Kleinsignal-Ersatzschaltbild
- Kleinsignal-Ersatzschaltbild
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Ein Kleinsignal-Ersatzschaltbild kann, unter der Ausnutzung des linearen Verhaltens um einen Arbeitspunkt, eine gegebenen Schaltung durch ein anderes und einfacher zu berechnendes Netzwerk ersetzen. Dies erreicht man durch Linearisierung in einem festgelegten Arbeitspunkt (engl. Q-Point). Die Schaltung gilt daher auch nur für diesen Arbeitspunkt und in guter Näherung für kleine Abweichungen vom Arbeitspunkt.
Das nichtlineare Verhalten des Bauelements muss sich in guter Näherung im Arbeitspunkt durch ein lineares Verhalten annähern lassen (Kleinsignalverhalten). Die Entwicklung eines Kleinsignal-Ersatzschaltbildes setzt also die Kenntnis der Arbeitspunkte aller aktiven Bauelemente der Schaltung voraus. Arbeitspunktberechnungen müssen dagegen stets in Großsignalform, also graphisch im Kennlinienfeld oder mit Hilfe der nichtlinearen Gleichungen der Bauelemente durchgeführt werden. Ist der Arbeitspunkt gefunden, so können in der Schaltung die aktiven Bauelemente durch ihre entsprechenden Ersatzschaltbilder (siehe unter Beispiele) ersetzt werden. So ist es im folgenden möglich die Schaltung weiter zu vereinfachen und damit die Komplexität der weiteren Schaltungsberechnung zu reduzieren.
Entwicklung eines Kleinsignal-Ersatzschaltbildes
Entwicklung eines Kleinsignal-Ersatzschaltbildes durch die fünf folgenden Schritte.
- Bestimmung der Arbeitspunkte der zu ersetzenden Bauteile
- Alle nicht gesteuerten oder variierten Spannungsquellen durch Kurzschlüsse ersetzen, die nicht gesteuerten oder variierten Stromquellen durch Leerläufe
- Variierte Quellen, werden in Kleinsignaldarstellung nur durch den Variationsteil dargestellt.
- Nichtlineare Bauelemente (z.B. Transistoren) werden durch ihre entsprechenden Kleinsignal-Ersatzschaltbilder ersetzt.
- Oft lassen sich bereits nach Aufstellen des Kleinsignal-Ersatzschaltbildes Vernachlässigungen treffen und Schaltelemente zusammenfassen, z.B. durch Parallelschaltung von Widerständen.
Beispiele
Kleinsignalrechnungen werden vor allem verwendet, um Verstärkungen, Ein- und Ausgangsimpedanzen usw. zu berechnen.
Siehe auch
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