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Transistorkettenverstärker
Die Erfindung betrifft einen Transistorkettenverstärker in Emitterschaltung, bei welchem in die Emitterleitung des Transistors eines jeden Verstärkerelementes ein Gegenkopplungswiderstand eingeschaltet ist, dessen Widerstandswert wesentlich grösser ist als ein zur Erhöhung des Transistoreingangswiderstands zwecks Reduzierung der Bedämpfung der Eingangskette ausreichender Widerstandswert, nämlich von solcher Grösse, dass durch die bei dem für grosse Aussteuerungen erforderlichen hohen Emitterstrom auftretende grosse Steil- heitsphasendrehung, welche eine mit der Frequenz abnehmende Gegenkopplung, für den höheren Frequenz - bereich gegebenenfalls eine Mitkopplung, bewirkt, sich eine frequenzunabhängige Verstärkung ergibt,
nach Art der in der österr. Patentschrift Nr. 244388 beschriebenen Anordnung..
Bei derartigen Kettenverstärkern gelingt es zwar durch die Dimensionierung der Gegenkopplungswiderstände, einen im Frequenzarbeitsbereich von Dämpfungsverzerrungen nahezu freien Frequenzgang zu erzielen, jedoch ist durch diese Dimensionierung die Verstärkung des Kettenverstärkers ebenfalls festgelegt. Um nun einen weiteren Parameter in der Bemessung der Schaltelemente zu gewinnen, mit dessen Hilfe die Verstärkung frei vorwählbar ist, obwohl die gleichen Schaltelemente auch nachdem Gesichtspunkt der Frequenzkorrektur dimensioniert sind, wird im Sinne der Erfindung ein zweites, in Serien zum Gegenkopplungswiderstand in den Emitterkreis geschaltetes, komplexes oder immaginäres Widerstandselement verwendet.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Emitterleitung des Transistors eines jeden Verstärkerelementes vorzugsweise zwischen dem Transistor und dem Gegenkopplungswiderstand eine Drosselspule eingeschaltet ist, durch deren Dimensionierung ein Frequenzgang erzielt wird, der über einen Grossteil des Frequenzbereiches praktisch keine Dämpfungsverzerrungen aufweist. Somit stehen zwei wählbare Grössen zur Verfügung, mit deren Hilfe nicht nur die Verstärkung beeinflusst werden kann, ohne dass der Frequenzgang geändert wird, sondern auch der Frequenzgang selbst im Sinne einer Verringerung der Dämpfungsverzerrungen noch weiter verbessert werden kann.
Die Drosselspule kann als Luftspule aus einem vorzugsweise lackisolierten Kupferdraht von etwa 0, 3 mm Durchmesser hergestellt und ausschliesslich durch Verlötung ihrer beiden Drahtenden mit der Emitterleitung des Transistors bzw. dem einen Schaltdraht des Gegenkopplungswiderstands freischwebend befestigt werden. Vorzugsweise wird die Drosselspule aus drei bis vier Drahtwindungen in Form einer kurzen Zylinderspule gebildet, wobei sie einen Durchmesser von etwa 2 mm und eine Länge zwischen 1 und 3 mm besitzt.
Derartige Spulen ergeben, sofern sie drei Windungen besitzen und z. B. mit einem Gegenkopplungswiderstand von 120 Ohm in Serie geschaltet sind, eine Verstärkung von 10,5 dB bei einem achtstufigen Verstärker, der mit Transistoren der Type AFY 37 (Siemens & Halske AG) bestückt ist. Der Wert der Induktivität beträgt in diesem Falle 18 nH. Eine Verstärkung von nur 8 dB wird im gleichen Verstärker erzielt, wenn der Widerstandswert auf 150 Ohm erhöht und die Spule mit vier Windungen ausgeführt wird, wobei die Induktivität 32 nH beträgt.
In Fig. l ist ein Schaltschema dargestellt, welches die erfindungswesentlichen Schaltungsteile erkennen lässt. Fig. 2 zeigt Messwerte, welche für einen mit diesen Schaltelementen ausgestatteten achtstufigen Transistorkettenverstärker charakteristisch sind.
Mit 1, l'sind die in Fig. l dargestellten ersten beiden Transistoren bezeichnet, von welchen ge-
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mäss dem Ausführungsbeispiel insgesamt acht Stück vom Typ AFY 37 für einen Kettenverstärker vorgesehen sind. Die Basen dieser Transistoren 1, l* sind an die aus den Trimmerkondensatoren 2, 2', den parallel dazu geschalteten Fixkondensatoren 2a, 2a'und den Luftspulen 3, 3'bestehenden Glieder der Eingangskette gelegt. Mit 4, 4'und 5, 5'sind die Kondensatoren bzw. Luftspulender Ausgangskette bezeichnet. In die Emitterleitungen der Transistoren 1, l* sind Gegenkopplungswiderstände 6, 6'eingeschaltet.
Zur Erzeugung der erforderlichen Emittervorspannung sind die Widerstände 7, 7'vorgesehen, denen einen Kurzschluss für die Hochfrequenz bildende, das Chassis durchsetzende Durchführungskondensatoren 8, 8' parallelgeschaltet sind. Die Luftdrosselspulen 9, 9' liegen schaltungsmässig zwischen den Emittern der Transistoren 1, 1' und den Gegenkopplungswiderständen 6, 6'.
Die Drosselspulen 9, 9'bestehen aus lackisoliertem Kupferdraht von etwa 0,3 mm Durchmesser und besitzen drei bis vier Windungen mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Länge von beispielsweise ebenfalls 2 mm. Durch die Dimensionierung dieser Drosselspulen kann, wie schon oben erwähnt worden ist, die Verstärkung beeinflusst und der Frequenzgang gegenüber dem Fall der alleinigen Verwendung der Gegenkopplungswiderstände 6, 6'noch weiter verbessert werden.
Die Eingangskette wird über einen Kopplungskondensator 10 angespeist. Sie ist an ihrem gegen- überliegenden Ende mittels des an ihren Wellenwiderstand von 60 Ohm angepassten Widerstandes 11 und des einen Kurzschluss für die Hochfrequenz bildenden Durchführungskondensators 12 reflexionsfrei abgeschlossen. Ein weiterer Widerstand 13 bildet zusammen mit der fein regelbaren Widerstandsanordnung 14 eine Spannungsteilerschaltung für die Zuführung des negativen Potentials der Speisegleichspannung, welches über den Widerstand 11 und die Luftspulen 3, 3'an die Basen der Transistoren 1, l'gelangt. Die Höhe der an den Transistoren anliegenden Gleichspannung kann mittels des in der Widerstandsanordnung 14 vorgesehenen verstellbaren Widerstandsgliedes geregelt werden.
Die Ausgangskette ist auf der ihrem Ausgang gegenüberliegenden Seite ebenfalls reflexionsfrei mittels des dem Wellenwiderstand von 240 Ohm angepassten Widerstandes 15 abgeschlossen. Ausgangsseitig befindet sich ein Guanella-Übertrager 16, welcher den Wellenwiderstand im Verhältnis 4 : 1 wieder auf 60 Ohm herabsetzt, so dass der Eingang der nächsten Verstärkerstufe oder ein genormtes 60 Ohm-Kabel direkt daran anschliessbar ist.
Bei einem auf eine Verstärkung von 18 dB ausgelegten Kettenverstärker der gleichen Type wurde mit Hilfe der erfindungsgemässen Anordnung folgender Frequenzgang erzielt, der über einen Grossteil des Fre- quenzbereiches überhaupt frei von Dämpfungsverzerrungen ist und in seinem Arbeitsbereich (40-230 MHz) die nur geringe Schwankungsbreite der Dämpfungsverzerrung von + 0, 1 dB und - 0, 5 dB, bezogen auf 140 MHz und 20 C, aufweist :
EMI2.1
<tb>
<tb> f <SEP> (MHz) <SEP> : <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 40 <SEP> 60 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 120 <SEP> 140
<tb> VL <SEP> (dB) <SEP> : <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 16, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 1 <SEP> 18, <SEP> 1 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP>
<tb> f <SEP> (MHz) <SEP> :
<SEP> 160 <SEP> 180 <SEP> 200 <SEP> 220 <SEP> 230 <SEP> 240 <SEP> 250 <SEP> 260 <SEP> 270
<tb> VL <SEP> (dB) <SEP> : <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 17, <SEP> 4 <SEP> 16, <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der mit den erfindungsgemässen Schaltelementen ausgestattete Verstärker im Arbeitsbereich zwischen 40 und 230 MHz maximale Verstärkungsabweichungen von 0,3 dB gegenüber der vorgesehenen Verstärkung V von 18 dB aufweist. Dies geht aus der Kurve VL hervor, deren Abszisse von 0 bis 250 MHz reicht und deren Ordinate sich von 9 bis 20 dB erstreckt. Die Kurven Se und Sa charakterisieren die Eingangsanpassung bzw. Ausgangsanpassung S und geben die Spannungsverhälntisse zwischen Ein- bzw.
Ausgangsspannung und den entsprechenden, durch Fehlanpassung reflektierten Spannungen wieder. Schliesslich bezeichnet die Kurve F die gemessene Rauschzahl in KTo-Einheiten über der Frequenz.
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