DE1067485B - Hochfrequenzverstaerker mit Transistoren - Google Patents

Description

In der bei Flächentransistoren fast ausschließlich verwendeten Emitter-Grundschaltung liegt der Eingangswiderstand in der Größenordnung von einigen 100 Ω, der Ausgangswiderstand beträgt mehrere 10 000 Ω. In den ZF-Verstärkerstuf en muß also der niederohmige Transistoreingang an den Schwingkreis angepaßt werden. Man benutzt dazu ZF-Einzelkreise als Kollektorarbeitswiderstände und für die Ankopplung an den Folgetransistor eine besondere Koppelspule mit wenigen Windungen. Vereinzelt finden auch Schaltungen mit ZF-Bandfiltern Verwendung, deren Sekundärkreisspule zur Anpassung an den niederohmigen, Transistoreingang bei etwa Vio der Windungszahl angezapft ist. Für alle diese bekannten Schaltungen sind Spezial-ZF-Filter notwendig. Wegen der starken Rückwirkung durch die Kollektor-Basis-Kapazität des Transistors muß neutralisiert werden. Die Einstellung der Neutralisation ist kritisch, und vor allem wegen der Abhängigkeit der Transistordaten von Regelung, Temperatur und Batteriespannung ist die Neutralisation keine befriedigende Lösung.

Wenn die Neutralisation z. B. bei Serienherstellung fix eingestellt werden soll, muß die Gesamtverstärkung verringert, also eine weitere Empfindlichkeitseinbuße in Kauf genommen werden.

Es ist auch bekannt, die Schwingkreiskapazität auf zwei in Serie geschaltete Kapazitäten aufzuteilen, wobei eine Koppelkapazität zwischen dem Schwingkreis und der Basis des Folgetransistors nicht vorgesehen ist. Damit kann wohl eine Leistungsanpassung des Transitsors an den Abstimmkreis durch die Teilung der Abstimmkapazitäten erreicht werden, jedoch keine Verringerung der Rückwirkungskapazität und dadurch auch keine Stabilisierung der Stufe. Mit dieser bekannten, nicht neutralisierten Schaltung läßt sich die Verwendung von Einzelkreisen maximal eine Verstärkung von einem Drittel der möglichen Verstärkung und bei Bandfilterkoppelung ohne Neutralisation überhaupt keine Stabilität erreichen. Bei nicht neutralisiertem Verstärker mit Einzelkreisen ist es bekannt, statt der Neutralisation die Stufenzahl zu erhöhen, was unwirtschaftlich ist und nach der Erfindung vermieden wird.

Bei der Schaltung mit aufgeteilten Schwingkreiskapazitäten kann überdies die eine der beiden in Serie liegenden Kapazitäten nie kleiner werden als die Abstimmkapazität, auch bei extrem loser Teilung, und es ist daher die Wahl des Wertes dieser Kapazität beschränkt. Die Folge ist, daß man die Teilung so ausführen muß, daß die Stufenverstärkung entsprechend niedrig wird; trotz dieser Maßnahme läßt sich aber nur mit Einzelkreisen Stabilität erreichen.

Die Erfindung besteht im Wesen darin, daß Hochfrequenzverstärker
mit Transistoren

Anmelder:

Radiofabrik

Ingelen-Porzellanfabrik Frauenthal
Figer & Co., Wien

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 15. Dezember 1956

zwischen dem letzten Schwingkreis einer Stufe und der Basis des Transistors der folgenden Stufe eine im Vergleich zur Transistoreingangskapazität kleine, vorzugsweise einstellbare Koppelkapazität eingeschaltet ist, um die Notwendigkeit einer Neutralisation dieser Schaltung zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung werden sehr wesentliche Vorteile erzielt: Es wird der Einfluß der Dämpfung des Folgetransistors radikal verringert und in gleichem Maße auch die Verstimmung des Abstimmkreises durch die an sich variable Transistoreingangskapäzität. Durch die schaltungsbedingte Verringerung der Rückwirkungskapazität wird die Neigung der Stufe zur Selbsterregung ebenfalls radikal herabgesetzt, und daher ist es möglich, die theoretisch mögliche Stufenverstärkung und Symmetrie der Durchlaßkurve zu erreichen, ohne daß der Aufwand des Neutralisationsnetzwerkes mit seinem unangenehmen Abgleichsverfahren in der Serienfertigung erforderlich ist. Ferner ist es nicht notwendig, die Transistoren vorzuwählen, da die Schaltung gegen Streuung der Transistordaten unempfindlich ist. Schließlich wird durch die Einstellbarkeit der Koppelkapazität die bequeme Einstellung der Stufenverstärkung ermöglicht.

Wie Abb. 1 zeigt, können erfindungsgemäß zweikreisige, nicht angezapfte ZF-Bandfilter verwendet werden, wie sie in Röhrenschaltungen üblich sind. Die ZF-Verstärkung kann durch Vergrößern der Koppelkapazität C^ (Trimmer mit 5 bis 35 pF) bis

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zur Stabilitätsgrenze erhöht werden. Andererseits läßt sich Schwingneigung wegen zu hoher ZF-Verstärkung oder wegen störender Rückkoppelung in der Schaltung durch Verkleinern der Koppelkapazität C_k ■beseitigen. Man erhält in dieser Schaltung ohne Neutralisation eine vollkommen stabile Anordnung, wobei die Verstärkung höher ist als bei Einzelkreisen mit niederohmiger Ankoppelungswicklung und Neutralisation.

Abb. 2 a zeigt das Ersatzschema eines HF-Transistors (nach Mueller und Pankave). Darin bedeutet E den Emitter, B die Basis und C den Kollektor des Transistors, ferner R_b den ohmschen Widerstand der Basis, C_eb die Basis-Emitter-Kapazität, R_e den Eingangswiderstand, C_bc die Kollektor-Basis-Kapazität (etwa 10 bis 2OpF), R_c den Kollektorwiderstand (etwa 50 bis 10OkQ), G_mV_e das Produkt aus Verstärkung mal Eingangsspannung, R_a den Ausgangswiderstand (20 bis 7OkQ) und C₁₁ die Ausgangskapazität (etwa 15 bis 3OpF). Die angegebenen Werte sind natürlich als beispielsweise Angaben zu werten.

Abb. 2 b gibt das Ersatzschema für die bekannten Schaltungen mit angezapftem Sekundärkreis an (gleiche Verhältnisse wie bei Einzelkreis und niederohmiger Ankoppelungswicklung). Man ersieht daraus, daß die rückwirkende Spannung noch im Kreis hinauftransformiert wird. Außerdem wird hier die Kreisgüte durch die Anschaltung erheblich verschlechtert. Mit L₁C₁ ist der Eingangskreis, mit R₁ die Dämpfung durch den Kondensatorverlustwinkel und die Spulen-Verluste mit L₂C₂ der Ausgangskreis bezeichnet.

Abb. 2 c zeigt das analoge Schema mit der Schaltung nach Abb. 1. Erfindungsgemäß kann hier im Gegensatz zu Abb. 2b durch ein Verkleinern der Ankoppelkapazität C_k eine Verringerung der Rückwirkung und Kreisdämpfung erreicht werden. Wegen der geringen Kreisdämpfung durch den Transistoreingang kann in dieser Schaltung trotz der starken. Spannungsteilung im Eingang eine höhere Verstärkung als in den bisher bekannten Schaltungen erreicht werden, da hier die volle Resonanzüberhöhung im Kreis wirksam wird. Die Neutralisation ist hier entbehrlich, weil C_k auch einen starken Spannungsteiler für die Rückwirkung ergibt.

Weiter entfällt der stark verstimmende Einfluß durch die große Transistoreingangskapazität, die besonders bei geregelten ZF-Stufen wegen ihrer Abhängigkeit vom Kollektorstrom störend wirkt. In geregelten ZF-Stufen ändert sich der Kollektorstrom im Verhältnis 1 :10 und mehr, damit ändert sich aber auch die Eingangskapazität C_eb im selben Verhältnis. Die Eingangskapazität von etwa 1000 pF im normalen Arbeitspunkt ändert sich also bei starken Signalen auf 100 pF und weniger. Ebenso ändert sich der Eingangswiderstand R_e.

In den bisher üblichen Schaltungen wirkt sich diese Änderung so aus, daß die Dämpfung des ZF-Kreises durch den Eingang des geregelten Transistors bei starken Eingangssignalen geringer wird. Diese Erscheinung wirkt der Regelung entgegen.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Abb. 1 bleibt die Kreisgüte annähernd unverändert, da durch die geringe Ankoppelung C_lt die Änderung des Transistoreingangswiderstandes auf den Gesamtkreiswiderstand wenig Einfluß hat. Aber es ändert sich der kapazitive Spannungsteiler C_k mit C₀^ im Eingang der geregelten Stufe so, daß bei starken Eingangssignalen eine höhere Spannung an die Basis des geregelten Transistors gelangen würde. Deshalb würde auch hier diese Erscheinung der Regelung entgegenwirken, außerdem müßte diese Stufe auf geringere Verstärkung eingestellt werden (C₁, verkleinern), damit sie bei starken Signalen nicht unstabil wird. Hier wird Abhilfe geschaffen, indem nach Abb. 3 der Emitter-Basis-Kapazität ein Kondensator C₁, (von etwa 500 bis 150OpF je nach C_eb des Transistortyps) parallelgeschaltet wird. Der Eingangsspannungsteiler wird so praktisch durch die parallelgeschaltete Fixkapazität unabhängig von der Regelung. Der Verstärkungsverlust kann durch Vergrößern von C_k ausgeglichen werden; ist z. B. C₁, = 150OpF, dann wird Q₂ = 35 pF (statt 2OpF). Der Trimmer C_k kann in diesem Falle durch einen Fixkondensator ersetzt werden, da durch C₁, in dieser Stufe die Transistorstreuungen nicht mehr ins Gewicht fallen. C₁, kann prinzipiell in jeder ZF-Stufe eingeschaltet werden, die nach Abb. 1 angekoppelt ist.

Abb. 4 zeigt das Prinzipschaltbild des kompletten ZF-Teiles einer Transistorsuperschaltung. C₁ und C₂ sind kapazitive Zusatzkoppelungen zur Erreichung der notwendigen Bandbreite, die in dieser Schaltung beliebig eingestellt werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nicht neutralisierter, mehrstufiger Hochfrequenzverstärker mit Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem letzten Schwingkreis einer Stufe und der Basis des Transistors der folgenden Stufe eine im Vergleich zur Transistoreingangskapazität kleine, vorzugsweise einstellbare Koppelkapazität (C_k) eingeschaltet ist.

2. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Emitter-Basis-Kapazität ein Kondensator (C_v) parallelgeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 639/229 10.