CH349300A - Transistor-Verstärker für Wechselströme - Google Patents

Description

      Transistor-Verstärker        für    Wechselströme    Wenn es sich um eine Erhöhung der Energie einer  Folge von Impulsen mit einer im wesentlichen recht  eckigen Kurvenform handelt, ist es üblich, einen     Ge-          gentakt-Verstärker    mit einem     transformatorgekoppel-          ten    Eingang und einem     transformatorgekoppelten     Ausgang zu verwenden, wobei als Verstärker Schalt  vorrichtungen, z. B. Transistorschalter, zwischen die  Transformatoren eingeschaltet sind.  



  Derartige Anordnungen haben sich nicht immer  voll bewährt. Der Grund hierfür ist im wesentlichen  darin zu sehen, dass die     zugeführten    Impulse genau       Symmetrische    Halbwellen haben müssen und dass die  Charakteristiken der Transformatoren sorgfältig ein  ander angepasst werden müssen, sonst wird gegebenen  falls der Ausgangstransformator in der einen oder  anderen Stromrichtung bis auf den Sättigungswert ge  bracht. Dabei sinkt sein Scheinwiderstand auf einen  äusserst niedrigen Wert und die Transistoren werden  infolge der dadurch auftretenden hohen Ströme zer  stört.  



  Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten.  Sie betrifft einen     Gegentakttransistor-Verstärker        für     Wechselströme und ist dadurch gekennzeichnet, dass  jede     Steuerstromkreishälfte    eine positive Rückkopp  lung     besitzt    und zugleich in Reihe mit der Steuer  strecke jedes Transistors und mit entgegengesetzter       purchlassrichtung    gegenüber dieser je einer     Zener-          diode    angeordnet ist, die nach Erreichen der     Zener-          spannung    in je einer Halbwelle der Steuerspannung       dn    Sperrichtung leitend wird und den Steuerstrom  fluss freigibt.

    



  Dabei ist es vorteilhaft, den     Ausgangstransforma-          torkern    aus einem magnetischen Werkstoff mit prak  tisch     rechteckförmiger        Magnetisierungsschleife    zu  wählen und die Rückkopplungsspannung     kleiner    zu  bemessen als die Steuerspannung. Dabei kann in je  der     Steuerstromkreishälfte    jeweils die eine Hälfte der    Sekundärwicklung des Eingangstransformators, eine       Vorspannungsquelle,    eine Diode und eine Rückkopp  lungswicklung in Reihe liegen, wobei     zweckmässig    die       Vorspannungsquelle    veränderbar ist.  



  Auf diese Weise werden äusserst scharfe und exakte       Umsteuerimpulse    für die Transistoren erzielt, so dass  einerseits in diesen während der     Umsteuerzeit    keine       übermässigen    Verluste     auftreten    können und ander  seits keine einseitige     Aufmagnetisierung    des Trans  formators eintreten kann.  



  Nähere Erläuterungen werden anhand der bei  liegenden     Zeichnung    gegeben.  



  In der     Fig.    1 kann die     Steuerspannungsquelle    1  irgendeine Impulsquelle für rechteckige     Impulse    sein.  Gegebenenfalls kann an ihre Stelle eine Vorrichtung  zur Erzeugung von Strömen nichtrechteckiger Kurven  formen treten, wenn eine Impulsspannung von recht  eckiger Kurvenform von einer z. B.     sinusförmigen     Spannung abgeleitet werden soll. Die Spannungs  quelle 1 ist mit der Primärwicklung eines Transfor  mators 3 gekoppelt, der eine in der Mitte angezapfte       Sekundärwicklung    9 besitzt.

   Die äusseren Klemmen  der     Sekundärwicklung    9 sind jeweils verbunden mit  den     Basiselektroden    19 und 43 der     p-n-p-Sperr-          schichttransistoren    15 und 39. Die     Mittelanzapfung    9  ist verbunden mit der positiven Klemme der Vor  spannungsquelle 11, deren negative     Klemme    an die       Emitter    17 und 45 der Transistoren 15 und 39 an  geschlossen ist. Die Kollektoren 21 und 41 der Tran  sistoren 15 und 39 sind an der äusseren Klemme der       Primärwicklung    29 des     Ausgangstransformators    35  angeschlossen.

   Die     Mittelanzapfung    der Wicklung 29  ist an die negative Klemme der     Vorspannung    31 an  geschlossen, deren positive     Klemme    mit den     Emittern     17     und    45 verbunden ist. Der Transformator 35 hat  eine Sekundärwicklung 33, deren Klemmen die Aus  gangsklemmen des Verstärkers sind.

        Wie     erwähnt    worden ist, ist es vom Standpunkt  der erzielbaren Leistung aus     erwünscht,    dass der Kern  23 des Transformators 35 aus Material mit nahezu       rechteckförmiger        Magnetisierungsschleife    wie     Or-          thonal    und     Deltamax    hergestellt wird.

   Sollten jedoch  die Charakteristiken der Transistoren 15 und 39 nicht  ausgeglichen sein oder sollte die Kurvenform der       Steuereingangsquelle    1 unausgeglichen sein, so dass  ein grösserer     Kollektorstrom    vom Transistor 39 (oder       umgekehrt)    abgeleitet wird, so würde der Kern 23  im Laufe der Zeit in der einen Richtung oder in der  entgegengesetzten in Abhängigkeit vom Sinn der Un  ausgeglichenheit in den Charakteristiken der Tran  sistoren oder in der     Kurvenform    der Eingangs  spannung     gesättigt    werden.

   Sollte dies vorkommen, so  wird der durch die Primärwicklung 29 dargestellte  Scheinwiderstand plötzlich auf einen sehr kleinen  Bruchteil seines ungesättigten Wertes verringert wer  den, mit dem Erfolg,     dass    der     Kollektorstrom    auf eine  solche Grösse anwächst, dass einer oder der andere  oder beide Transistoren zerstört würden.  



  Unter Bezug auf das in     Fig.    2 dargestellte Aus  führungsbeispiel der Erfindung wird die Steuer  spannungsquelle 1 wieder gekoppelt mit der Primär  wicklung 5 des     Steuerspannungs-Transformators    3.  Die     Mittelanzapfung    der Sekundärwicklung 9 ist wie  der verbunden mit der positiven Klemme der     Emitter-          Basis-Vorspannungsquelle    11, deren negative     Klemme     ihrerseits verbunden ist mit den     Emittern    17 und 45  der Transistoren 15     bzw.    39.

   Die Kollektoren 21  und 41 der Transistoren 15 und 39 sind wieder ver  bunden mit den äusseren Klemmen der     Primärwick-          lung    29 des Transformators 35. Die     Mittelanzapfung     der Primärwicklung 29 ist in gleicher Weise mit der  negativen Klemme der     Emitter-Kollektor-Vorspan-          nungsquelle    31 der Transistoren 15 und 39 verbun  den. Die positive Klemme der Spannungsquelle 31 ist  mit den     Emittern    17 und 45 verbunden.  



  Die äussere Klemme 8 der Wicklung 9 ist mit der  Anode der Halbleiterdiode 13 verbunden, deren  Kathode ihrerseits mit der Basis 19 des Transistors 15  über eine Rückkopplungswicklung 25 verbunden ist,  die auf den Kern 23 gewickelt ist. In ähnlicher Weise  ist die andere äussere Klemme 10 der Wicklung 9  mit der Anode der Halbleiterdiode 51 verbunden,  deren Kathode ihrerseits mit .der Basis 53 des Tran  sistors 39 über die auf den Kern 23 gewickelte Rück  kopplungswicklung 49     verbunden    ist.

   Die Halbleiter  dioden 13 und 51 sind so ausgesucht, dass sie eine     Sperr-          stromdurchschlagsspannung    oder     Zenerdurschlags-          spannung    von geringerer Grösse haben als die höchste  Spannung zwischen der     Mittelanzapfung    und den  äusseren     Klemmen    der Sekundärwicklung 9, so dass  sich der     sogenannte        Zenerdurchlag    an einem vor  herbestimmten Punkt während der     Anstiegszeit    er  eignen     wird.     



  Die Rückkopplungswicklungen 25 und 49 sind so  gewickelt, dass sie eine positive Rückkopplungsspan  nung in den Basisstromkreis der Transistoren ein  führen. In der Annahme, beispielsweise, dass die         Zenerdiode    13 durchgeschlagen ist und so der Tran  sistor 15 leitend macht, wird der Strom durch die  obere Hälfte der Wicklung 29 anwachsen und die da  durch entstehende Veränderung des Magnetflusses  im Kern 23 in der Wicklung 25 eine Spannung indu  zieren, die die Basis 19 noch negativer in bezug auf  den     Emitter    17 macht und den Strom im     Kollektorkreis     des Transistors vergrössert;

   in ähnlicher Weise wird  bei wachsendem Strom im     Emitter-Kollektorkreis     des Transistors 39 und durch die untere Hälfte der  Wicklung 29 eine Spannung in der Wicklung 49 er  zeugt, die die Basis des Transistors 39 noch negativer  in bezug auf dessen     Emitter    macht.  



  Die Wirkungsweise der oben beschriebenen     Schal-          tungsanordung    ergibt sich nun wie folgt:  Man nehme an, dass der Verlauf der Eingangs  spannung derart ist, dass die Klemme 8 ein wenig  negativ ist bezüglich der     Mittelanzapfung    der Sekun  därwicklung 9, die Klemme 10 ein wenig positiv ist  bezüglich der     Mittelanzapfung    und dass die Span  nungsdifferenz zwischen ihnen wächst. Da die Basis  43 positiv bezüglich des     Emitters    gemacht wird, wird  der Transistor 39 immer mehr in seinen Sperrbereich  getrieben, und in seinen     Kollektorkreis    fliesst dann  praktisch kein Strom.

   Wenn im Strom des anderen  Transistors bei zunehmend negativer Spannung der  Klemme 8 die     Zenerspannung    der Diode 13 erreicht  ist, wird die Diode durchschlagen, und es wird ein  fast sofortiger Impuls des     Emitterbasisstromes    durch  den Transistor 15 entstehen, der den Transistor bei  einem hohen Wert des     Kollektorstromes    sofort leitend  macht. Die in der Wicklung 25 induzierte Spannung  macht die Basis 19 in bezug auf den     Emitter    17 immer  mehr     und    mehr negativ und lässt auf diese Weise den       Emitterstrom    äusserst schnell anwachsen, bis die Sätti  gung des     Kollektorstromes    erreicht worden ist.

   Bei  der nächsten Halbperiode, die von der Steuerquelle 1  erzeugt wird, wird der     Stromfluss    vom     Emitter    17 zur  Basis 19 unterbrochen, sobald die Spannung     zwischen     der     Klemme    8 und der     Mittelanzapfung    7 einen hö  heren Wert, und zwar von entgegengesetzter Polari  tät, erreicht wie die Spannung an den Klemmen der  Wicklung 25. Sobald die     Zenerspannung    der Diode 51  erreicht worden ist, wird die Diode     durchschlagen     und die Reihenfolge des in bezug auf den Transistor  15, Wicklung 25 und Diode 13 beschriebenen Vor  ganges wird sich in bezug auf die Diode 51, Wick  lung 29 und Transistor 35 wiederholen.  



  Im Falle einer Unausgeglichenheit in der Kur  venform der Eingangsspannung, durch die die Sätti  gung des magnetischen Kernes 23 herbeigeführt wird,  wird die an den Wicklungen 25 bzw. 49     induzierte          Spannung,    durch die der Strom gerade in jenem  Augenblick fliesst, sofort auf einen sehr niedrigen  Wert absinken und der durch den Transistor fliessende  Strom wird bestimmt durch die Spannung in der einen  Hälfte der Sekundärwicklung 9,

   vermindert um den  Spannungsabfall in der gerade     stromdurchflossenen          Zenerdiode.    Bei zweckmässigem Aufbau des Strom  kreises wird dieser Strom nur ein kleiner Bruchteil      des normalen Basisstromes sein und dadurch der       Kollektorstrom    auf einen unschädlichen Wert be  grenzt.  



  Als ein Ergebnis der sich unterstützenden Wir  kungen der     Zenerdioden    13 und 51 und der Rück  kopplungswicklungen 25 und 49 hat die an den  Klemmen der Sekundärwicklung 33 des Transforma  tors 35 auftretende Ausgangsspannung eine recht  eckige Kurvenform mit einer fast senkrechten Wellen  front. Der plötzliche Impuls des Basisstromes mit  seinem äusserst hohen Wert nach einem Sperrstrom  durchschlag gewährleistet, dass der Durchgang durch  das untere Knie der     Kollektorstrom-Basisstrom-Cha-          rakteristik    des Transistors von äusserst kurzer Dauer  sein wird, und dass die sich ergebende Abweichung  der Kurvenform der     Ausgangsspannung    von der  idealen     Rechteckform    minimal ist.

   Gewöhnlich ist  diesbezüglich die Kurvenform der     Ausgangsspannung          besser    als jene der Eingangsspannung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Gegentakttransistor-Verstärker für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuerstromkreis hälfte eine positive Rückkopplung besitzt und zugleich in Reihe mit der Steuerstrecke jedes Transistors und mit entgegengesetzter Durchlassrichtung gegenüber dieser je eine Zenerdiode angeordnet ist, die nach Er reichen der Zenerspannung in je eine Halbwelle der Steuerspannung in Sperrichtung leitend wird und den Steuerstromfluss freigibt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Gegentakttransistor-Verstärker nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Ausgangstransformators aus einem magnetischen Werkstoff mit praktisch rechteckförmiger Magnetisie- rungsschleife besteht. 2. Gegentakttransistor-Verstärker nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rück kopplungsspannung kleiner als die Steuerspannung bemessen ist.

   3. Gegentakttransistor-Verstärker nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Steuer- stromkreish'älfte jeweils die eine Hälfte der Sekun- därwicklung des Eingangstransformators, eine Vor spannungsquelle, eine Diode und eine Rückkopp lungswicklung in Reihe liegen. 4. Gegentakttransistor-Verstärker nach Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor spannungsquelle veränderbar ist.