DE1064990B - Anordnung zur Verstaerkung von Wechselstromsignalen mittels einer monostabilen oder unstabilen Kippschaltung - Google Patents

Anordnung zur Verstaerkung von Wechselstromsignalen mittels einer monostabilen oder unstabilen Kippschaltung

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DE1064990B
DE1064990B DEN14696A DEN0014696A DE1064990B DE 1064990 B DE1064990 B DE 1064990B DE N14696 A DEN14696 A DE N14696A DE N0014696 A DEN0014696 A DE N0014696A DE 1064990 B DE1064990 B DE 1064990B
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verstärkung mittels eines Transistor-Kipposzillators. Das erfinderische Kennzeichen besteht darin, daß die Kippschaltung einen Grenzschichttransistor mit einem Rückkopplungstransformator sowie Gleichricht- und Filtermittel enthält und daß die Signalquelle in den Basiskreis des Transistors geschaltet ist, während in Reihe mit der für die Signalströme entkoppelten Belastung ein Ausgangstransformator aufgenommen ist, an welchem verstärkte Signalschwingungen mit einer Leistung größer als die Verlustleistung des Transistors entnehmbar sind.
Bei der neuen Verstärkeranordnung mittels eines Transistoroszillators, dem die Signalschwingungen überlagert werden, kann ohne weiteres erreicht werden, daß das verstärkte Ausgangssignal eine größere Amplitude hat, als es mit direkter Verstärkung durch einen Transistor möglich ist. Transistoroszillatoren wurden bisher bereits z. B. zur Umwandlung von Gleichspannungen benutzt. Doch ist es besonders vorteilhaft, Transistoroszillatoren unter Berücksichtigung der besonderen Eigenschaften des Transistors durch Änderung der Basis-Emitter-Steuerspannung auch zur Verstärkung von Signalwechselspannungen bzw. -strömen auszunutzen. Das Eingangssignal kann verhältnismäßig kleine Amplituden besitzen, während der Ausgangssignalstrom nach der Abnahme durch die Gleichrichter hinter dem Transistoroszillator Amplituden aufweisen kann, welche die Verlustleistung des Transistors erheblich überschreiten.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Transistoroszillator an sich; die Beschreibung seiner Wirkungsweise dient zur Erläuterung der Erfindung;
Fig. 2 zeigt Transistorkennlinien, und die
Fig. 3 und 4 zeigen den Verlauf des Stroms und der Spannung mit der Zeit zur Erläuterung der Schaltung nach Fig. 1;
Fig. 5 stellt schließlich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung selbst dar.
In Fig. 1 ist eine Speisespannungsquelle B zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode eines Grenzschichttransistors 1 in Reihe mit der Primärwicklung L eines herabtransformierenden Rückkopplungstransformators 2 eingeschaltet, dessen Sekundärwicklung in den Kreis zwischen der Emitter- und der Basiselektrode des Transistors, nötigenfalls in Reihe mit einem Begrenzungswiderstand 3, eingefügt ist. Der Kollektorstrom ie durch den Transistor ändert sich bei dieser Anordnung sägezahnförmig und die Kollektorspannung Vc impulsförmig mit der Zeit, was in Fig. 3 angedeutet ist, wobei angenommen wird, daß Anordnung zur Verstärkung von Wechselstromsignalen mittels einer monostabilen
oder unstabilen Kippschaltung
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt, Hamburg I1 Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 22. Juli 1953 und 12. April 1954
Peter Johannes Hubertus Janssen und Carolus Petrus Adrianus Gerardus van de Vijver,
Eindhoven (Niederlande), sind als Erfinder genannt worden
die Streukapazität C parallel zur Primärwicklung L einen sehr geringen Wert hat.
Bei der Inbetriebnahme der Schaltung nach Fig. 1 wird der Kollektorstrom ie bis zu einem Wert zuzunehmen bestrebt sein, der der Kennlinie i6=0 der Fig. 2 entspricht, wobei ib den Basisstrom des Transistors 1 bezeichnet. Diese Stromzunahme von ic erzeugt im Transformator 2 einen magnetischen Fluß, wodurch über dessen Sekundärwicklung eine Spannung erzeugt wird, die den Basisstrom % des Transistors zunehmen läßt. Infolgedessen fließt wieder ein höherer Kollektorstrom ie, wodurch ein höherer Basistrom ib auftritt usw.
Die Zunahme des Kollektorstroms ic mit der Zeit kann in erster Annäherung durch die Formel
R + r
B + r
l—e
wiedergegeben werden. Dabei ist B = Spannung der Quelle B, L = Induktivität der Primärwicklung L des Transformators 2,R = Differentialwiderstand des ansteigenden Zweigs in den v^-Kennlinien der Fig. 2 und r = Verlustwiderstand der Primärwicklung L1 wobei über dieser Induktivität L nahezu die ganze Spannung der Quelle B und zwischen der Emitter- und der Kollektorelektrode nur die sehr geringe,
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Claims (2)

  1. 3 4
    dem erwähnten ansteigenden Zweig R entsprechende deutlichkeitshalber als konstant angenommen werden
    Kollektorspannung Vc erzeugt wird. kann) erreicht wird. In diesem Augenblick fängt ein
    Über der Sekundärwicklung des Transformators 2 wesentlicher Strom id durch den Gleichrichter 6 zu
    steht während dieser Periode eine Spannung, die prak- fließen an, wobei der Strom iL durch die Wicklung L
    tisch gleich B/n ist, wobei η das Transformationsver- 5 annähernd gemäß der Formel
    hältnis des Transformators 2 bezeichnet, welche Spannung einen Basistrom r + rd
    ir — °~ e L
    (3 + 6,)
    abnimmt, wobei rd den Innenwiderstand des Gleicherzeugt, wobei R3 die Größe des Widerstandes 3 und richters 6 bezeichnet. In diesem Augenblick c, in dem Rb-e den Eingangswiderstand des Transistors zwi- der Strom i^, gleich Null wird, schwingt die Spanschen Basis- und Emitterelektrode bezeichnen. nung Vc wieder herab bis zum Augenblick d, in dem
    Wenn der Kollektorstrom ic bis zu einem Wert zu- 15 die Spannung Vc gleich der Spannung B der Gleichgenommen hat, bei dem die zu diesem Basistrom ibo Spannungsquelle wird, von welchem Augenblick an gehörende »'(.-^-Kennlinie des ansteigenden Zweiges der vorstehend beschriebene Stromzyklus wieder annahezu in die Waagerechte %0 (s. Fig. 2) übergeht, fängt. In dem Zeitintervall b-c wird eine Energie nimmt ic praktisch nicht mehr zu, wodurch die Span- V2 L i^ des Transformators 2 auf die Belastung 7 nung über der Sekundärwicklung und somit der Ba- 20 übertragen. Der im Zeitintervall c-d durch die Wicksistrom ij plötzlich sehr stark abnehmen, wodurch der lung L fließende negative Strom wird durch die Streu-Kollektorstrom ic schroff unterbrochen wird (s. Fig. 3) kapazität C geliefert.
    und die Kollektorspannung Vc bis weit über die Span- Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß, soll eine
    nung der Quelle B (angegeben durch die gestrichelte hohe Spannung V0 über der Belastung 7 erzielt wer-
    Linie B der Fig. 3) hinaus ansteigen kann. 25 den, die Zeitintervalle a-b und c-d kurz sein müssen
    Die erhaltene Spannung dient im allgemeinen dazu, im Vergleich zu dem Zeitintervall b-c, d. h. daß die
    über einen Gleichrichter 6 (s. Fig. 1) eine Nutzbela- Schwingungszeit der Eigenschwingung des Kreises
    stung zu speisen, wobei die mittlere Spannung über L-C kurz sein muß im Vergleich zu der Dauer der er-
    dieser Belastung viele Male größer als die Spannung wähnten kurzen Periode, oder in anderen Worten, daß
    der Quelle B sein kann. Dabei kann die an diese Be- 30 der Kreis L-C eine verhältnismäßig hohe Eigenfre-
    Iastung7 abgegebene Leistung wesentlich höher sein quenz haben muß.
    als die maximal zulässige Leistung W des Tran- Weiter wird vorzugsweise der Begrenzungswider-
    sistors. Selbstverständlich kann der Transformator 2 stand 3 in den Basis- und nicht in den Emitterkreis
    auch nötigenfalls mit einer Tertiärwicklung (nicht eingeschaltet, da im letzteren Fall mehr Energie in
    dargestellt) versehen werden, deren Spannung nach 35 diesem Widerstand 3 verlorengehen würde.
    Gleichrichtung der Belastung zugeführt wird. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verstär-
    Die Strom- und Spannungswerte, die dieser Maxi- keranordnung nach der Erfindung, wobei in den Bamalleistung W entsprechen, sind in Fig. 2 durch die siskreis des Transistors 1 eine Quelle 12 der zu verstrichpunktierte Kurve W angegeben. Während der stärkenden Signalschwingungen eingeführt ist. Die langen Periode, in der der Strom ic nach Fig. 3 zu- 40 verstärkten Schwingungen werden einem Transfornimmt und nach Fig. 2 längs des ansteigenden mator 13 in Reihe mit der Belastung 7 entnommen, Zweigs R der vFf-Kennlinien verläuft, ist die Span- die für die Signalschwingungen mittels eines Kondennung Vc so gering, daß wenigstens durchschnittlich die sators 14 entkoppelt ist. 2 bezeichnet den bereits vor-Maximalleistung W des Transistors noch nicht erreicht her beschriebenen Rückkopplungstransformator und 6 wird. Während dieser Periode wird jedoch im Magnet- 45 den Gleichrichter, der die verstärkte Signalschwinfeld des Transformators 2 eine wesentliche Energie gung abzunehmen gestattet. Da die der Belastung 7 angesammelt, die pro Periode gleich dem Produkt abgegebene Leistung die maximal zulässige Leistung des mittleren icgem des Stroms ic und der Spannung des Transistors selbst wesentlich übersteigen kann, der Quelle B abzüglich der erwähnten geringen KoI- wird auf diese Weise ein Verstärker erhalten, der eine lektorspannung Vc ist. Während der kurzen Periode, 5° wesentlich höhere Wechselstromleistung auf den in der der Strom ic nach Fig. 3 schroff unterbrochen Transformator 13 überträgt, als die Verlustleistung wird, steigt zwar die Spannung Vc bis weit über die des Transistors 1 beiträgt. Die größte Signalfrequenz Spannung der Quelle B hinaus, aber der Strom ic ist muß dabei selbstverständlich kleiner sein als die Imunterbrochen, so daß wieder der Transistor unterhalb pulswiederholungsfrequenz.
    seiner maximal zulässigen Leistung W betrieben wird. 55 Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel konnte
    In dieser Periode gibt der Transformator 2 seine an- z. B. die durch die Quelle B gelieferte Leistung zu
    gesammelte Energie, pro Periode etwa B-icgem an die 8O°/o in eine höhere Gleichspannung über der BeIa-
    Belastung 7 ab. Diese Leistung kann also wesentlich stung 7 und zu 14% in eine Wechselstromleistung
    höher sein als die zulässige Verlustleistung W des über dem Ausgangstransformator 13 umgewandelt
    Transistors. 60 werden, wobei im Transistor 1 nur 2Vo dieser Lei-
    In Fig. 4 sind in vergrößertem Maßstab die Span- stung verlorengingen,
    nung Vc über der Primärwicklung und der Strom iL
    durch die PrimärwicklungL dargestellt. Im Zeit- Patentansprüche:
    punkt a, in dem der Kollektorstrom ic den Wert entsprechend dem Zweig ibo der Fig. 2 erreicht hat und 65 1. Anordnung zur Verstärkung von Wechselalso schroff unterbrochen wird, erhöht sich die Span- Stromsignalen mittels einer monostabilen oder nung Vc über dem durch die Wicklung L und ihre unstabilen Kippschaltung, dadurch gekennzeich-Streukapazität C gebildeten Kreis, bis in dem Augen- net, daß sie einen Grenzschichttransistor mit einem blick b die Spannung V1. über der Belastung 7 (die Rückkopplungstransformator sowie Gleichrichtz. B. durch Anwendung eines Parallelkondensators 8 70 und Filtermittel enthält und daß die Signalquelle
    in den Basiskreis des Transistors geschaltet ist, während in Reihe mit der für die Signalströme entkoppelten Belastung ein Ausgangs transformator aufgenommen ist, an welchem verstärkte Signalschwingungen mit einer Leistung großer als die Verlustleistung des Transistors entnehmbar sind (Fig. 5).
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Sekundärwicklung des Rückkopplungstransformators ein verhältnismäßig kleiner Begrenzungswiderstand ein-
    geschaltet ist, der eine plötzliche Unterbrechung des Kollektorstroms des Transistors begünstigt und diesen Kollektorstrom begrenzt, und daß der an den Klemmen der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators transformierte Wert der Widerstandskomponente der Belastung so niedrig ist, daß die bei der Unterbrechung des Kollektorstroms in dieser Primärwicklung mit einer verhältnismäßig hohen Eigenfrequenz angeregte Schwingung nach einem Bruchteil einer Viertelperiode beendigt wird.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    ©909 627/272 5.59
DEN14696A 1953-07-22 1954-07-17 Anordnung zur Verstaerkung von Wechselstromsignalen mittels einer monostabilen oder unstabilen Kippschaltung Pending DE1064990B (de)

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