DE1043402B

DE1043402B - Anordnung zur Konstanthaltung des Emitterstromes einer Transistor-verstaerkerstufe in Emitterschaltung

Info

Publication number: DE1043402B
Application number: DET12442A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Waldem Moortgat-Pick; Dipl-Phys Karl Sauer
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1956-07-12
Filing date: 1956-07-12
Publication date: 1958-11-13
Also published as: GB805359A

Description

DEUTSCHES

In Transistorverstärkerstufen in der üblichen Emitterschaltung ist es wegen der gegenüber Röhren sehr großen Steilheit (20 bis 100 mA/V) notwendig, besondere Mittel zur Konstanthaltung des Emitterstromes anzuwenden, um den Einfluß von Temperaturschwankungen, von Änderungen der Speisespannung und von Streuungen verschiedener Exemplare des Transistors zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird im allgemeinen in die Emitterleitung ein Widerstand geschaltet, der wie der Kathodenwiderstand einer Röhrenstufe eine Gleichstromgegenkopplung bewirkt. Außerdem liegt bei dieser bekannten Schaltung an der Betriebsspannung ein Spannungsteiler, an den die Basiselektrode angeschlossen ist und der so bemessen ist, daß der richtige Emitterstrom fließt.

Der Spannungsteiler, der auch ohne den Widerstand in der Emitterleitung zur Lieferung der richtigen ßasisspannung notwendig wäre, hat aber den Nachteil, daß ζ. Β. Schwankungen der Betriebsspannung nicht nur eine Schwankung der Kollektorspannung, sondern auch eine entsprechende Schwankung der Basisspannung hervorrufen. Die Schwankung der Kollektorspannung hat kaum einen Einfluß auf den Emitterstrom, während die Schwankungen der Spannung an der Basis einen großen Einfluß haben. Die Schwankungen des Emitterstromes haben entsprechende Schwankungen der Verstärkung zur Folge und bewirken, daß der Transistor nur bei der höchsten Betriebsspannung voll ausgenutzt werden kann und daß sich bei kleineren Betriebsspannungen schon Verzerrungen ergeben können.

Es ist auch bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt, die Stabilisierung einer Transistorstufe mittels zusätzlicher nichtlinearer Schaltelemente (Dioden, Heißleiter) oder mittels eines Hilfstransistors zu erreichen.

Die Erfindung schlägt einen anderen Weg vor und beseitigt die obenerwähnten Nachteile dadurch, daß parallel zu dem emitterseitigen Teil des Spannungsteilers ein Akkumulator geschaltet ist, der insbesondere im gesamten Schwankungsbereich der Betriebsspannung oder im wesentlichen Teil desselben aufgeladen wird, und daß mit dem Betriebsschalter des Gerätes ein Schalter gekuppelt ist, der beim Ausschalten des Gerätes den Akkumulator gesondert abschaltet. Dadurch wird die Spannung am emitterseitigen Spannungsteilerwiderstand konstant gehalten; d. h., die Gegenkopplung mittels des Emitterwiderstandes kann sich nunmehr voll auswirken, weil z. B. bei Schwankungen der Speisespannung keine teilweise Aufhebung der Gegenkopplung durch die vom Spannungsteiler entnommene schwankende Vorspannung stattfindet.

Bei der Erfindung wird die Pufferwirkung eines Anordnung zur Konstanthaltung
des Emitterstromes einer Transistorverstärkerstufe in Emitterschaltung

Anmelder:

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

Dipl.-Phys. Waldemar Moortgat-Pick

und Dipl.-Phys. Karl Sauer, Ulm/Donau,

sind als Erfinder genannt worden

Akkumulators ausgenutzt, der bei bekannten Schaltungen z. B. zur Beseitigung von Schwankungen einer dem Netz entnommenen Spannung dient. Dieser Zweck allein wurde bei einer Transistorschaltung bereits dann erreicht, wenn ein Akkumulator parallel zu der aus dem Netz oder aus einer Batterie entnommenen Kollektor-Betriebsspannung geschaltet wird. Der Aufwand ist dann aber relativ groß; außerdem ist ein Pufferbetrieb gemäß der Erfindung für die Spannung der Basis gegen den Emitter einfacher und besser, weil dann außer dem Einfluß von Speisespannungs-Schwankungen (z. B. Alterung der Batterie) auch noch der Einfluß von Temperaturschwankungen und von Streuungen verschiedener Exemplare der Transistors beseitigt wird. Obwohl für diesen Pufferbetrieb nur der Widerstand zwischen dem nicht geerdeten Pol der Speisespannung und der Basis erforderlich wäre, wird bei der Erfindung der bisher übliche Spannungsteiler voll beibehalten, weil dadurch auch beim Versagen des Akkumulators oder des zugehörigen Schalters eine Überlastung des Transistors vermieden wird.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall eines Hochfrequenzverstärkers, jedoch ist die Erfindung auch in Niederfrequenzstufen mit Transistoren anwendbar. In der Emitterleitung des Transistors T liegt ein Widerstand R₁ von z. B.

1,15 kQ, der bekanntlich eine Gleichstromgegenkopplung hervorruft. Er ist durch einen Kondensator C überbrückt, um eine Wechselstromgegenkopplung zu vermeiden. An der Betriebsspannung (zwischen —6 V und Erde) liegt in bekannter Weise ein Spannungsteiler R₂, R_s zur Lieferung der Vorspannung an der Basiselektrode (z.B. —1,35V bei einer Emittervorspannung von —1,15 V). Erfindungsgemäß liegt der Akkumulator A über einen Schalter S parallel zum Widerstand i?₃.

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Man kommt mit einem Akkumulator sehr kleiner Kapazität (z. B. 60 mAh) aus, der nur die Größe eines Knopfes und eine lange Lebensdauer hat. Damit können sogar mehrere Transistorstufen stabilisiert werden. Dann werden also die Basisspannungen mehrerer Transistoren von demselben Spannungsteiler abgenommen. Da die die Betriebsspannung liefernde Stromquelle, meist eine Batterie, durch den Ladestrom belastet ist, wird der Widerstand R₂ des Spannungsteilers zweckmäßig möglichst hochohmig bemessen und damit der Ladestrom entsprechend herabgesetzt. Um aber sicherzustellen, daß auch an der unteren Grenze der Betriebsspannungsschwankungen oder fast an dieser Grenze noch keine Entladung des Akkumulators durch den Basisstrom und den parallel zum Akkumulator liegenden Teilwiderstand R₃ des Spannungsteilers stattfindet, ist der Wert des Widerstandes R₂ des Spannungsteilers nach oben beschränkt.

Für die Spannungsteilung wäre der Widerstand R₃ an sich nicht erforderlich. Praktisch ist er aber doch aus anderen Gründen notwendig. Das Gerät soll auch bei Ausfall des Akkumulators oder des zugehörigen Schalters S noch arbeitsfähig sein, und die Transistoren sollen vor Überlastungen geschützt sein. Die Gefahr der Überlastung darf auch dann nicht auftreten, wenn der zum Akkumulator gehörige Schalter etwas später als der Betriebsspannungsschalter schließt.

Bei den üblichen Schaltungen ohne Akkumulator würde man den Spannungsteiler so niederohmig bemessen, daß der emitterseitige Widerstand R_s etwa fünfmal kleiner als der kleinste auftretende Gleichstrom-Eingangswiderstand des Transistors ist, um die geforderte Konstanthaltung des Emitterstromes zu erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Anschaltung eines Akkumulators dagegen kann diese Forderung fallengelassen werden. Man hat dann neben der Erzielung eines kleinen Ladestromes auch noch den Vorteil, daß bei Ausfall des Akkumulators oder des zugehörigen Schalters sich die Betriebsspannungsschwankungen an der Basis weniger auswirken, weil der Gleichstrom-Eingangswiderstand des Transistors, der zum Widerstand R₃ parallel liegt, bei ansteigendem Emitterstrom (infolge ansteigender Betriebsspannung) kleiner wird und dadurch den Anstieg der vom Spannungsteiler gelieferten Spannung abschwächt. Während der kollektorseitige Widerstand R₂ des Spannungsteilers gegenüber der bekannten Bemessung praktisch unverändert bleibt (z.B. 3OkO), kann der Widerstandi?₃ bei der Anschaltung des Akkumulators wesentlich größer als ohne Akkumulator bemessen werden (20 statt 5 kß).

Claims

PATENTANS PBUCH:

Anordnung zur Konstanthaltung des Emitterstromes einer Transistorverstärkerstufe in Emitterschaltung gegenüber dem Einfluß von Temperaturschwankungen, von Änderungen der Speisespannung und von Streuungen der Transistor daten, bei der ein Widerstand in der Emitterleitung liegt und über einen an der Betriebsspannung liegenden Spannungsteiler die Basiselektrode angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem emitterseitigen Teilwiderstand (R₃) ein Akkumulator (A) geschaltet und der Spannungsteiler (R₂,

-R₃) so bemessen ist, daß der Akkumulator insbesondere im gesamten Schwankungsbereich der Betriebsspannung oder im wesentlichen Teil desselben aufgeladen wird und daß mit dem Betriebsschalter des Gerätes ein Schalter (S) gekuppelt ist, der beim Ausschalten des Gerätes den Akkumulator gesondert abschaltet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 512 041, 942 283;
USA.-Patentschrift Nr. 2 716 729;

französische Patentschrift Nr. 1119 869;
R. F. Shea, »Principles of Transistor Circuits«, 1953, S. 178;

»Elektrotechnische Zeitschrift«, Ausg. A, 1954, Heft 11, S. 593;

»Audio«, April 1956, S. 40.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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