DE1003802B - Gegengekoppelter Transistorverstaerker - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen gegengekoppelten Transistorverstärker mit mindestens einem nicht stromverstärkenden und einem darauffolgenden stromverstärkenden Transistor, wobei das zu verstärkende Signal der Basiselektrode des nicht stromverstärkenden Transistors zugeführt wird. Sie bezweckt insbesondere, einen äußerst stabilen Verstärker dieser Art mit sehr geringer Verzerrung zu schaffen.

Bei Transistorschaltungen ist insbesondere deswegen, weil alle Elektroden Strom führen und daher vielfältigere Rückwirkungen auftreten als bei Elektronenröhren, und wegen der starken Änderung der Transistoreigenschaften bei Temperaturschwankungen eine Reihe von zusätzlichen Maßnahmen erforderlich. Daher können praktisch brauchbare Transistorschaltungen nicht ohne weiteres durch ein einfaches Umformungsschema, z. B. allein auf Grund des Dualitätsprinzips, aus Röhrenschaltungen abgeleitet werden, insbesondere dann nicht, wenn eine Transistorschaltung nur wenige Schaltungselemente aufweist, und trotzdem eine Anzahl bestimmter Forderungen, z. B. hinsichtlich der Stabilität des Arbeitspunktes und der Verzerrungsfreiheit, gleichzeitig erfüllen soll.

Bei einem gegengekoppelten Transistorverstärker mit mindestens einem nicht stromverstärkenden und einem stromverstärkenden Transistor, wobei das zu verstärkende Signal der Basiselektrode des nicht stromverstärkenden Transistors zugeführt wird, erhält man bei geringstem Aufwand an Schaltungselementen eine gute Stabilisierung und eine wesentliche Unterdrückung von Verzerrungen, wenn gemäß der Erfindung die Kollektorelektrode des nicht stromverstärkenden Transistors über einen Gleichstrom durchlassenden Weg mit der Emitterelektrode des stromverstärkenden Transistors verbunden ist, und wenn in den für den Emitterkreis des nicht stromverstärkenden und den Basiskreis des stromverstärkenden Transistors gemeinsamen Weg, der über die Speisequelle und die Ausgangsimpedanz des Verstärkers zur Kollektorelektrode des stromverstärkenden Transistors führt, eine Gegenkoppelimpedanz eingefügt ist.

Durch die erwähnte Zusammenschaltung eines nicht stromverstärkenden und eines stromverstärkenden Transistors ergibt sich ein Kreis, in dem die ihn durchfließenden Ströme, nämlich der Emitterstrom des nicht stromverstärkenden und der Kollektorstrom des stromverstärkenden Transistors, so gerichtet sind, daß eine Gegenkopplung der Nutzschwingungen, d. h. die Zuführung eines Teiles der Ausgangsschwingungen mit entgegengesetzter Phasenlage an den Eingangskreis, erzielt wird und gleichzeitig eine Stabilisierung der Arbeitspunkte beider Transistoren, und zwar Gegengekoppelter Transistorverstärker

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. Juni 1953

Jan Verhagen und Johannes Ensink,

Hilversum (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

allein durch Einschaltung eines einzigen Widerstandes in den genannten Kreis.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, wobei
Fig. 1 ein einfaches Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 2 eine Gegentaktschaltung mit Transistoren entsprechender Leitfähigkeit darstellt und

Fig. 3 eine Gegentaktschaltung mit Transistoren entgegengesetzter Leitfähigkeit zeigt.

Nach Fig. 1 wird ein zu verstärkendes Signal einer Quelle 1 der Basiselektrode b eines nicht stromverstärkenden Transistors 2, z.B. eines pnp-Grenzschichttransistors, zugeführt, dem ein stromverstärkender Transistor 3, z. B. ein Spitzenkontakttransistor, folgt. Unter »stromverstärkend« soll verstanden werden, daß das Verhältnis zwischen dem Kollektor- und dem Emitterwechselstrom des betreffenden Transistors größer als 1 ist; unter »nicht stromverstärkend« soll verstanden werden, daß dieses Verhältnis gleich 1 oder kleiner ist.

Die Kollektorelektrode c des Transistors 2 ist nach der Erfindung über einen den Gleichstrom durchlassenden Weg 4 mit der Emitterelektrode e des Transistors 3 verbunden. In dem für den Emitterkreis des nicht stromverstärkenden Transistors 2 und für den Basiskreis des stromverstärkenden Transistors 3 gemeinsamen Weg, der über die Speisequelle 18 und die Primärwicklung eines Transformators, an den sekundär die Ausgangsimpedanz 12 angeschlossen ist, zur Kollektorelektrode des stromverstärkenden Transistors 3 verläuft, ist eine Gegenkoppelimpedanz 6 eingefügt.

609 838/264

Durch

^lb-2·

⁰C 2>

i_e2 bzw.

I₀₃, i_cs, ^₃ sind in Fig. 1

die Basis-, Kollektor- und Emitterströme der Transistoren 2 und 3 mit ihrer Flußrichtung angegeben. Wie daraus hervorgeht, fließt durch die Gegenkoppelimpedanz die Summe der Ströme-Jg₂ und i_b3; da bei dem nicht stromverstärkenden Transistor der Basisstrom If₂ klein ist gegen den Kollektorstrom i_c%, ist i_e, praktisch gleich i_c2 und infolge der gleichstromdurchlässigen Verbindung 4 auch gleich i_{e s}, d. h.

^e 2 ⁼⁼ ^e 2 ⁼ ^e 3·

Durch die Impedanz 6 fließen somit die Ströme

^le2

, — l_e

— l

_{c 3}.

Selbstverständlich können die Gegenkoppelimpedanzen 6 der Fig. 1 bzw. 6 α und 6 b der Fig. 2 bzw. 6 c und 6 d der Fig. 3, die hier als Widerstände angedeutet sind, eine bestimmte Frequenzabhängigkeit aufweisen, um eine sich mit der Frequenz ändernde Gegenkopplung zu erzielen. Es können auch in die den Gleichstrom durchlassende Verbindung 4 der Fig. 1 bzw. in die entsprechenden Verbindungen 4 α und 4 b der Fig. 2 bzw. 4 c und 4 d der Fig. 3 noch mehrere ίο den Gleichstrom verstärkende Transistoren bzw. den Gleichstrom durchlassende Impedanzen eingeschaltet werden.

Man sieht, daß in der Tat durch die Gegenkoppelimpedanz 6 etwa der gesamte Ausgangsstrom i_ea fließt, so daß sich die gewünschte Gegenkopplung einstellt.

Da diese Gegenkopplung nicht nur für die Nutzschwingungen, sondern auch für Gleichstrom wirksam ist, wird gleichzeitig die Stabilität der Schaltung bezüglich Schwankungen der Speisequelle und des Arbeitspunktes wesentlich verbessert. Das verstärkte Signal, das an der Ausgangsimpedanz 12 erzeugt wird, ist dann nahezu verzerrungsfrei. Da außerdem alle unerwünschten Phasendrehungen vermieden sind, ist der Verstärker sehr stabil trotz der Tatsache, daß die Impedanz 6 eine positive Rückkopplung des Transistors 3 herbeiführt.

Vorteilhafte Werte für die angewandten Schaltungselemente sind z. B. Impedanz 6 mit 50 Ohm, Widerstand 15 mit 400 Ohm, Widerstand 16 mit 12 kOhm, Widerstand 17 mit 150 Ohm.

Fig. 2 zeigt eine Abart, bei der zwei Verstärker der in Fig. 1 dargestellten Art in Gegentakt geschaltet sind. Die Basisvorspannung der Transistoren 2 a und 2 b, die dem Transistor 2 der Fig. 1 entsprechen, wird mittels eines gemeinsamen, gegebenenfalls durch einen Kondensator 9 entkoppelten Widerstandes 10 erzeugt.

Fig. 3 zeigt eine Abart des Gegentaktverstärker, bei dem die obere Verstärkerhälfte gleich der nach Fig. 1 ist und die untere Verstärkerhälfte Transistoren entgegengesetzter Leitfähigkeit gegenüber denen der oberen Hälfte enthält. Die Signalschwingungen werden gleichphasig den Basiselektroden b der den Strom nicht verstärkenden Transistoren 2 c und 2 d zugeführt, so daß an den Kollektorelektroden c der den Strom verstärkenden Transistoren 3c und 3d in Gegentakt verstärkte Ströme erzeugt werden, die mit der richtigen Phase der Belastungsimpedanz 12 zugeführt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gegengekoppelter Transistorverstärker mit mindestens einem nicht stromverstärkenden und einem stromverstärkenden Transistor, dem das zu verstärkende Signal der Basiselektrode des nicht stromverstärkenden Transistors zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode des nicht stromverstärkenden Transistors (2) über einen Gleichstrom durchlassenden Weg (4) mit der Emitterelektrode des stromverstärkenden Transistors (3) verbunden ist und daß in den für den Emitterkreis des nicht stromverstärkenden und den Basiskreis des stromverstärkenden Transistors gemeinsamen Weg, der über die Speisequelle (18) und die Ausgangsimpedanz (12) des Verstärkers zur Kollektorelektrode des stromverstärkenden Transistors (3) führt, eine Gegenkoppelimpedanz (6) eingefügt ist (Fig. 1).

2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung (4) zwischen beide Transistoren weitere den Gleichstrom verstärkende Transistoren bzw. Gleichstrom durchlassende Impedanzen eingeschaltet sind.

3. Gegentaktschaltung, gekennzeichnet durch die Anwendung zweier Transistorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, die mit gegenphasigen Spannungen gesteuert werden (Fig. 2).

4. Abwandlung der Gegentaktschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Verstärkerzweig Transistoren entgegengesetzter Leitfähigkeit gegenüber dem anderen Verstärkerzweig enthält und beide durch die Signalschwingungen gleichphasig gesteuert werden (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Bell Syst., Tech. Journ., 1949, H. 3, S. 386;
LOnde Electrique, 1953, H. 310, S. 33.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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