Abnahme der BJT-Transkonduktanz mit steigender Basisspannung

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Hallo an alle!

Ich gehe durch Transistoren und versuche, sie auf einige HF-Anwendungen anzuwenden. Ich folge Sedra und Smith. Im Abschnitt Sinuswellenerzeugung (über Rückkopplung) heißt es, wenn die Basiseingangsamplitude (a im Diagramm) an Größe zunimmt, nimmt die effektive Transkonduktanz ab. Ich kann nicht herausfinden, warum.

Die einzige Möglichkeit, die ich mir vorstellen kann, um die Transkonduktanz zu verringern, besteht darin, den Kollektorstrom zu verringern, da

G M = ICH C v T
Aber warum verringert eine Erhöhung der Amplitude der Eingangsspannung meinen Kollektorstrom? Eine andere Möglichkeit, die ich mir vorstellen kann, ist die Kollektor-Emitter-Spannung. Angenommen, meine Eingangsspannung steigt, daher muss die Emitterspannung steigen, daher der Emitterstrom. Aber dann bedeutet eine Erhöhung des Emitterstroms eine Erhöhung des Kollektorstroms. Anstatt also den Kollektorstrom zu verringern, erhöhe ich einen. Was fehlt mir hier??

Vielen Dank im Voraus.

Das Verwirrende ist, dass das reduzierende gm das große Signal gm ist. Im Allgemeinen verwenden wir gm im Zusammenhang mit kleinen Signalen. Oszillatoren sind aber auch auf Großsignalverhalten angewiesen . Wenn Sie das Verhalten eines Oszillators als lineares und kleines Signal beschreiben, gäbe es keine Möglichkeit, die Amplitude zu steuern, das Signal würde ins Unendliche wachsen. In der Praxis passiert dies nicht, da sich bei größeren Signalen der gm verringert, was sie meinen. Und diese Verringerung von gm/gain begrenzt die Amplitude des Oszillators.

Antworten (1)

Ich stimme zu, dass die (kurze) Erklärung in Sedra/Smith etwas irreführend ist. Im entsprechenden Kapitel (Sinus-Erzeugung) spricht man von Amplitudenregelung - was bedeutet: Begrenzung der Ausgangsamplitude bei steigenden Eingangsamplituden (um Hard-Clipping-Effekte zu vermeiden).

Dazu benötigt jeder Oszillator eine gewisse Nichtlinearität (amplitudenabhängige Verstärkungscharakteristik). In den meisten Fällen wird dies durch zusätzliche Komponenten (Dioden, FET, Glühbirne, NTC, ...) implementiert. Bei transistorbasierten Oszillatoren können wir uns jedoch die inhärente Nichtlinearität von BJTs zunutze machen: Der Ausgangsstrom kann nicht unbegrenzt wachsen, da gleichzeitig der Spannungsabfall über dem Kollektorwiderstand zunimmt – wodurch der verbleibende verringert wird Kollektor-Emitter-Spannung VCE (der momentane Arbeitspunkt auf der Lastlinie nähert sich der Grenze VCEsat).

Als Folge davon kann der Strom IC dem Anstieg des Eingangssignals nicht mehr folgen – und somit verringert sich das momentane Verhältnis g=IC/VBE . (Beachten Sie, dass beide Werte IC und VBE KEINE DC-Werte sind, sondern momentane Werte).

Dies ist kein plötzlicher Effekt, sondern ein ziemlich "sanfter" Effekt - und die gesamte Verstärkungsreduzierung (bei steigenden Amplituden) verursacht akzeptable Verzerrungen (in den meisten Fällen, wenn die übermäßige Verstärkung für kleine Amplituden nicht zu groß war).

Anmerkung : Bitte beachten Sie, dass der Ausdruck g=IC/Vt ein Kleinsignalparameter ist – es ist die Steigung der Exponentialkurve IC=f(VBE).

Abnahme der BJT-Transkonduktanz mit steigender Basisspannung
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