DE1078182B

DE1078182B - A four-pole transistor containing a transistor with controllable transmission rate

Info

Publication number: DE1078182B
Application number: DEST13728A
Authority: DE
Inventors: Hans-Ulrich Knauer
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-05-02
Filing date: 1958-05-02
Publication date: 1960-03-24

Description

Einen Transistor enthaltender Vierpol mit regelbarem Übertragungsmaß Vierpole mit aktiven Schaltungselementen können bezüglich ihres Übertragungsmaßes regelbar sein. Es sind Verstärkerstufen bekannt, denen eine von der Ausgangsspannung abgeleitete Gleichspannung in der Weise zugeführt wird, daß sich der Arbeitspunkt des Verstärkerelements mit zunehmender Signalspannung derart verschiebt, daß die Verstärkung abnimmt. Der Regelbereich und die Regelsteilheit dieser Verstärker sind abhängig von der, Änderung der Steilheit ihrer Kennlinien bei verschiedener Einstellung des Arbeitspunktes.A four-pole transistor containing a transistor with adjustable transmission rate Four-pole connections with active circuit elements can affect their transmission rate be controllable. There are known amplifier stages, which one of the output voltage derived DC voltage is supplied in such a way that the operating point of the amplifier element shifts with increasing signal voltage in such a way that the Gain decreases. The control range and the control steepness of these amplifiers are depending on the change in the steepness of their characteristic curves with different settings of the working point.

Der Verstärkungsfaktor eines Transistors ist abhängig von der Größe des Emitterstromes, die wiederum durch die Basisvorspannung gegeben ist. Bei Transistorverstärkern wird eine Regelung des Übertragungsmaßes daher in bekannter Weise dadurch erzielt, daß die Regelgleichspannung zusätzlich zu der normalenVorspannung derBasis zugeführt wird. Derartige Regelverstärker können in Emitter- oder in Basisschaltung betrieben sein. Da sich mit der Basisvorspannung auch der Widerstand der Emitter-Basis-Strecke ändert, ist der Eingangswiderstand dieser Verstärker nicht konstant. In Fällen, in denen zwischen dem Innenwiderstand der Signalquelle (z. B. dem Leitungswiderstand) und dem Eingangswiderstand des Verstärkers ein vorgegebener Reflexionsfaktor nicht überschritten werden darf, treten bei solchen Regelverstärkern daher Schwierigkeiten auf. Der durch die Transistorkennlinie gegebene Regelbereich kann in diesen Fällen nicht voll ausgenutzt werden.The gain factor of a transistor depends on its size of the emitter current, which in turn is given by the base bias. With transistor amplifiers control of the transmission rate is therefore achieved in a known manner by that the control DC voltage is supplied to the base in addition to the normal bias voltage will. Such control amplifiers can be operated in an emitter or in a base circuit be. Since the base bias also increases the resistance of the emitter-base path changes, the input resistance of these amplifiers is not constant. In cases in which between the internal resistance of the signal source (e.g. the line resistance) and the input resistance of the amplifier does not have a given reflection factor may be exceeded, difficulties arise with such control amplifiers on. The control range given by the transistor characteristic can in these cases not be fully exploited.

Bei dem erfindungsgemäßen Vierpol mit Transistor ist der durch die Änderung der Basisvorspannung gegebene Regelbereich wesentlich erhöht, ohne daß der Reflexionsfaktor einen zulässigen Wert von etwa 1011/o überschreitet. Außerdem wird auch bei großen Eingangsamplituden eine Übersteuerung des Transistors vermieden, so daß der Klirrfaktor gering ist.In the case of the four-pole transistor according to the invention, that is by the Change in the basic bias given control range significantly increased without the reflection factor exceeds a permissible value of about 1011 / o. aside from that Overdrive of the transistor is avoided even with large input amplitudes, so that the distortion factor is low.

Ein Vierpol mit in Abhängigkeit von der Eingangsspannung regelbarem Übertragungsmaß, in dem ein Transistor angeordnet ist, dessen Basisvorsprung durch eine von der zu übertragenden Signalwechselspannung abgeleitete Gleichspannung geändert wird, enthält erfindungsgemäß imEingangskreiseinenSpannungsteiler aus zwei Widerständen; an dem einen Widerstand ist die Kollektor-Emitter-Strecke, an dem anderen Widerstand die Emitter-Basis-Strecke angeschlossen, und die Ausgangsspannung wird an dem Spannungsteiler abgenommen. An dem der Emitter-Basis-Strecke des Transistors parallel geschalteten Widerstand liegt also sowohl ein Teil der Eingangsspannung als auch die von dem der Basisvorspannung entsprechenden Kollektorstrom erzeugte Wechselspannung. Bei wachsender Eingangsspannung nimmt die Verstärkung infolge der der Basis zugeführten Regelgleichspannung ab. Außerdem wird die Emitter-Basis-Strecke in ihrem Widerstand vermindert. Dadurch vermindert sich die an der Emitter-Basis-Strecke wirksame Steuerspannung, die sich aus einem dem Spannungsteilerverhältnis entsprechenden Teil der Eingangsspannung und der vom Kollektor rückgeführten verstärkten Spannung zusammensetzt. Mit diesen drei zusammenwirkenden Regeleffekten wird eine große Regelsteilheit und ein großer Regelbereich erzielt. Auf den Eingangswiderstand des Vierpols hat die Widerstandsverminderung der Emitter-Basis-Strecke nur geringen Einfluß, sofern der Gesamteingangswiderstand im wesentlichen durch den zwischen Kollektor und Emitter liegenden großen Widerstand bestimmt ist. Der Reflexionsfaktor ist entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis klein. Da die Steuerspannung ebenfalls klein ist und nicht proportional mit der Eingangsspannung ansteigt, wird eine Übersteuerung des Transistors vermieden und so der Klirrfaktor klein gehalten.A four-pole with adjustable depending on the input voltage Transmission dimension in which a transistor is arranged, its base projection through changed a direct voltage derived from the alternating signal voltage to be transmitted contains, according to the invention, a voltage divider made up of two resistors in the input circuit; the collector-emitter path is on one resistor and the resistor on the other the emitter-base junction is connected, and the output voltage is sent to the voltage divider removed. Connected in parallel to the emitter-base path of the transistor So resistance is part of both the input voltage and that of the The alternating voltage generated by the collector current corresponding to the base bias. at as the input voltage increases, the gain decreases as a result of that applied to the base Control DC voltage. Also, the emitter-base path gets in its resistance reduced. This reduces the control voltage effective at the emitter-base path, the part of the input voltage that corresponds to the voltage divider ratio and the amplified voltage fed back from the collector. With these three interacting rule effects, one large steepness and one large one Control range achieved. The resistance decrease has on the input resistance of the quadrupole the emitter-base path only has a minor influence, provided that the total input resistance essentially due to the large resistance between the collector and emitter is determined. The reflection factor corresponds to the voltage divider ratio small. Since the control voltage is also small and not proportional to the Input voltage increases, an overload of the transistor is avoided and so the distortion factor is kept small.

Ein besonders großer Regelbereich kann dadurch erzielt werden, daß dieAusgangsspannung an dem der Emitter-Basis-Strecke parallel liegenden Widerstand abgenommen wird. Das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung des Vierpols ist in diesem Fall wegen des Spannungsteilers im allgemeinen kleiner als Eins. Wird eine Verstärkung gewünscht, so kann dem Vierpol ein Verstärker vor- oder nachgeschaltet werden. Die Regelgleichspannung wird zweckmäßig aus der Eingangsspannung abgeleitet und der Basis zur Änderung der V orspannung derart zugeführt, daß die Basisvorspannung mit wachsender Eingangsspannung negativer wird. Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es ist dargestellt in Fig. 1 ein Vierpol gemäß der Erfindung, Fig.2 ein Vierpol gemäß der Erfindung mit vorgeschaltetem Verstärker.A particularly large control range can be achieved in that the output voltage at the resistor lying parallel to the emitter-base path is removed. The ratio of output to input voltage of the quadrupole is in this case generally less than one because of the voltage divider. Will If amplification is desired, an amplifier can be connected upstream or downstream of the quadrupole will. The DC control voltage is expediently derived from the input voltage and supplied to the base for changing the bias voltage such that the base bias voltage becomes more negative with increasing input voltage. The invention will now explained in more detail with reference to the drawing. It is shown in Fig. 1, a quadrupole according to the invention, FIG. 2 a quadrupole according to the invention with an upstream amplifier.

Der TransistorTs der in Fig. 1 dargestellten Regelstufe erhält seine Betriebsspannung aus der an die Klemmen 5, 6 angeschlossenen Batterie. Die Basisvorspannung setzt sich aus der an dem Widerstand R 7 liegenden Batteriespannung und der aus dem Gleichrichter GL entnommenen und an den Widerstand R 6 geführtenRegelgleichspannung zusammen. DieSignalspannung aus der Quelle G mit ihrem Innenwiderstand Ri wird den Klemmen 1,-2 der Regelstufe zugeführt und gelangt über den für die Signalfrequenzen niederohmigen Kondensator C 1 an den Spannungsteiler R 1, R 2. Parallel zu dem Widerstand R 1 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke, parallel zu dem WiderstandR2 dieEmitter-Basis-Strecke desTransistorsTs. Die an dem hochohmigen Spannungsteiler z. B. im Verhältnis 6 : 1 geteilte Eingangsspannung steuert den Transistor zwischenEmitter undBasis. Die verstärkte Spannung wird am Kollektor über den Spannungsteiler R 1, R 2 ebenfalls an die Emitter-Basis-Strecke geführt. An dem Spannungsteiler R3, R4 wird ein Teil der Eingangsspannung abgegriffen und an den Gleichrichter GL gelegt. Steigt die Eingangsspannung an, so sinkt infolge der an der Basis liegenden Regelgleichspannung die Verstärkung des Transistors. Gleichzeitig wird der Emitter-Basis-Widerstand kleiner. Dadurch wird das Spannungsteilerverhältnis größer, und es vermindert sich die Steuerspannung des Transistors. Der Regeleffekt beruht also nicht nur auf der Verstärkungsverminderung infolge der Basissteuerung aus dem Gleichrichter GL, sondern zusätzlich auf der Rückführung der verstärkten Spannung in den Eingangskreis und der Erhöhung des Spannungsteilerverhältnisses, so daß eine hohe Regelsteilheit und ein großer Regelbereich erzielt werden. Der Eingangswiderstand des Vierpols ändert sich nur wenig, sofern der Widerstand R 1 hochohmig gegen R2 ist. Zur Anpassung des Eingangswiderstandes an einen niedrigen Innenwiderstand der Quelle ist dem Spannungsteiler der Widerstand R5 parallel geschaltet.The transistor Ts of the control stage shown in FIG. 1 receives its operating voltage from the battery connected to the terminals 5, 6. The base bias voltage is made up of the battery voltage applied to resistor R 7 and the regular DC voltage taken from rectifier GL and fed to resistor R 6. The signal voltage from the source G with its internal resistance Ri is fed to the terminals 1, -2 of the control stage and reaches the voltage divider R 1, R 2 via the capacitor C 1, which has a low resistance for the signal frequencies. The collector-emitter is parallel to the resistor R 1 -Way, parallel to the resistor R2, the emitter-base path of the transistorTs. The at the high-resistance voltage divider z. B. in the ratio 6: 1 divided input voltage controls the transistor between emitter and base. The increased voltage is also fed to the emitter-base path at the collector via the voltage divider R 1, R 2. A part of the input voltage is tapped off at the voltage divider R3, R4 and applied to the rectifier GL. If the input voltage increases, the gain of the transistor decreases as a result of the control DC voltage applied to the base. At the same time, the emitter-base resistance becomes smaller. This increases the voltage divider ratio and reduces the control voltage of the transistor. The control effect is based not only on the gain reduction as a result of the basic control from the rectifier GL, but also on the return of the amplified voltage to the input circuit and the increase in the voltage divider ratio, so that a high control steepness and a large control range are achieved. The input resistance of the quadrupole changes only slightly if the resistance R 1 has a high resistance to R2. In order to adapt the input resistance to a low internal resistance of the source, the resistor R5 is connected in parallel to the voltage divider.

Die Regelwirkung tritt wegen des veränderlichen Widerstandes der Emitter-Basis-Strecke besonders stark am Widerstand R2 auf. Es ist daher zweckmäßig, die-Ausgangsspannung an diesem Widerstand (über den Kondensator, C 2) abzunehmen, Wie in Fig. 1 dargestellt. Der Innenwiderstand des Vierpols, an den Ausgangsklemmen 3,4 gemessen, ist in diesem Fall natürlich nicht konstant. Der Verbraucherwiderstand Rv soll daher hochohmig gegen den maximalen Innenwiderstand sein.The control effect occurs because of the variable resistance of the emitter-base path particularly strong at resistor R2. It is therefore appropriate to check the output voltage at this resistor (across the capacitor, C 2), as shown in FIG. The internal resistance of the quadrupole, measured at the output terminals 3, 4, is in this Fall not constant, of course. The consumer resistance Rv should therefore have a high resistance be against the maximum internal resistance.

Der Verbraucher kann natürlich auch (direkt oder transformatisch) an den Widerstand R 1 angekoppelt werden: In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel mit vorgeschaltetem dreistufigem Transistorverstärker dargestellt. Die Regelgleichspannung wird an dem Spannungsteiler R3, R4 über die Graetzgleichrichter GL gewonnen. Der in Fig. 1 dargestellte Widerstand R5 ist hier entbehrlich, da der Ausgangswiderstand des vorgeschalteten Verstärkers hochohmig ist. Die Arbeitsweise der Schaltung entspricht im übrigen der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten.The consumer can of course also (directly or transformatively) be coupled to the resistor R 1: In Figure 2 is an embodiment with upstream three-stage transistor amplifier shown. The control DC voltage is obtained at the voltage divider R3, R4 via the Graetz rectifier GL. Of the Resistor R5 shown in Fig. 1 can be dispensed with here, since the output resistance of the upstream amplifier is high impedance. The mode of operation of the circuit corresponds otherwise those explained in connection with FIG.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Four-pole with depending on the input signal voltage adjustable transfer rate, which contains a transistor, whose base bias is changed by a direct voltage derived from the alternating signal voltage, characterized in that a voltage divider composed of two resistors in the input circuit (R1, R2) is arranged, on whose one resistor (R1) the collector-emitter path, the emitter-base path of the transistor is connected to the other resistor (R2) is, and that the output voltage is taken from the voltage divider (Fig. 1).

2. Quadrupole according to Claim 1, characterized in that the output voltage is applied to the the voltage divider resistor (R2) lying parallel to the emitter-base path was removed will.

3. Quadrupole according to claim 1 or 2, characterized in that part of the AC input voltage taken from another voltage divider (R3, R4), rectified and fed to the base to change its bias voltage in such a way that that as the input voltage changes, the base bias voltage becomes more negative.

4. Quadrupole according to claims 1 to 3, characterized in that the input alternating voltage derived control DC voltage in such a ratio to the input voltage indicates that the output voltage remains constant within the control range.

5. Quadrupole according to one of the preceding claims, characterized in that the The ratio of the voltage divider resistances (R1: R2) is significantly greater than one.

6. Arrangement with a quadrupole according to one of the preceding claims, characterized in that its transmission factor is less than one and the signal voltage is amplified before the quadrupole (Fig.2). Considered publications: German Patent Specifications Nos. 493 123, 754 298; . USA. Patent No. 2,751,446; "Elektro-Technik", 1957, no.44, p.358; "Electrical engineering and mechanical engineering", 1955, issue 6, p.131.