Radio 4 - Beispiele

1. 1-stufiger NF-Vertärker
2. Detektor mit 2-stufiger NF-Verstärkung
3. Mittelwellenradio mit HF- und NF-Verstärkung
4. Reflexstufe
5. Weckerradio mit Reflexstufe
6. Gegentaktendstufe

1-stufiger-NF-Verstärker:



Ein Detektorempfänger ist kapazitiv an die Basis des Transistors gekoppelt. Die Hochfrequenz wird über den 1nF-Kondensator zur Erde geleitet. Die aufmodulierte Niederfrequenz öffnet und schließt den Transistor im Rhythmus der NF und wird durch den Lautsprecher hörbar gemacht.
Der 1k-Widerstand verhindert einen Kurzschluss im CE-Kreis. Außerdem gewährleistet er, dass bei durchlässigem Transitor Strom über den Lautsprecher fließt und legt U_CE fest.
Der 470k-Widerstand ist der Basisvorwiderstand des Transistors.

Berechnung einzelner Spannungen zur Schaltung A:



Berechnung der Basis-Emitter-Spannung:

Es gilt: U_CE = U_BE + U_CB

Im CE-Kreis verteilen sich 9V auf den 1k-Widerstand und den Lautsprecher, die zueinander in Reihe geschaltet sind:





Im Schaltplan des NF-Verstärkers (in der ff. Abbildung leicht abgewandelt dargestellt, jedoch die gleiche Schaltung wie in der obigen Abbildung)

sieht man, dass die ff. Elemente in Reihe geschaltet sind:
1K, 10K, 470K, 10nF und 100K. Der 10nF-Kondensator ist für Gleichspannung ein unendlich hoher Widerstand, d. h. Punkt C der Schaltung liegt auf ca. 45 mV.
U_BE = 45 mV


Berechnung der Kondensator-Widerstände für HF und NF:

HF: 3 MHz bis 30 MHz, hier: 10 MHz
NF: 16 Hz bis 20000 Hz, hier: 1000 Hz

HOCHFREQUENZ:

Für den 10nF-Kondensator gilt:



Für den 1nF-Kondensator gilt:




NIEDERFREQUENZ:

Für den 10nF-Kondensator gilt:



Für den 1nF-Kondensator gilt:




Für das NF-Signal gilt also die folgende Ersatzschaltung:



Dabei verhindern die 100k, dass die NF zur Erde abfließt und bestimmen zusammen mit 16k, den Arbeitspunkt der Schaltung: Der Basis-Emitter-Spannung U_BE wird das Potential von Punkt D überlagert, U_BE wird also erhöht.


Der Arbeitspunkt von Schaltung A:

Der Transistor ist hier in Emitter-Schaltung, d. h. E ist der gemeinsame Bezugspuntk für die Spannungsmessung, bzw. der Verknüpfungspunkt für Eingangs- und Ausgangsstromkreis:



Im Ausgangskennlinienfeld ist die Basisspannung der Parameter.

I_C hängt also nicht nur von U_CE ab (d. h. von der benutzten Gleichspannungsquelle), sondern auch von U_BE, die in Schaltung A für das NF-Signal von 100k und den 2 Kondensatoren bestimmt wird:
Bei fester Kollektor-Emitter-Spannung (U_CE = 8,955V), wird der Arbeitspunkt auf der Kennlinie festgelegt, die NF wird U_BE überlagert und I_C schwankt in einem gewünschten Bereich:



Der 10 Mifrofarad-Kondensator: Das verstärkte NF-Signal im CE-Kreis soll nicht zur Basis rückgekoppelt werden, es fließt über diesen Kondensator (10 Ohm Widerstand bei 1000 Hz) zur Erde ab.



Detektor mit 2-stufiger NF-Verstärkung:

1. Ohne Eingangssignal sperrt T₁, da seine Basis über das Poti mit dem Minuspol der Betriebsspannung verbunden ist.T₂ wird währenddessen über 10k angesteuert und es fließt ein Kollektorstrom über 2,2k, den Lautsprecher und 1k.



2. Positive Halbwelle des Eingangssignals: Die Basis von T₁ wird angesteuert und T₁ beginnt zu öffnen.U_CE von T₁ und damit auch U_BE von T₂ werden kleiner. Der Widerstand des 2. Transistors wächst und damit sinkt der Strom durch den Lautsprecher.



3. 1 Kiloohm-Widerstand und 10 Mikrofarad-Kondensator: Da bei Temperaturerhöhung der Widerstand von Halbleitern sinkt, wächst der Kollektorstrom und damit wächst aber auch der Spannungsabfall an 1k und das Emitterpotential von T₂ steigt. Somit steigt auch U_BE von T₁ und der 1. Transistor beginnt, dem 2. Transistor den Steuerstrom zu entziehen: Der Kollektorstrom des 2. Transistors sinkt und der 2. Transistor kühlt ab (es liegt also eine Gegenkopplung vor). Die Verstärkung wird ebenfalls kleiner.
   
   Der 10 Mikrofarad-Kondensator lässt das Wechselstrom-Signal ungehindert passieren, ist jedoch für die langsame Veränderung des Kollektorstroms infolge der Temperaturänderung undurchlässig.



4. 10 nF-Kondensator: Er siebt die HF weg.

Mittelwellenradio mit HF- und NF-Verstärkung



Bisher wurde nur die NF verstärkt. Die Stärke der HF beruhte nur auf einem guten Antennenempfang. In der Schaltung C soll nun auch die HF verstärkt werden: Zwischen dem Schwingkreis und der NF-Verstärkung geschieht dies mit Hilfe von T₁.

Kleine Spulenwicklung: Es könnte ein so starkes Antennensignal vorhanden sein, dass es von einzelnen Leitungen abgestrahlt und dann von der Antenne wieder "eingefangen" wird (unerwünschte Rückkopllung), es "knattert und pfeift" im Lautsprecher: Außenantenne und Erde könnten entfernt werden.
Die von der Antenne empfangene HF wird mit der kleinen Wicklung heruntertransformiert, da sie für die Basis von T₁ zu stark ist.
Drosselspule im Emitterkreis von T_1: Ihr Widerstand ist , sie filtert unerwünschte NF wie z. B. Rauscheffekte durch Wärmebewegung der Elektronen, diese Frequenzen fließen dann über den 100 Mikrofarad-Kondensator zur Erde.

470k- und 100 Ohm-Widerstände: 470k ist der Basisvorwiderstand für T₁. Ein konstanter Basisruhestrom ist vorhanden. Die 100 Ohm verhindern einen Kurzschluss im Ausgangskreis von T₁.

Über kapazitive Kopplung gelangt die verstärkte HF zur Diode, die die HF gleichrichtet. Über 22k, das Poti und den 10nF-Kondensator (zum Wegsieben der HF) gelangt die NF in die 2-stufige Verstärkerschaltung. Die 22k sind dabei der Basisvorwiderstand für T_{2. Die 2-stufige Verstärkung ist über einen 100nF-Kondensator kapazitiv angekoppelt, damit Wechselstromsignale im Verstärker nicht in den Detektor zurück können.}



RADIO MIT REFLEXSTUFE



Die HF der Antenne wird zunächst heruntertransformiert und gelangt an die Basis von T₁ und wird so verstärkt. Am Ausgang dieses Teils der Schaltung ist eine sog. Frequenzweiche:

1. Ein Kondensator, der für hohe Frequenzen gut durchlässig ist, da sein Widerstand zur Frequenz umgekehrt proportional ist
2. Eine Spule (ihr Widerstand ist proportional zur Frequenz)

Über die Frequenzweiche (100 nF und 47 nF) gelangt die HF zur Demodulatordiode. Die NF gelangt dann über L und den 470k-Widerstand an die Basis von T₁ und wird nochmals verstärkt. Anschließend gelangt sie in den 1-stufigen Verstärker (T₂).

Zur Namensgebung vgl. die ff. Links in's Internet:

Wikipedia
nochmal Widipedia
... und Wapedia




Weckerradio



Der linke Teil der Schaltung ist mit Schaltung D identisch, wobei der Ohrhöhrer durch ein Potentiometer ersetzt wird.
Am Poti wird die NF-Spannung abgegriffen und einem 2-stufigen Verstärker zugeführt.

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Gegentaktendstufe



Der Empfangsteil ist wieder eine Reflexstufe.
Über das Poti gelangt die NF an die Basis von T₂. Von dessen Kollektor gelangt die verstärkte NF über den 1k-Widerstand und den 10-Mikrofarad-Kondensator an die Basis von T₃. Dessen Kollektorstrom verzweigt sich einerseits über den 470-Ohm- und den 2,2 KOhm-Widerstand, andererseits über den 10 Ohm-Widerstand und die CE-STrecke von T₄ zum Pluspol.
Wenn T₃ öffnet, dann entzieht er über den 470-Ohm-Widerstand dem T₄ den Steuerstrom. Bei gesperrtem T₃ jedoch wird T₄ angesteuert. Man sagt: T₃ und T₄ arbeiten im Gegentakt.

Der Lautsprecher ist über den 47-Mikrofarad-Kondensator zwischen Emitter von T₄ und Kollektor von T₃ angeschlossen und erhält somit im Takt der NF eine Wechselspannung.

Ersetzt man die 100 Ohm durch einen LDR, dann hat man ein Weckerradio.

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