Vorversuch
Als
Signalquelle soll ein Handy oder mp3-Player verwendet und nach dem
Verstärken über einen Kopfhörer ausgegeben werden. Dabei stellt sich
allerdings das Problem, dass Handy und mp3-Player aufgabengemäß am
Kopfhörerausgang bereits ein so starkes Signal zur Verfügung stellen,
dass eine weitere Verstärkung nicht notwendig ist. Daher wird der
Innenwiderstand der Signalquelle künstlich angehoben. Dazu habe von
einem defekten Kopfhörer das Anschlusskabel abgeschnitten und statt der
Kopfhörer 560Ω Widerstände, die gerade zur Hand waren, angelötet. Die
Masseleitungen haben dabei ebenfalls einen eigenen Widerstand erhalten.
Neben der Erhöhung des Ausgangswiderstandes des jeweils angeschlossenen
Gerätes, dienen die Widerstände auch als Kurzschlussschutz und als
Stecker zur Kontaktgabe auf ein Breadbord. Der Ausgang des Verstärkers
wird auf eine 3,5 mm-Buchse geführt, so dass ein handelsüblicher
Kopfhörer ohne Verbasteln zum Einsatz kommen kann.
Wie zu erwarten, ist das Signal sehr leise und man muss das Handy sehr laut stellen um eine vernünftige Lautstärke zu erreichen.
Emitterschaltung
Der
Name Emitterschaltung kommt daher, weil der Emitter des Transistors
über die Masse sowohl mit dem Eingang, als auch mit dem Ausgang
verbunden ist. Die Schaltung ist aus Kapitel 6.1 übernommen. Der
Arbeitspunkt des Transistors wird über den 330 kΩ Widerstand
eingestellt. Ein- und Ausgang werden über die Kondensatoren abgeblockt.
Damit wird verhindert, dass durch Anschließen der Signalquelle oder des
Kopfhörers der Gleichstromarbeitspunkt verändert wird. Eine
Wechselspannung am Eingang addiert sich zur Basis-Emitter-Spannung.
Durch diese Veränderung wird die Aussteuerung des Transistors und damit
die Spannung am Arbeitswiderstand verändert. Der Wechselspannungsanteil
wird über den Ausgangskondensator ausgekoppelt, so dass am Kopfhörer
ein Wechselspannungssignal ansteht.
Am
Kopfhörer kann die Verstärkung deutlich wahrgenommen werden. Auch ist
die Qualität trotz des sehr einfachen Aufbaus überraschend gut.
Eigenschaften:
Ausgangssignal wird invertiert
Hohe Spannungsverstärkung
Hohe Stromverstärkung
Damit sehr hohe Leistungsverstärkung
Eingangswiderstand: mittel
Ausgangswiderstand: mittel
Die Emitterschaltung kommt als NF- und HF-Verstärker (frequenzabhängig) und Leistungsverstärker zum Einsatz.
Kollektorschaltung
Die
vorherige Schaltung wird in wenigen Punkten geändert. Am auffälligsten
ist, dass der Arbeitswiderstand, in diesem Fall der 1 kΩ Widerstand,
nicht wie bisher zwischen Spannungsquelle und Kollektor liegt, sondern
zwischen Emitter und Spannungsquelle. Der Koppelkondensator wandert mit
dem Arbeitswiderstand ebenfalls an den Emitter. Auch mit dieser
Schaltung, die auch Emitterfolger genannt wird, ist eine deutliche
Lautstärkezunahme am Kopfhörer erkennbar. Durch eine Anhebung der
Eingangsspannung wird der Transistor stärker leitend. Damit steigt auch
die Spannung am Arbeitswiderstand an. Diese Spannung ist der
Eingangsspannung entgegen gerichtet und bremst den Stromfluss der
Eingangsspannung. Damit hat die Kollektorschaltung einen sehr hohen
Eingangswiderstand.
Eigenschaften:
Ausgangssignal wird nicht invertiert
Spannungsverstärkung ca. 1
Hohe Stromverstärkung
Eingangswiderstand: hoch
Ausgangswiderstand: niedrig
Mit
diesen Eigenschaften kommt die Kollektorschaltung als Impedanzwandler
zum Einsatz, wenn eine hochhohmige Signalquelle an eine niederohmige
Last angepasst werden muss.
Basisschaltung
Bei
der Basisschaltung wird der Arbeitspunkt des Transistors über den
Spannungsteiler grüne LED, Widerstand 2,2 kΩ und Widerstand 1,0 kΩ
eingestellt. Der Arbeitswiderstand ist wie bei der Emitterschaltung
zwischen Batterie und Kollektor. Ungewöhnlich ist die Kopplung des
Eingangssignals an dem Emitterwiderstand, so dass der Eingangsstrom nur
über diesen Widerstand und nicht über den Transistor fließen muss.
Durch die Stromänderung im Emitterwiderstand ändert sich die Spannung
am selben, damit verändert sich die Ube am Transistor, was die Änderung
des Stromes im Arbeitswiderstand nach sich zieht. Der Vorteil dieser
Schaltung liegt, darin, dass die inneren Kapazitäten des Transistors,
die durch die Sperrschichten hervorgerufen werden, keine Auswirkung auf
Eingangsspannung haben, was für HF-Anwendungen von hoher Bedeutung ist.
Bei dieser Schaltung ist fast keine Lautstärkeerhöhung hörbar. Ein Blick in die Eigenschaften erklärt dies.
Eigenschaften:
Ausgangssignal wird nicht invertiert
Hohe Spannungsverstärkung
Stromverstärkung ca. 1
Eingangswiderstand: niedrig
Ausgangswiderstand: hoch
Die
hochohmige Signalquelle wird durch den gegenüber den andern Schaltungen
niedrigen Eingangswiderstand stärker belastet. Dem gegenüber ist der
Ausgangswiderstand höher als bei den anderen Schaltungen, wodurch auch
wieder ein Teil der Ausgangsleistung verloren geht. Die Verstärkung
geht also auf Grund von falscher Anpassung an die Widerstände von
Signalquelle und Signalempfänger verloren.