Differenzverstärker

 


 

Einleitung

Bei dem Differenzverstärker handelt es sich um eine Schaltung welche eine Potentialdifferenz verstärken kann. Eingesetzt wird der Differenzverstärker in Operationsverstärkern. In diesem Artikel soll sich detailliert mit dem Differenzverstärker beschäftigt.

Verstärker allgemein erklärt

 

Ziel

Namensgebend besteht die Aufgabe des Differenzverstärkers darin eine Potentialdifferenz zu verstärken.

 

 

Grundschaltung

Stromstärke

Teilt sich auf

Spannung

Bleibt gleich

Widerstand

 
 

Aufbau

Der Differenzverstärker besteht aus zwei identisch aufgebauten Emitterschaltungen, welche aus jeweils 2 Transistoren bestehen sowie aus einem gemeinsamen Emitterwiderstand (R5). Hinzu kommen 2 Widerstände welche jeweils an den Kollektor-Anschluss geschlossen werden.

Die Schaltung besitzt 2 Eingänge welche jeweils an der Basis der Transistoren liegen. 2 Ausgänge sind jeweils an den Kollektor-Anschlüssen zu finden.

 




 

Spannungsdifferenz

Wie bereits zu Anfang erklärt verstärkt der Differenzverstärker eine Potentialdifferenz. Es handelt sich dabei um die Differenz der Potentiale 1 und 2, sprich um die Spannung UX.

Beträgt die Spannung UX = 0V müssen die Potentiale der beiden Basis-Anschlüsse der Transistoren gleich sein. Beispielsweise U1=0,7V und U2=0,7V. Es besteht eine Potentialdifferenz von 0.

 

Erklärung

Differenz = 0
Bei der Potentialdifferenz von 0 (UX=0V) (z.B. U1=0,7V und U2=0,7V) muss durch beide Transistoren der gleiche Strom fließen. (IE1 = IE2).

Differenz erhöht
Nun soll die Potentialdifferenz erhöht werden. Hierzu wird das Potential der Basis1 erhöht (U1 erhöhen), während das Potential der Basis2 gleichbleibt (U2 bleibt gleich).

 
Was passiert?:

Es erhöht sich zunächst der Emitterstrom 1 (IE1).
Dies hat zur Folge das sich die Spannung über den Widerständen (UR3 und UR5) erhöht.
Grund: Widerstände bleiben gleich, Strom erhöht sich -> U = R * I -> Spannung erhöht sich.

 

Die Erhöhung der Spannung UR5 führt zu einer Verminderung von UBE2.
Grund: Da U2 eine konstant angelegte Spannung ist, wird UBE2 kleiner, wenn sich UR5 erhöht.
Die Verringerung des UBE2 führt zu einer Verminderung von IB2. Hierdurch schließt sich der Transistor wieder etwas.
Dies führt zu einer Verminderung von IC2. Hierdurch sinkt auch die Spannung UR4 ab.

 
Betrachtet man die Ausgangsspannungen fällt folgendes auf:

Die Ausgangsspannungen berechnen sich durch die Formel:
UA1=Uges-UR3
UA2=Uges-UR4

Da durch die Differenz UR3 steigt und UR4 sinkt, ergibt sich für die Ausgangsspannungen: UA1 sinkt und UA2 steigt. Hierdurch steigt die Spannung UA.

 




 

Widerstand Parallelschaltung

….

 




 

Schritt für Schritt Anleitung

….

 

Beispiel

….