Grundlegende Schaltungen

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Filter und Schwingkreise I

  • Damit sind passive Filterschaltungen möglich, um nur bestimmte Frequenzen passieren zu lassen
*Zur Erinnerung* * Kondensator blockiert niedrige Frequenzen und lässt hohe Frequenzen durch * Spule blockiert hohe Frequenzen und lässt niedrige Frequenzen durch
* Bei niedrigen Frequenzen hat der Kondensator einen sehr hohen Widerstand * Schaltung wirkt wie ein frequenzabhängiger Spannungsteiler * $U_\text{A}$ ist dadurch sehr klein
1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“, einer vertikalen Achse „Leistung“, einer vertikalen Linie im linken Teil der Abbildung und einer Kurve, die von links zunächst entlang der Nulllinie verläuft und dann bis zur vertikalen Linie steil ansteigt und rechts der vertikalen Linie bis zum Ende der horizontalen Linie horizontal verläuft. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Leistung“. Im linken Teil der Abbildung ist eine gestrichelte vertikale Linie eingezeichnet. Eine Kurve verläuft von links zunächst entlang der Nulllinie und steigt dann bis zur vertikalen Linie steil an. Rechts der vertikalen Linie verläuft sie bis zum Ende der horizontalen Achse horizontal.">
    Abbildung EA-8.1.1: Filtercharakteristik eines Hochpass
    • 1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts; im oberen horizontalen Leiter ein Kondensator; rechts davon Ableitung über einen Widerstand zum unteren horizontalen Leiter; zwischen beiden Anschlusspunkten links ein vertikaler Pfeil nach unten („U_E“), rechts ein vertikaler Pfeil nach unten („U_A“). <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus einem Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts. Im oberen horizontalen Leiter ist ein Kondensator eingefügt. Rechts davon gibt es eine Ableitung über einen Widerstand zum unteren horizontalen Leiter. Zwischen beiden Anschlusspunkten links ist ein ein vertikaler Pfeil nach unten („U_E“) eingezeichnet, zwischen den beiden Anschlusspunkten rechts ist ein vertikaler Pfeil nach unten („U_A“) eingezeichnet.">
    Abbildung EA-8.1.2: Hochpass aus Kondensator und Widerstand
    • * Bei niedrigen Frequenzen hat der Kondensator einen sehr hohen Widerstand * Schaltung wirkt wie ein frequenzabhängiger Spannungsteiler * $U_\text{A}$ ist dadurch sehr groß
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“, einer vertikalen Achse „Leistung“, einer vertikalen Linie im rechten Teil der Abbildung und einer Kurve, die von links bis zur vertikalen Linie horizontal verläuft, rechts davon steil nach unten abfällt und bis zum Ende der horizontalen Achse auf der Nulllinie verläuft. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Leistung“. Im rechten Teil der Abbildung ist eine gestrichelte vertikale Linie eingezeichnet. Eine horizontale Kurve verläuft links bis zur vertikalen Linie und fällt rechts davon steil nach unten ab. Am Ende verläuft sie bis zum Ende der horizontalen Achse auf der Nulllinie.">
    Abbildung EA-8.1.1: Filtercharakteristik eines Tiefpass
    • 1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts; im oberen horizontalen Leiter ein Widerstand; rechts davon Ableitung über einen Kondensator zum unteren horizontalen Leiter; zwischen beiden Anschlusspunkten links ein vertikaler Pfeil nach unten („U_E“), rechts ein vertikaler Pfeil nach unten („U_A“). <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus einem Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern und jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts. Im oberen horizontalen Leiter ist ein Widerstand eingefügt. Rechts davon gibt es eine Ableitung über einen Kondensator zum unteren horizontalen Leiter. Zwischen beiden Anschlusspunkten links ist ein ein vertikaler Pfeil nach unten („U_E“) eingezeichnet, zwischen den beiden Anschlusspunkten rechts rechts ist ein vertikaler Pfeil nach unten („U_A“) eingezeichnet.">
    Abbildung EA-8.1.2: Tiefpass aus Kondensator und Widerstand
    • * Es gibt eine Resonanzfrequenz, bei der der Wechselstromwiderstand (Impedanz) sehr gering ist * Bandpass, Saugkreis (eine Frequenz wird rausgesaugt)
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „Z“; in der Mitte eine schmale, V-förmige Kurve, deren Minimum nahe der Nulllinie liegt. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Z“. In der Mitte gibt es eine schmale, V-förmige Kurve, deren Minimum nahe der Nulllinie liegt. Es sind keine weiteren Beschriftungen oder Maße vorhanden.">
    Abbildung EA-8.1.2: Impedanzverlauf eines Serienschwingkreis
    • 1) Kurzbeschreibung: Schaltplan mit zwei parallelen horizontalen Leitern. In der Mitte des oberen Leiters zweigt ein vertikaler Leiter mit einem Schaltzeichen für eine Spule und darunter für einen Kondensator ab. Dieser Leiter führt auf den unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter mit Anschlusspunkten jeweils am Anfang und am Ende. Im linken Teil der Abbildung ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan besteht aus zwei parallelen horizontalen Leitern. In der Mitte des oberen Leiters zweigt ein vertikaler Leiter mit einem Schaltzeichen bestehend aus vier nach rechts gerichteten Halbbögen (Spule) und darunter mit einem Schaltzeichen bestehend aus zwei horizontalen Strichen (Kondensator) ab. Dieser Leiter führt auf den unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter haben jeweils am Anfang und am Ende Anschlusspunkte. Im linken Teil der Abbildung ist ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“ zu sehen, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“.">
    Abbildung EA-8.1.3: Serienschwingkreis aus Kondensator und Spule
    • * Es wird der Impedanzverlauf gezeigt * Die Filtercharakteristik ist in einer der kommenden Fragen
    * Es gibt eine Resonanzfrequenz, bei der der Wechselstromwiderstand (Impedanz) sehr hoch ist * Bandsperre, Sperrkreis
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „Z“; in der Mitte eine schmale Kurve mit umgekehrter V-Form, deren Anfang und Ende bis in die Nähe der Nulllinie reichen. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Z“. In der Mitte gibt es eine schmale Kurve mit umgekehrter V-Form, deren Anfang und Ende bis in die Nähe der Nulllinie reichen. Es sind keine weiteren Beschriftungen oder Maße vorhanden.">
    Abbildung EA-8.1.2: Impedanzverlauf eines Parallelschwingkreis
    • 1) Kurzbeschreibung: Schaltplan mit zwei parallelen horizontalen Leitern; der obere mit einem Schaltzeichen für eine Spule und parallel dazu für einen Kondensator. Es besteht keine Verbindung zum unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter mit Anschlusspunkten jeweils am Anfang und am Ende. Im linken Teil der Abbildung ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan besteht aus zwei parallelen horizontalen Leitern. Der obere Leiter enthält ein Schaltzeichen bestehend aus vier nach oben gerichteten Halbbögen (Spule). Parallel dazu ist ein Leiter mit einem Schaltzeichen bestehend aus zwei vertikalen Strichen (Kondensator) eingezeichnet. Es besteht keine Verbindung zum unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter haben jeweils am Anfang und am Ende Anschlusspunkte. Im linken Teil der Abbildung ist ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“ zu sehen, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“.">
    Abbildung EA-8.1.3: Parallelschwingkreis aus Kondensator und Spule
    • * Es wird der Impedanzverlauf gezeigt * Die Filtercharakteristik ist in einer der kommenden Fragen
    • kein Elektrolyt, da diese nur bei Gleichspannung funktionieren
    • Keramik- oder Luftkondensatoren können für hohe Frequenzen eingesetzt werden

    Schwingkreis II

    Bei Hoch- und Tiefpässen gilt für die Grenzfrequenz

    Bei RL-Gliedern $R = X_\text{L}$ $f_\text{g} = \frac{R}{2 \pi \cdot L}$
    Bei RC-Gliedern $R = X_\text{C}$ $f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C}$
    • gegeben: $R = 4,7 kΩ$
    • gegeben: $C = 2,2 nF$
    • gesucht: $f_\text{g}$
    $f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C} = \frac{1}{2 \pi \cdot 4,7 kΩ \cdot 2,2 nF} \approx 15,4 kHz$
    • gegeben: $R = 10 kΩ$
    • gegeben: $C = 47 nF$
    • gesucht: $f_\text{g}$
    $f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R \cdot C} = \frac{1}{2 \pi \cdot 10 kΩ \cdot 47 nF} \approx 339 Hz$
    • gegeben: $R_1 = 4,7 kΩ$
    • gegeben: $C_1 = 6,8 nF$
    • gesucht: $f_\text{g}$
    $C_2$ und alle weiteren Angaben sind für den Tiefpass uninteressant.
    $f_\text{g} = \frac{1}{2 \pi \cdot R_1 \cdot C_1} = \frac{1}{2 \pi \cdot 4,7 kΩ \cdot 6,8 nF} \approx 5 kHz$
    • Parallel- oder Reihenschaltung von Spule und Kondensator $\rightarrow$ Schwingkreis
    • Hohe Frequenzen $\rightarrow$ hoher Widerstand an Spule
    • Niedrige Frequenzen $\rightarrow$ hoher Widerstand an Kondensator
    • Es gibt eine Frequenz, bei der Spule und Kondensator den gleichen Widerstand haben $\rightarrow$ Resonanzfrequenz

    Parallelschwingkreis

    1) Kurzbeschreibung: linker Teil: horizontaler Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts; dazwischen Kondensator, Spule und Widerstand parallel geschaltet; rechter Teil: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „|Z|“; steile, nach oben gerichtete Kurve mit Beginn und Ende an der Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen. Links ist ein Schaltplan abgebildet, der aus einem horizontalen Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts besteht. Dazwischen sind ein Kondensator, eine Spule und ein Widerstand parallel geschaltet. Rechts ist ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „|Z|“ abgebildet. Das Diagramm zeigt eine steile, nach oben gerichtete Kurve mit spitzem Maximum, die an der Nulllinie beginnt und endet.">
    Abbildung EA-8.2.1: Parallelschwingkreis und Darstellung der Impedanz gegenüber der Frequenz
    • Ideale Bauelemente laden sich ständig um
    • Theoretisch ist die Impedanz bei Resonanzfrequenz unendlich hoch
    • Praktisch bestimmt das Bauteil mit dem geringsten Widerstand die Gesamtimpedanz
    • Bei Frequenzen über und unter der Resonanzfrequenz hat der Parallelschwingkreis eine geringere Impedanz

    Reihenschwingkreis

    1) Kurzbeschreibung: linker Teil: horizontaler Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts; dazwischen Kondensator, Spule und Widerstand in Reihe geschaltet; rechter Teil: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „|Z|“; parabelförmige Kurve mit Minimum oberhalb der Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen. Links ist ein Schaltplan abgebildet, der aus einem horizontalen Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links und rechts besteht. Dazwischen sind ein Kondensator, eine Spule und ein Widerstand in Reihe geschaltet. Rechts ist ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „|Z|“ abgebildet. Das Diagramm zeigt eine nach oben offene, parabelförmige Kurve mit einem Minimum oberhalb der Nulllinie.">
    Abbildung EA-8.2.1: Reihenschwingkreis und Darstellung der Impedanz gegenüber der Frequenz
    • Oder Serienschwingkreis
    • Theoretisch ist die Impedanz bei Resonanzfrequenz $0 Ω$
    • Praktisch wird die Impedanz durch den ohmschen Widerstand bestimmt
    • Bei Frequenzen über und unter der Resonanzfrequenz hat der Reihenschwingkreis eine höhere Impedanz

    Für Parallel- und Reihenschwingkreis:

    $X_\text{C} = X_\text{L}$

    Impedanzen sind gleich groß.

    Resonanzfrequenz mit Thomsonsche Schwingkreisformel:

    $f_0 = \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}$

    • gegeben: $L = 1,2 µ\henry$
    • gegeben: $C = 6,8 pF$
    • gegeben: $R = 10 Ω$
    • gesucht: $f_0$
    $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{1,2 µ\henry \cdot 6,8 pF}} \approx 55,7 MHz \end{split}$
    Widerstand $R$ wird zur Berechnung nicht benötigt.
    • gegeben: $L = 10 µ\henry$
    • gegeben: $C = 1 nF$
    • gesucht: $f_0$
    $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{10 µ\henry \cdot 1 nF}} \approx 1,592 MHz \end{split}$
    • gegeben: $L = 100 µ\henry$
    • gegeben: $C = 0,01 µF$
    • gesucht: $f_0$
    $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{100 µ\henry \cdot 0,01 µF}} \approx 159 kHz \end{split}$
    • gegeben: $L = 2,2 µ\henry$
    • gegeben: $C = 56 pF$
    • gesucht: $f_0$
    $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{2,2 µ\henry \cdot 56 pF}} \approx 14,34 MHz \end{split}$

    Lösungsweg

    • gegeben: $C_1 = 0,1 nF$
    • gegeben: $C_2 = 1,5 nF$
    • gegeben: $C_3 = 220 pF$
    • gegeben: $L = 1,2 m\henry$
    • gesucht: $f_0$
    $C = C_1 + C_2 + C_3 = 0,1 nF + 1,5 nF + 220 pF = 1,82 nF$
    $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{1,2 m\henry \cdot 1,82 nF}} \approx 107,7 kHz \end{split}$
    • Größere Spule oder Kondensator $\rightarrow$ kleinere Resonanzfrequenz
    • Kleinere Spule oder Kondensator $\rightarrow$ größere Resonanzfrequenz
    Induktivität vergrößern * Vergrößern der Windungszahl * Zusammenschieben * Einführen eines Ferritkerns
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit einem horizontalen Leiter unten und einer Spannungsquelle links, einem einstellbaren Widerstand (Potentiometer; oberes Ende mit „X“ beschriftet) mit Schleifkontakt nach rechts, einem in Reihe liegenden Widerstand und einer Verzweigung: nach oben über einen Kondensator und eine Spule zum horizontalen Leiter, nach unten über eine Diode zum horizontalen Leiter. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit einem horizontalen Leiter unten und einer vertikal eingezeichneten Spannungsquelle links (längere Linie oben, kürzere Linie unten). Parallel dazu liegt ein einstellbarer Widerstand (Potentiometer), dessen oberes Ende mit „X“ markiert ist. Der Schleifkontakt führt nach rechts über einen Widerstand zu einem Verzweigungspunkt. Nach oben führt ein Leiter über einen Kondensator zu einer Spule und weiter nach unten zum horizontalen Leiter. Vom Verzweigungspunkt nach unten ist eine Diode (nach oben zeigendes Dreieck mit Querstrich an der Dreiecksspitze) angeschlossen. Neben ihr ist das Schaltzeichen für einen Kondensator eingezeichnet.">
    Abbildung EA-8.2.1: Veränderung der Kapazität durch einen Varicap
    • Varicap wird durch eine Steuerspannung am Widerstandsspannungsteiler verändert
    • Kleinere Spannung am Varicap $\rightarrow$ kleinere Grenzschicht im Varicap $\rightarrow$ größere Kapazität
    • In Reihe geschaltete Kondensatoren $\rightarrow$ Kapazität wird kleiner $\rightarrow$ Resonanzfrequenz steigt

    Bandpassfilter

    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei horizontalen Leitern, einem Kondensator und einer Spule in Reihe geschaltet im oberen horizontalen Leiter sowie davor und dahinter einem Kondensator mit parallel geschalteter Spule zwischen beiden horizontalen Leitern. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit zwei horizontalen Leitern mit jeweils einem Anschlusspunkt rechts und links. Im oberen horizontalen Leiter befinden sich ein Kondensator und eine Spule in Reihe geschaltet. Davor und dahinter gibt es jeweils einen Kondensator mit parallel geschalteter Spule, die beide horizontalen Leiter miteinander verbinden.">
    Abbildung EA-8.2.1: Bandpassfilter aus mehreren Schwingkreisen
    • Kombination aus Parallel- und Reihenschwingkreisen
    • Lässt einen bestimmten Frequenzbereich passieren
    • Parallelschwingkreise wie hochohmige Widerstände
    • Reihenschwingkreis wie niederohmiger Widerstand
    • Große Abhängigkeit vom ohmschen Widerstand
    • In Angabe von dB auf einen Referenzwert des Filters
    • Z.B. Bandbreite bei $-3 dB$-Wert
    • Halbe Leistung eines Signals kann noch das Filter passieren
    • Oder die $\num{0,7}$-fache Signalspannung
    • Schmalbandig mit $500 Hz$ für Telegrafie (CW)
    • Breitbandig mit $2,7 kHz$ für Sprachmodulation (SSB)
    • Auch Q-Faktor
    • Kennzeichen für Energieverlust
    • Verhältnis der Blindwiderstände zum ohmschen Widerstand im Resonanzfall ($X_\text{L} = X_\text{C}$)
    Reihenschwingkreis $Q = \frac{f_0}{B} = \frac{X_\text{L}}{R_\text{S}}$
    Parallelschwingkreis $Q = \frac{f_0}{B} = \frac{R_\text{P}}{X_\text{L}}$

    Lösungsweg

    * gegeben: $L = 100 µ\henry$ * gegeben: $C = 0,01 µF$
    * gegeben: $R_\text{S} = 10 Ω$ * gesucht: $Q$
    Zuerst $f_0$ ausrechnen $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{100 µ\henry \cdot 0,01 µF}} \approx 159,2 kHz \end{split}$
    Dann $B$ oder $X_\text{L}$ ausrechnen $\begin{split} X_\text{L} &= \omega \cdot L = 2 \pi \cdot f_0 \cdot L\\ &= 2 \pi \cdot 159,2 kHz \cdot 100 µ\henry \approx 100,03 Ω \end{split}$
    $Q = \frac{X_\text{L}}{R_\text{S}} = \frac{100,03 Ω}{10 Ω} \approx 10$

    Lösungsweg

    * gegeben: $L = 2,2 µ\henry$ * gegeben: $C = 56 pF$
    * gegeben: $R_\text{P} = 1 kΩ$ * gesucht: $Q$
    Zuerst $f_0$ ausrechnen $\begin{split} f_0 &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{L \cdot C}}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot \sqrt{2,2 µ\henry \cdot 56 pF}} \approx 14,34 MHz \end{split}$
    Dann $B$ oder $X_\text{L}$ ausrechnen $\begin{split} X_\text{L} &= \omega \cdot L = 2 \pi \cdot f_0 \cdot L\\ &= 2 \pi \cdot 14,34 MHz \cdot 2,2 µ\henry \approx 198,2 Ω \end{split}$
    $Q = \frac{R_\text{P}}{X_\text{L}} = \frac{1 kΩ}{198,2 Ω} \approx 5$

    Über Resonanzfrequenz und Güte

    $Q = \frac{f_0}{B} \Rightarrow B = \frac{f_0}{Q}$

    Oder eingesetzt mit der Thomsonschen Schwingkreisformel
    Reihenschwingkreis $B = \frac{R_\text{S}}{2 \pi \cdot L}$
    Parallelschwingkreis $B = \frac{1}{2 \pi \cdot R_\text{P} \cdot C}$
    • gegeben: $L = 2,2 µ\henry$
    • gegeben: $C = 56 pF$
    • gegeben: $R_\text{P} = 1 kΩ$
    • gesucht: $B$
    $\begin{split} B &= \frac{1}{2 \pi \cdot R_\text{P} \cdot C}\\ &= \frac{1}{2 \pi \cdot 1 kΩ \cdot 56 pF} \approx 2,84 MHz \end{split}$
    • gegeben: $L = 100 µ\henry$
    • gegeben: $C = 0,01 µF$
    • gegeben: $R_\text{S} = 10 Ω$
    • gesucht: $B$
    $B = \frac{R_\text{S}}{2 \pi \cdot L} = \frac{10 Ω}{2 \pi \cdot 100 µ\henry} \approx 15,9 kHz$

    Kopplung

    1) Kurzbeschreibung: Zwei LC-Schaltungen nebeneinander mit dem Buchstaben M zwischen den Spulen sowie ein Diagramm U_2 über f mit vier Kurven (a bis d) um die Frequenz f_m. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen: zwei identischen LC-Schaltungen und einem Diagramm. Jede der beiden Schaltungen im linken Teil besteht aus jeweils einer Spule und einem Kondensator. Beide haben jeweils oben und unten einen Anschlusspunkt links (linke Schaltung) bzw. rechts (rechte Schaltung). Beide Schaltungen sind spiegelbildlich zueinander mit den Spulen in der Mitte angeordnet, Kondensator und Spule sind somit parallelgeschaltet. Links neben der linken Schaltung steht „U_1“ mit einem Pfeil nach unten, rechts neben der rechten Schaltung „U_2“ mit einem Pfeil nach unten. Zwischen den beiden Spulen steht der Buchstabe „M“. Im rechten Teil der Abbildung befindet sich ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „U_2“. Durch das Diagramm verläuft in der Mitte eine gestrichelte vertikale Linie, unten mit „f_m“ beschriftet. Im Diagramm sind vier Kurven eingezeichnet, die links mit „a“, „b“, „c“, „d“ gekennzeichnet (von oben nach unten). Die Kurven liegen symmetrisch um die gestrichelte Linie. Die Höhe und Breite der Kurven nehmen von oben nach unten ab. Kurve „a“ besitzt zwei Maxima mit einer Einbuchtung in der Mitte, Kurve „b“ nur ein Maximum.">
    Abbildung EA-8.2.1: Induktive Kopplung zweier Schwingkreise und das Spannungsdiagramm über die Frequenz
    • Zwischen Schaltungsstufen oder Filtern werden häufig gekoppelte Schwingkreise verwendet
    • Zwei Schwingkreise induktiv oder kapazitiv aneinander gekoppelt
    • Grad der Kopplung bestimmt die gegenseitige Beeinflussung, Bandbreite und Durchlasskurve
    1) Kurzbeschreibung: Zwei LC-Schaltungen nebeneinander mit dem Buchstaben M zwischen den Spulen sowie ein Diagramm U_2 über f mit vier Kurven (a bis d) um die Frequenz f_m. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen: zwei identischen LC-Schaltungen und einem Diagramm. Jede der beiden Schaltungen im linken Teil besteht aus jeweils einer Spule und einem Kondensator. Beide haben jeweils oben und unten einen Anschlusspunkt links (linke Schaltung) bzw. rechts (rechte Schaltung). Beide Schaltungen sind spiegelbildlich zueinander mit den Spulen in der Mitte angeordnet, Kondensator und Spule sind somit parallelgeschaltet. Links neben der linken Schaltung steht „U_1“ mit einem Pfeil nach unten, rechts neben der rechten Schaltung „U_2“ mit einem Pfeil nach unten. Zwischen den beiden Spulen steht der Buchstabe „M“. Im rechten Teil der Abbildung befindet sich ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „U_2“. Durch das Diagramm verläuft in der Mitte eine gestrichelte vertikale Linie, unten mit „f_m“ beschriftet. Im Diagramm sind vier Kurven eingezeichnet, die links mit „a“, „b“, „c“, „d“ gekennzeichnet (von oben nach unten). Die Kurven liegen symmetrisch um die gestrichelte Linie. Die Höhe und Breite der Kurven nehmen von oben nach unten ab. Kurve „a“ besitzt zwei Maxima mit einer Einbuchtung in der Mitte, Kurve „b“ nur ein Maximum.">
    Abbildung EA-8.2.1: Induktive Kopplung zweier Schwingkreise und das Spannungsdiagramm über die Frequenz
    • d: lose Kopplung $\rightarrow$ kaum gegenseitige Beeinflussung, sehr hohe Durchlassdämpfung und sehr geringe Bandbreite
    • c: unterkritische Kopplung $\rightarrow$ kaum gegenseitige Beeinflussung, hohe Durchlassdämpfung und geringe Bandbreite
    1) Kurzbeschreibung: Zwei LC-Schaltungen nebeneinander mit dem Buchstaben M zwischen den Spulen sowie ein Diagramm U_2 über f mit vier Kurven (a bis d) um die Frequenz f_m. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen: zwei identischen LC-Schaltungen und einem Diagramm. Jede der beiden Schaltungen im linken Teil besteht aus jeweils einer Spule und einem Kondensator. Beide haben jeweils oben und unten einen Anschlusspunkt links (linke Schaltung) bzw. rechts (rechte Schaltung). Beide Schaltungen sind spiegelbildlich zueinander mit den Spulen in der Mitte angeordnet, Kondensator und Spule sind somit parallelgeschaltet. Links neben der linken Schaltung steht „U_1“ mit einem Pfeil nach unten, rechts neben der rechten Schaltung „U_2“ mit einem Pfeil nach unten. Zwischen den beiden Spulen steht der Buchstabe „M“. Im rechten Teil der Abbildung befindet sich ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „U_2“. Durch das Diagramm verläuft in der Mitte eine gestrichelte vertikale Linie, unten mit „f_m“ beschriftet. Im Diagramm sind vier Kurven eingezeichnet, die links mit „a“, „b“, „c“, „d“ gekennzeichnet (von oben nach unten). Die Kurven liegen symmetrisch um die gestrichelte Linie. Die Höhe und Breite der Kurven nehmen von oben nach unten ab. Kurve „a“ besitzt zwei Maxima mit einer Einbuchtung in der Mitte, Kurve „b“ nur ein Maximum.">
    Abbildung EA-8.2.1: Induktive Kopplung zweier Schwingkreise und das Spannungsdiagramm über die Frequenz
    • b: kritische Kopplung $\rightarrow$ etwas gegenseitige Beeinflussung, flache Durchlasskurve mit geringer Dämpfung und Plateau im Durchlassbereich sowie gute Bandbreite
    1) Kurzbeschreibung: Zwei LC-Schaltungen nebeneinander mit dem Buchstaben M zwischen den Spulen sowie ein Diagramm U_2 über f mit vier Kurven (a bis d) um die Frequenz f_m. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen: zwei identischen LC-Schaltungen und einem Diagramm. Jede der beiden Schaltungen im linken Teil besteht aus jeweils einer Spule und einem Kondensator. Beide haben jeweils oben und unten einen Anschlusspunkt links (linke Schaltung) bzw. rechts (rechte Schaltung). Beide Schaltungen sind spiegelbildlich zueinander mit den Spulen in der Mitte angeordnet, Kondensator und Spule sind somit parallelgeschaltet. Links neben der linken Schaltung steht „U_1“ mit einem Pfeil nach unten, rechts neben der rechten Schaltung „U_2“ mit einem Pfeil nach unten. Zwischen den beiden Spulen steht der Buchstabe „M“. Im rechten Teil der Abbildung befindet sich ein Koordinatensystem mit einer horizontalen Achse „f“ und einer vertikalen Achse „U_2“. Durch das Diagramm verläuft in der Mitte eine gestrichelte vertikale Linie, unten mit „f_m“ beschriftet. Im Diagramm sind vier Kurven eingezeichnet, die links mit „a“, „b“, „c“, „d“ gekennzeichnet (von oben nach unten). Die Kurven liegen symmetrisch um die gestrichelte Linie. Die Höhe und Breite der Kurven nehmen von oben nach unten ab. Kurve „a“ besitzt zwei Maxima mit einer Einbuchtung in der Mitte, Kurve „b“ nur ein Maximum.">
    Abbildung EA-8.2.1: Induktive Kopplung zweier Schwingkreise und das Spannungsdiagramm über die Frequenz
    • * a: *überkritische Kopplung* $\rightarrow$ starke gegenseitige Beeinflussung, Änderung der Resonanzfrequenzen, große Bandbreite und Verzerrung der Durchlasskurve im Durchlassbereich mit "Dellen"

    Oszillatoren

    • Es gibt verschiedene Methoden
    * Schwingungserzeugung mit Spule und Kondensator als Schwingkreis * Ein aufgeladener Kondensator entlädt sich an der Spule * Eine aufgeladene Spule entlädt sich am Kondensator * Je nach Wert der Bauteile in einer bestimmten Frequenz
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan mit zwei parallelen horizontalen Leitern; der obere mit einem Schaltzeichen für eine Spule und parallel dazu für einen Kondensator. Es besteht keine Verbindung zum unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter mit Anschlusspunkten jeweils am Anfang und am Ende. Im linken Teil der Abbildung ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan besteht aus zwei parallelen horizontalen Leitern. Der obere Leiter enthält ein Schaltzeichen bestehend aus vier nach oben gerichteten Halbbögen (Spule). Parallel dazu ist ein Leiter mit einem Schaltzeichen bestehend aus zwei vertikalen Strichen (Kondensator) eingezeichnet. Es besteht keine Verbindung zum unteren horizontalen Leiter. Beide horizontalen Leiter haben jeweils am Anfang und am Ende Anschlusspunkte. Im linken Teil der Abbildung ist ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_E“ zu sehen, im rechten Teil ein vertikaler Pfeil mit der Beschriftung „U_A“.">
    Abbildung EA-8.3.1: Parallelschwingkreis aus Kondensator und Spule
    • * Die passiven Bauelemente haben bei veränderlicher Temperatur unterschiedliche Werte
    * Höhere Frequenz bei *kleinerer* Kapazität oder Induktivität * Niedrigere Frequenz bei *höherer* Kapazität oder Induktivität
    • Schwingungserzeugung mit Quarz (Siliziumdioxid $SiO_2$)
    • Umgekehrter Piezoelektrischer Effekt an einem Quarzkristall
    • Quarz wird mit einem (schlechten) LC-Oszillator zum stabilen Schwingen angeregt
    • Bessere Frequenzstabilität
    • Vermeiden
    • Abschirmung durch Metallgehäuse

    Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO)

    • Beispielsweise durch Kapazitätsdiode im Schwingkreis $\rightarrow$ Kapazität wird durch Gleichspannung beeinflusst
    • Oszillator wird durch eine Steuerspannung abstimmbar
    * Unerwünschte Rückkopplungen, z.B. vom HF-Signal, führen zur Frequenzinstabilität * Das gilt für alle Oszillatoren
    Ursachen: * Phasenverschiebung * Verstärkungsänderungen * Mischprodukte * Temperaturänderungen

    Temperaturkompensation von Oszillatoren

    • Insbesondere Transistoren und Dioden
    • Aber auch Kondensatoren, Widerstände und Schwingquarze
    • Oszillatoren möglichst gut thermisch isolieren
    • Großer Abstand zu internen und externen Wärme- und Kältequellen
    • Abseits von Luftströmungen
    • Anstatt RC-, LC- oder VCO-Oszillator
    • Wesentlich frequenzstabiler durch hohe Güte (Q)
    • XO: Crystal Oscillator
    • Quarzoszillator mit Bauelementen zur gegenseitigen Kompensation der thermischen Einflüsse
    • TCXO: Temperature Compensated Crystal Oscillator
    • Künstliche Stabilisierung der Umgebungstemperatur
    • Thermoisoliertes Gehäuse
    • Heizt auf eine bestimmte Temperatur auf
    • OCXO: Oven Controlled Crystal Oszillator
    • Die Oszillatorfrequenz wird für die Sende- und Empfangsfrequenz oft vervielfacht
    • Eine kleine Abweichung der Oszillatorfrequenz führt nach Vervielfachung zu einer hohen Abweichung
    • Insbesondere im SHF-Bereich und höheren Frequenzen sehr relevant

    GPS-synchronisierter Oszillator

    • Primäroszillator OCXO wird über ein hochgenaues Referenzsignal von GPS langzeitstabilisiert
    • Kurzzeitstabilität stammt vom OCXO
    • Anwendung im GHz-Bereich
    • GPSDO: GPS Disciplined Oscillator

    Spannungsstabilität von Oszillatoren

    • Verändert Arbeitspunkt von Transistoren
    • $\rightarrow$ Stabilisierung der Betriebsspannung
    • $\rightarrow$ Betriebsspannung unabhängig von anderen Stufen
    • $\rightarrow$ Betriebsspannung gut gefiltert und entkoppelt
    • Schlechte Spannungsstabilisierung $\rightarrow$ Impulsartige Frequenzsprünge
    • Insbesondere bei der Tastung eines Senders
    • Bei CW-Signalen hört sich das wie ein zwitscherndes Geräusch zu Beginn von Zeichen an $\rightarrow$ Chirp

    Oszillatorschaltungen

    • Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen in Sendern und Empfängern
    • Herz eines jeden Funkgeräts
    • Verstärkerelement, dessen Ausgangssignal wieder auf den Eingang rückgekoppelt wird
    • Gleichphasig
    • Amplitude mindestens gleich groß $\rightarrow$ Schleifenverstärkung größer $1$
    • Notwendig für Selbsterregung und hält die Schwingung aufrecht
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit vier parallelen horizontalen Leitern, einem NPN-Transistor, links ein LC-Schwingkreis, in der Mitte ein kapazitiver Teiler, Koppelkondensatoren und Widerstände. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält einen rechteckigen Schaltkreis mit vier parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor im rechten Teil. Der untere horizontale Leiter hat am rechten Ende einen mit „–“ bezeichneten Anschlusspunkt. Im linken, vertikalen Teil der Schaltung befindet sich eine Spule mit einem parallel geschalteten verstellbaren Kondensator. Dazu parallel geschaltet sind zwei in Reihe liegende Kondensatoren. Alle diese Bauteile verbinden den unteren horizontalen Leiter mit dem dritten horizontalen Leiter von unten. Zwischen den beiden in Reihe liegenden Kondensatoren zweigt der zweite horizontale Leiter von unten nach rechts ab. Er führt zu einem Verbindungspunkt mit dem Emitter des Transistors und weiter über einen Kondensator an einen Anschlusspunkt. Der dritte horizontale Leiter von unten führt nach rechts über einen Kondensator zu einem Verknüpfungspunkt mit der Basis des Transistors. Von hier geht ein vertikaler Leiter nach unten über einen Widerstand zum unteren horizontalen Leiter und nach oben über einen weiteren Widerstand zum vierten horizontalen Leiter von unten. Dieser Leiter ist links über einen Kondensator mit Masse verbunden. Nach rechts führt der Leiter zu einem Verbindungspunkt mit dem Kollektor des Transistors wie auch über einen Widerstand zu einem Anschlusspunkt mit der Beschriftung „+“.">
    Abbildung EA-8.8.1: Schaltung eines kapazitiv rückgekoppelten Dreipunkt-Oszillators
    • * Ausgangssignal wird vom Emitter über einen kapazitiven Spannungsteiler auf die Basis zurückgekoppelt * Frequenz wird durch Schwingkreis in der Basis und den parallel geschalteten kapazitiven Spannungsteiler bestimmt * Oszillator in Kollektorschaltung
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurzfassung: Schaltplan mit einem NPN-Transistor, einer Spule zur mit “+” gekennzeichneten Versorgung, mehreren Kondensatoren (inklusive variablem Kondensator), einem Quarz, zwei Widerständen, Masse und zwei offenen Anschlüssen.</p> </li> <li> <p>Detailbeschreibung: Oben verläuft eine horizontale Leitung; rechts oben ist eine Spule (Induktivität) eingezeichnet, deren rechtes Ende zu einem kleinen offenen Anschluss mit der Markierung “+” führt. Vom rechten oberen Knoten führt eine senkrechte Leitung nach unten zum Transistor-Kollektor. Der Transistor ist im Kreis gezeichnet, mit Basis nach links, Kollektor nach oben und Emitter nach unten; der Pfeil am Emitter zeigt nach außen (NPN). Von der Basis geht eine horizontale Leitung nach links; von diesem Basisknoten führt ein Widerstand senkrecht nach oben zur oberen Leitung. Ebenfalls vom Basisknoten geht nach links ein kurzer Horizontalzweig zu einem Quarzsymbol (Rechteck zwischen zwei Platten); der Quarz liegt in einer linken senkrechten Nebenleitung, in der von oben nach unten ein Kondensator, darunter der Quarz und darunter ein variabler Kondensator (Platten mit diagonaler Pfeilmarkierung) angeordnet sind. Diese linke Nebenleitung ist unten mit der unteren Hauptleitung verbunden. Vom Basisknoten führt außerdem eine senkrechte Leitung nach unten über zwei in Serie gezeichnete Kondensatoren zu einem unteren Knoten. In der Mitte unten verläuft eine horizontale Leitung; dort befindet sich ein Masse-Symbol. Vom Emitter des Transistors geht ein Widerstand nach unten zu dieser Masseleitung. Am mittleren Knoten (auf Höhe der Basis/Emitter-Verbindungsstelle) ist rechts ein Koppelkondensator eingezeichnet, der zu einem kleinen offenen Anschluss nach rechts führt. Ganz rechts unten endet die untere Leitung ebenfalls in einem kleinen offenen Anschluss. Verbindungsstellen sind als schwarze Punkte markiert."></p> <figcaption>Abbildung EA-8.8.1: Schaltung eines Quarzoszillators in Kollektorschaltung mit Betrieb des Quarzes auf Grundfrequenz</figcaption> </li> </ol> </figure> </left> <div class= * Schwingkreis durch Quarz ersetzt * Quarz kann in Grundfrequenz oder auf Harmonische schwingen $\rightarrow$ Verstärker muss frequenzselektiv z.B. mit Schwingkreis dafür ausgelegt sein

    Direkte digitale Synthese

    • Erzeugung periodischer, bandbegrenzter Signale mit hoher Frequenzauflösung
    • Stand der Technik zur Signalerzeugung
    • Frequenz ist sehr fein einstellbar
    • FM und PM kann direkt erzeugt werden
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurzfassung: Blockdiagramm eines digitalen Signalwegs mit den Blöcken „Taktgenerator“, „Adresszähler“, „Sinus‑Tabelle“, „Register“ und „D/A Umsetzer“, mit Pfeilen von links nach rechts, einem oberen Rückführpfad und der rechts stehenden Beschriftung „f_out“.</p> <p>Detailbeschreibung: Links steht ein Rechteck mit einem Rechtecksignal-Symbol (mehrere Taktflanken); links daneben ist senkrecht der Text „Taktgenerator“ gesetzt. Vom rechten Rand dieses Blocks führt eine horizontale Leitung nach rechts; kurz danach befindet sich ein kleiner, ausgefüllter Knotenpunkt. An diesem Knoten setzt oben eine dünne Leitung an, die nach oben führt, sich nach rechts erstreckt und später wieder nach unten zurückgeführt ist (oberer Rückführpfad). Auf der Hauptlinie folgt ein Rechteck mit der Aufschrift „+1“; senkrecht daneben steht „Adresszähler“. Danach liegt auf der Verbindung ein schräger Strich „/“ als Bus-Markierung; darüber steht „N“, darunter senkrecht „Bits“. Es folgt ein Rechteck mit einem kleinen Koordinatenachsen-Symbol und einer Sinuskurve mit Pfeilen; daneben senkrecht die Beschriftung „Sinus‑Tabelle“. Daran schließt sich ein schmales Rechteck mit einem nach rechts zeigenden Dreieckssymbol an. Danach kommt ein weiteres Rechteck mit der senkrechten Beschriftung „Register“. Es folgt ein Rechteck mit diagonaler Trennlinie; in den beiden Dreiecksflächen stehen die Buchstaben „D“ (oben) und „A“ (unten); senkrecht daneben steht „D/A Umsetzer“. Von dort führt ein Pfeil nach rechts zu der kursiv gesetzten Beschriftung „f_out“. Alle Verbindungen sind als Pfeile in Flussrichtung von links nach rechts gezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.9.1: Blockschaltung zu Direkte digitale Synthese</figcaption></p> </figure> <ul> <li>Taktgenerator mit fester Frequenz lässt einen Adresszähler hochzählen</li> <li>Bei Überlauf startet der Adresszähler von vorne</li> <li>Aus einer Sinus-Lookup-Table wird ein vordefinierter digitaler Sinuswert herausgegeben</li> <li>Dieser Wert wird über ein Register in einem D/A-Wandler in ein analoges Signal umgewandelt</li> </ul> <aside class= Funktionsprinzip nicht prüfungsrelevant, nur das Blockschaltbild ist zu erkennen

    Phasenregelschleife (PLL)

    • Phasenvergleich zwischen den beiden Signalen
    • Ausgangsfrequenz entspricht der Referenzfrequenz oder einem Vielfachen und bleibt stabil
    1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit zwei parallelen horizontalen Leitern, im oberen Leiter Signalfluss von links nach rechts: Oszillator, Anschlusspunkt „A“ von oben, mit „φ“ bezeichneter Block, Filter, VCO, Anschlusspunkt „Ausgang“; im unteren Leiter Signalfluss von rechts nach links: vom VCO ausgehend, Anschlusspunkt „C“, Block mit „:n“, Anschlusspunkt „B“, Verbindung zum Block mit „φ“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren, mit zwei horizontalen Leitern verbundenen Baugruppen. Im oberen horizontalen Leiter gibt es einen Signalfluss von links nach rechts. Ganz links befindet sich ein Block mit der Aufschrift „G“, drei wellenförmigen Linien und einem kleinen Rechteck mit je einer Linie darüber und darunter (Oszillator). Es folgt ein nach oben herausgeführter Anschlusspunkt „A“, danach ein mit „φ“ beschrifteter Block und ein Block mit drei Wellenlinien, von denen die beiden oberen durchgestrichen sind (Filter). Rechts davon gibt es einen Block „VCO“ mit einem Anschlusspunkt „Ausgang“. Im unteren horizontalen Leiter verläuft der Signalfluss von rechts nach links. Zunächst gibt es einen vertikalen Abzweig aus dem „VCO“-Block, der unten in den unteren horizontalen Leiter mündet und mit einem Anschlusspunkt „C“ verbunden ist. Es folgt nach links ein Block „:n“ und ein weiterer Anschlusspunkt „B“. Von hier geht der untere horizontale Leiter wieder vertikal zum „φ“-Block.">
    Abbildung EA-8.10.1: Darstellung einer Phasenregelschleife (PLL)
    • Phasenvergleicher vergleicht Phasen von VCO und Referenzoszillator
    • Tiefpassfilter wandelt Impulse des Phasenvergleichers in Gleichspannung um
    • VCO erzeugt die Ausgangsfrequenz abhängig von der Gleichspannung aus dem Tiefpassfilter
    • Frequenzteiler (optional) synchronisiert VCO-Frequenz auf ein Vielfaches der Referenzfrequenz
    • Ist abhängig von der Qualität des Referenzoszillators
    • Oft ein Quarzoszillator
    • Frequenzteiler erlaubt die Einstellung der PLL auf verschiedene Frequenzen
    • Ausgangsfrequenz ist ganzzahliges Vielfaches der Referenzfrequenz
    • Kleinste wählbare Frequenz entspricht dem Referenzoszillator

    Lösungsweg

    • gegeben: $f_\text{Osc} = 12,5 kHz$
    • gegeben: $f_\text{Out,low} = 12,000 MHz$
    • gegeben: $f_\text{Out,high} = 14,000 MHz$
    • gesucht: $n$
    Bei $f_{Out,low} = 12,000 MHz$: $n = \frac{f_\text{Out,low}}{f_\text{Osc}} = \frac{12,000 MHz}{12,5 kHz} = 960$
    Bei $f_\text{Out,high} = 14,000 MHz$: $n = \frac{f_\text{Out,high}}{f_\text{Osc}} = \frac{14,000 MHz}{12,5 kHz} = 1120$

    Frequenzvervielfacher I

    • Ein Oszillator schwingt nur auf einer Frequenz
    • Um eine höhere Frequenz zu erhalten, kann diese ganzzahlig vervielfacht werden
    • Rechts unten im Blockschaltbild ist der Multiplikator
    1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild mit Signalfluss von links nach rechts: Oszillator, drei Vervielfacher in Reihe, PA. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus mehreren, mit einer horizontalen Linie verbundenen Baugruppen. Ganz links befindet sich ein Block mit der Aufschrift „G“, drei wellenförmigen Linien und einem kleinen Rechteck mit je einer Linie darüber und darunter (Oszillator). Es schließt sich ein Block mit einem Schrägstrich und der Aufschrift „f“ (oben links) und „2 f“ (unten rechts) (Frequenzvervielfacher) an. Ein zweiter Frequenzvervielfacher mit der Aufschrift „3 f“ (unten rechts) und ein dritter Frequenzvervielfacher mit der Aufschrift „2 f“ (unten rechts) folgen. Ganz rechts befindet sich ein Block mit einem nach rechts zeigenden Dreieck (Verstärker) und der Beschriftung „PA“. Weitere Beschriftungen sind nicht vorhanden.">
    Abbildung EA-8.11.1: Frequenzvervielfacher nach einem Oszillator

    • Frequenzvervielfacher II

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurzzusammenfassung: Schaltplan mit Transistor BF 224, Eingangsanschluss „96 MHz“, Ausgangsanschluss „288 MHz“, Versorgung „+“/„-“, sowie Widerständen, Kondensatoren, zwei gekoppelten Spulen (Transformator) und mehreren Massepunkten.</p> </li> <li> <p>Detaillierte Beschreibung: Links ist ein offener Anschluss mit der Beschriftung „96 MHz“, der über einen Kondensator „6,9 pF“ zu einem Knoten führt. Von diesem Knoten geht ein Widerstand „3,3 kΩ“ senkrecht nach unten zur gemeinsamen Masse-Schiene am unteren Rand. Der Knoten ist außerdem mit der Basis eines Transistors in einem Kreis mit der Beschriftung „BF 224“ verbunden. Vom Emitter des Transistors führt ein Widerstand „330 Ω“ nach unten zur Masse; parallel dazu ist rechts ein Kondensator „1 nF“ vom Emitter zur Masse eingezeichnet. Der Kollektor führt nach oben zu einem Knoten, der einerseits nach oben zur Versorgung geht (dort ein Kondensator „1 nF“ nach Masse und in Serie eine liegende Spule zum Anschluss „+“) und andererseits nach rechts zum oberen Ende einer links stehenden Spule eines Transformator-Symbols (zwei benachbarte Spulen mit Koppelstrich dazwischen); das untere Ende dieser linken Spule geht zur Masse. Vom Kollektor-Knoten führen zudem zwei verstellbare Kondensatoren (Symbol mit schräger Platte) nach unten zur Masse. Rechts davon befindet sich die zweite, gekoppelte Spule: Ein Abgriff in ihrer Mitte ist nach rechts zu einem offenen Anschluss mit der Beschriftung „288 MHz“ geführt; der andere Anschluss der Spule ist über eine hochgezogene Leiterbahn nach unten mit der Masse-Schiene verbunden. Am unteren Rand verläuft durchgehend eine gemeinsame Masse-Leitung mit mehreren schwarzen Verbindungspunkten; am rechten Ende ist sie mit „-“ beschriftet."></p> <figcaption>Abbildung EA-8.12.1: Beispiel für eine Schaltung eines Frequenzvervielfachers mit Klasse-C-Verstärker ohne Basis-Vorspannung</figcaption> </li> </ol> </figure> </left> <div class= * Eingangssignal wird einer nichtlinearen Verzerrerstufe zugeführt * Z.B. Klasse-C-Verstärker, durch Betrieb ohne Basis-Vorspannung * Signal wird stark verzerrt * Mit Filter wird die gewünschte Oberschwingung selektiert
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurzzusammenfassung: Schaltplan mit Transistor BF 224, Eingangsanschluss „96 MHz“, Ausgangsanschluss „288 MHz“, Versorgung „+“/„-“, sowie Widerständen, Kondensatoren, zwei gekoppelten Spulen (Transformator) und mehreren Massepunkten.</p> </li> <li> <p>Detaillierte Beschreibung: Links ist ein offener Anschluss mit der Beschriftung „96 MHz“, der über einen Kondensator „6,9 pF“ zu einem Knoten führt. Von diesem Knoten geht ein Widerstand „3,3 kΩ“ senkrecht nach unten zur gemeinsamen Masse-Schiene am unteren Rand. Der Knoten ist außerdem mit der Basis eines Transistors in einem Kreis mit der Beschriftung „BF 224“ verbunden. Vom Emitter des Transistors führt ein Widerstand „330 Ω“ nach unten zur Masse; parallel dazu ist rechts ein Kondensator „1 nF“ vom Emitter zur Masse eingezeichnet. Der Kollektor führt nach oben zu einem Knoten, der einerseits nach oben zur Versorgung geht (dort ein Kondensator „1 nF“ nach Masse und in Serie eine liegende Spule zum Anschluss „+“) und andererseits nach rechts zum oberen Ende einer links stehenden Spule eines Transformator-Symbols (zwei benachbarte Spulen mit Koppelstrich dazwischen); das untere Ende dieser linken Spule geht zur Masse. Vom Kollektor-Knoten führen zudem zwei verstellbare Kondensatoren (Symbol mit schräger Platte) nach unten zur Masse. Rechts davon befindet sich die zweite, gekoppelte Spule: Ein Abgriff in ihrer Mitte ist nach rechts zu einem offenen Anschluss mit der Beschriftung „288 MHz“ geführt; der andere Anschluss der Spule ist über eine hochgezogene Leiterbahn nach unten mit der Masse-Schiene verbunden. Am unteren Rand verläuft durchgehend eine gemeinsame Masse-Leitung mit mehreren schwarzen Verbindungspunkten; am rechten Ende ist sie mit „-“ beschriftet."></p> <figcaption>Abbildung EA-8.12.1: Beispiel für eine Schaltung eines Frequenzvervielfachers mit Klasse-C-Verstärker ohne Basis-Vorspannung</figcaption> </li> </ol> </figure> </left> <div class= * Nur ganzzahlige Vielfache möglich * In der Regel wird die 2. oder 3. Harmonische verwendet * Höhere Frequenzvervielfachung mit hintereinander geschalteten Stufen
    $n = \frac{f_\text{Sender}}{f_\text{QRM}} = \frac{432 MHz}{144 MHz} = 3$
    Es ist nur die Kombination aus $\textrm{Grundfrequenz}\,\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3$ möglich, da diese als letzte eine Verdreifachung der Frequenz vornimmt.

    $\begin{split}f_\text{Sender} &= f_\text{Grund}\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3\ &= 12 MHz\cdot 2\cdot 2\cdot 3\cdot 3\ &= 24 MHz\cdot 2\cdot 3\cdot 3\ &= 48 MHz\cdot 3\cdot 3\ &= \bold{144 MHz}\cdot 3\ &= 432 MHz\end{split}$

    Mischer

    $f_\text{a1} = f_\text{e1} + f_\text{e2}$ $f_\text{a2} = |f_\text{e1} - f_\text{e2}|$

    1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild aus einer Baugruppe mit Signalfluss von links nach rechts: Mischer mit zwei Eingängen und einem Ausgang. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus einer einzigen Baugruppe und einem Signalfluss von links nach rechts. In der Mitte steht ein Block mit einem diagonalen Kreuz im Kreis (Mischer). Ein Pfeil von links ist mit „21 MHz“ beschriftet, ein Pfeil von unten mit „31,7 MHz“. Ein aus dem Mischer nach rechts zeigender Pfeil ist mit „? MHz“ beschriftet.">
    Abbildung EA-8.13.1: Mischer mit zwei Eingangsfrequenzen

    • $\begin{split}f_{a1} &= 21 MHz + 31,7 MHz\ &= 52,7 MHz\end{split}$ $\begin{split}f_{a2} &= |21 MHz - 31,7 MHz|\ &= |-10,7 MHz|\ &= 10,7 MHz\end{split}$

    Konverter und Transverter

    Frequenz des Generators wird ver-3-facht: $38,666 MHz \cdot 3 = 116 MHz$

    *TX Weg* * Die $28-30 MHz$ vom TRX werden mit $116 MHz$ gemischt * Das Signal kann $86-88 MHz$ oder $144-146 MHz$ sein
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurzfassung: Blockdiagramm eines Transverters mit Antenne, RX/TX-Umschaltern, HF-Verstärker, RX‑Mischer und TX‑Mischer, einem 38,666‑MHz‑Generator mit Vervielfacher auf 116 MHz, Treiber, PA und einem TRX für 28–30 MHz; Pfeile zeigen den Signalfluss und Text weist auf 144/146 MHz hin.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Links steht ein Antennensymbol, das über einen zweistufigen Schalter mit den Beschriftungen „RX“ und „TX“ an eine horizontale Leitung gekoppelt ist. In Empfangsrichtung führt die Leitung nach rechts zu einem Dreieckblock mit der Beschriftung „HF“ (Verstärker), dessen Ausgang mit einem quadratischen Block „RX‑Mischer“ (Quadrat mit gekreuztem Kreis) verbunden ist. In der Mitte befindet sich unten ein Block mit der Beschriftung „38,666 MHz“; darin sind ein „G“ und wellenförmige Linien gezeichnet. Rechts davon zeigt ein Pfeil auf einen quadratischen Block mit diagonaler Trennlinie und den Ziffern „1“ (oben) und „3“ (unten). Von diesem Block führt eine senkrechte Leitung mit der Beschriftung „116 MHz“ nach oben zum „RX‑Mischer“ (Pfeil nach oben) und nach unten zum „TX‑Mischer“ (Pfeil nach unten). Unten links steht ein quadratischer Block „TX‑Mischer“ (ebenfalls mit gekreuztem Kreis). Dessen Ausgang führt nach links zu einem Dreieckblock „Treiber“ und weiter nach links zu einem rechteckigen Block „PA“; von dort geht die Leitung zurück Richtung Antennenschalter. Rechts im Bild ist ein kleiner rechteckiger Block „TRX“ mit der Beschriftung „28–30 MHz“ darunter; daneben befindet sich ein weiterer zweistufiger Schalter mit den Beschriftungen „RX“ und „TX“, der den TRX mit der restlichen Schaltung verbindet. Unten rechts steht der Text „TX: 28 MHz + 116 MHz = 144 MHz“ und „30 MHz + 116 MHz = 146 MHz“. Alle Verbindungen sind mit Pfeilen in Signalflussrichtung dargestellt."> <figcaption>Abbildung EA-8.14.1: Transverter im TX-Pfad</figcaption></p> </figure> </div> </section> <section><p><em>RX Weg</em></p> <ul> <li>Das Antennensignal wird mit $116 MHz$ gemischt und es kommen $28-30 MHz$ raus</li> <li>Das Antennensignal liegt somit u.a. bei $144-146 MHz$</li> <li>$\rightarrow$ Es ist nur die Antwort mit $2 m$ und der Transverter richtig </left></li> </ul> <div class=
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurzfassung: Blockdiagramm einer Funkanlage mit Antenne, HF-Verstärker, RX- und TX-Mischer, Treiber, PA, einem TRX für 28–30 MHz und einer 116‑MHz‑Zuleitung aus einem Generator „38,666 MHz“ über einen Block „1/3“.</p> <p>Detailbeschreibung: Links steht ein Antennensymbol, verbunden mit einer Leitung und einem kleinen Umschalter mit den Beschriftungen „RX“ und „TX“. Vom Umschalter führt oben eine Leitung mit Pfeil nach rechts durch einen Block „HF“ (Verstärkersymbol) zu einem Block „RX‑Mischer“ (Quadrat mit Kreis/Kreuz). Rechts davon befindet sich ein weiterer kleiner Umschalter mit den Beschriftungen „RX“ und „TX“, der zu einem rechteckigen Block „TRX“ führt; daneben steht „28–30 MHz“. Rechts oben ist Text: „RX:“ und darunter „144 MHz – 116 MHz = 28 MHz“ sowie „146 MHz – 116 MHz = 30 MHz“. Unten verläuft der Sendezweig vom rechten „RX/TX“-Umschalter nach links in einen Block „TX‑Mischer“ (Quadrat mit Kreis/Kreuz), weiter in „Treiber“ (Verstärkersymbol) und in „PA“, dann zurück zum linken Umschalter und zur Antenne. In der Mitte unten steht ein Block mit der Beschriftung „G“ und einer Sinuslinie; darunter steht „38,666 MHz“. Von dort zeigt ein Pfeil nach rechts zu einem Block mit der Aufschrift „1“ über „3“. Aus diesem Block führt eine senkrechte Leitung, mit „116 MHz“ beschriftet, mit Pfeilen nach oben zum „RX‑Mischer“ und nach unten zum „TX‑Mischer“. Alle Verbindungen sind als Linien mit Pfeilspitzen gezeichnet, die die Signalrichtung anzeigen."> <figcaption>Abbildung EA-8.14.1: Transverter im RX-Pfad</figcaption></p> </figure> </div> </section> <section><ul> <li>Konverter und Transverter sollten mit frequenzstabilen Oszillatoren gebaut werden</li> <li>Weicht die Frequenz ab, ist die Ausgangsfrequenz auch abweichend</li> </ul> </section> <section><ul> <li>Grafik aus vorheriger Frage</li> <li>Aus $10 MHz$ werden $2,256 GHz$, also $\num{225,6}$ Vervielfachung</li> <li>Statt $10 MHz$ erzeugt der Oszillator aufgrund eines Fehlers $10,01 MHz$</li> <li>$10,01 MHz \cdot 225,6 = 2,258256 GHz$</li> <li>Mischer: $144 MHz + 2,258256 GHz = 2,402256 GHz \rightarrow 2,256 MHz$ daneben </left></li> </ul> <div class=
    1) Kurzbeschreibung: Blockschaltbild aus fünf Baugruppen mit Signalfluss von links nach rechts; im oberen Zweig: Eingang „144 MHz“, Bandpassfilter, Mischer, Bandpassfilter, Ausgang „2,4 GHz“; im unteren Zweig Quarzoszillator „10 MHz“, PLL mit Eingang „Ext. GPSDO“ von unten; PLL mit dem Mischer von unten verbunden; der Eingang am Mischer ist mit „2,256 GHz“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Gezeigt ist ein Blockschaltbild aus fünf Baugruppen, von denen drei im oberen Zweig und zwei im unteren Zweig jeweils mit einer horizontalen Linie verbunden sind. Der Signalfluss ist von links nach rechts. Oben links gibt es einen mit „144 MHz“ beschrifteten Eingang, rechts davon steht ein Block mit drei Wellenlinien, von denen die obere und die untere durchgestrichen sind (Bandpassfilter). Es folgt ein Block mit einem diagonalen Kreuz (Mischer) und ein weiterer Block mit drei Wellenlinien, von denen die obere und die untere durchgestrichen sind (Bandpassfilter). Nach rechts führt aus dem Block heraus eine Linie zu einem mit „2,4 GHz“ beschrifteten Ausgang. Im unteren Zweig gibt es links einen Block mit der Aufschrift „G“, drei wellenförmigen Linien und einem kleinen Rechteck mit je einer Linie darüber und darunter (Quarzoszillator). Über diesem Block steht „10 MHz“, unterhalb „TCXO“. Der Block ist nach rechts mit einem Block mit der Aufschrift „PLL“ verbunden. Hier gibt es von unten einen Eingang „Ext. GPSDO“. Die PLL ist mit dem Mischer von unten verbunden; der Eingang am Mischer ist mit „2,256 GHz“ beschriftet.">
    Abbildung EA-8.14.1: Konverter für das $13 cm$-Band

    • Konverter und Transverter II

    $f_{\text{Osc},1} = \frac{\Delta f_\text{u}}{n} = \frac{408 MHz}{9} = 45,333 MHz$ $f_{\text{Osc},2} = \frac{\Delta f_\text{o}}{n} = \frac{410 MHz}{9} = 45,556 MHz$
    $f_{\text{Osc},1} = \frac{\Delta f_\text{u}}{n} = \frac{402 MHz}{9} = 44,6667 MHz$ $f_{\text{Osc},2} = \frac{\Delta f_\text{o}}{n} = \frac{404 MHz}{9} = 44,889 MHz$

    Verstärker

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Zusammenfassung: Dreiteilige Grafik mit den Überschriften „Eingangssignal“, „Verstärkung“ und „Ausgangssignal“, jeweils mit Achsen „Amplitude“ (vertikal) und „t“ (horizontal), die links eine kleine Sinuskurve, in der Mitte eine größere Sinuskurve mit zwei roten horizontalen Linien „Begrenzung“ und rechts ein oben und unten abgeflachtes Signal zeigen.</p> </li> <li> <p>Detaillierte Beschreibung:</p> </li> </ol> <ul> <li>Linkes Koordinatensystem: Überschrift „Eingangssignal“. Vertikale Achse mit Pfeil nach oben: „Amplitude“. Horizontale Achse mit Pfeil nach rechts: „t“. Um die Nulllinie verläuft eine kleine, schwach ausgeprägte Sinuskurve, in mehreren dünnen blauen Varianten übereinander.</li> <li>Mittleres Koordinatensystem: Überschrift „Verstärkung“. Achsen wieder mit „Amplitude“ (vertikal) und „t“ (horizontal). Eine große Sinuskurve (schwarz) schwingt über und unter die Nulllinie hinaus. Zwei rote, waagerechte Linien liegen symmetrisch ober- und unterhalb der Nulllinie; neben der oberen Linie steht der rote Text „Begrenzung“. Innerhalb der schwarzen Kurve sind mehrere dünne blaue Sinuskurven mit etwas geringerer Amplitude gezeichnet.</li> <li>Rechtes Koordinatensystem: Überschrift „Ausgangssignal“. Achsen erneut „Amplitude“ (vertikal) und „t“ (horizontal). Die dargestellte Kurve verläuft abschnittsweise flach, mit oben und unten waagerechten Plateaus auf etwa der Höhe der zuvor gezeigten roten Linien; dazwischen verbinden schräge Übergänge die Plateaus. Mehrere dünne blaue Linien liegen an der Kontur dieser abgeflachten Kurve an."> <figcaption>Abbildung EA-8.16.1: Das Eingangssignal wird verstärkt. Bei Begrenzung durch fehlende Linearität wird das Ausgangssignal verformt.</figcaption> </li> </ul> </figure> </div> <aside class= * Mehr zu Oberwellen im Abschnitt Unerwünschte Ausstrahlungen im Kapitel Sender * Ausnahme sind Verstärker für FM, da bei FM die Information mittels Frequenzänderung und nicht mit einer Änderung der Amplitude übermittelt wird.
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurzfassung: Schaltbild mit einem Transistor, Biasnetzwerk aus Widerständen, zwei Elektrolytkondensatoren, einem Koppelkondensator am Eingang „E“ und einem Lautsprecher zwischen Knoten und der mit „+“ gekennzeichneten Versorgungsschiene.</p> </li> <li> <p>Detaillierte Beschreibung: Rechts sind zwei waagerechte Versorgungsschienen eingezeichnet: oben mit „+“, unten mit „-“, jeweils mit einem offenen Kreis als Anschluss. Verbindungspunkte sind als schwarze Punkte dargestellt. Links befindet sich der Eingang „E“, der über einen in Serie liegenden Kondensator „1 µF“ zu einem Knoten führt. Von diesem Knoten gehen zwei Widerstände ab: nach oben ein „47 kΩ“ zum oberen Versorgungsleiter, nach unten ein „10 kΩ“ zum unteren Versorgungsleiter. In der Mitte steht ein Transistorsymbol im Kreis; der linke Anschluss (Basis) ist mit dem genannten Knoten verbunden, der obere Anschluss führt nach oben zu einem Lautsprechersymbol, das weiter zum oberen Versorgungsleiter geht, und der untere Anschluss (Emitter mit Pfeil) führt nach unten zu einem Knoten. Von diesem unteren Transistorknoten geht ein Widerstand „120 Ω“ nach unten zum „-“‑Leiter; parallel dazu ist rechts ein Elektrolytkondensator „4,7 µF“ eingezeichnet, dessen oberer Anschluss mit „+“ markiert und am unteren Transistorknoten liegt, der untere Anschluss ist mit dem „-“‑Leiter verbunden. Links oben ist zusätzlich ein Elektrolytkondensator „10 µF“ zu sehen; sein oberer Anschluss mit „+“ liegt am oberen Versorgungsleiter, der untere Anschluss führt nach unten und endet an einer kurzen Querlinie."></p> <figcaption>Abbildung EA-8.16.1: Schaltbild eines NF-Verstärkers</figcaption> </li> </ol> </figure> </div> </section> <section><ul> <li>Auch bei der Verstärkung des Mikrofonsignals findet man Verstärker</li> <li>Verstärkung im Bereich von ca. $300-3000 Hz$</li> <li>Die Bandbreite liegt bei $2,7 kHz$ oder darunter </left></li> </ul> <div class=
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f/kHz“ und einer vertikalen Achse „U_A“. Eine Kurve beginnt links auf der Nulllinie, steigt steil an, geht dann in einen horizontalen Teil über, bevor sie wieder steil zur Nulllinie abfällt; vertikale gestrichelte Linien durch die Punkte, an denen sich die Richtung der Kurve ändert; auf der Nulllinie mit „0,3“ und „3,0“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f/kHz“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „U_A“. Eine Kurve beginnt links auf der Nulllinie, steigt steil an, geht dann in einen horizontalen Teil über, bevor sie wieder steil zur Nulllinie abfällt. Durch die Punkte, an denen sich die Richtung der Kurve ändert, verlaufen vertikale gestrichelte Linien. Ihre Schnittpunkte mit der Nulllinie sind mit „0,3“ bzw. „3,0“ beschriftet.">
    Abbildung EA-8.16.1: Typischer Frequenzgang für einen Amateurfunk Mikrofonverstärker

    • Kollektorschaltung

    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Verstärkerschaltungen von Bipolartransistoren werden nach dem Anschluss benannt, der vom Eingangs- und Ausgangssignal durchflossen wird * Oder andersrum: Der Anschluss, an dem weder Eingang noch Ausgang direkt angeschlossen sind
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Eingangssignal: Quelle $\rightarrow$ Basis $\rightarrow$ Kollektor $\rightarrow$ Versorgungspannung $\rightarrow$ Quelle * Ausgangsignal: Kollektor $\rightarrow$ Last $\rightarrow$ Versorgungsspannung $\rightarrow$ Kollektor
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Transistor benötigt definierten Arbeitspunkt (BIAS) * Wird durch den Spannungsteiler an der Basis festgelegt
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Der Emitterwiderstand erzeugt eine Spannung, wenn Strom durch den Transistor fließt. * Der Strom fließt vom Emitter durch den Widerstand zur Masse. * Je mehr Strom fließt, desto höher wird die Spannung am Emitter.
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Die Emitterspannung bremst den Stromfluss und verhindert starke Schwankungen. * Temperaturänderungen beeinflussen den Transistor weniger. * $\rightarrow$ Der Transistor bleibt zuverlässig und arbeitet gleichmäßig.
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Ein- und Auskopplung der Signale an Basis und Emitter über *Koppelkondensatoren* * Halten Gleichspannungsanteile von der Verstärkerstufe fern * Arbeitspunkt wird stabilisiert
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Abblockkondensator in der Betriebsspannung führt unerwünschte HF- und NF-Signale auf Masse ab * Rückkopplungseffekte in der Stufe und auf die Versorungsspannung werden vermieden * Kollektor wird auf Masse gelegt $\rightarrow$ Ausgang ist auf gleichem Potenzial wie Eingang
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem NPN-Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor mit dem oberen Leiter; Emitter über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen NPN-Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über mit dem oberen Leiter verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand mit dem unteren Leiter sowie nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.17.1: Verstärker in Kollektorschaltung eines Bipolartransistors
    • * Phasenverschiebung ist $0 °$ * Eingangsimpedanz relativ hoch * $\rightarrow$ Spannungsverstärkung ca. $\num{0,9}$ bis $\num{0,98}$ (immer etwas kleiner als $1$) * Ausgangsimpedanz sehr niedrig gegenüber Eingangsimpedanz

    Emitterschaltung

    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Eingangssignal: Quelle $\rightarrow$ Basis $\rightarrow$ Emitter $\rightarrow$ Masse $\rightarrow$ Quelle * Ausgangsignal: Kollektor $\rightarrow$ Last $\rightarrow$ Betriebsspannung $\rightarrow$ Masse $\rightarrow$ Emitter $\rightarrow$ Kollektor
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Arbeitspunkt (BIAS) wird über den Spannungsteiler an der Basis eingestellt
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Kollektorwiderstand wandelt Kollektorstrom in eine Spannung um * Kollektorstrom fließt in den Emitterstrom rein * Emitterwiderstand erzeugt Spannungsabfall und erhöht das Emitterpotenzial * Thermische Änderungen des Kollektorstroms werden automatisch ausgeglichen
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Ein- und Auskopplung über Koppelkondensatoren * Halten Gleichspannungsanteile aus der Netzspannung vom Arbeitspunkt fern
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Abblockkondensator führt unerwünschte HF- und NF-Signale aus der Betriebsspannung nach Masse ab * Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangssignal: $180 °$
    1) Kurzbeschreibung: oberer Teil: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit drei parallelen horizontalen Leitern; die beiden unteren Leiter mit jeweils einem Anschlusspunkt links (im mittleren Leiter mit „E“ beschriftet) und über einen vertikal eingezeichneten Widerstand miteinander verbunden; im mittleren Leiter weiterer Widerstand rechts davon mit Verbindung zur Basis eines NPN-Transistors; vom Kollektor Abzweigung nach rechts mit Anschlusspunkt; nach oben über einen Widerstand mit dem oberen horizontalen Leiter verbunden; Anschlusspunkt nach rechts, mit „+10 V“ beschriftet; nach links über einen Kondensator mit Masse verbunden; Emitter mit dem unteren horizontalen Leiter verbunden; Anschlusspunkt nach rechts, mit „0 V“ beschriftet; links vertikaler Pfeil „U_E“ zwischen „E“ und unterem horizontalem Leiter; rechts vertikaler Pfeil „U_A“ zwischen Kollektor und unterem horizontalem Leiter; unterer Teil: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_E“ mit einer Markierung und einer horizontalen Linie bei 0,6 V; Sinuskurve um die Nulllinie mit Maxima bei etwas über 0,6 V. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung besteht aus zwei Teilen. Oben gibt es einen Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit drei parallelen horizontalen Leitern: Die beiden unteren Leiter haben links jeweils einen Anschlusspunkt (beim mittleren Leiter mit „E“ beschriftet) und sind über einen vertikal eingezeichneten Widerstand miteinander verbunden. Im mittleren Leiter folgt nach rechts ein weiterer Widerstand mit Verbindung zur Basis eines NPN-Transistors. Vom Kollektor gibt es eine Abzweigung nach rechts mit einem unbeschrifteten Anschlusspunkt. Nach oben ist der Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen horizontalen Leiter verbunden. Hier gibt es rechts einen Anschlusspunkt, der mit „+10 V“ beschriftet ist. Nach links führt eine Verbindung über einen Kondensator zur Masse. Der Emitter ist mit dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Hier gibt es rechts einen Anschlusspunkt, der mit „0 V“ beschriftet ist. Im linken Teil des Schaltplans ist zwischen „E“ und dem unteren horizontalen Leiter ein vertikaler Pfeil eingezeichnet, der mit „U_E“ beschriftet ist. Im rechten Teil steht ein vertikaler Pfeil „U_A“ zwischen Kollektor und dem unteren horizontalen Leiter. Unten ist ein Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U_E“ mit einer Markierung bei 0,6 V. In Höhe dieser Markierung verläuft eine horizontale Linie über die gesamte Breite. Das Diagramm enthält eine Sinuskurve um die Nulllinie mit Maxima bei etwas über 0,6 V.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung ohne Arbeitspunktvoreinstellung
    • * BIAS-Spannungsteiler entfällt * Ansteuerung erfolgt nur durch das zugeführte Signal * Basis-Emitter-Strecke leitet erst, wenn ca. $0,5 V$ überschritten werden * Bei Überschreitung fließt ein Kollektorstrom * Spannungsabfall am Ausgang
    1) Kurzbeschreibung: Schaltplan in rechteckiger Leitungsführung mit zwei parallelen horizontalen Leitern und einem Transistor in der Mitte; dessen Basis nach links über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden; oberer Leiter nach links über einen Kondensator mit Masse vebunden; Kollektor über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit Anschlusspunkt „A“ verbunden; Emitter über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden; rechtes Ende des oberen Leiters mit „+“, rechtes Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“ beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Der Schaltplan enthält zwei parallele horizontale Leiter und einen Transistor in der Mitte. Dessen Basis ist nach links über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „E“ sowie über jeweils einen Widerstand mit dem oberen und dem unteren horizontalen Leiter verbunden. Der obere Leiter liegt nach links über einen Kondensator an Masse. Der Kollektor ist über einen Widerstand mit dem oberen Leiter und nach rechts über einen Kondensator mit einem Anschlusspunkt „A“ verbunden. Der Emitter ist über einen Widerstand und einen parallel geschalteten Kondensator mit dem unteren Leiter verbunden. Das rechte Ende des oberen Leiters ist mit „+“ beschriftet, das rechte Ende des unteren, mit Masse verbundenen Leiters mit „–“.">
    Abbildung EA-8.18.1: Bipoltransistor in Emitterschaltung
    • * Spannungsverstärkung ca. $100\dots 300$ * Entfernung des Emitterkondensators $\rightarrow$ Verstärkungfaktor sinkt erheblich * Verstärkungsfaktor nur noch durch Verhältnis Kollektor- zu Emitterwiderstand definiert

    Verstärkerklassen

    Die Verstärkerklassen werden durch die Wahl des Arbeitspunktes bestimmt
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit Koordinatensystem, in dem eine aus zwei Abschnitten bestehende Linie von der x‑Achse aus ansteigt und die Punkte „AP_1“, „AP_2“, „AP_3“, „AP_4“ sowie eine Markierung „I_Cmax“ zeigt.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Koordinatensystem hat eine nach oben gerichtete y‑Achse mit der Beschriftung „I_C“ und eine nach rechts gerichtete x‑Achse mit der Beschriftung „U_BE“. Auf der x‑Achse links unten steht ein offener Kreis mit der Beschriftung „AP_1“. Von dort verläuft eine waagerechte Linie entlang der x‑Achse bis zu einem weiteren offenen Kreis mit der Beschriftung „AP_2“. Ab „AP_2“ steigt eine schräg nach oben rechts verlaufende gerade Linie an. Auf dieser ansteigenden Linie liegen zwei offene Kreise mit den Beschriftungen „AP_3“ (weiter unten) und „AP_4“ (weiter oben). Nahe dem oberen Ende der ansteigenden Linie ist quer ein kurzer Strich angebracht, neben dem „I_Cmax“ steht. Es sind keine Zahlenwerte oder Teilstriche an den Achsen eingezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.19.1: Kennlinie eines Transistors mit Arbeitspunkten</figcaption></p> </figure> </left> <div class= * Transistorkennlinie zeigt den Zusammenhang zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal * Basis-Emitter- oder Gate-Source-Spannung und Kollektor- oder Drainstrom * In linearen Bereichen ist die Änderung proportional * Andere Bereiche sind nichtliniear

    AP1

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit Koordinatensystem, in dem eine aus zwei Abschnitten bestehende Linie von der x‑Achse aus ansteigt und die Punkte „AP_1“, „AP_2“, „AP_3“, „AP_4“ sowie eine Markierung „I_Cmax“ zeigt.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Koordinatensystem hat eine nach oben gerichtete y‑Achse mit der Beschriftung „I_C“ und eine nach rechts gerichtete x‑Achse mit der Beschriftung „U_BE“. Auf der x‑Achse links unten steht ein offener Kreis mit der Beschriftung „AP_1“. Von dort verläuft eine waagerechte Linie entlang der x‑Achse bis zu einem weiteren offenen Kreis mit der Beschriftung „AP_2“. Ab „AP_2“ steigt eine schräg nach oben rechts verlaufende gerade Linie an. Auf dieser ansteigenden Linie liegen zwei offene Kreise mit den Beschriftungen „AP_3“ (weiter unten) und „AP_4“ (weiter oben). Nahe dem oberen Ende der ansteigenden Linie ist quer ein kurzer Strich angebracht, neben dem „I_Cmax“ steht. Es sind keine Zahlenwerte oder Teilstriche an den Achsen eingezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.19.1: Kennlinie eines Transistors mit Arbeitspunkten</figcaption></p> </figure> </div> <div class= * C-Betrieb des Verstärkers * ohne Vorspannung * Ruhestrom null * Wirkungsgrad ca. $80-87 %$ * hoher Oberwellenanteil

    AP2

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit Koordinatensystem, in dem eine aus zwei Abschnitten bestehende Linie von der x‑Achse aus ansteigt und die Punkte „AP_1“, „AP_2“, „AP_3“, „AP_4“ sowie eine Markierung „I_Cmax“ zeigt.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Koordinatensystem hat eine nach oben gerichtete y‑Achse mit der Beschriftung „I_C“ und eine nach rechts gerichtete x‑Achse mit der Beschriftung „U_BE“. Auf der x‑Achse links unten steht ein offener Kreis mit der Beschriftung „AP_1“. Von dort verläuft eine waagerechte Linie entlang der x‑Achse bis zu einem weiteren offenen Kreis mit der Beschriftung „AP_2“. Ab „AP_2“ steigt eine schräg nach oben rechts verlaufende gerade Linie an. Auf dieser ansteigenden Linie liegen zwei offene Kreise mit den Beschriftungen „AP_3“ (weiter unten) und „AP_4“ (weiter oben). Nahe dem oberen Ende der ansteigenden Linie ist quer ein kurzer Strich angebracht, neben dem „I_Cmax“ steht. Es sind keine Zahlenwerte oder Teilstriche an den Achsen eingezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.19.1: Kennlinie eines Transistors mit Arbeitspunkten</figcaption></p> </figure> </div> <div class= * B-Betrieb des Verstärkers * Geringe Vorspannung bis zum Einsetzen des Kollektorstroms * Ruhestrom fast null (gering) * Wirkungsgrad bis zu $80 %$ * geringer Oberwellenanteil

    AP3

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit Koordinatensystem, in dem eine aus zwei Abschnitten bestehende Linie von der x‑Achse aus ansteigt und die Punkte „AP_1“, „AP_2“, „AP_3“, „AP_4“ sowie eine Markierung „I_Cmax“ zeigt.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Koordinatensystem hat eine nach oben gerichtete y‑Achse mit der Beschriftung „I_C“ und eine nach rechts gerichtete x‑Achse mit der Beschriftung „U_BE“. Auf der x‑Achse links unten steht ein offener Kreis mit der Beschriftung „AP_1“. Von dort verläuft eine waagerechte Linie entlang der x‑Achse bis zu einem weiteren offenen Kreis mit der Beschriftung „AP_2“. Ab „AP_2“ steigt eine schräg nach oben rechts verlaufende gerade Linie an. Auf dieser ansteigenden Linie liegen zwei offene Kreise mit den Beschriftungen „AP_3“ (weiter unten) und „AP_4“ (weiter oben). Nahe dem oberen Ende der ansteigenden Linie ist quer ein kurzer Strich angebracht, neben dem „I_Cmax“ steht. Es sind keine Zahlenwerte oder Teilstriche an den Achsen eingezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.19.1: Kennlinie eines Transistors mit Arbeitspunkten</figcaption></p> </figure> </div> <div class= * A/B-Betrieb des Verstärkers * Höhere Vorspannung als im B-Betrieb, jedoch geringer als im A-Betrieb * Ruhestrom größer als im B-Betrieb, aber deutlich geringer als im A-Betrieb * Wirkungsgrad zwischen $50 %$ bis $80 %$ * geringer Oberwellenanteil

    AP4

    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurze Zusammenfassung: Diagramm mit Koordinatensystem, in dem eine aus zwei Abschnitten bestehende Linie von der x‑Achse aus ansteigt und die Punkte „AP_1“, „AP_2“, „AP_3“, „AP_4“ sowie eine Markierung „I_Cmax“ zeigt.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Koordinatensystem hat eine nach oben gerichtete y‑Achse mit der Beschriftung „I_C“ und eine nach rechts gerichtete x‑Achse mit der Beschriftung „U_BE“. Auf der x‑Achse links unten steht ein offener Kreis mit der Beschriftung „AP_1“. Von dort verläuft eine waagerechte Linie entlang der x‑Achse bis zu einem weiteren offenen Kreis mit der Beschriftung „AP_2“. Ab „AP_2“ steigt eine schräg nach oben rechts verlaufende gerade Linie an. Auf dieser ansteigenden Linie liegen zwei offene Kreise mit den Beschriftungen „AP_3“ (weiter unten) und „AP_4“ (weiter oben). Nahe dem oberen Ende der ansteigenden Linie ist quer ein kurzer Strich angebracht, neben dem „I_Cmax“ steht. Es sind keine Zahlenwerte oder Teilstriche an den Achsen eingezeichnet."> <figcaption>Abbildung EA-8.19.1: Kennlinie eines Transistors mit Arbeitspunkten</figcaption></p> </figure> </div> <div class= * A-Betrieb des Verstärkers * Höhe der Vorspannung so gewählt, dass der Ruhestrom ca. $50 %$ des maximal zulässigen Wertes erreicht * Wirkungsgrad ca. $40 %$ * sehr geringer Oberwellenanteil
    $P_\text{zu} = U \cdot I = 50 V \cdot 2 A = 100 W$
    $\eta_\text{A} = \frac{P_\text{ab}}{P_\text{zu}} \Rightarrow P_\text{ab} = \eta_\text{A} \cdot P_\text{zu} = 0,4 \cdot 100 W = 40 W$
    $P_\text{zu} = U \cdot I = 50 V \cdot 2 A = 100 W$
    $\eta_\text{C} = \frac{P_\text{ab}}{P_\text{zu}} \Rightarrow P_\text{ab} = \eta_\text{C} \cdot P_\text{zu} = 0,85 \cdot 100 W = 85 W$

    Verstärkungsleistung

    $\begin{split} g &= 20\cdot \log_{10 \left(\frac{U_2{U_1}\right)}}{\dB}\\ &= 20\cdot \log_{10 \left(\frac{\qty{4{\milli\volt}}{1 mV}\right)}}{\dB} = 12 dB \end{split}$
    $\begin{split} g &= 10\cdot \log_{10 \left(\frac{P_2{P_1}\right)}}{\dB}\\ &= 10\cdot \log_{10 \left(\frac{\qty{38{\watt}}{2,5 W}\right)}}{\dB} = 11,8 dB \end{split}$
    $g = 16 dB = 10 dB + 6 dB = 10 \cdot 4 = 40$
    $P_2 = P_1 \cdot g = 1 W \cdot 40 = 40 W$

    Wirkungsgrad

    $P_\text{zu} = U \cdot I = 12,5 V \cdot 16 A = 200 W$
    $\eta = \frac{P_\text{ab}}{P_\text{zu}} = \frac{90 W}{200 W} = 45 %$
    $\eta = \frac{P_\text{ab}}{P_\text{zu}} = \frac{10 W}{25 W} = 40 %$

    Linearverstärker

    Eigenschwingung

    Begrenzung der Verstärkerbandbreite

    Weiterlernen

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