Die variable Verstärkung des Transistors hängt von der Signalfrequenz ab. Es wird durch einen Wert angegeben, der als Spannungsverstärkung (A) bezeichnet wird. Je größer A ist, desto besser ist die Verstärkung bei hohen Frequenzen.
Die Verstärkung des konstanten und variablen Signals ist eine wichtige Eigenschaft des Transistors und bestimmt seine Verwendung in verschiedenen elektronischen Geräten.
Spannung und Stromverstärkung
Spannungsverstärkung ist die Fähigkeit eines Transistors, die Eingangsspannung zu verstärken und eine stärkere Ausgangsspannung zu erzeugen. Es basiert auf einer Änderung des Kollektorstroms oder der Kollektoremitterspannung, abhängig von der Größe des Eingangssignals. Diese Verstärkung wird beispielsweise in Tonverstärkern und Radios verwendet.
Eine Stromverstärkung oder Stromverstärkung ist eine Erhöhung des Eingangsstroms und die Schaffung eines größeren Ausgangsstroms. Das heißt, der Transistor verstärkt den Signalstrom, indem er ihn durch seinen Kollektor und Emitter führt. Diese Verstärkung wird beispielsweise in Leistungsverstärkern oder bei Signalverstärkungen über große Entfernungen verwendet.
| Spannungsverstärkung | Stromverstärkung |
|---|---|
| Erhöht die Eingangsspannung und erzeugt eine stärkere Ausgangsspannung | Erhöht den Eingangsstrom und erzeugt einen größeren Ausgangsstrom |
| Wird in Audioverstärkern und Radios verwendet | Wird in Leistungsverstärkern und bei der Übertragung von Signalen über große Entfernungen verwendet |
Leistungs- und Frequenzverstärkung
Die Leistungsverstärkung wird normalerweise unter Verwendung von Transistoren im Sättigungs- oder Clipping-Modus realisiert. Im Sättigungsmodus arbeitet der Transistor als Schlüssel, einschließlich des Stromflusses und der Maximierung der Signalstärke. Im Clipping-Modus lässt der Transistor keinen Strom durch, wodurch das Signal blockiert wird.
Die Frequenzverstärkung wird normalerweise unter Verwendung von Transistoren im aktiven Widerstandsmodus implementiert. In diesem Modus liefert der Transistor eine konstante Signalverstärkung bei einer bestimmten Frequenz. Dies kann beispielsweise nützlich sein, um Hochfrequenzsignale zu verstärken.
Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Verstärkung in Leistung und Frequenz gegenseitig ausschließt. Wenn der Transistor an Leistung verstärkt, verstärkt er normalerweise nicht sehr gut in der Frequenz und umgekehrt. Es gibt jedoch spezielle Arten von Transistoren, sogenannte Leistungstransistoren, die sowohl in Leistung als auch in Frequenz verstärken können.
Verstärkungsfaktor und Verstärkungsfaktor
Der Verstärkungsfaktor (A) ist das Verhältnis des Ausgangssignals (U)zu) zum Input (Uvh), dh A = Uzu / Uvh. Der Verstärkungsfaktor kann je nach Art des Verstärkers und den Parametern des Transistors unterschiedliche Werte haben.
Der Verstärkungsfaktor (g) ist das Verhältnis der Ausgangsspannung (ΔUzu) zur Änderung der Eingangsspannung (ΔUvh). Es ist ein Parameter, der die Verstärkung der Verstärkungsschaltung bestimmt und durch g (Gamma) gekennzeichnet ist.
| Art der Verstärkung | Verstärkungsfaktor (A) | Verstärkung (g) |
|---|---|---|
| Spannung | Hoch | Hoch |
| Strom | Niedrig | Hoch |
| Leistungsfähigkeit | Mittel | Mittel |
Abhängig von der Aufgabe und der erforderlichen Verstärkung werden verschiedene Verstärkungstypen ausgewählt, die durch die entsprechenden Verstärkungs- und Verstärkungswerte definiert sind. Es ist wichtig zu beachten, dass der Verstärkungsfaktor und die Verstärkung für die verschiedenen Frequenzen des Verstärkungssignals bestimmt werden können.
