DE1013718B - Tuned transistor amplifier - Google Patents

Tuned transistor amplifier

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DE1013718B
DE1013718B DEN11000A DEN0011000A DE1013718B DE 1013718 B DE1013718 B DE 1013718B DE N11000 A DEN11000 A DE N11000A DE N0011000 A DEN0011000 A DE N0011000A DE 1013718 B DE1013718 B DE 1013718B
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transistor
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DEN11000A
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Johannes Wilhelmus Ma Adrianus
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem abgestimmten Transistorverstärker, zwischen dessen Emitterelektrode und Basiselektrode wenigstens die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität in der erwähnten Reihenfolge liegt, deren Reihenresonanz wenigstens nahezu der Signalfrequenz entspricht.The invention relates to a circuit arrangement with a tuned transistor amplifier, between its emitter electrode and base electrode at least the series connection of a capacitor and an inductance is in the order mentioned, whose series resonance is at least almost the signal frequency is equivalent to.

Es ergibt sich, daß bei Transistorverstärkern im allgemeinen eine störende Rückwirkung vom Ausgang des Verstärkers auf seinen Eingang auftritt. So werden Änderungen des Ausgangskreises, ζ. Β. der Ausgangsimpedanz des Transistors, in seinem Eingangskreis wirksam. Folgt auf den Transistorverstärker ζ. Β. ein zweiter, dessen Verstärkungsgrad durch einen Strom geregelt wird, wobei mit dieser Regelung gewöhnlich eine Änderung der Eingangsimpedanz des zweiten Verstärkers einhergeht, so macht sich diese Änderung infolge der erwähnten Rückwirkung auch im Eingangskreis des zuerst genannten Transistorverstärkers bemerkbar. Schaltet man ferner in den Eingangs- und Ausgangskreis des Transistors abgestimmte Kreise, so bewirkt die erwähnte Rückwirkung eine unerwünschte Kopplung zwischen diesen abgestimmten Kreisen, was vielfach zu einer unerwünschten Unsymmetrie der Resonanzkurven dieser Kreise führt. Auch lassen sich im allgemeinen Schaltungen ohne Rückwirkung, wie Elektronenröhrenschaltungen, wesentlich leichter berechnen und übersehen als Transistorverstärker mit Rückwirkung.It turns out that in transistor amplifiers in general a disturbing reaction from the output of the Amplifier occurs on its input. Changes to the output circle, ζ. Β. the output impedance of the transistor, effective in its input circuit. Follows the transistor amplifier ζ. Β. a second, whose gain is regulated by a current, with this regulation usually changing the input impedance of the second amplifier goes hand in hand, this change is made as a result of the mentioned Feedback is also noticeable in the input circuit of the transistor amplifier mentioned first. Switches if one also has tuned circuits in the input and output circuit of the transistor, this causes the aforementioned Reaction creates an undesirable coupling between these coordinated circles, which in many cases results in an undesirable one Asymmetry of the resonance curves of these circles. In general, circuits can also be used without feedback, such as electron tube circuits, are much easier to calculate and overlook than transistor amplifiers with retroactive effect.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zwecks Herabsetzung der Rückwirkung des Ausgangs des Verstärkers auf seinen Eingang das zu verstärkende Signal dem Kreis zwischen der Kollektor- und der Emitterelektrode und dem Kreis zwischen der Kollektor- und der Basiselektrode des Transistors gegenphasig in einem Verhältnis etwa gleich dem Verhältnis zwischen dem Emittor- und dem Basiswiderstand des Transistors zuzuführen. Diese Schaltung eignet sich aber weniger gut zur Verstärkung von Schwingungen mit höherer Frequenz, da dann die parasitäre Kollektorkapazität des Transistors die Rückwirkungsabnahme in unerwünschter Weise beeinflußt und man außerdem bei hohen Frequenzen den Transistor vorzugsweise in geerdeter Basisschaltung betreibt; in diesem Falle ergibt sich eine höhere Grenzfrequenz des Verstärkungsgrades. It has been suggested to reduce the effect of the amplifier's output on its Input the signal to be amplified to the circuit between the collector and emitter electrodes and the circuit between the collector and the base electrode of the transistor in phase opposition in a ratio approximately the same the ratio between the emitter and the base resistance of the transistor. This circuit but is less suitable for amplifying vibrations with a higher frequency, since then the parasitic Collector capacitance of the transistor affects the decrease in feedback in an undesirable manner and one also operates the transistor preferably in a grounded base circuit at high frequencies; in this Trap results in a higher cutoff frequency of the gain.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art wird die beschriebene Rückwirkung bei hoher Frequenz beseitigt, wenn gemäß der Erfindung zur Herabsetzung unerwünschter Rückwirkung infolge der inneren, zwischen der Kollektor- und Basiszone wirksamen Kapazität C0 eine im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen geeignet bemessenen Ausgleichswiderstand R an einen Punkt zwischen der erwähnten Induktivität L und Kapazität C zurückgeführt wird.In a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, the described reaction at high frequency is eliminated if, according to the invention, a voltage generated in the collector circuit via a suitably dimensioned balancing resistor R an in order to reduce undesired reaction due to the internal capacitance C 0 effective between the collector and base zone a point between the mentioned inductance L and capacitance C is fed back.

Abgestimmter TransistorverstärkerTuned transistor amplifier

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dipl.-Ing. K. Lengner, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 4. August 1954Claimed priority:
Netherlands 4 August 1954

Adrianus Johannes Wilhelmus Marie van Overbeek,Adrianus Johannes Wilhelmus Marie van Overbeek,

Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
has been named as the inventor

Es ist zwar bereits bekannt, daß bei Transistorschaltungen ebenso wie bei Röhrenschaltungen positive und negative Rückkopplungen angewendet werden können. Bei der Erfindung wird jedoch weder eine positive noch eine negative Rückkopplung benutzt,It is already known that in transistor circuits as well as in tube circuits positive and negative feedback can be applied. In the invention, however, neither one positive or negative feedback is used,

sondern durch die angegebene Einschaltung des Ausgleichswiderstandes wird eine um etwa 90° gegenüber der Ausgangsspannung phasenverschobene Schwingung zurückgeführt, durch die die unerwünschte Wirkung eines Stromes ausgeglichen wird, der über eine innere Kapazität mit entgegengesetzt um 90° verschobener Phase dem Eingangskreis zufließt.but by the specified activation of the balancing resistor an oscillation that is about 90 ° out of phase with the output voltage is returned, which compensates for the undesirable effect of a current that has an internal capacitance flows to the input circuit with a phase shifted by 90 ° in the opposite direction.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example.

Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar; Fig. 2 zeigt eine Abart undFig. 1 illustrates an embodiment of the invention; Fig. 2 shows a variant and

Fig. 3 eine weitere Abart von Fig. 1 ;
Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild von Fig. 1.
In der Schaltung nach Fig. 1 werden die zu verstärkenden Signalschwingungen über einen Transistor 1Fig. 3 shows a further variant of Fig. 1;
FIG. 4 shows an equivalent circuit diagram from FIG. 1.
In the circuit according to FIG. 1, the signal oscillations to be amplified are transmitted via a transistor 1

einem Transistor 2 in geerdeter Basisschaltung zugeführt. Darunter ist zu verstehen, daß die Basiselektrode des Transistors 2 seinem Ein- und Ausgangskreis gemeinsam ist, also nicht notwendigerweise ohne Zwischenschaltung von Impedanzen mit Erde verbunden sein muß (siehefed to a transistor 2 in a grounded base circuit. This means that the base electrode of the Transistor 2 is common to its input and output circuit, so not necessarily without interconnection must be connected to earth by impedances (see

z. B. Fig. 3). Der Eingangskreis, das ist der Kreis zwischen der Emittor- und der Basiselektrode des Transistors 2, enthält in der angegebenen Reihenfolge einen Kondensator C in Reihe mit einer Induktivität L1 wobei die Resonanzfrequenz des Reihenkreises L-C z. B. Fig. 3). The input circuit, that is the circuit between the emitter and the base electrode of the transistor 2, contains in the specified order a capacitor C in series with an inductance L 1 where the resonance frequency of the series circuit LC

709 6CT297709 6CT297

nahezu der Signalfrequenz entspricht. Infolge dieser Schaltweise wird ein hoher Verstärkungsgrad des Transistors 2 erreicht.almost corresponds to the signal frequency. As a result of this switching manner, the transistor gain is high 2 reached.

Zur Herabsetzung der unerwünschten Rückwirkung wird die im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen Widerstand R an den Verbindungspunkt der erwähnten Induktivität L und Kapazität C zurückgeführt. Wie an Hand des Ersatzschaltbildes nach Fig. 4 nachgewiesen wird, wird die Rückwirkung, die als eine im Ausgangskreis wirksame Spannungsquelle V dargestellt werden kann, bei richtiger Bemessung des Widerstandes R wesentlich herabgesetzt, da die Quelle V dann einen nahezu vernachlässigbaren Strom in der Induktivität L erzeugt.To reduce the undesired reaction, the voltage generated in the collector circuit is fed back via a resistor R to the connection point of the inductance L and capacitance C mentioned. As will be demonstrated with reference to the equivalent circuit diagram of FIG. 4, the feedback effect, which can be represented as effective in the output circuit voltage source V is substantially reduced with proper dimensioning of the resistor R, since the source V then an almost negligible current in the inductor L generated.

In Fig. 4 bezeichnet re den Emittorwiderstand, r0 den Kollektorwiderstand, rb den Basiswiderstand für Signalfrequenzen, welche höher als die Kollektor-Basis-Grenzfrequenz des Transistors sind,und rb -f- rb" denjenigen für Signalfrequenzen, welche niedriger als diese Grenzfrequenz sind. Bekanntlich kann das Verhalten eines Transistors bei hohen Frequenzen durch die Annahme einer Kapazität Cc zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände rb und rt" und der Kollektorelektrode c des Transistors beschrieben werden.In FIG. 4, r e denotes the emitter resistance, r 0 the collector resistance, r b the base resistance for signal frequencies which are higher than the collector-base cut-off frequency of the transistor, and r b -f r b " those for signal frequencies which are lower As is well known, the behavior of a transistor at high frequencies can be described by the assumption of a capacitance C c between the connection point of the resistors r b and r t " and the collector electrode c of the transistor.

Bei hohen Signalfrequenzen, bei denen die Impedanz der Kapazität C einen geringen Wert gegenüber dem des Widerstandes rc hat, wird am Widerstand rb eine Spannung erzeugt, die gegenüber der Spannung V um nahezu" 90° in der Phase voreilt. Diese Spannung würde bei Abwesenheit des Widerstandes R einen gleichen Strom durch die Induktivität L bewirken, da der Kreis L-C für die Signalfrequenz in Reihenresonanz ist. Über den Widerstand R wird der Induktivität L dann ein zweiter, gegenüber der Spannung V um 90° nacheilender Strom zugeführt, der bei richtiger Größe des Wider-Standes R außerdem die gleiche Amplitude wie der zuerst genannte Strom hat und diesen Strom daher ausgleicht. Wird der Widerstand R zwischen der Kollektorelektrode c und dem Verbindungspunkt von L und C angeordnet, so muß er ungefähr von der Größe.At high signal frequencies, at which the impedance of the capacitance C has a low value compared to that of the resistor r c , a voltage is generated at the resistor r b which leads the voltage V by almost "90 ° in phase. This voltage would be at absence of resistance R cause a same current through the inductor L, since the circuit LC is the signal frequency in the series resonance. About the resistance R of the inductance L is then the second, fed with a 90 ° lagging current relative to the voltage V, which when properly size of the counter-object R also has the same amplitude as the first-mentioned current, and therefore compensates for this current. If the resistor R c and arranged between the collector electrode to the connection point of L and C, it must about the size.

Die beiden vernachlässigten Einflüsse lassen sich, wie in Fig. 3 dargestellt, praktisch dadurch unterdrücken, daß in den Basiskreis des Transistors 2 eine geringe Induktivität 8 eingeschaltet wird, deren Größenordnung im dargestellten Falle etwaThe two neglected influences can be how shown in Fig. 3, practically suppress that in the base circuit of the transistor 2 a small Inductance 8 is switched on, the order of magnitude in the case shown approximately

■L■ L

betragen muß.must be.

gewählt werden; wird er aber angeschlossen, wie es in den Fig. 1 und 4 bzw. in Fig. 2 dargestellt ist, so muß er entsprechend dem Transformationsverhältnis des Ausgangs-Autotransformators 5 größer oder kleiner gewählt werden.to get voted; but if it is connected, as shown in FIGS. 1 and 4 or in FIG. 2, it must selected larger or smaller according to the transformation ratio of the output autotransformer 5 will.

Bei den vorhergehenden Betrachtungen wurde unter anderem weder der Einfluß der parasitären Kapazität 6 parallel zum Widerstand R (s. Fig. 2) noch der des Widerstandes rc parallel zur Kapazität C c (s. Fig. 4) berücksichtigt. Der zuerst genannte Einfluß läßt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, dadurch herabsetzen, daß der Widerstand R mit einer Anzapfung 7 des Ausgangs-Autotransformators 5 verbunden und/oder ein Kondensator C zwischen den Verbindungspunkt des Widerstandes R mit dem Kondensator C und der erwähnten Induktivität L geschaltet wird, so daß dann der Eingangsreihenkreis aus den Schaltelementen L, C, C besteht. In diesem Falle hat die Kapazität 6 einen geringeren Einfluß auf die Phasendrehung des über den Widerstand R der Induktivität L zurückgeführten Stromes.In the previous considerations, among other things, neither the influence of the parasitic capacitance 6 parallel to the resistance R (see FIG. 2) nor that of the resistance r c parallel to the capacitance C c (see FIG. 4) was taken into account. The first-mentioned influence can be reduced, as shown in FIG. 2, in that the resistor R is connected to a tap 7 of the output autotransformer 5 and / or a capacitor C between the connection point of the resistor R with the capacitor C and the aforementioned Inductance L is switched so that the input series circuit consists of the switching elements L, C, C. In this case, the capacitance 6 has a smaller influence on the phase rotation of the current fed back through the resistor R of the inductance L.

Bei einer praktischen Ausführungsform dieser Schaltung S, war L = 1,3 mHenry, C = 100 pF, C kurzgeschlossen, r„' == 20 Ohm, rc = 25 Ohm, rc = 100 kOhm, C0 = 4OpF, S. R = 52 kOhm bei Anschluß an eine Anzapfung 7 auf ein Fünftel des Kollektoranschlusses.In a practical embodiment of this circuit S, L = 1.3 mHenry, C = 100 pF, C short-circuited, r "' == 20 ohms, r c = 25 ohms, r c = 100 kOhm, C 0 = 40 pF, S R = 52 kOhm when connected to a tap 7 on one fifth of the collector connection.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung mit einem abgestimmten Transistorverstärker, zwischen dessen Emittor- und Basiselektrode wenigstens die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität in der angegebenen Reihenfolge liegt, deren Resonanzfrequenz wenigstens nahezu der Signalfrequenz entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung unerwünschter Rückwirkung infolge der inneren, zwischen der Kollektor- und Basiszone wirksamen Kapazität (C0) eine im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen Ausgleichswiderstand (R) an einen Punkt zwischen der erwähnten Induktivität (L) und Kapazität (C) zurückgeführt wird.1. Circuit arrangement with a tuned transistor amplifier, between the emitter and base electrode at least the series connection of a capacitor and an inductor is in the order given, the resonance frequency at least almost corresponds to the signal frequency, characterized in that to reduce unwanted feedback due to the inner, between the Collector and base zone effective capacitance (C 0 ) a voltage generated in the collector circuit is fed back via a compensation resistor (R) to a point between the mentioned inductance (L) and capacitance (C). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichswiderstand (R) zwischen der Kollektorelektrode und dem Verbindungspunkt des Kondensators (C) und der Induktivität (L) eingeschaltet ist und vorzugsweise ungefähr die Größe2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the balancing resistor (R) between the collector electrode and the connection point of the capacitor (C) and the inductance (L) is switched on and preferably approximately the size hat, wobei L die Größe der Induktivität, Cc die Größe der inneren Kollektor-Basis-Kapazität des Transistors und rh' der bei der Signalfrequenz wirksame Basiswiderstand des Transistors ist.where L is the size of the inductance, C c is the size of the internal collector-base capacitance of the transistor and r h 'is the base resistance of the transistor effective at the signal frequency. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der im Kollektorkreis erzeugten Gesamtspannung über den erwähnten Widerstand zurückgeführt wird.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that only part of the collector circuit total voltage generated is fed back across the resistor mentioned. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem erwähnten Punkt der Induktivität (L) und dem Abstimmkondensator des Reihenkreises (C) ein weiterer Kondensator (C) liegt.4. Circuit arrangement according to claim 1 or 3, characterized in that between the mentioned Point of inductance (L) and the tuning capacitor of the series circuit (C) another Capacitor (C). 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Herabsetzung der Rückwirkung im Basiskreis eine geringe Induktivität (8) liegt, die vorzugsweise die Größe5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that to further reduce the reaction in the base circle there is a low inductance (8) which preferably the size r„r " JL c JL c hat, wobei L die Größe der Induktivität, C die Größe des Kondensators, Cc die innere Kollektor-Basis-Kapazität, rc der Kollektorwiderstand und rb der bei der Signalfrequenz wirksame Basiswiderstand des Transistors sind.where L is the size of the inductance, C is the size of the capacitor, C c is the internal collector-base capacitance, r c is the collector resistance and r b is the base resistance of the transistor effective at the signal frequency. In Betracht gezogene Druckschriften: R. F. Shea, "Principles of Transistor Circuits&, 1953, bis 365;References considered: RF Shea, "Principles of Transistor Circuits &, 1953 through 365; Electronics, Juli 1954, S. 174 bis 178, und April 1954, bis 145;Electronics, July 1954, pp. 174 through 178, and April 1954, through 145; Wireless World, Januar 1954, S. 2 bis 5; französische Patentschrift Nr. 1 058 626.Wireless World, January 1954, pp. 2 to 5; French patent specification No. 1,058,626. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 55W2J7 8.57© 709 55W2J7 8.57
DEN11000A 1954-08-04 1955-07-30 Tuned transistor amplifier Pending DE1013718B (en)

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