DE1014169B

DE1014169B - Mehrstufiger gegengekoppelter Transistorverstaerker

Info

Publication number: DE1014169B
Application number: DEN8988A
Authority: DE
Inventors: Johannes Ensink; Jan Verhagen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-06-01
Filing date: 1954-05-29
Publication date: 1957-08-22
Also published as: GB754356A; BE529256A; CH323188A; NL94967C; US2916565A; FR1101507A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker, der die Kaskade einer ungeraden Zahl von Transistoren mit Basiseinspeisung besitzt. Sie bezweckt, einen äußerst stabilen Verstärker mit sehr geringen Verzerrungen zu schaffen.

Die Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die Kollektorelektroden der vorangehenden Transistoren jeweils über einen für Gleichstrom durchlässigen Weg mit der Basiselektrode des folgenden Transistors verbunden sind derart, daß der Kollektorwechselstrom eines vorhergehenden Transistors wenigstens annähernd gleich ist dem Basiswechselstrom des folgenden Transistors, daß ferner im Emitterkreis des letzten Transistors der Kaskade eine für Gleichstrom durchlässige Gegenkopplungsimpedanz liegt, mit der die Emitterelektroden der übrigen Transistoren nacheinander über für Gleichstrom durchlässige Wege verbunden sind derart, daß die Anzapfung für den Emitter eines vorhergehenden Transistors weiter vom Anschlußpunkt des Emitters des letzten Transistors abliegt als die Anzapfung für den Emitter eines folgenden Transistors, und daß schließlich die übrigen Schaltungsimpedanzen der Transistorkaskade derart bemessen sind, daß der Strom durch den den Emitterkreisen des ersten und des letzten Transistors gemeinsamen Teil der Gegenkopplungsimpedanz nahezu gleich dem Kollektorstrom des letzten Transistors ist.

Es ist zwar eine rein äußerlich ähnliche Röhrenverstärkerschaltung (vgl. deutsche Patentschrift 835 904) bereits bekannt, bei welcher der störende Einfluß eines über die Gitter-Kathoden-Impedanz dem in der Kathode der Endröhre liegenden Gegenkopplungswiderstand zufließenden Stromes dadurch vermieden ist, daß die Kathoden der Vorröhren an Anzapfungen dieses Gegenkopplungswiderstandes angeschlossen sind derart, daß eine »Wheatstonesche Brücke« gebildet wird; hierbei erfolgt aber nicht — wie bei der Anordnung gemäß der Erfindung — eine Stromübertragung zwischen den Stufen, und zur Bildung der Brücke sind die Kathoden der Vorröhren in umgekehrter Reihenfolge an den Gegenkopplungswiderstand angeschlossen, wie es nach der Erfindung für die Emitter der Vorstufen der Transistoren gefordert wird.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung bezeichnen 1, 2 und 3 drei in Kaskade geschaltete Transistoren mit Basiseinspeisung, so daß die Eingangssignale einer Quelle 4 verstärkte Signale an einer Ausgangsimpedanz 5 erzeugen. Unter »Basiseinspeisung« wird dabei verstanden, daß die zu verstärkende Schwingung der Basiselektrode b des betreffenden Transistors zugeführt wird, während die Mehrstufiger gegengekoppelter
Transistorverstärker

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 1. Juni 1953

Johannes Ensink und Jan Verhagen,

Hilversum (Niederlande)
sind als Erfinder genannt worden

Emitterelektrode e über einen Widerstand an Masse liegt. Nach der Erfindung sind die Kollektorelektroden c der vorangehenden Transistoren über für Gleichstrom durchlässige Wege 7 bzw. 8 mit den Basiselektroden der darauffolgenden Transistoren verbunden, und im Kreis der Emissionselektrode des letzten Transistors 3 der Kaskade liegt eine für Gleichstrom durchlässige Gegenkopplungsimpedanz 9, 10., 11, deren Anzapfungen 12 und 13 mit den Emitterelektroden der vorhergehenden Transistoren 2 und 1 verbunden sind.

Bei dieser Verbindungsweise, durch die unerwünschte Phasendrehungen möglichst vermieden sind, besteht nur eine sehr geringe Neigung zur Selbsterregung. Diese Neigung kann durch Anbringen eines phasenkorrigierenden Netzwerkes, z. B. eines kleineren Kondensators 14, zwischen der Kollektorelektrode und der Basiselektrode des Transistors 2 noch weiter unterdrückt werden. Außerdem ergibt sich, daß die Schaltung ein hohes Maß von Verzerrungsfreiheit aufweist, da der durch den Impedanzteil 11 fließende und im wesentlichen das Gegenkopplungsmaß der Schaltung bedingende Strom nahezu gleich dem Kollektorstrom i_c ₃ des Transistors 3 ist, so daß infolge der Gegenkopplung dieser Strom und daher auch der Strom durch die Ausgangsimpedanz 5 stark linearisiert wird.

Um dies einzusehen, sei in Betracht gezogen, daß durch den Impedanzteil 9 der Emissionsstrom i_e ₃ des

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Transistors 3 fließt, der gleich der Summe i_cs + i_b3 des Basisstromes und des Kollektorstromes dieses Transistors ist. Diese Ströme sind alle als Stromänderungen, bezogen auf den Arbeitspunkt der Transistoren, zu verstehen. Durch den Impedanzteil 10 fließt sodann ein Strom i_e3 + i_e2', aber in der Annahme, daß die die Wege 7 und 8 mit der Speisequelle 19 verbindenden Impedanzen 17 und 18 groß sind gegenüber den Eingangsimpedanzen der Transistoren, ist der Kollektorstrom i_c2 des Transistors 2 gleich und entgegengesetzt zum Strom i_by und da ferner auf entsprechende Weise gilt

"e 2

c 2

folgt also für den Strom durch den Impedanzteil 10

Auf ähnliche Weise findet
Impedanzteil 11 ein Strom i_C3

man,

daß durch den fließt, und da i_bl S

p ₃ i _l

viele Male kleiner als i_cs ist, kann man diesen Strom also praktisch gleich i_cs setzen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß zum Erreichen dieser Verzerrungsfreiheit nicht nur die Impedanzen 17 und 18 verhältnismäßig groß sein müssen, sondern auch Impedanzen zwischen den Punkten 12 und gegebenenfalls auch 13 und dem nicht geerdeten Pol der Speisequelle 19 vermieden oder wenigstens verhältnismäßig groß gewählt werden müssen.

Um eine Einstellung der Gegenkopplung zu ermöglichen, kann der Impedanzteil 11 veränderlich gewählt werden. Vorzugsweise wird dann aber auch mittels einer mechanischen Kupplung 20 gleichzeitig die mittels eines Potentiometers 21 erzeugte Vorspannung der Basiselektrode des Transistors 1 geändert, um die Einstellung des Transistors 1 nahezu konstant zu halten.

Obwohl in der Zeichnung die Impedanzen 9, 10 und 11 als Widerstände dargestellt sind, können sie naturgemäß z. B. zum Erzeugen einer frequenzabhängigen Gegenkopplung durch geeignet bemessene Impedanzen ersetzt werden, z. B. durch Überbrückung der dargestellten Widerstände durch die Gleichstromeinstellung nicht beeinflussende Impedanzen. Auch können für Gleichstrom durchlässige Impedanzen in die Wege 7 und 8 bzw. in die Emitterkreise der Transistoren 1 und 2 eingeschaltet werden.

Bei einem günstigen Ausführungsbeispiel werden drei Transistoren der pnp-Art verwendet, mit denen eine Verstärkung von 30 db und eine Gegenkopplung von 20 db erreicht werden kann; ohne den Kondensator 14 (4000 pF) konnte die Gegenkopplung nur bis auf etwa 15 db erhöht werden. Die Widerstände 9 und hatten dabei je einen Wert von 45 Ohm und die Widerstände 17 und 18 einen Wert von 60 bzw. kOhm.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gegengekoppelter Transistorverstärker mit einer ungeraden Anzahl von Transistorstufen mit Basiseinspeisung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektroden jeweils gleichstromdurchlässig mit den Basiselektroden derart verbunden' sind, daß jeweils der Kollektorwechselstrom wenigstens annähernd gleich ist dem Basiswechselstrom des folgenden Transistors, daß ferner im Emitterkreis des letzten Transistors eine gleichstromdurchlässige Gegenkopplungsimpedanz (9, 10, 11) liegt, mit der die Emitterelektroden der übrigen Transistoren gleichstromdurchlässig derart verbunden sind, daß die Anzapfung (13) für den vorhergehenden Transistor weiter vom Emitter des letzten Transistors abliegt als die Anzapfung (12) für den folgenden Transistor, und daß schließlich die übrigen Schaltungsimpedanzen derart bemessen sind, daß der Strom durch den den Emitterkreisen des ersten und des letzten Transistors gemeinsamen Teil (11) der Gegenkopplungsimpedanz nahezu gleich dem Kollektorstrom des letzten Transistors ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der letztgenannte Teil (11) der Gegenkopplungsimpedanz gleichzeitig mit der Basisvorspannung des ersten Transistors einstellbar ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2 mit drei Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein phasenkorrigierendes Netzwerk, z. B. ein verhältnismäßig kleiner Kondensator (14), zwischen der Basis- und der Kollektorelektrode des zweiten Transistors liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 835 904;
»Archiv der elektrischen Übertragung«, August 1952, S. 333 bis 346;
»Bell Syst. Tech. Journ.«, April 1951, S. 384.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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