DE1025938B - Gegengekoppelter Breitbandverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gegengekoppelte Breitbandverstärker, die aus der Kaskadenschaltung mehrerer Verstärkerelemente bestehen, die jeweils mit Eingangs- und Auisgaingskapazität behaftet sind. Die Erfindung betrifft eine Schal tuings anordnung zur scheinbaren Verringerung insbesondere der Eingangsund der AuiSgangskapazität der Kaskadenschaltung.

Bekanntlich können die Verzerrungen eines Breitbandverstärkers nicht dadurch unbegrenzt verringert werden,, daß die Gegenkopplung größer gewählt wird. Wird z. B. in den Ausgangskreis der letzten Verstärkerstufe eine Impedanz eingeschaltet, an der eine Gegenkopplungsspanniung für eine der Vorstufen abgenommen wird, so entspricht der Strom durch die GegenkopplungSiimpedanz nicht genau dem Ausgangsstrom dieser Stufe, weil die Gegenkopplungsimpedanz zusätzlich von einem unerwünschten Stromanteil über die Gitter/Kathoden-Kapazität durchflossen wird. Nach einem bekannten Vorschlag (vgl. die deutsche Patentschrift 835 904) wird dieser Einfluß der Gitter/ Kathoden-Kapazität durch 'eine geeignete Brikkenschaltung zwischen der Endstufe und der ihr vorangehenden Stufe verringert.

Gemäß einem anderen Vorschlag (vgl. die deutsche Patentschrift 933 274) wird der unerwünschte Einfluß der Gitter/Kathoden-Kapazität der letzten Stufe auf die Stromgegenkopplung von dieser Stufe auf die Vorstufe dadurch verringert, daß die Anode der Verrohre über die Reihenschaltung einer Induktivität und einer Impedanz mit Erde verbunden ist, daß eine weitere Induktivität im Kathoden'kreis der zweiten Röhre fest mit der ersten Induktivität gekoppelt ist uind daß die erwähnte Impedanz derart bemessen ist, daß die von der ersten Röhre gelieferte Stromkomponente durch die Gegeflkopplungsimpedanz innerhalb des zu verstärkenden Frequenzbereiches im wesentlichen kompensiert ist.

Auch die Anoden/Kathoden-Kapazität der letzten Röhre einer Kaskade kann die höchsterreichbare Gegenkopplung ungünstig beeinflussen.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der vorgenannten älteren Kompensationsanordnungen und hat zum Ziel, wenigstens zwei der erwähnten Kapazitäten, vorzugsweise auch die Ausgangskapazität der letzten Stufe, eines gegengdkoppelten Breitband-Verstärkers scheinbar zu verkleinern, z. B. gleich Null oder gar negativ zu machen.

Die Erfindung wird im wesentlichen an Hand eines Röhren-Kaskadenverstärkers beschrieben. In diesem Falle bestehen die Eingangs- bzw. Ausgangskapazitäten auis den Kapazitäten zwischen den Elektroden (Gitter/Kathode bzw. Anode/Kathode), den Verdrahtungs.- und Erdkapazitäten sowie weiteren etwa noch eingeschalteten Kondensatoren. Die Kompen-Gegengekoppelter Breitbandverstärker

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 17. März 1954

Jan te Winkel, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

sationisanordnung läßt sich grundsätzlich aber auch bei Verstärkern mit Transistoren anwenden, wobei dann im wesentlichen die durch Raumladungen und Laufzeiteffekte im Halbleiterkristall bedingten kapazitiven Wirkungen zu berücksichtigen sind.

Der gegengekoppelte Breitbandverstärker gemäß der Erfindung mit der Kaskadenschaltung mehrerer Verstärkerelemente (Röhren oder Transistoren), bei dem im Ausgangskreis der letzten. Stufe eine Impedanz liegt, von der eine Gegerikopplungsspannuing in den Eingangsikneis einer vorangehenden Stufe zurückgeführt ist, und mittels zweier in Reihe geschalteter, fest gekoppelter Spulen, deren eine parallel zur Gegenkopplungsimpedainz liegt, während das freie Ende der anderen Spule übar eine Kapazität mit der Eingangselektrode einer der Verstärkerelemente verbunden ist, eine Brückenschaltung zur scheinbaren Herabsetzung dessen Eingangskapazität gebildet ist, weist das Merkmal auf, daß die zweite Spule außerdem über eine Kapazität mit einer weiteren Eingangsoder Ausgangselektrode einer der Verstärkerelemente zur scheinbaren Herabsetzung dessen Ein- oder Ausgangskapazität verbunden ist.

709 909/275

Claims (1)

1. 3 4

   Die Erfindung wird an Hand des in Fig. 1 der störend in Erscheinung. Auch die effektiven Rapazi-Zeichnung schematised! dargestellten Ausführungs- täten 16 und 17 sind verhältnismäßig klein und haben Beispiels und des in Fig. 2 dargestellten Ersatzschalt- keine nachteilige Wirkung, da sie dem Eingangsbildes näher erläutert. bzw. Ausgangswiderstand direkt parallel liegen und Die Verstärkerschaltung nach- Fig. 1 enthält die 5- nicht wie' die ursprünglichen Kapazitäten 9 und 10 Kaskade mehrerer Verstärkerstufen. 1, 2, 3 je mit einen schädlichen Strom durch die Gegenkopplungseiner Eingangs- und einer Ausgangskapazität. Als impedanz 6 (7, 8,15) hervorrufen. Verstärkerelemente dienen z. B. Verstärkerröhren. Die Es ergibt sich, daß in der Praxis auf diese Weise zu verstärkenden Signale mit einem Frequenzband eine Erhöhung der maximalen zulässigen Gegenkoppvon z. B. 100 Hz bis einige MHz werden über einen io lung erreichbar ist, und zwar um so mehr, je größer Eingangstransfoxmator 4 der Röhre 1 zugeführt und der Wert für n, z. B. 2 bis 3, bzw. je kleiner die nach erfolgter Verstärkung einem Ausgangstransfor- Kondensatoren 13 und 14 gegenüber den Kapazitäten 9 mator 5 entnommen. Die Speisung der Röhren und und 10 gewählt werden. Im extremen Falle werden die Kopplungselemente zwischen den Verstärkerstufen diese Kapazitäten scheinbar sogar negativ. Da dies sind einfachheitshalber weggelassen, 15 aber mit einer Herabsetzung der höchsterreichbaren Im Ausgangskreis der Röhre 3 liegt eine Impe- Verstärkung verbunden ist, was im übrigen bei einer danz 6, insbesondere ein Widerstand 7, gewünschten- hinreichend großen Zahl von Verstärkerelementen unfalls in Reihe mit einer kleinen Induktivität (nicht bedenklich wäre, muß man einen Kompromiß andargestellt), zu der parallel die Eigen- und. Ver- streben.

   draihtungskapazität 8 liegt; an der Gegenkopplung^- 20 Insbesondere bei Erdung der Leitung 18 kann die

   impedanz 6 wird eine Gegenkopplungsspannung er- höchsterreichbare Gegenkopplung auf die angegebene

   zeugt, die in den Eingangskreis der Röhre 1 zurück- Weise wesentlich erhöht werden. Ist dagegen die Lei-

   geführt ist. " tung 19 mit Erde verbunden, wobei dann die Kathode

   Die Eingangskapazität 9 der Röhre 1 bzw. die Aus- der Röhre 2 mit der Leitung 19 statt mit der Leitung

   gangskapazität 10 der Röhre 3 beeinflussen bekannt- 25 18 zu verbinden ist (gestrichelt dargestellt), so wird

   Hch die 'höchstzulässige Gegenkopplung in nach- in der Regel auch ohne die Spulen 11 und 12 sowie

   teiligem Sinne. Um diesen Einfluß herabzusetzen, die Kondensatoren 13 und 14 bereits ein höherer Wert

   liegt parallel zur Gegenkopplungsimpedanz 6 eine für die höchsterreichbare Gegenkopplung gefunden;

   Spule 11, die mit einer Spule 12 fest gekoppelt ist, die die beschriebene Brückenschaltung ergibt dann eine

   das untere Ende der Gegenkopplungsimpedanz 6 über 30 weniger große Verbesserung.

   einen Kondensator 13. mit dem gitterseitigen Ende Trotzdem kann auch in diesem Falle eine wesentder Kapazität 9 und ferner über einen Kondensator liehe weitere Verbesserung erzielt werden, wenn in 14 mit dem anodenseitigan Ende der Kapazität 10 bekannter Weise das untere Ende der Spule 12 über verbindet. Macht man die Windungszahl der Spule einen Kondensator 20 mit dem oberen Ende der Ein-12 »-mal so groß wie die der Spuleil, so werden die 35 gangskapazität21 der Röhre3 verbunden wird. In Kondensatoren 13 und 14?i-mal so klein wie die Ka- diesem Falle kann bei geeigneter Bemessung die Kapapazitäten 9 und 10 gewählt. zität 21 völlig eliminiert werden, so daß kein AusMain erhält somit eine Brückenschaltung, aus der gangsstrom von der Röhre 2 über die Kapazität 21 dem Steuergitter der Röhre 1 ein zusätzlicher Strom durch die Gegenkopplungsimpedanz 6 fließen kann, zugeführt wird, der dem durch die Gitter/Kathoden- 40 Die an die Stelle der Kapazitäten 20 und 21 tretenden Kapazität 9 fließenden Strom etwa entgegengesetzt Kapazitäten 22 und 23 spielen dabei nur eine untergleich ist, da wegen der festen Kopplung zwischen geordnete Rolle. Naturgemäß kann in letzterem Falle den Spulen 11 und 12 die Spannung an der Spule 12 _z. B. der Kondensator 14 weggelassen werden, so gegenüber der an der Spule 11, bezogen auf die dem daß die höchsterreiöhbare Gegenkopplung etwas geGitter abgewandte Klemme der Sekundärwicklung 45 ringer, jedoch die höchsterreichbare Verstärkung des Transformators 4 (Leitung 19), gegenphasig ist. wieder etwas erhöht wird.

   Es erfolgt somit eine Neutralisation mittels der Die dargestellte Schaltung ist naturgemäß auch bei Brückenschaltung, an deren neutralen Punkten die _€i_ner anderen Zahl von Verstärkerelementen anwend-Eingangsspannung zugeführt wird, derart, daß sie bar. Ferner kann durch Aufnahme eines Kondensators praktisch nicht oder wenigstens wesentlich^ weniger 50 J_n Reihe mit der Spule 11 (nicht dargestellt) bei gedurch die Eingangskapazität 9 belastet wird. Ins- eigneter Bemessung gewünschtenfalls wenigstens einer besondere ist der die Eingangskapazität 9 und die der Kondensatoren 13, 14, 20 überflüssig werden. Gegenkopplungisimpedanz 6 durchfließende störende Diese Schaltung hat aber den Nachteil, daß die Stromanteil unterdrückt. Es tritt dann auch bei sehr Spulen 11 und 12 dann im allgemeinen einer höheren hoher Frequenz noch kein merklicher Verstärkungs- 55 Impedanz angepaßt werden müssen, was Mehrkosten abfall auf und auch, nodh keine störende Phasen- mit sich bringt, drehung, die die Gegienkopplungswirkung beeinträchtigen könnte. Eine gleiche Brückenschaltung ergibt sich, auch im Ausgangskreis hinsichtlich der Ka- Patentanspruch. pazität 10, der der Neutralisierungsstrom über den 60

   Kondensator 14 zugeführt wird. Gegengekoppelter Breitbandverstärker mit der

   Wie das Ersatzschaltbild nach Fig. 2 zeigt, sind Kaskadenschaltung mehrerer Verstärkerelemente

   dann, die Kapazitäten 9 und 10 scheinbar völlig ver- (Röhren oder Transistoren), bei dem im Aus-

   schwunden. Zwar treten an deren Stelle dann eine gangskreis der letzten Stufe eine Impedanz liegt,

   Kapazität 15 parallel zur Gegenkopplungsimpedanz 7, 8 65 von der eine Gegenkopplungsspannung in den Ein-

   und Kapazitäten 16 und 17 parallel zum Eingangs- gangskreis einer vorangehenden Stufe zurück-

   transformator 4 bzw. zum Ausgangstransformator 5 geführt ist, und mittels zweier in Reihe geschal-

   auf. Da jedoch der Gegenkopplungswiderstand 7 teter, fest gekoppelter Spulen, deren eine parallel

   normalerweise verhältnismäßig klein ist, z. B. 20 Ohm zur Gegenkopplungsimpedanz liegt, während das

   beträgt, treten die Parallelkapazitäten 8 und 15 nicht 7° freie Ende der anderen Spule über eine Kapazität

   mit der Eingang.selektrode einer der Verstärkerelemente verbunden ist, eine Brückenschaltung zur scheinbaren Herabsetzung, dessen Eingangskapazität gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (12) außerdem über eine Kapa-

   zität (13 bzw. 14) mit einer weiteren Eingangsoder Ausgangselektrode eines der Verstärkerelemente (1 bzw. 3) zur scheinbaren Herabsetzung dessen Ein- oder Ausgangskapazität (10) verbunden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen