DD300722A7 - Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgangsgrößen, vorzugsweise von Endstufen - Google Patents

Abstract

Verstärkerausbildung zur Stabilisierung der Ausgangsgrößen gegenüber sowohl positiven als auch negativen Abweichungen der Umgebungstemperatur und der Betriebsspannung zur vorzugsweisen Anwendung bei transistorisierten Leistungs- und Endstufen für Geräte der elektrischen Nachrichtentechnik. Die Stabilisierungswirkung wird in analoger Weise für Parallel- und Reihengegentaktendstufen dadurch erreicht, daß eine gleichstrommäßig mehr oder minder stark gegengekoppelte Transistorstufe in Emitterschaltung, deren Arbeitspunkt unter anderem aus einer direkten Ankopplung an die Betriebsspannung abgeleitet wird, die Basisvorspannung beider Endtransistoren derart beeinflußt, daß deren Arbeitspunkt bzw. Kollektorstrom auf konstanten Werten verbleiben. Als Anwendungsgebiet kommt vorzugsweise der Einsatz in batteriegespeisten, transportablen Geräten, die starken Klimaschwankungen ausgesetzt sind, in Frage. Die erfindungsgemäße Lösung ist am besten in Figur 1 erkennbar. Fig.1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Verstäi torausbildung zur Stabilisierung der Ausgangsgrößen gegenüber sowohl positiven als auch negativen Schwankungen der Umgebungstemperatur und der Betriebsspannung zur vorzugsweisen Anwendung bei transistorisierten Leistungs- und Endstufen.

Bei der technischen Anwendung von Transistorschaltungen sieht man sich stets dem Problem der thermischen Abhängigkeit der Transistorparameter und damit zwangsläufig der unerwünschten Verschiebung des Arbeitspunktes bei Temperaturschwankungen ausgesetzt. Sind die <en thermischen Veränderungen weiterhin Schwankungen dor Betriebsspannung, z. B. bei batteriegespeisten Geräten in Abhängigkeit der Betriebsdauer überlagert, so ergeben sich Verschiebungen des Arbeitspunktes außerordentlich komplexer Natur.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kann man diesen Schwierigkeiten, insbesondere in Vorverstärkerstufen mit Kleinsignalaussteuerung relativ mühelos mit Gegenkopplungsmaßnahmen begegnen, so verbieten sich derartige Maßnahmen bei Endstufen wegen der dabei zwangsläufig mit in Kauf zu nehmenden Erhöhung des ausgangsseitigen Innenwiderstandes.

In der Literatur sind nun Schaltungsanordnungen begannt, die eine Arbeitspunktstabilisierung gegenüber Schwankungen der Umgebungstemperatur hei

a) Parallelgegentaktendstufen durch Anwendung von NTC-Widerstandskombinationen im Basiskreis/1,3/

b) Reihengegentaktendstufen durch Anwendung von Dioden, NTC-Widerstandskombinationen bzw. von Transistoren als Arbeitswiderstand der Treiberstufe/2,3/

bewirken sowie andere Schaltungen, welche die Konstanthaltung nur der Mittenspannung bei Reihengegentaktendstufen gewährleisten/2/.

Des weiteren werden Schaltungen beschrieben, die mit hohem Aufwand eine gut9 Stabilität gegenüber Temperaturschwankungen aufweisen, deren Ruheströme jedoch gegenüber Betriebsspannungsschwankungen relativ schlecht stabilisiert sind, so daß ein besonderer Schutztransistor verwendet werden muß, der dann in Funktion tritt, wenn infolge hoher Betriebsspannungsschwankungen der Endstufenruhestrcm unzulässig hoch zu werden droht, so daß der Endstufentransistor unmittelbar vor Erreichen seiner höchstzulässigen Stromabnahme durch die Begrenzerwirkung des Schutztransistors gerade noch in einen zulässigen Arbeitsbereich gefahren wird/4/.

In einer weiteren Schrift wird eine aufwendige Stabilisierung nur der Mittenspannung gegenüber Temperatur-und Betriebsspannungsschwankungen dargelegt, der Ruhestrom jedoch nur in bekannter Weise durch eine Stromgegenkopplung begrenzt/5/. Schließlich werden Schaltungen mit reinen Schutzfunktionen für die Endstufentransistoren vorgeschlagen, wobei die Schutzfunktion in Abhängigkeit des Endstufentransistorstromes bzw. deren Kollektor-Emitter-Spannung eintritt/6/. Die somit als Stand der Technik bekannten Schaltungen weisen folgende Nachteile auf:

- Stabilisierungsmaßnahmen mit NTC-Widerstandskombinationen sind nur bei positiven Temperaturändorungen ausreichend wirksam,

- eine Konstanthaltung des Kollektorruhestromes bei kombinierten Schwankungen von Betriebsspannung und Temperatur wird in keinem Fall gewährleistet,

- die Beeinflussung des Ruhestromes der Endtransistoren bei Betriebsspannungsschwankungen ist nur in Form einer Begrenzung, nicht einer Regelung, realisiert,

- die angeführte Begrenzerwirkung der Schutzglieder hat auch bei kurzzeitigen und daher unschädlichen Vollaussteuerungen der Endtransistoren in den dargelogten Schaltungsvarianten eine Verzerrung der Ausgangssignale zur Folge,

- die zum Toil, zumindest gegenüber Temperaturschwankungen, gute Stabilität wird durch einen kaum vertretbar hohen Aufwand erkauft.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat den Zweck, insbesondere bei aus den verschiedensten Gründen mit schwankender Betriebsspannung gespeisten Geräten, die unter extrem schwankenden thermischen Bedingungen sicher arbeiten müssen, eine Konstanthaltung der elektrischen Parameter der Endstufen zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit vertretbarem Aufwand die Stabilisierung des Arbeitspunktes gegenüber extremen Temperaturschwankungen und die Stabilisierung des Ruhestromes gegenüber kombinierten Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen unabhängig von der Richtung der Schwankung zu realisieren. Dazu ist prinzipiell ein Regelglied notwendig, welches im Zusammenspiel mit den Endstufentransistoren einen geschlossenen Regelkreis bildet. Diese Aufgabe wird in analoger Weise für Parallel- und Reihongegentaktendstufen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine gleichstrommäßig mehr oder minder stark gegengekoppelte Transistorstufe in Emitterschaltung, deren Arbeitspunkt u.a. aus einer direkten Ankopplung an die Betriebsspannung abgeleitet wird, die Basisvorspannung beider Endstufentransistoren derart beeinflußt, daß deren Arbeitspunkt bzw. Kollektorstrom auf konstanten Werten verbleiben. Dabei wird für den Fall der Reihengegentaktendstufen die Mittenspannung durch ein konstant ausgesteuertes Widerstandsverhältnis aus der variablen Betriebsspannung abgeleitet. Die stabilisierende Basisvorspannung wird in beiden Fällen aus einer Widerstandskombination abgeleitet, deren einer Widerstand die botriebsspannungs- und temperaturgesteuerte Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors ist. Die bei den dargelogten Schaltungsbeispielen infolge von Begrenzerwirkung der Schutzglieder eintretenden Verzerrung der Ausgangssignale wird erfindungsgemäß dadurch ausgeschaltet, daß die Stabilisierungsschaltung für Wechselgrößen generell niederohmig gehalten wird (z.B. Parallelkondensatoren).

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: den Anwendungsfall einer Roihengegentaktendstufe Fig. 2: den Anwendungsfall einer Parallelgepentaktendstufe.

Gemäß Figur 1 wird der Arbeitspunkt des Regeltransistors T1 über R1 von der variablen Betriebsspannung UE abgeleitet. Die Basisvorspannung für beide Endtransistoren T2 und T3 wird aus dem Spannungsteiler, bestehend aus R2, rCE 1, R5 und R6,

bezogen. Die Mittenspannung resultiert aus dem Spannungsteiler R2, rBE2 und R7, R8 und rBE3 und R6.

Es bedeuten

rCE 1 = Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke von T1,

rBE 2,3 = Widerstand der Basis-Emitter-Strecke von T2,3.

Die Veränderung der Betriebsspannung oder der Umgebungstemperatur hat somit eine gegenläufige Veränderung der Basisvorspannung derart zur Folge, daß bei Variation der Temperatur der Arbeitspunkt von T2,3 und bei Überlagerung variabler Betriebsspannung, deren Kollektorstrom konstantgohalten wird. Die Signalspannung wird in üblicher Weise kapazitiv an die Basen von T2 und T3 angekoppelt. Gemäß Figur 2 wird der Arbeitspunkt des Regeltransistors über eine Diode entsprechender Kennlinie oder eine Diodenkombination und einen Teil des Widerstandes R9 unter Ausnutzung der nichtlinearen Stromspannungskennlinie der Diodenkombination direkt aus der Betriebsspannung abgeleitet. Die stabilisierende Basisvorspannung für die Endstufentransistoren wird aus der Widerstandskombination von R10, rCE4, R11 und aus dem diese Kombination vom Kollektor

von T4 aus belastenden Spannungsteiler R12 von der Betriebsspannung abgeleitet. Die Abhängigkeit des Widerstandes der

Kollaktor-Emitter-Strecke von Betriebsspannung und Temperatur wird zur Ruhestromstabilisierung bzw. Arbeitspunktstabilisierung ausgenutzt.

Claims (3)

1. Verstärkerausbildung zur Stabilisierung der Ausgangsgrößen von transistorisierten Leistungs-und Endstufen durch eine in gegengekoppelter Emitterschaltung ausgeführte Regelstufe, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anwendung in Reihengegentaktstufen diese Regelstufe zwischen den Basen der Leistungstransistoren (T2, T3) in Reihe mit den kollektorseitigen Basisspannungsteilerwiderständen (R2, R6) angeordnet ist, wobei zwischen der Basis des Regeltransistors (T 1) und der Betriebsspannung (UB) ein einstellbarer Widerstand (R Dangeordnet ist und daß bei Anwandung in Parallelgegentaktendstufen der Basisspannungsteiler des Regeltransistors (T4) aus einer Reihenschaltung eines mit Abgriff versehenen Widerstandes (R 9) und einer Diode bzw. Diodenkombination (D 1... n) besteht, wobei letztere in Flußrichtung gepoiv am kollektorseitigen Pol der Speisespannung (UB) liegt und daß die Basisvorspannung der Leistungstransistoren (T5, T6) an einem Abgriff des Widerstandes (R 12) abgenommen wird, welcher zwischen dem Verbindungspunkt des Kollektors des Regeltransistors (T4) mit dem Arbeitswiderstand (R 10) und Erdpotential liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Widerstand R1, R9 und R12 Potentiometer sind.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, üdß die Stabilisierungsschaltung wechselstrommäßig niederohmig ausgelegt ist.