Der Begriff "Verstärkungs- und Ausgangswiderstand" in Verstärkern mit bipolarem Übergangstransistor (BJT) ist für die Entwicklung effektiver elektronischer Schaltungen von wesentlicher Bedeutung. Diese Parameter beeinflussen die Leistung und Stabilität des Verstärkers. Dieser Artikel enthält praktische Methoden zur Bestimmung dieser Werte unter Verwendung vereinfachter Modelle und Formeln.

Berechnung der Spannungsverstärkung

Der Spannungsverstärker (Av) eines BJT-Verstärkers kann mit dem Small-Signal-Modell angenähert werden, er wird in erster Linie durch den Kollektorwiderstand (RC) und die Eingangsimpedanz des Transistors bestimmt.

Die Grundformel lautet:

Av ≈ - (RC / rπ)

wobei rπ der Eingangswiderstand ist, der in die Basis schaut, berechnet als:

rπ = β / gm

wobei β die Stromverstärkung und gm die Transkonduktivität ist, die durch folgende Näherungswerte angenähert werden kann:

gm = IC / Vt

Berechnung des Outputwiderstands

Der Ausgangswiderstand (Rout) eines BJT-Verstärkers wird durch die Ausgangseigenschaften des Transistors und den Kollektorwiderstand beeinflusst.

Rout ≈ ro || RC

wobei ro der Ausgangswiderstand des Kleinsignals des Transistors ist, oft geschätzt durch:

ro = VA / IC

Praktische Berechnungsschritte

Um den Verstärkungs- und Ausgangswiderstand praktisch zu bestimmen, folgen Sie diesen Schritten:

  • Identifizieren Sie den Kollektorwiderstand (RC) und den Bias-Strom (IC).
  • Die Berechnung von gm erfolgt mit IC und Vt (ca. 25 mV bei Raumtemperatur).
  • Bestimmen Sie rπ mit β und gm.
  • Berechnen Sie die Spannungsverstärkung mit der Formel Av ≈ - (RC / rπ.
  • Schätzung ro unter Verwendung der Early-Spannung (VA) und IC).
  • Rout wird als ro parallel zu RC berechnet.