DE1106805B

DE1106805B - Pulse amplifier with transistors

Info

Publication number: DE1106805B
Application number: DET14999A
Authority: DE
Inventors: Viktor Riedl
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1958-04-15
Filing date: 1958-04-15
Publication date: 1961-05-18

Description

Impulsverstärker mit Transistoren Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Impulsverstärker mit Transistoren und Anpassungsübertragern, bei dem der Ausgangskreis einer Verstärkerstufe in Reihe mit dem Steuerstromkreis einer nachfolgenden Verstärkerstufe gekoppelt ist.Pulse amplifier with transistors The invention relates to a multi-stage Pulse amplifier with transistors and matching transformers, in which the output circuit an amplifier stage in series with the control circuit of a subsequent amplifier stage is coupled.

Es ist bekannt, die Endstufe eines Impulsverstärkers in der erwähnten Form auszuführen. Eine Schaltung zum Erzeugen von Impulsen enthält gewöhnlich einen Oszillator, eine Verzerrungseinrichtung und einen Verstärker für die verzerrte Spannung. Um den Oszillator möglichst wenig zu belasten, ist vor dem Endtransistor ein Treibertransistor angeordnet, dessen Emitterstrom unmittelbar als Basisstrom des Endtransistors dient.It is known, the output stage of a pulse amplifier in the mentioned Execute form. A circuit for generating pulses usually includes one Oscillator, a distortion device and an amplifier for the distorted voltage. In order to load the oscillator as little as possible, there is a driver transistor in front of the output transistor arranged, whose emitter current is used directly as the base current of the final transistor.

Soll am Ausgang einer solchen Schaltung eine hohe Unterbrechungsspannung erzielt werden, so zeigt sich, daß die Basis des Endtransistors keine ausreichende Sperrung des Kollektorstromes ergibt. Die Ursache dieser Erscheinung besteht darin, daß an der Basis des Endtransistors immer noch eine gewisse negative Restspannung vorhanden ist, wenn der Emitterstrom des Treibertransistors unterbrochen wird. Diese Restspannung wird durch den Kollektor-Reststrom hervorgerufen. Es ist bekannt, aus diesem Grunde parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Endtransistors noch einen ohmschen Widerstand anzuordnen. Der Betrag dieser Restspannung soll dadurch herabgesetzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Maßnahme nicht ausreicht, um den Kollektorstrom des Endtransistors vollständig abzusperren, insbesondere dann nicht, wenn höhere Betriebstemperaturen vorhanden sind.Should a high interruption voltage be present at the output of such a circuit be achieved, it turns out that the base of the final transistor is insufficient Blocking of the collector current results. The cause of this phenomenon is that there is still a certain negative residual voltage at the base of the final transistor is present when the emitter current of the driver transistor is interrupted. These Residual voltage is caused by the residual current in the collector. It is known from for this reason another ohmic one parallel to the base-emitter path of the final transistor To arrange resistance. This is intended to reduce the amount of this residual stress will. However, it has been shown that this measure is not sufficient to reduce the collector current of the final transistor shut off completely, especially not if higher Operating temperatures are available.

Bei einer bistabilen Anordnung mit Transistoren ist es ferner bekannt, die Steuerung der bistabilen Schaltzustände durch die galvanische Mitkopplung des Ausgangskreises eines der Transistoren zum Eingangskreis des anderen Transistors vorzunehmen. Die galvanische Kopplung wird durch Widerstände erreicht, welche einen bestimmten Anteil der verstärkten Leistung verbrauchen. Eine besondere Maßnahme zur Beseitigung der negativen Basis-Restspannung ist hierbei nicht vorgesehen.In the case of a bistable arrangement with transistors, it is also known the control of the bistable switching states through the galvanic positive feedback of the Output circuit of one of the transistors to the input circuit of the other transistor to undertake. The galvanic coupling is achieved by resistors, which have a consume a certain proportion of the increased power. A special measure there is no provision here for eliminating the negative base residual voltage.

Bei einem mehrstufigen Impulsverstärker mit Transistoren und Anpassungsübertragern, bei dem der Ausgangskreis einer Verstärkerstufe in Reihe mit dem Steuerstromkreis einer nachfolgenden Verstärkerstufe gekoppelt ist, zur Erzeugung höherer Unterbrechungsspannungen im Ausgang, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in Reihe zu den gekoppelten Kreisen die Wicklung eines Übertragers anzuordnen, welche zur Sperrung des Steuerstromes eine Mitkopplung der Steuerimpulse bewirkt.In the case of a multi-stage pulse amplifier with transistors and matching transformers, in which the output circuit of an amplifier stage is in series with the control circuit a subsequent amplifier stage is coupled to generate higher interruption voltages in the output, it is proposed according to the invention, in series with the coupled circuits to arrange the winding of a transformer, which is used to block the control current causes a positive feedback of the control pulses.

Diese Maßnahme bewirkt mit der Unterbrechung des Emitterstromes im Treibertransistor an der Basis des Endtransistors einen Spannungsimpuls. Dadurch ergibt sich während der Sperrzeit des Endtransistors eine positive Basisspannung gegen den Emitter, welche die negative Basis-Restspannung des Endtransistors überkompensiert.This measure causes the emitter current to be interrupted in the Driver transistor at the base of the output transistor a voltage pulse. Through this a positive base voltage results during the blocking time of the output transistor against the emitter, which overcompensates for the negative base residual voltage of the final transistor.

Es ist dadurch möglich, im Transformator und somit auch im Kollektorkreis des Endtransistors höhere Unterbrechungsspannungen zu erzeugen. Ferner werden die Impulsflanken durch die erwähnte Maßnahme versteilert.This makes it possible in the transformer and thus also in the collector circuit of the final transistor to generate higher interruption voltages. Furthermore, the Pulse edges steepened by the measure mentioned.

Die Erfindung soll an Hand der Abbildung näher erläutert werden. Diese zeigt einen zweistufigen Impulsverstärker mit dem Treibertransistor T, und dem Endtransistor T2. Die zu verstärkenden Impulse werden an den Klemmen a, b über den Eingangstransformator Tri der Basis des Treibertransistors T, zugeführt. Der Sekundärwicklung des Transformators Tri ist die Reihenanordnung des Gleichrichters V, und des RC-Gliedes R@ci parallel geschaltet. Diese Anordnung soll eine Belastung für die positiven Halbwellen der Sekundärspannung vom Transformator Tri darstellen, damit zwischen Basis und Emitter keine zu hohe positive Spannung auftritt, die dem Transistor T1 schaden könnte. Wenn die an den Klemmen a, b eintreffende Impulsspannung einen bestimmten Wert übersteigt, wird die Schleusenspannung des Gleichrichters V1 überschritten. Dieser wird leitend, und der Kondensator C1 lädt sich auf. In den Impulspausen hat der Kondensator C1 die Möglichkeit, sich über den Widerstand R1 zu entladen. Durch diese Anordnung ergibt sich eine Begrenzung der Eingangsimpulse auf den zulässigen Wert.The invention is to be explained in more detail with reference to the figure. This shows a two-stage pulse amplifier with the driver transistor T and the end transistor T2. The pulses to be amplified are fed to the terminals a, b via the input transformer Tri to the base of the driver transistor T. The series arrangement of the rectifier V and the RC element R @ ci are connected in parallel to the secondary winding of the transformer Tri. This arrangement is intended to represent a load for the positive half-waves of the secondary voltage from the transformer Tri, so that no excessively high positive voltage occurs between the base and the emitter, which could damage the transistor T1. If the pulse voltage arriving at the terminals a, b exceeds a certain value, the lock voltage of the rectifier V1 is exceeded. This becomes conductive and the capacitor C1 charges up. In the pulse pauses, the capacitor C1 has the opportunity to discharge itself through the resistor R1. This arrangement results in the input pulses being limited to the permissible value.

Der positive Pol -I- UB der Betriebsspannung ist über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2, die Wicklung w4 des Endtransformators Tr., die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 und den Widerstand R2 mit dem negativen Pol - UB der Betriebsspannung verbunden. Dadurch ist der Ausgangs-Kreis des Treibertransistors T1 zu dem Eingangskreis des Endtransistors T2 in Reihe angeordnet. Der Widerstand R2 bildet zusammen mit der Wicklung w4 des Endtransformators einen parallelen Ableitwiderstand zu der Basis-Emitter-Strecke des Endtransistors T2, um beim Auftreten der Steuerimpulse die negative Restspannung von der Basis abzuleiten. Der Widerstand R2 begrenzt den Kollektorstrom des Transistors T1 auf einen zulässigen Wert.The positive pole -I- UB of the operating voltage is via the base-emitter path of the transistor T2, the winding w4 of the output transformer Tr., The emitter-collector path of the transistor T1 and the resistor R2 with the negative pole - UB of the operating voltage tied together. As a result, the output circuit of the driver transistor T1 is arranged in series with the input circuit of the output transistor T2. The resistor R2, together with the winding w4 of the output transformer, forms a parallel leakage resistance to the base-emitter path of the output transistor T2 in order to divert the negative residual voltage from the base when the control pulses occur. The resistor R2 limits the collector current of the transistor T1 to a permissible value.

Die zu verstärkende Impulsfolge wird den Klemmen a, b des Eingangstransformators zugeführt. Die Impulsformen, welche innerhalb der einzelnen Abschnitte der Anordnung auftreten, sind unter der Schaltung angedeutet. Es sei angenommen, daß an der Basis des Transistors T1 während der längeren Impulspausen eine negative Steuerspannung wirksam ist, welche einen Kollektorstrom zur Folge hat. Beim Auftreten eines Impulses wird die Basisspannung positiv, und der Kollektorstrom wird unterbrochen. Gleichzeitig wird damit auch der Emitter-Basis-Strom des Transistors T2 unterbrochen, weil am Punkt i des Ti Stromkreises Spannungsschwankungen auftreten. Der Kollektorstrom des Transistors T2 wird daher gleichphasig mit dem Kollektorstrom des Transistors T1 gesteuert.The pulse train to be amplified is applied to terminals a, b of the input transformer fed. The pulse shapes that appear within each section of the array occur are indicated under the circuit. Assume that at the base of the transistor T1 a negative control voltage during the longer pulse pauses is effective, which has a collector current result. When an impulse occurs the base voltage becomes positive and the collector current is interrupted. Simultaneously thus also the emitter-base current of the transistor T2 is interrupted, because on Point i of the Ti circuit voltage fluctuations occur. The collector current of the transistor T2 is therefore in phase with the collector current of the transistor T1 controlled.

Die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T2 und die Wicklung w4 des Transformators bilden zusammen einen wesentlich geringeren Widerstandswert als der Ableitwiderstand R3. Der größte Teil des Kollektorstromes von T1 fließt über die Basis-Emitter-Strecke von T2. Der Eingangsstrom des Transistors T2 ist daher annähernd gleich groß wie der Ausgangsstrom des Transistors T1. Der Transistor T2 bewirkt eine Leistungsverstärkung der zugeführten Signale, welche über die Primärwicklung w1 des Transformators 7r2 zu dessen Sekundärwicklung w2 übertragen werden.The emitter-base path of the transistor T2 and the winding w4 of the Transformers together form a much lower resistance value than the Bleeder resistor R3. Most of the collector current from T1 flows through the Base-emitter path from T2. The input current of the transistor T2 is therefore approximate equal to the output current of transistor T1. The transistor T2 causes a power amplification of the supplied signals, which are transmitted through the primary winding w1 of the transformer 7r2 are transmitted to its secondary winding w2.

Die auf dem Ausgangstransformator Tr. angeordnete Wicklung w4 bewirkt mit der Unterbrechung des Steuerstromes an der Basis des Transistors T2 einen positiven Spannungsimpuls, welcher die Unterbrechung des Basis-Emitter-Stromes im Transistor T2 beschleunigt. Dieser Vorgang bringt eine Versteilerung der Impulsflanken, und es können im Kollektorkreis des Endtransistors so hohe Spannungsspitzen erzeugt werden, als zulässig sind.The winding w4 arranged on the output transformer Tr with the interruption of the control current at the base of the transistor T2 a positive Voltage pulse, which interrupts the base-emitter current in the transistor T2 accelerates. This process brings about a steepening of the pulse edges, and high voltage peaks can be generated in the collector circuit of the output transistor than are permitted.

Die Wicklung w3 des Transformators T'-2 dient dazu, die zwischen Emitter und 1.-Zollektor des Transistors T2 wirksame Unterbrechungsspannung auf den höchsten zulässigen Wert zu begrenzen. Diese Begrenzung erfolgt dann, wenn die in der Wicklung w3 induzierte Spannung den Wert Batteriespannung UB plus der Schleusenspannung des Gleichrichters T'72 erreicht. Die restliche zur Verfügung stehende Energie wird nun in die Batterie zurückgeführt. Ferner ist zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors T2 die aus dem Widerstand R4 und dem Kondensator C2 bestehende Schutzschaltung angeordnet. Sie dient dazu, kurzzeitig überhöhte Spannungsspitzen abzuflachen.The winding w3 of the transformer T'-2 is used to limit the interruption voltage effective between the emitter and the 1st collector of the transistor T2 to the highest permissible value. This limitation occurs when the voltage induced in the winding w3 reaches the value battery voltage UB plus the lock voltage of the rectifier T'72. The remaining energy available is now fed back into the battery. Furthermore, the protective circuit consisting of the resistor R4 and the capacitor C2 is arranged between the emitter and the collector of the transistor T2. It serves to flatten excessively high voltage peaks for a short time.

Der in der Kollektorleitung des Transistors T2 angeordnete Widerstand R5 hat den Zweck, den Transistor T2 vor thermischer Überlastung zu schützen. Diese kann auftreten, wenn durch Kurzschluß der Sekundärwicklung w2 der Transistor T2 während der Stromflußzeit die volle Batteriespannung erhält.The resistor arranged in the collector line of the transistor T2 The purpose of R5 is to protect the transistor T2 from thermal overload. These can occur if the transistor T2 receives the full battery voltage during the current flow time.

Damit die Transformatoren die gewünschten Übertragungs- und Kopplungsfunktionen vorzeichenrichtig erfüllen, müssen die einzelnen Wicklungen einen bestimmten Wicklungssinn aufweisen. In der Zeichnung sind alle Wicklungsanfänge durch einen Punkt gekennzeichnet.So that the transformers have the desired transmission and coupling functions With the correct sign, the individual windings must have a specific winding sense exhibit. In the drawing, all winding starts are marked with a point.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Multi-stage pulse amplifier with transistors and matching transformers, in which the output circuit of one amplifier stage is coupled in series with the control circuit of a subsequent amplifier stage, for generating high interrupting voltages in the output, characterized in that the winding ( w4) of a transformer is arranged, which causes a positive coupling of the control pulses to block the control current.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a preamplifier from a transistor in collector circuit with a limiting resistor in the collector line and a final amplifier consists of a common-emitter transistor, the Emitter of the pre-transistor via a positive-coupling winding (w4) of the output transformer is connected to the base of the output transistor.

3. Arrangement according to the claims 1 and 2, characterized in that the base-emitter path of the end transistor a bleeder resistor (w4, R3) is connected in parallel.

4. Arrangement according to the claims 1 to 3, characterized in that the input circuit of the pre-transistor (T1) is a Upstream input transformer (Tri), the secondary winding of which is the series arrangement a rectifier (T71) and an RC element (Rici) are connected in parallel.

5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the negative Pole of the operating voltage via a winding (w3) of the output transformer and a for this purpose, rectifier (T # '2) arranged in series with the positive pole of the operating voltage connected is.

6. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that the output transistor (T2) between the collector and emitter, the series arrangement of a resistor (R4) and a capacitor (C2) is connected in parallel. Publications considered: German Auslegeschrift No. 1006 895.