DE1014168B - Transistor-Kaskadenverstaerker in Emitterschaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker mit einer ungeraden Anzahl von Transistoren, einer Quelle der zu verstärkenden Schwingungen, die in Reihe mit einem Trennkondensator zwischen die Basis- und die Emitter-Elektrode des ersten Transistors geschaltet ist, und einer Speisequelle, die in Reihe mit einer Impedanz, die für Gleichstrom und für die zu verstärkenden Schwingungen einen erheblichen Wert aufweist, jeweils zwischen die Emitter- und die Kollektor-Elektrode der Transistoren geschaltet ist.

Solchen Verstärkerstufen haftet der Nachteil an, daß namentlich bei Verwendung einer verhältnismäßig niedrigen Speisespannung und einer verhältnismäßig hohen Ausgangsimpedanz die infolge Temperaturschwankungen auftretenden Ruhestromänderungen des Transistors eine derartige Verschiebung des Arbeitspunktes herbeiführen können, daß eine Verzerrung der zu verstärkenden Schwingungen eintritt.

Es ist bekannt, eine Stabilisierung dadurch vorzunehmen, daß in den Emitterkreis ein verhältnismäßig großer Vorwiderstand eingeschaltet wird. An diesem tritt jedoch ein erheblicher Spannungsverlust auf, was jedenfalls bei der Verwendung einer Speisequelle mit niedriger Spannung zu einer unzulässigen Beeinträchtigung der Verstärkungseigenschaften führt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, bei einem Transistor der obenerwähnten Art die Stabilisierung dadurch vorzunehmen, daß einer Eingangs-Elektrode, vorzugsweise der Basis, über einen gleichstromdurchlässigen Stabilisierungszweig von der Ausgangs-Elektrode, vorzugsweise dem Kollektor, ein Vorspannungsstrom zugeführt wird, der von der Gleichspannung an der Ausgangs-Elektrode abhängt. Dadurch wird erreicht, daß selbst bei starken Änderungen der Transistorkennlinie, z. B. infolge von Temperaturänderungen, Alterung oder Auswechslung, sich der Arbeitspunkt jeweils selbsttätig etwa so einstellt, daß eine gute Aussteuerung und Verstärkung möglich ist. Über die den Vorspannungsgleichstrom übertragende Impedanz tritt jedoch auch eine erhebliche Signalgegenkopplung auf, wodurch sich eine merkliche Herabsetzung der Verstärkung ergibt. Nach dem älteren Vorschlag hat man versucht, dies dadurch zu verhindern, daß in den Rückführungszweig ein Siebglied mit einem Querkondensator oder einer Längsinduktivität eingeschaltet wird. Dies bedingt jedoch einen zusätzlichen Aufwand, der bei Kleingeräten, z. B. bei Schwerhörigengeräten, schon bei einer Stufe ungünstig und erst recht dann untragbar ist, wenn mehrere solcher Transistorstufen in Kaskade geschaltet werden.

Bei einem Verstärker mit der Kaskadenschaltung einer ungeraden Anzahl von Transistoren, bei dem Transistor-Kaskadenverstärker
in Emitterschaltung

Anmelder:

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

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 14. März 1953

Augustus Gerard Theodoor Becking

und Pieter Eoxman, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

die Kollektor-Elektrode eines jeden vorangehenden Transistors mit der Basis-Elektrode des folgenden Transistors verbunden ist und die zu verstärkenden Schwingungen in Reihe mit einem Trennkondensator zwischen der Basis- und der Emitter-Elektrode jedes Transistors wirksam sind, bei dem die Speisespannungsquelle in Reihe mit einer Impedanz, die für Gleichstrom und für die zu verstärkenden Schwingungen einen erheblichen Wert aufweist, jeweils zwischen der Emitter- und der Kollektor-Elektrode der Transistoren eingeschaltet ist und bei dem die Leitung, welche die Basis-Elektrode mit dem zugehörigen Trennkondensator verbindet, jeweils über eine für Gleichstrom durchlässige Kopplungsimpedanz mit der Leitung verbunden ist, welche die Kollektor-Elektrode mit der Ausgangsimpedanz verbindet, erhält man ohne nennenswerten Speisespannungsverlust und bei geringstem Aufwand eine gute stabile Verstärkung, wenn gemäß der Erfindung die Basis-Elektrode des ersten und des letzten Transistors der Kaskade über einen Widerstand miteinander derart gekoppelt sind, daß die von den Kopplungsimpedanzen herbeigeführte Gegenkopplung verringert oder aufgehoben wird.

Es ist somit jede Stufe des Kaskadenverstärkers in sich stabilisiert, und die in jeder Stufe auftretende Gegenkopplung über den Widerstand zwischen der Basis-Elektrode und dem Kollektorkreis wird durch eine über den ganzen Verstärker laufende Mitkopp-

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lung in beliebigem Maße verringert oder gegebenenfalls ganz aufgehoben.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Verstärker, der z. B. in einem Hörgerät verwendet werden kann und der aus der Kaskadenschaltung einer ungeraden Anzahl, nämlich drei Verstärkerstufen 12, 13 und 14 besteht, die mit Transistoren, zweckmäßig mit Grenzschichttransistoren, ausgerüstet sind. Die zu verstärkenden Signalschwingungen einer Quelle 2 werden der Basis-Elektrode des ersten Transistors 1 über einen Trennkondensator 3 zugeführt, und zwischen die Emitter-Elektrode und die Kollektor-Elektrode dieses Transistors ist die Reihenschaltung einer Speise-Spannungsquelle 4 und einer Ausgangsimpedanz 5 aufgenommen, über welcher Schwingungen der ersten Verstärkerstufe 12 erzeugt werden.

Die Speisespannungsquelle 4 liefert eine verhältnismäßig niedrige Spannung, z. B. von 1,5 bis 3 V, und der Widerstand 5 hat einen verhältnismäßig hohen Wert, z. B. von einigen Tausend Ohm. Infolgedessen führt eine geringe Änderung des Kollektorruhestroms eine verhältnismäßig große Änderung der Kollektorspannung herbei. Unter »Ruhestrom« und »Ruhespannung« — dem sogenannten »Arbeitspunkt« des Transistors — sind hierbei der Strom und die Spannung zu verstehen, die Signalschwingungen vom Nullwert entsprechen.

Infolge der obenerwähnten Änderung der Kollektorruhespannung besteht die Möglichkeit, daß beim Auftreten von Signalschwingungen der Augenblickswert der an der Ausgangsimpedanz 5 auftretenden Spannung im wesentlichen der Spannung der Quelle 4 gleich wird; in diesem Fall setzt eine beträchtliche Signalverzerrung ein, da ja der Augenblickswert der Spannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor dann gleich Null wird. Dies wird, wie bereits vorgeschlagen wurde, dadurch vermieden, daß die Leitung 8, welche die Basis-Elektrode mit dem Trennkondensator 3 verbindet, über eine für Gleichstrom durchlässige Kopplungsimpedanz 9 mit der Leitung 10 verbunden ist, welche die Kollektor-Elektrode mit der Ausgangsimpedanz 5 verbindet. Nimmt nun der Kollektorruhestrom durch die Ausgangsimpedanz 5, z. B. zufolge Temperaturschwankungen, zu, so sinkt infolgedessen der Basisruhestrom, der durch die Impedanz 9 zur Elektrode fließt, da ja der Spannungsunterschied zwischen Emitter und Basis abfällt. Demzufolge wird der erwähnten Zunahme des Kollektorruhestroms entgegengewirkt.

Die Ausgangsschwingungen des ersten Transistors 1 werden einem in gleicher Weise geschalteten zweiten Transistor V und dann einem dritten Transistor 1" zugeführt; die zugeordneten Schaltelemente sind entsprechend mit 3', 5' und 9' bzw. 3", 5" und 9" bezeichnet. Die weiteren Verstärkerstufen 13 und 14 arbeiten genauso, wie es obenstehend bezüglich des Verstärkers 12 beschrieben wurde. Die verstärkten Ausgangsschwingungen werden über einen Ausgangs-Trennkondensator 16 an der Klemme 6 abgenommen.

Die Kopplungsimpedanzen 9, 9', 9" bewirken insbesondere dann, wenn sie als Widerstände ausgebildet sind und somit dem Wechselstrom etwa den gleichen Widerstand entgegensetzen wie dem Gleichstrom, eine merkliche Gegenkopplung und eine unerwünschte Verstärkungsherabsetzung.

Um eine übermäßige Verstärkungsherabsetzung infolge der Gegenkopplung zu verhüten und trotzdem die gleiche Stabilität beizubehalten, ist bei der in der Figur dargestellten Kaskadenschaltung die Basis-Elektrode des letzten Transistors 1" über eine Impedanz 15 (zweckmäßig einen Widerstand) mit der Basis-Elektrode des ersten Transistors 1 der Kaskade gekoppelt; diese Impedanz bewirkt eine positive Rückkopplung des Verstärkers, die der erwähnten negativen Rückkopplung entgegenwirkt.

Da der Rückkopplungswiderstand 15 mit beiden Enden an Punkten angeschlossen ist, die etwa gleiches Gleichspannungspotential aufweisen, sind Trennkondensatoren in der Rückkopplungsleitung nicht erforderlich; trotzdem kann eine unerwünschte Rückwirkung, insbesondere auf die Arbeitspunkteinstellung der Transistoren 1' und 1", nicht erfolgen. Es sind somit mit äußerst einfachen Mitteln die nachteiligen Wirkungen der Stabilisierungswiderstände 9, 9' und 9" ausgeglichen, wobei die erwünschte Stabilisierung voll erhalten bleibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verstärker mit der Kaskadenschaltung einer ungeraden Anzahl von Transistoren, bei dem die Kollektor-Elektrode eines Transistors jeweils mit der Basis-Elektrode des folgenden Transistors verbunden ist und die zu verstärkenden Schwingungen über einen Trennkondensator zwischen Basis- und Emitter-Elektrode jedes Transistors wirksam sind, bei dem die Speisespannungsquelle in Reihe mit Impedanzen, die für Gleichstrom und für die zu verstärkenden Schwingungen einen erheblichen Wert aufweisen, jeweils zwischen Emitter- und Kollektor-Elektrode der Transistoren eingeschaltet ist und bei dem die Basis-Elektrode jeweils über eine für Gleichstrom durchlässige Kopplungsimpedanz (9) mit der Kollektor-Elektrode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektrode des ersten und des letzten Transistors der Kaskade über einen Widerstand (15) miteinander derart gekoppelt sind, daß die von den Kopplungsimpedanzen (5) herbeigeführte Gegenkopplung verringert oder aufgehoben wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Electronics«, September 1952, S. 106 bis 108;
   »Ptoc. of the IRE«, November 1952, S. 1435 bis 1437.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsche Patentschrift Nr. 932 435.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 658/262 8.57