Probleme mit Gilbert-Cell-Mischer...

Ich habe in LTSpice den Gilbert-Cell-Mischer nachgebaut. Die Schaltung als .asc-Datei findet Ihr am Ende dieses Postings.

Meine Fragen:

1) Ich habe exakt den Grund-Schaltplan nachgebaut. Trotzdem scheint der Mischer nicht richtig zu funktionieren. Das Endsignal ist nicht sauber gemischt (Schwankungen alle 2 Berge) und sehr, sehr spannungsarm. Warum?

2) Wie soll ich in der Realität eine Stromquelle, wie es gewünscht wird, bauen? Wie soll das gehen? Warum benutzen die nicht im Schaltplan eine Spannungsquelle? Wie muss ich den Schaltplan erweitern, dass ich eine ge- wöhnliche Spannungsquelle (+5V) statt der Stromquelle verwenden kann?

Danke und Grüße, Nils

Version 4 SHEET 1 1156 804 WIRE 0 288 0 304 WIRE 0 304 96 304 WIRE 192 304 192 288 WIRE 384 288 384 304 WIRE 384 304 480 304 WIRE 576 304 576 288 WIRE 96 368 96 304 WIRE 96 304 192 304 WIRE 480 368 480 304 WIRE 480 304 576 304 WIRE 0 192 0 112 WIRE 576 192 576 112 WIRE 192 192 576 112 WIRE 576 112 576 48 WIRE 384 192 0 112 WIRE 0 112 0 48 WIRE 96 464 96 480 WIRE 96 480 288 480 WIRE 480 480 480 464 WIRE 544 416 544 496 WIRE 544 496 -80 496 WIRE 288 240 288 320 WIRE 640 176 -64 176 WIRE -64 176 -64 240 WIRE 288 320 -80 320 WIRE 640 240 640 176 WIRE 288 240 256 240 WIRE 288 240 320 240 WIRE -80 448 32 448 WIRE 32 448 32 416 WIRE -64 240 -64 272 WIRE -64 272 -80 272 WIRE 288 528 288 480 WIRE 288 480 480 480 WIRE 288 624 288 608 FLAG -80 448 I2 IOPIN -80 448 In FLAG -80 272 I1 IOPIN -80 272 In FLAG 0 48 O IOPIN 0 48 Out FLAG 576 48 _O IOPIN 576 48 Out FLAG -384 128 I1 FLAG -384 304 I2 FLAG 288 624 0 FLAG -384 208 0 FLAG -384 384 0 FLAG -80 496 0 FLAG -80 320 0 FLAG 288 96 0 FLAG 288 16 OUT SYMBOL voltage -384 112 R0 WINDOW 123 0 0 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value SINE(0 10mV 100000Hz) SYMBOL voltage -384 288 R0 SYMATTR InstName V2 SYMATTR Value SINE(0 10mV 1000Hz) SYMBOL npn 640 192 M0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 544 368 M0 SYMATTR InstName Q2 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 32 368 R0 SYMATTR InstName Q3 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn -64 192 R0 SYMATTR InstName Q4 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 256 192 M0 SYMATTR InstName Q5 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 320 192 R0 SYMATTR InstName Q6 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL current 288 528 R0 WINDOW 123 0 0 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName I1 SYMATTR Value 1mA SYMBOL bv 288 0 R0 SYMATTR InstName B1 SYMATTR Value V=V(O,_O) TEXT -132 648 Left 0 !.tran 10ms startup

Reply to
Nils Beyer
Loading thread data ...

Nils Beyer schrieb:

Du braucht schon noch eine Energieversorgung. Je ein Widerstand von ein paar Kiloohm von O und O\ zu einer Spannungsquelle, sagen wir 12V würde für's erste reichen. Außerdem sollte die obere Reihe von Transistoren auf einem höheren Pegel als die untere arbeiten. Du hast aber für beide den gleichen Bezugspegel gewählt.

Wer ist "die"? Was wird gewünscht? Welche Stromquelle?

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Jep, durch diese Widerstände habe ich jetzt -80mV bis 80mV. Danke Dir.

Mit Bezugspegel meinst Du Masse? Ok, also habe ich zwischen Masse und Basis Q2 einen 1k-Widerstand geschaltet. Sieht dann aber komisch aus, der Ausgang. Egal, ob der 1k oder 10 hat. Dann habe ich diesen Widerstand entfernt und ei- nen Widerstand zwischen I2 und Basis Q3 geschaltet. Hat denselben Effekt.

Wie kann ich die vier oberen Transistoren (Q1, Q4, Q5, Q6) mit einem höheren Pegel arbeiten lassen als Q2 u. Q3?

Na, die Leute, die diesen Original-Schaltplan entworfen haben.

Eine ausschließliche Spannungsversorgung des Mischers mit 5V.

Die Stromquelle I1 zwischen Masse und den Emittern von Q2 u. Q3.

Das Verwirrende an der Sache ist, dass ich diesen Mischer, diese Schaltung gerne auf einem Steckbrett nachbauen möchte, nur ich nicht weiß, wie ich diese Stromquelle realisieren soll, da ich nur ein Netzgerät und/oder Batterien habe.

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

Da durch diesen Widerstand so oder so nur geringe Ströme fließen, ändert sich dadurch die Pegelsituation nicht wesentlich.

Die Basis von Q5 und Q6, als auch der "Fußpunkt" von V1 muß durch eine Spannungsquelle auf einen höheren Pegel gehoben werden. 2V sollten reichen.

Aha, also Barrie Gilbert...

Aha, also eine Schaltung mit echten Bauteilen anstatt eine nur für die Simulation.

Du scheinst einiges nicht zu wissen. Es wundert mich daß Du keine Schaltung für eine Stromquelle kennst, aber die für eine Gilbert-Cell. Stromquellen gehören zu den absoluten Standardschaltungen.

Schau Dir mal das Datenblatt des MC1496 sowie die zugehörige Application Note 531 an, beides von On Semiconductor. Das ist die Gilbert-Cell als fertiges IC. Einziger Unterschied zu Deiner Schaltung ist, daß zwei getrennte Stromquellen verwendet werden (eine für Q2 und eine für Q3).

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Prima, das hat funktioniert. Danke.

Absolut richtig. Wie?

Ich habe eine Stromquelle nach

formatting link

in LTSpice nachgebaut (nur mit Bipolar statt FET). Problem ist nur, dass ich auch eine Spannung am Kollekter beim Stromquellen-Transistor habe, die dann an die beiden Emitter von Q2 u. Q3 des Mischers gehen. Muss ich dann die Basen-Vorspannungen von Q2 u. Q3 über dieses Spannungs- potential am Emitter heben?

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

[...]

Siehe MC1496.

Die FET-Stromquelle geht so nicht mit Bipolartransistoren. Die FET-Variante braucht auch zu viel Spannungsabfall (je nach FET um die

2V), da würde für den Rest der Schaltung nicht viel übrigbleiben wenn Du nur 5V zur Verfügung hast.

Eine passende Stromquelle findest Du im MC1496-Datenblatt.

Die Basen-Vorspannungen von Q2 und Q3 müssen in der Tat entsprechend angehoben werden. Hinweise dazu gibt's unter dem Stichwort "DC Bias" in der Application Note zum MC1496. Bei Philips gibt's ebenfalls eine AppNote (AN189) zum MC1496 mit einem besseren Schaltbild zum Thema "Biasing".

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Halt mich für blöde oder sonst irgendwas, aber ich verstehe es nicht, so wie es in diesem PDF-Dokument steht.

Ich habe jetzt bei meiner LTSpice-Schaltung die Spannungsquelle auf

5V gesetzt und jede Basis jedes Transistors vorgespannt. Läuft aber irgendwie nicht richtig.

LTSpice-Datei am Ende dieses Postings...

Grüße, Nils

Version 4 SHEET 1 1156 804 WIRE 0 288 0 304 WIRE 0 304 96 304 WIRE 192 304 192 288 WIRE 384 288 384 304 WIRE 384 304 480 304 WIRE 576 304 576 288 WIRE 96 480 96 304 WIRE 96 304 192 304 WIRE 480 480 480 304 WIRE 480 304 576 304 WIRE 0 192 0 112 WIRE 576 192 576 112 WIRE 192 192 576 112 WIRE 576 112 576 80 WIRE 384 192 0 112 WIRE 0 112 0 80 WIRE 96 576 96 656 WIRE 480 656 480 576 WIRE 544 528 544 640 WIRE 288 240 288 352 WIRE 640 176 -64 176 WIRE -64 176 -64 240 WIRE 640 240 640 176 WIRE 288 240 256 240 WIRE 288 240 320 240 WIRE 32 560 32 528 WIRE -64 240 -64 272 WIRE -64 272 -112 272 WIRE 32 80 0 80 WIRE 0 80 0 48 WIRE 544 80 576 80 WIRE 576 80 576 48 WIRE 480 736 480 752 WIRE 640 160 640 176 WIRE -48 560 32 560 WIRE -176 560 -224 560 WIRE -112 560 -48 560 WIRE -176 272 -224 272 WIRE -224 352 -176 352 WIRE -112 352 288 352 WIRE -176 640 -224 640 WIRE -112 640 544 640 WIRE 96 736 96 752 WIRE 304 352 288 352 WIRE 560 528 544 528 FLAG -224 560 I2 IOPIN -224 560 In FLAG -224 272 I1 IOPIN -224 272 In FLAG 0 48 O IOPIN 0 48 Out FLAG 576 48 _O IOPIN 576 48 Out FLAG -448 304 I1 FLAG -448 592 I2 FLAG -448 384 0 FLAG -448 672 0 FLAG -224 640 0 FLAG 288 96 0 FLAG 288 16 OUT FLAG 864 80 +VCC FLAG 864 160 0 FLAG 112 80 +VCC FLAG 464 80 +VCC FLAG 480 752 0 FLAG 640 80 +VCC FLAG -224 352 0 FLAG -48 480 +VCC FLAG 96 752 0 FLAG 384 352 +VCC FLAG 640 528 +VCC SYMBOL voltage -448 288 R0 WINDOW 123 0 0 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName V1 SYMATTR Value SINE(0 10mV 100000Hz) SYMBOL voltage -448 576 R0 SYMATTR InstName V2 SYMATTR Value SINE(0 10mV 1000Hz) SYMBOL npn 640 192 M0 SYMATTR InstName Q1 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 544 480 M0 SYMATTR InstName Q2 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 32 480 R0 SYMATTR InstName Q3 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn -64 192 R0 SYMATTR InstName Q4 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 256 192 M0 SYMATTR InstName Q5 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL npn 320 192 R0 SYMATTR InstName Q6 SYMATTR Value 2N2222 SYMBOL bv 288 0 R0 SYMATTR InstName B1 SYMATTR Value V=V(O,_O) SYMBOL res 16 96 R270 WINDOW 0 32 56 VTop 0 WINDOW 3 0 56 VBottom 0 SYMATTR InstName R3 SYMATTR Value 10k SYMBOL res 448 96 R270 WINDOW 0 32 56 VTop 0 WINDOW 3 0 56 VBottom 0 SYMATTR InstName R4 SYMATTR Value 10k SYMBOL voltage 864 64 R0 WINDOW 123 0 0 Left 0 WINDOW 39 0 0 Left 0 SYMATTR InstName V3 SYMATTR Value 5V SYMBOL res 464 640 R0 SYMATTR InstName R2 SYMATTR Value 500 SYMBOL res 624 64 R0 SYMATTR InstName R5 SYMATTR Value {RBIAS} SYMBOL res -64 464 R0 SYMATTR InstName R6 SYMATTR Value {RBIAS} SYMBOL cap -112 544 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C1 SYMATTR Value 10n SYMBOL cap -112 256 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C2 SYMATTR Value 10n SYMBOL cap -112 336 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C3 SYMATTR Value 10n SYMBOL cap -112 624 R90 WINDOW 0 0 32 VBottom 0 WINDOW 3 32 32 VTop 0 SYMATTR InstName C4 SYMATTR Value 10n SYMBOL res 80 640 R0 SYMATTR InstName R1 SYMATTR Value 500 SYMBOL res 400 336 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R7 SYMATTR Value {RBIAS} SYMBOL res 656 512 R90 WINDOW 0 0 56 VBottom 0 WINDOW 3 32 56 VTop 0 SYMATTR InstName R8 SYMATTR Value {RBIAS} TEXT -132 744 Left 0 !.tran 10ms startup TEXT 528 392 Left 0 !.PARAM RBIAS 2Meg

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

Da sind gleich mehrere Fehler drin. Ich beziehe mich mal auf die AN189 von Philips.

  1. Du hast keine Stromquellen eingebaut, sondern nur Widerstände. Du mußt schon auch noch die dazugehörigen Transistoren mit einbauen. Siehe Figure 1 in AN189, Transistoren Q7 und Q8.
  2. Deine Bias-Methode, einfach einen Widerstand von der Basis auf VCC, funktioniert nicht. Du brauchst einen Spannungsteiler, also jeweils zwei Widerstände (einen nach VCC, einen nach GND). Zur Vereinfachung kann man auch eine Spannungsteilerkette für alle benötigten Vorspannungen benutzen, wie in Figure 2 in AN189 gezeigt (R1,R2,R3). In Deinem Schaltbild kannst Du D1 getrost einmal weglassen und den 500-er Widerstand am Emitter entsprechend anpassen.
  3. Die Vorspannung für Q2 und Q3 in Deiner Schaltung muß niedriger sein als die für Q1, Q4, Q5 und Q6. Du hast für alle den gleichen {RBIAS} Parameter gewählt, das kann nicht gehen.

Da Du 5V zur Verfügung hast, würde ich versuchsweise etwa folgende Vorspannungen einstellen:

o Basis der (noch fehlenden) Stromquellen-Transistoren auf ca. 900mV. Das ergibt mit den 500 Ohm jeweils etwa 500µA Emitterstrom in den Stromquellen. o Basis der unteren Transistorreihe (Q2&Q3) auf etwa 2V o Basis der oberen Transistorreihe auf etwa 3.5V

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Danke für die Spannungsangaben und Deinen ganzen anderen Antworten, aber ich glaube, ich werde doch wohl einen Diodenring-Mischer verwenden. Das ist mir Alles zu kompliziert geworden.

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

(Am Kopf kratz) Aufgeben, ausgerechnet jetzt? Da liefere ich Dir praktisch einen Schaltplan in einer AppNote den Du nur abzupinseln bräuchtest...

Ok, ich habe Figure 2 von AN189 abgezeichnet und unten angehängt. Für den Fall daß Du Probleme mit dem Ohmschen Gesetz hast habe ich auch gleich ein paar Startwerte für die Widerstände eingesetzt. Aber vielleicht ist Dir das ja immer noch zu kompliziert...

Viel Spaß mit dem Diodenmischer!

--
Cheers
Stefan
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Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Stefan, das wäre absolut nicht nötig gewesen, dass Du den gesamten Schaltplan in LTSpice abzeichnest und die Werte berechnest. Ist aber unheimlich lieb von Dir, dass Du es trotzdem gemacht hast. Vielen Dank dafür.

Nur, verstehen tue ich die Schaltung absolut nicht. Wie man an die ganzen Wi- derstandswerte kommt. Wieso die Basiswiderstände der unteren Transistoren mit den Basiswiderständen der oberen Transistoren in Reihe geschaltet sind. Wofür R13 gut sein soll. Warum die Basis von Q7, Q8 mehr zur Masse liegt. Und noch mehr Dinge.

Meine Version der Schaltung scheint ja irgendwie zu mischen. Ich probier' noch ein wenig mit meiner Version rum, ob ich da nicht noch was machen kann...

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

Ok, ich versuch mein Bestes mit der Erklärung.

Erster Ausgangspunkt für die Dimensionierung ist der gewünschte Ruhestrom. Da Du ursprünglich eine 1mA Stromquelle verwendet hast, bin ich davon ausgegangen daß das so bleiben soll. In jedem Zweig sollen also 500µA fließen. So müssen also die Stromquellen eingestellt werden.

Durch die Emitterwiderstände R1 und R2 fließen also je 500µA. Die an ihnen abfallende Spannung sollte nicht zu hoch sein, damit so viel Spannung als möglich für den Rest der Schaltung bleibt (wir haben ja nur

5V). Eine zu niedrige Spannung macht aber die Stromquelle schlechter. Ich habe mich für 250mV als Kompromiß entschieden, daher die 500 Ohm. Zur Dimensionierung von Stromquellen muß ich Dich auf die Fachliteratur verweisen.

Ich habe mal zwecks einfacher Berechnung den Strom durch die Spannungsteilerkette, die die Vorspannungen liefert, auf 1mA festgelegt. Damit ergibt sich 1V Spannungsabfall für 1kOhm. Die gesamte Kette aus R9, R11, R12 und R10 hat also 5kOhm. Der gewählte Strom ist unkritisch, er hätte genausogut das Zehnfache oder ein Zehntel sein können.

R10 ergibt sich jetzt aus den 250mV von oben plus einer Basis-Emitter-Diode. Ich habe 650mV für letztere angenommen, das ergibt

900mV und folglich 900 Ohm.

Die restlichen Werte der Teilerkette ergeben sich aus den Spannungen, die ich Dir schon früher gepostet habe. Diese Spannungen sollen dafür sorgen, daß jeder Transistor genug "Spielraum" für Spannungsänderungen an seinem Kollektor hat. Das Kriterium ist dabei daß bei jedem Transistor der Kollektor nur bis auf den Pegel des Emitters heruntergezogen werden kann, in der Praxis bleibt noch die Sättigungsspannung, die ich mal mit 200mV annehme. Der Emitter liegt eine Diodenstrecke (650mV) unter der Basis.

Für die Dimensionierung von R3 und R4 ist wieder der durch die Stromquellen definierte Strom maßgeblich. Es fließt also im Mittel 500µA durch jeden dieser Widerstände, und bei diesem Strom sollte ungefähr die Hälfte der "verfügbaren" Spannung abfallen, damit das Nutzsignal in beide Richtungen "ausschlagen" kann. Verfügbar ist der Bereich zwischen der Emitterspannung von Q4 etc. und der Betriebsspannung. Wenn also die Basis von Q4 auf etwa 3.5V vorgespannt ist, dann ist der Emitter um

650mV darunter (2.85V). Wenn ich noch etwa 150mV Sättigungsspannung zwischen Kollektor und Emitter annehme, dann kann Q4 seinen Kollektor auf etwa 3V herunterziehen. Der Mittelwert der Ausgangsspannung sollte also in der Mitte zwischen 3 und 5V liegen, daraus ergibt sich der Widerstandswert von 2kOhm.

Die Dimensionierung von R5/R6/R7/R8 ist ziemlich willkürlich. Man müßte dazu eigentlich analysieren, welcher Basisstrom durch die Transistoren fließt und wie genau man die Vorspannung sein soll. Das habe ich mir gespart, 10kOhm schienen mir ein guter Startwert zu sein.

R13 bietet eine Möglichkeit, die Verstärkung der Schaltung einzustellen. Im Datenblatt des MC1496 gibt's dazu die Formeln. Ich habe einfach aufs gratewohl einen Wert eingesetzt, damit überhaupt was dasteht. Weglassen von R13 würde die Verstärkung auf 0 herabsetzen, der Mischer würde also nicht mehr funktionieren.

Noch was unklar?

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Wow, das nenne ich eine Erklärung. Warum kann sowas nicht in Büchern oder in den Datenblättern drin stehen? Genau so verständlich.

Mit der Kette bildest Du also den Strom. Q7 und Q8 sollen dafür sorgen, dass keine Stromschwankungen auftreten, also konstant 1mA fließen. Außerdem denke ich mal, dass Q7 und Q8 dafür sorgen, dass auch 1mA fließen, weil ja zu der Widerstandskette R9, R11, R12, R10 parallell die beiden Zweige der Transistoren liegen, die dann den Gesamtwiderstand ergo Gesamtstrom verändern würden.

Wieso jetzt R13 für den Verstärkungsgrad zuständig ist, frage ich lieber nicht.

Irgendwie erinnert mich der Gilbert-Cell-Mischer vom Aufbau her an eine H-Brücke.

Prima, Stefan, hast schonmal Licht ins Dunkle gebracht. Danke schön.

Sende mir bitte an meine E-Mail-Adresse Deine Bankdaten zu, damit ich Dir 2,- Euro für'n Bier überweisen kann. Das meine ich toternst, kein Witz...

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

Danke!

Mit der Kette (R9/R11/R12/R10) bilde ich Spannungen (die verschiedenen Vorspannungen). Die Dimensionierung der Widerstände fällt am leichtesten, wenn man einen bestimmten Strom durch die Kette festlegt, so wie ich es mit 1mA getan habe.

Mit Q7 und Q8 hast Du recht. Sie halten den Strom konstant. Wie's funktioniert ist einfach zu überlegen: Denke einfach mal probehalber der Strom würde steigen, aus welchem Grund auch immer. Dann würde am Emitterwiderstand (z.B. R1) auch eine höhere Spannung abfallen. Da die Vorspannung an der Basis unverändert ist, würde demnach weniger Spannung zwischen Basis und Emitter übrigbleiben, was dazu führt, daß der Transistor "schließt". Dadurch wird dem Stromanstieg entgegengewirkt. Im Effekt wird der Strom also konstant gehalten. Der tatsächliche Stromwert hängt im Wesentlichen von der Vorspannung und dem Emitterwiderstand ab.

Du kannst Dir's qualitativ in etwa so vorstellen: Wäre R13 ein Kurzschluß (0 Ohm), dann würde jeder Spannungsunterschied zwischen den Basisanschlüssen von Q2 und Q3 (also das Eingangssignal V2) voll an den Transistoren anliegen und von ihnen verstärkt. Wenn R13 >0 ist dann fällt ein Teil von V2 an diesem Widerstand ab und wird nicht verstärkt.

Eine gewisse Ähnlichkeit besteht. Ich stelle mir die Schaltung gerne

3-Dimensional vor, so daß die obere Reihe Transistoren ein Quadrat bildet, das in die Tiefe geht. Q5 und Q6 wären also "hinter" Q4 und Q1. Dadurch kommt die Symmetrie noch besser raus, finde ich.

Geschenkt!

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

Das ist Grundlagenwissen. In Grundlagenbüchern steht das (hoffentlich immer noch - meine Bücher zum Thema sind alle >10a alt) genau so drin. Im Zweifelsfall sind Bücher für die Berufsausbildung/Fachschulen wohl eher zu empfehlen, weil es in der Praxis eher auf ein Verständnis der (zumindest ungefähren) Funktionsweise ankommt als auf das Herleiten der theroretischen Zusammenhänge. Leider sind viele Bücher aus dem/für den Hochschulbereich viel zu theoretisch gehalten.

Ich erinnere mich noch mit Grauen an meinen Berufsschullehrer "Bau- elemente", der zwar prima mit Donatorendichte-Zusammenhängen herum jonglierte, aber an der Darstellung des Aufbaus eines Schichtwider- standes scheiterte.

XL

--
Das ist halt der Unterschied: Unix ist ein Betriebssystem mit Tradition,
die anderen sind einfach von sich aus unlogisch. -- Anselm Lingnau
Reply to
Axel Schwenke

"Axel Schwenke" schrieb:

Kannst Du mir da ein gutes Buch empfehlen, dass auch ein Laie wie ich versteht? Das Einzige Buch, was sich mit Einführung mit Elektronik be- schäftigt heißt auch so und ist von Jean Pütz.

Ich habe immer noch Probleme damit, in Strömen zu denken.

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Warum gerade 1mA? Ich habe mal die Widerstandswerte der Kette durch 10 geteilt, und so einen Gesamtstrom von 10mA erhalten. Hat aber am Aus- gang keinerlei Wirkung. Genauso, als ob ich die Kette auf 100mA einstel- len würde.

Und warum wirken denn die Widerstände der Transistorzweige nicht auf diese Widerstandskette?

Ok, wäre R13 nicht vorhanden, wäre der Widerstand also unendlich groß und die Verstärkung unendlich klein.

So langsam komme ich auch dahinter. Das Cross-Probing von LTSpice hilft mir (Auf 1. Punkt klicken, halten und auf 2. Punkt loslassen): damit ein NPN-Transistor verstärkt muss zwischen Basis und Emitter eine Span- nung von 650mV + x anliegen. Ist der Widerstand R13 weg fehlt das x, also es findet keine Spannungs- ergo Stromänderung statt. Warum? Da muss doch irendein Nasenbär gegen steuern, weil die NPN-Verstärkerschaltung, die ich kenne, sieht so aus:

---------o-----o---------- +V | | | .-. .-. | | | | '-' || '-' o-----||----- || | | / ||

-----||--o--|< || | >

| | -----

Und da wird zum Emitter ja auch nix geleitet.

In Deiner Gilbert-Cell-Schaltung liegt am Emitter von Q3 (bzw Q2) Q7 (bzw Q8). Steuern die etwa ohne R13 dann dagegen?

Wenn es jetzt mit meiner Fragerei zuviel wird, brauchst Du nicht darauf zu antworten. Empfiehl mir dann aber bitte ein gutes und verständliches Buch. Ich möchte endlich mal, dass es bei mir 'Klick' macht, und ich nicht dauernd irgendwelche Leute fragen muss.

Grüße, Nils

Reply to
Nils Beyer

Nils Beyer schrieb:

Das tun sie. Der Strom durch diese Widerstände (also der Basisstrom der Transistoren) wird ja aus der Teilerkette "abgezweigt". Das ist eine wichtige Erkenntnis, denn die abgezweigten Ströme verursachen einen Fehler in der eingestellten Vorspannung. Um diesen Fehler klein zu halten wählt man den Kettenstrom um ein Vielfaches größer als den Basisstrom der Transistoren. Ich habe 1mA gewählt, weil das garantiert wesentlich größer als die Basisströme ist. Du kannst natürlich noch höhere Ströme nehmen. Dadurch wird der Fehler noch kleiner, aber leider auch der Stromverbrauch der Gesamtschaltung größer (und damit die Wärmeentwicklung). Es läuft also auf einen Kompromiß zwischen Genauigkeit der Vorspannung und Stromverbrauch hinaus.

Woher kenne ich den Basisstrom eines Transistors wirst Du jetzt fragen. Er ergibt sich näherungsweise aus dem Kollektorstrom geteilt durch die Stromverstärkung. Der Kollektorstrom von Q3 ist z.B. etwa 500µA (das haben wir durch die Stromquellen eingestellt). Die Stromverstärkung eines Transistors ist recht variabel, aber ungefähr aus dem Datenblatt zu entnehmen. Transistoren von der Art des 2N2222 sollten (ohne nachzusehen) über 100-fach verstärken. Ich würde also erwarten, daß der Basisstrom von Q3 unter 5µA liegt. Der daraus entstehende Fehler in einer Teilerkette mit 1mA ist folglich recht klein und eine Erhöhung des Stroms kann nicht mehr viel bringen. Den tatsächlichen Basisstrom kannst Du ja der Simulation entnehmen.

Genau.

Deine obige Schaltung hat den Emitter fest an Masse angebunden. In der Gilbert-Cell ist das anders, da kann die Emitterspannung frei "rauf und runterrutschen" (bei fehlendem R13). Der Emitter folgt einfach der Basis (mit 650mV Unterschied). Schuld daran ist die Stromquelle, denn die hält den /Strom/ und nicht die /Spannung/ am Emitter von Q3 konstant. Anders ausgedrückt, der differentielle Widerstand der Stromquelle ist sehr groß. Man kann die Stromquelle gedanklich ersetzen durch einen sehr großen Widerstand, der an eine "sehr negative" Spannung angeschlossen ist. Also das gerade Gegenteil von einer niederohmigen Verbindung nach Masse wie bei der NPN-Verstärkerschaltung.

Eben nicht. Der Emitter von Q3 oder Q2 kann sich spannungsmäßig "frei bewegen", ohne Einfluß auf den Strom. Es ist gerade R13, der das "einschränkt". Der sieht aber nur den Unterschied zwischen den beiden Emitterspannungen. Deswegen verstärkt die Schaltung nur die /Differenz/ zwischen den Basisspannungen von Q3 und Q2.

Vielleicht schaffe ich den Klick ja noch ;-)

--
Cheers
Stefan
Reply to
Stefan Heinzmann

Nicht wirklich. Ist eben 15-20a her (wie die Zeit vergeht) und war noch dazu in der damaligen DDR. Ich behaupte sogar mal ganz frech, daß "unsere" Fachbücher besser waren.

Geliebt habe ich die Bücher von Hagen Jakubaschk (von der Intention her für Bastler). Ebenfalls sehr gut finde ich "Transistorelektronik" von Rumpf/Pulvers (das ist ein Uni-Lehrbuch). "Analoge Schaltungen" ist auch ganz nett.

Geh halt in die Bibliothek. Probiere die Bücher aus den 70er/80er/90er Jahren. Wenn eins dabei ist, das die 1-Transistor-Kleinsignal-Stufe im Detail abhandelt (auf 10-20 Seiten) ist das wahrscheinlich OK.

Wenn man das Konzept "Arbeitspunkt" erstmal verstanden hat und weiß wie man den Arbeitspunkt *stabil* einstellt, ist der Rest einfach. Danach sollte man mal Schaltpläne kommerzieller Elektronik lesen. Dabei lernt man dann die ganzen Tricks.

Muß nicht schlecht sein. Hoffentlich hat Meister Pütz nur seinen Namen dafür hergegeben. Wenn er es selbst geschrieben hat - naja...

PS: Ach ja, ich habe ca. 1 Jahr gebraucht von meiner ersten Transistor- schaltung (Komplementärmultivibrator, haben meine Eltern sicher gehaßt) bis zum Verständnis, wie ein Transistor denn nun funktioniert ;-)

XL

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Das ist halt der Unterschied: Unix ist ein Betriebssystem mit Tradition,
die anderen sind einfach von sich aus unlogisch. -- Anselm Lingnau
Reply to
Axel Schwenke

"Stefan Heinzmann" schrieb:

Also, ich glaube, das würde bei mir längern dauern als Du lebst (oder Geduld hast). ;-))

Aber, so kleine Klicks sind bei mir schonmal angekommen.

Also: ich habe in meiner Version der Schaltung eine Konstantstromquelle eingebaut und alle Basen vorgespannt. Die obere Transistor-Reihe mehr vorgespannt als die untere. Ich denke, das muss so sein, weil ja von den unteren Transistoren ein verstärktes Signal ankommt, während in den oberen ja nur erst das zweite Signal in seiner Ursprungsstärke ankommt.

Das Interessante ist, dass, wenn ich die Konstantstromquelle rausnehme und die beiden Emitter der unteren Transistoren direkt an Masse lege, zwar die Schaltung auch funktioniert, sobald aber die Eingangssignal stärker werden, z.B. jeweils 100mV, dann das Ausgangssignal regelrecht verzerrt wird.

Mit Konstantstromquelle hält sich das in Grenzen. Ich sehe die Konstantstrom- quelle jetzt mal als sich selbst-einstellender Widerstand an, das macht die Sache für leichter. ;-)

Auf jeden Fall scheint meine Version der Schaltung irgendwie zu funktionieren, so dass ich damit arbeiten kann. Jetzt versuche ich, diese Schaltung in ein Symbol und Sub-Circuit zu pressen, damit ich in meinem "großen" Projekt nicht die ganze Innenschaltung des Mixers habe.

Stefan, da Du auf meine Mail nicht geantwortet hast, bitte ich Dich, in Zu- kunft mit einem Schild herumzulaufen, auf dem steht, dass Du Stefan Heinz- mann bist, so dass ich Dich in der Stadt erkennen kann und dann zum Bier einladen kann. ;-)))) Ist'n Witz, mach' das bloß nicht. ;-))))

Gut, dann sage ich halt nochmals vielen, vielen Dank für Deine Erklärungen.

Grüße, Nils

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Nils Beyer

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