DE1027728B - Transistor-Niederfrequenzverstaerker mit Kompensation der Auswirkung von Temperaturaenderungen auf den Arbeitspunkt seiner Endstufe - Google Patents

Description

In Verstärkern mit Transistoren kann durch Schwankungen der Temperatur und der Betriebsspannung der Arbeitspunkt so weit verschoben werden, daß die Transistoren, insbesondere in der Endstufe, überlastet werden. Deshalb wendet man bekanntlich Mittel an, um diesen störenden Einfluß zu vermeiden. Solche Mittel bestehen z. B. in temperaturabhängigen Widerständen bzw. Glühlampenschaltungen zur Konstanthaltung der Betriebsspannung.

Es ist auch bereits bekannt, die Vorspannung einer Transistorstufe mittels einer Germaniumdiode zu gewinnen, weil diese eine annähernd gleiche Temperaturkennlinie wie ein Transistor hat. Bei dieser Schaltung wird die Diode vom Emitterstrom der vorhergehenden Transistorstufe durchflossen, der durch einen im Emitterstromkreis liegenden,, eine Gleichstromgegenkopplung ausübenden ohmschen Widerstand stabilisiert ist.

Die Erfindung zeigt, wie man in Niederfrequenzverstärkern mit Transistoren ohne solche zusätzlichen Schaltungsmdttel auskommt, indem der Temperatureinfluß auf den Arbeitspunkt einer λ^οΓβΐιιίε zur Kompensation des Temperatureinflusses auf den Arbeitspunkt der Endstufe ausgenutzt wird. Dieselbe Schaltung bewirkt gleichzeitig ohne zusätzlichen Aufwand eine Verminderung des Einflusses von Betriebsspannungsschwankungen.

In einer älteren, jedoch nicht vorbekannten Patentanmeldung ist vorgeschlagen worden, die temperaturbedingten Kollektorstromischwankungen der Transistoren einer Gegentaktendstufe mittels des den gleichen Schwankungen unterliegenden Kollektorstromes einer Vorstufe zu kompensieren., indem von einem vom Kollektorstrom der Vorstufe durchflossenen Widerstand eine Spannung abgegriffen und den Endstufentraiisistoren als Basisvorsprung zugeführt wird. Die Erfindung gibt eine Schaltung an, die eine Kompensation auch bei Meiner Temperaturabhängigkeit der Vorstufe möglich macht und die ferner außer der Einstellung der Kompensation auch eine Einstellung des Ruhewertes der Vorspannung der Endstufe gestattet.

Die erfinidungsgemäße Schaltung ist im Prinzip folgendermaßen, aufgebaut. Zwei vor der Endstufe liegende Stufen, von denen insbesondere die efste von der Temperatur im gleichen Sinn wie die Endstufe beeinflußt wird, sind galvanisch miteinander gekoppelt und in bekannter Weise für Gleichstrom über beidei Stufen gegengekoppelt. Als Vorspannung der Basis der Endstufe dient eine Gleichspannung, die von einem Widerstand der Emitterleitung der zweiten, vor der Endstufe liegenden Stufe (Treiberstufe) abgegriffen wird. Diese Spannung wird so bemessen, daß der zur Kom-Transistor-Niederfrequenzverstärker

mit Kompensation der Auswirkung

von Temperaturänderungen auf den

Arbeitspunkt seiner Endstufe

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Phys. Waldemar Moortgat-Pick, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

pens ation benötigte temperaturabhängige Spannumgsverlauf vorhanden ist. Ferner ist der Belastungswiderstand der ersten der beiden Vorstufen oder der Wert der vom Emitter der zweiten Stufe (Treiberstufe) zur Basis der Vorstufe rückgeführten gegenkoppelnden Gleichspannung so bemessen, daß der Arbeitspunkt der Endstufe richtig eingestellt ist.

Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Während in

Fig. 1 die Traneistoren 1 und 2 direkt galvanisch miteinander verbunden sind, erfolgt in

Fig. 2 die galvanische Verbindung über einen Spartransformator.

In Fig. 1 wird der Transistorstufe 1 die Niederfrequenz zugeführt. Es folgt die galvanisch angekoppelte Transistorstufe 2 und schließlich die Endstufe, die zwei im Gegentakt geschaltete Transistoren 3 und 4 enthält, die vorzugsweise im B-Betrieb arbeiten und einen Lautsprecher 5 speisen. Wegen der galvanischen Verbindung der Transistoren 1 und 2 wirken diese außer als Wechselspannungsverstärker auch als Gleichspannungsverstärker. Dem Transistor 2 wird die verstärkte Wechseilspannung kollektorsei tig über einen Transformator 6 und die verstärkte Gleichspannung emittersei tig vom Potentiometer 7 entnommen, Als Gleichspannungsverstärker arbeitet der Transistor 2 somit in Kollektor-Schaltung. Die beiden. Stufen 1 und 2 sind ferner mit einer Gleichstromgegenkopplung versehen, indem durch Parallelschaltung eines Spannungsteilers 8, 9 zum Potentiometer 7 ein Teil der verstärkten Gleichspannung über die Niederfrequenzdrossel 10 zur Basis des Transistors 1 geführt wird. Die Kondensatoren 11 und 12 sollen eine Gegenkopplung der Wechselspannung vermeiden.

Zur Kompensation des Temperatureinflusses auf den Arbeitspunkt der Endstufe 3,4 wird, wie oben er-

709 959/289

wähnt, bei der erfindungsgemäßen Schaltung vor allem der Temperatureinfluß auf den. Arbeitspunkt der Vorstufe 1 ausgenutzt. Die entsp rechende Spanniungsände¹-rung erscheinit verstärkt am Kollektor der Vorstufe 1 und praktisch mit dem gleichen Wert am Emitter der Treiberstufa 2, weil diese Stufe2 bezüglich der Gleichspannung in Kollektorschaltung (entsprechend der Anodenbasis-Schaltung einer Röhre) arbeitet. Mit steigender Temperatur benötigt man in der Endstufe 3,4 (beim pnp-Transistor) eine abnehmende negative Basisvorspannung, uim den Kollektor st rom wieder herabzusetzen. In der Vorstufe 1 steigt der Kollektorstrom mit zunehmender Temperatur ebenfalls an und bewirkt eine abnehmende negative Kollektorspannung und damit auch eine abnehmende negative Spannung am Emitter der Treiberstufe 2. Diese Spannung hat also die gewünschte Richtung. Um auch den erforderlichen Verlauf zu erhalten, wird die Gleichstromverstärkung der Vorstufe 1 durch eine Gleicbstromgegenkopplung herabgesetzt, die jedoch noch eine genügend große Tempei-aturabhängigkeit der Spannung am Emitter der Treiberstufe 2 bestehen lassen, muß, damit der gewünschte Span.nungsverlauf an dem Potentiometer 7 in der Emitterleitung eingestellt werden kann. Der nötige Absolutwert der Vorspannung· der Basis der Endstufe 3, 4 wird in Fig.' 1 durch Einregelung des Belastungswiderstandes 13 der Vorstufe 1 erhalten, nachdem das Potentiometer 7 richtig eingestellt ist.

Wird zur Konstanthaltung des Arbeitspunktes der Endistufe z. B. eine Spannungtsänderung an der Basis von —4,8 m V/⁰ C benötigt und hat die Vorstufe einen TemperaturduTchgrifr.von 2,6mV/⁰ C (d.h. entspricht einer Temperaturänderung von 1° eine Spannungsänderung zwischen Basis unidl Emitter von. 2,6mV), so würde am Kollektor der Vorstufe 1 und damit auch am Emitter derTreiberetufe 2 (bei htmidiertf ach er Verstärkung) eine verstärkte Spaninungisschwankung von z. B. —260 mV ohne Gegenkopplung auftreten·. Diese Schwankung wird durch eine entsprechend' bemessene Gegenkopplung auf den Wert —20 mV/⁰ C herabgesetzt. Von dem Potentiometer 7 wird der erforderliche Anteil von — 4,8mV/°C abgegriffen.

Der Einfluß von Betriebsspanimmgsschwankungen auf den Arbeitepunkt der Endstufe ist bei der erfin dungsgemäß en Schaltung unabhängig von der Einstellung der Temperaturabhängigkeit immer dadurch herabgesetzt, daß durch die Wirkung der starken Gleichstromgegenkopplung' eine Stabilisierung des Kollektorstromes der Treiberstufe und damit der Spannung am Emitter des Transistors 2 auftritt.

Die Widerstände 8 und 9 wenden zur Erzielung einer guten Stabilisierung so bemessen, daß die Gleichstromigegenkopplung möglichst groß (z.B. 1 :10) ist, jedoch nicht so groß ist, daß die Verstärkung der Vorstufe 1 auf Eins absinkt, weil dann die SpannungSiSohwunkungen am Emitter der Treiberstufe für die Kompensation zu klein sein würden. Der Widerstand 9 soll möglichst niedrig sein (z. B. 200 Ω), damit auch bei hoher Temperatur der in der Vorstufe ansteigende Kollektor-Sättigungsstrom (der nicht gesteuerte Anteil des Kollektorstromes mit umgekehrter Richtung zum gesteuerten Anteil des Kollektorstromas), der zur Basis fließt, keine Änderung der Spannung zwischen Basis und Erde hervorrufen kann. In diesem Falle wird eine Drossel 10 eingeschaltet, um einen, genügenden Wechselstramwiderstand am Eingang der Vorstufe 1 zu erhalten.

Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß durch Verwendung eines Spartransformators 14 eine größere Verstärkung der Wechselspannung erzielt wird. Dieser Transformator enthält nach einem früheren Vorschlag des Erfinders eine Gegenkopplungswicklung 15, um den Innenwiderstand der Vorstufe 1 herabzusetzen und damit einen spamiungslinearen Betrieb zu ermöglichen. Unter einer spannungslinearen Aussteuerung wird eine Austeuerung mit von Änderungen des Eingangswiderstandeis bei der Aussteuerung unbeeinflußter Steuerspannung verstanden. Zu dem gleichen Zweck ist in der Emitterleitung des Transisstons 2 eine Gegenkopplungswicklung 16 vorhanden. Ein weiterer Unterschied der Fig. 2 gegenüber Fig. 1 besteht darin, daß nicht der Belastungswiderstand 13, sondern der Widerstand 9 regelbar ist, um den gewünschten Absolutwert der Vorspannung der Basis der Endstufe 3, 4 bei normaler Temperatur einstellen zu können.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger Transistor-Niederfrequenzverstärker mit Kompensation der Auswirkung von Temperatur änderungen und Verminderung des Einflusses von Speisespannungsschwankungeii auf den Arbeitspunkt seiner Endstufe ohne die Verwendung zusätzlicher Transistoren oder anderer temperaturabhängiger Schaltungselemente, gekennzeichnet durch die A^ereinigung folgender Merk-, male:

a) Die beiden Stufen (1, 2) vor der Endstufe (3, 4) sind in an sich bekannter Weise galvanisch gekoppelt und über beide Stufen für Gleichstrom gegengekoppelt;

b) die zweite Vorstufe (Treiberstufe 2) arbeitet für Gleichstrom in Kollektorschaltung und für Wechselstrom in Emitterschaltung;

c) die Basisvorspannung der Endstufe wird von einem Potentiometer (7) in der Emitterzuleitung der Treiberstufe abgegriffen;

d) durch dieses Potentiometer (7) einerseits und durch den Belastungswiderstand (13) der ersten Vorstufe (1) oder die Gegenkopplung der Vorstufen andererseits wird sowohl die Temperaturabhängigkeit als auch der Ruhewert der Endstufenvorspannumg eingestellt (Fig. 1 und 2).

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Potentiometer (7) in der Emitterleitung der Treiberstufe ein fester Spannungsteiler (8, 9) zum Abgriff der Gleichstromgegenkopplungsspannung für die Basis der Vorstufe (1) geschaltet ist (Fig.'l).

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor der ersten Vorstufe (1) mit der Basis der Treiberstufe (2) über einen Spartransformator (14) galvanisch gekoppelt ist, der außerdem gemäß einem eigenen älteren Vorschlag eine Gegenikopplungswicklung (15) in der Emitterzuleitung enthält fFig. 2). , '

In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschrift Nr. 185 406; britische Patentschrift, Nr. 739 829: französische Patentschrift Nr- 1 109 825; Proc. of the JEE/Part. B 102 (1955VNoV.. S. 773.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 70S 959/289 4.58