Emitterschaltung ist eine der wichtigsten Bipolartransistor-Konfigurationen. Meistens wird sie zur Spannungsverstärkung verwendet.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip mit einem NPN-Transistor ist wie folgt:

Der Name Common-emitter, engl. gemeinsamer Emitter leitet sich von der Tatsache ab, dass sich sowohl das Eingangs- als auch das Ausgangssignal auf das Spannungsniveau vom Emitter beziehen.

Der Verstärkungsfaktor der Spannung beträgt

A=\frac{U_A}{U_E} \approx -\frac{R_C}{R_E},

wobei in dem Fall R_E=re'=\frac{1}{g_m} quasi der innere Emitterwiderstand ist, der von der Transkonduktanz und dadurch von der Temperatur abhängt. Bei der Raumtemperatur kann man von re'\approx 26\Omega ausgehen. Mit der Annahme, R_C=4700\Omega beträgt die Verstärkung

A=\frac{R_C}{re'}=\frac{4700\Omega}{26\Omega}=180

Emitterdegeneration

Die Hauptcharakteristik dieser Schaltung ist, dass sie im Kleinsignalbereich verzerrungsarm funktioniert. Wird der Kleinsignalbereich überschritten, entstehen hohe Verzerrungen und man kann die Schaltung nicht mehr mit dem Kleinsignalmodell beschreiben. Bei großen Schwingungen kann der Kollektorstrom I_C nicht mehr konstant angenommen werden, da er stark mit der Emitterspannung schwankt. Dadurch entsteht ein exponentielles Verhalten zwischen der Eingangsspannung und dem Kollektorstrom (und dadurch der Ausgangsspannung). Um die Verzerrungen, die dadurch entstehen, zu reduzieren, wird ein zusätzlicher Degenerationswiderstand R_{ED} zwischen dem Emitter und der Referenzspannung hinzugefügt.

Dadurch kann der Verstärkungsfaktor annäherungsweise mit

A=\frac{U_A}{U_E} \approx -\frac{R_C}{R_{ED}+re'}

berechnet werden. Beispiel: Um die Degeneration auf ungefähr ein Zehntel zu reduzieren, wird ein Degenerationswiderstand wird einen effektiven Emitterwiderstand von R_E\approx260\Omega gebraucht. Mit dem Widerstand R_{ED}=220\Omega wird es näherungsweise erzielt. Dadurch reduziert sich der Verstärkungsfaktor ebenso auf ein Zehntel:

A_{D}=\frac{U_A}{U_E} \approx -\frac{R_C}{R_{ED}+re'}=\frac{4700\Omega}{26\Omega+220\Omega}\approx 19