DE1132975B - Regelschaltung fuer transistorisierte Verstaerker - Google Patents

Regelschaltung fuer transistorisierte Verstaerker

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DE1132975B
DE1132975B DEA36099A DEA0036099A DE1132975B DE 1132975 B DE1132975 B DE 1132975B DE A36099 A DEA36099 A DE A36099A DE A0036099 A DEA0036099 A DE A0036099A DE 1132975 B DE1132975 B DE 1132975B
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DE
Germany
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diode
transistor
voltage
emitter
control
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Application number
DEA36099A
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English (en)
Inventor
Guido Eckhof
Dipl-Ing Klaus Stuelpner
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ASSMANN GmbH WOLFGANG
Original Assignee
ASSMANN GmbH WOLFGANG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0035Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements
    • H03G1/0052Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements using diodes

Landscapes

  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Regelschaltung für transistorisierte Verstärker Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Spannungsverstärkung durch eine den in der Emitterleitung liegenden Widerstand über einen Kondensator überbrückende Diode verändert werden kann.
  • Wenn bei einem elektronischen Verstärker eine konstante Ausgangsspannung bei stark schwankender Eingangsspannung erzielt werden soll, muß der Verstärkungsfaktor elektronisch geregelt werden. Diese Notwendigkeit ist z. B. bei Rundfunkempfängern gegeben, wo wechselnde Empfangsfeldstärken als Folge von Schwunderscheinungen keine Lautstärkenänderungen ergeben sollen.
  • Ein anderes, sehr wichtiges Anwendungsgebiet sind die Aufsprechverstärker von Magnetbandgeräten, die als Diktiergeräte oder als Reportagegeräte eingesetzt werden, wo der als Speicher verwendete Magnetogrammträger im Interesse einer großen Dynamik möglichst hoch ausgesteuert werden soll, andererseits aber eine Übersteuerung unter allen Umständen vermieden werden muß, da sonst unzulässig hohe Verzerrungen auftreten. Eine genaue Pegeleinstellung von Hand ist aber beispielsweise bei Diktiergeräten eine Erschwerung der Bedienung, bei Reportagegeräten oft wegen der zu großen Dynamik der aufzunehmenden Schalleindrücke nicht mehr möglich.
  • Diese hier aufgezählten Beispiele sollen nur Anwendungsmöglichkeiten zeigen, wo Verstärker verwendet werden, deren Verstärkungsfaktor geregelt werden muß. Bislang wurden für diese Verstärker Elektronenröhren verwendet, bei denen in bekannter Weise zur Regelung der Verstärkung Regelröhren verwendet werden, deren Verstärkung vom Arbeitspunkt abhängt. Dieser Arbeitspunkt wird durch die Regelspannung eingestellt, die durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung gewonnen wird. Bei ansteigender Ausgangsspannung wird die Regelspannung größer und verschiebt den Arbeitspunkt der Regelröhre zu kleinen Anodenströmen hin, so daß die Steilheit und damit auch die Verstärkung der Röhre verringert wird.
  • Bei elektronischen Verstärkern, die an Stelle von Elektronenröhren Transistoren verwenden, fehlt ein der Regelröhre entsprechendes Bauelement der Transistortechnik.
  • Man kann zwar auch hier durch Verändern des Arbeitspunktes eines Transistors eine Verstärkungsänderung erzielen, jedoch ist diese vorwiegend auf eine Änderung des Eingangs- und Ausgangswiderstandes des Transistors zurückzuführen, wodurch die Leistungsanpassung verändert wird. Diese Regelung bleibt auf die Ausregelung kleiner Signale beschränkt, da der Regelbereich in Gebieten starker Kennlinienkrümmung liegt.
  • Mit einer Schaltung, die den Erfindungsgedanken enthält, können dagegen wesentlich höhere Eingangsspannungen geregelt werden, wie sie z. B. ein Mikrofon bei naher Besprechung liefert oder wie sie bei einem Magnetbandgerät am Eingang auftreten, wenn dieses an einen nicht geregelten Funkempfänger angeschlossen ist, dessen Signale zur Dokumentation auf einem Magnetband gespeichert werden sollen.
  • Es sind bereits mehrere Verstärkerschaltungen mit einem Transistor in Emitterschaltung bekannt, bei denen die Verstärkungsregelung durch Verändern eines zwischen Emitter und gemeinsamer Nulleitung des Verstärkers liegenden Widerstandes vorgenommen ist. Im einfachsten Fall kann man dazu einen von Hand einstellbaren Widerstand nehmen, der über einen Kondensator an den Emitter angeschlossen wird. Die Gleichstromversorgung des Transistors erfolgt dabei über einen sehr hochohmigen Emitterwiderstand.
  • Bei Verstärkern mit automatischer Verstärkungsregelung ersetzt man in bekannter Weise den einstellbaren Widerstand durch eine Diode, die in Durchlaßrichtung von einem dem Ausgangssignal proportionalen Gleichstrom durchflossen wird. Diesen Gleichstrom gewinnt man durch Gleichrichten des Ausgangssignales. Ebenfalls bekannt ist es, durch die Regeldiode einen Vorstrom zu schicken, damit bei kleinen Eingangssignalen der dynamische Innenwiderstand der Diode klein und demzufolge die Gegenkopplung schwach ist, so daß die kleineren Eingangssignale hoch verstärkt werden. Dabei ist es gleichgültig, ob der Vorstrom, der die Diode für kleine Eingangssignale öffnet, und der Steuerstrom, der durch Gleichrichtung des Ausgangssignales gewonnen wird und der so gerichtet ist, daß er die Diode sperrt, dem gleichen Anschluß der Diode zugeführt werden oder ob gemäß einer anderen, bekannten Ausführungsform Vorstrom und Steuerstrom je einem unterschiedlichen Diodenanschluß zugeführt werden. Bei dieser zuletzt genannten Schaltungsart wird der die Diode öffnende Strom durch die Größe der Potentialdifferenz bestimmt, die an den beiden Anschlüssen der Diode als Folge des konstanten Vorstromes einerseits und des durch den von der Größe des Ausgangssignales abhängigen Steuerstromes andererseits entsteht.
  • Allen diesen bekannten Schaltungen ist gemeinsam, daß die als veränderlicher Widerstand benutzte Diode im Durchlaßgebiet betrieben wird. Infolge der starken Kennlinienkrümmung bei kleinen Strömen ändert sich der dynamische Innenwiderstand der Diode sehr stark, was zur Einstellung der Gegenkopplung und damit zur Regelung der Verstärkung ausgenutzt wird. Nachteilig ist, daß der ausnutzbare Bereich der Stromspannungskennlinie einer Germanium-Selen- oder Silizium-Diode und auch eines Gleichrichters zwischen 0 und höchstens 0,8 V liegt. Dabei muß das an der Basis des zu regelnden Transistors liegende Eingangssignal wesentlich kleiner sein als die oben angegebene Spannung. Denn an den beiden Grenzen dieses Bereiches ist die Diode nahezu gesperrt bzw. nahezu offen, so daß die Krümmungsänderung in diesem Bereich sehr stark ist. Im Interesse geringer Verzerrungen muß die Verstärkungsregelung aber unabhängig vom Augenblickswert des Wechselspannungssignales sein, so daß sich auf Grund dieser Forderung die Notwendigkeit ergibt, das zur Gegenkopplung an der Diode abfallende Wechselspannungssignal klein gegen 0,8 V zu machen. An der Diode fällt aber bei herabgeregeltem Verstärker, d. h. bei großen Eingangsspannungen, eine Signalspannung von fast der gleichen Größe ab, wie sie dem Eingang des Verstärkers zugeführt wird, so daß auch die dem Verstärker maximal zugeführte Eingangsspannung klein gegen 0,8 V sein muß.
  • Im Gegensatz zu allen bekannten Anordnungen zur Verstärkungsregelung mit Transistoren wird erfindungsgemäß die den veränderlichen Widerstand darstellende Diode im Sperrbereich ihrer Kennlinie betrieben und hat eine logarithmische Sperrkennlinie, bei der die in Sperrichtung anliegende Spannung proportional dem Logarithmus des Sperrstromes ist. Bisher ist eine solche Diode noch nicht zur Verstärkungsregelung verwendet worden.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung liegt darin, daß der ausnutzbare Regelbereich wesentlich größer ist und bei 3,7 V liegt. Die entsprechende Änderung des dynamischen Innenwiderstandes variiert zwischen 2 Megaohm und 500 Ohm. Demzufolge kann die geregelte Verstärkerstufe wesentlich höhere Eingangssignale verzerrungsarm verarbeiten als alle bisher bekannten Schaltungen.
  • In den Figuren 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele dargestellt. Die Fig. 1 zeigt einen Transistor 1 in Emitterschaltung, bei dem über den Trennkondensator 2 an den Anschluß 3 die zu regelnde und zu verstärkende Signalspannung angelegt wird. Die Ausgangsspannung wird hinter dem Trennkondensator 4 am Anschluß 5 abgenommen. Der Spannungsteiler mit den Widerständen 6 und 7 dient in bekannter Weise zur Einstellung des Basis-Potentiales, der Widerstand 8 ist der Arbeitswiderstand des Transistors 1 und der Emitterwiderstand 9 muß im Verhältnis zum Arbeitswiderstand 8 so groß gewählt werden, daß der Verstärkungsfaktor nicht wesentlich größer als 1 wird, solange die parallel zum Widerstand 9 liegende Diode 10 gesperrt ist. Die Diode 10 ist gleichstromfrei über den Trennkondensator 11 an den Emitter des Transistors angeschlossen. Die Stromversorgung der Verstärkerstufe erfolgt über die beiden Anschlüsse O und - U. Über den Widerstand 13 wird der zur Regelung benutzten Diode 10 ein Vorstrom gegeben, so daß ihr dynamischer Innenwiderstand sehr klein wird und demzufolge die Verstärkung der Transistorstufe groß. Dabei wird erfindungsgemäß die Diode 10 in Sperrrichtung betrieben, wenn man an - U entsprechend den Betriebsverhältnissen eines pnp-Transistors die negative Betriebsspannung anschließt. An den Anschluß 12 muß man die durch Gleichrichtung des Ausgangssignales gewonnene Regelspannung legen. Mit steigender Ausgangsspannung muß erfindungsgemäß diese Spannung positiver werden, so daß die Regel-Diode 10 in einen Arbeitsbereich kleinerer Sperrspannung und damit größeren dynamischen Innenwiderstandes gefahren wird. Die absolute Größe der am Punkt 12 liegenden Steuerspannung muß gegenüber der 0-Leitung des Verstärkers immer negativ bleiben, da ja erfindungsgemäß die Diode im Sperrbereich arbeitet.
  • Um den Steuerstrombedarf um den Faktor 50 bis 100 zu verringern, kann in einer weiteren Ergänzung der Erfindung eine Schaltung nach Fig. 2 gewählt werden.
  • Bei dieser Anordnung ist die Diode 10 mit einem Transistor 13 in Reihe geschaltet. Der dem Punkt 12 zugeführte Steuerstrom wird im Transistor 13 verstärkt und durchfließt entsprechend verstärkt die Diode 10. Die am Emitterwiderstand 9 entstehende Gegenkopplungsspannung wird über den dynamischen Innenwiderstand der Diode 10 und über den Kondensator 14 nach der gemeinsamen 0-Leitung des Verstärkers kurzgeschlossen.
  • In manchen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Lage der Elemente 10 und 13 in Fig. 2 zu vertauschen. Bei einer solchen Anordnung kann der Kondensator 14 entfallen. Allerdings liegt dann der Punkt 12 der Schaltung, der mit der Basis des Transistors 13 verbunden ist, an einem von der Größe der Regelspannung abhängigen Potential.
  • Gemäß Fig.3 kann die Regelung auch verzögert arbeiten, wobei der Betrag der Verzögerungsspannung mittels des Widerstandes 18 eingestellt werden kann. Dabei ist der Einbau des Widerstandes 18 grundsätzlich auch bei den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 möglich, wenn auch zur Vereinfachung der Darstellung in Fig. 3 nur die Schaltung gemäß Fig. 2 gewählt worden ist.
  • Soll die Verstärkung zur Aussteuerungsanzeige mit einem magischen Auge versehen werden, so treten bei transistorisierten Verstärkern oft Schwierigkeiten dadurch auf, daß keine genügend hohe Steuerspannung zur Verfügung steht. Bei einem Verstärker gemäß der Erfindung tritt eine von der Aussteuerung des Verstärkers abhängige Steuerspannung in hinreichender Größe an den Punkten 17 und 19 der Schaltungen nach den Fig. 2 und 3 auf. Gemäß der Erfindung kann auch ohne einen zusätzlichen Gleichrichter die Steuerspannung für das magische Auge wahlweise an einem der beiden Punkte 17 oder 19 abgegriffen werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verstärkerschaltung mit einem Transistor in Emitterschaltung, dessen Spannungsverstärkung durch eine den in der Emitterleitung liegenden Widerstand über einen Kondensator überbrükkende Diode verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daßdieseDiode(10) imSperrbereich ihrer Kennlinie betrieben wird und eine logarithmische Sperrkennlinie hat.
  2. 2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Sperrichtung betriebene Diode (10) mit einem Transistor (13) in Reihe geschaltet ist, dessen Basis (12) der Steuerstrom zugeführt wird, und daß die Anode (17) der Diode (10) über den Kondensator (14) mit dem Nullpunkt (0) der Schaltung verbunden ist.
  3. 3. Verstärkerschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelung eine Verzögerungsspannung in der Weise zugeführt wird, daß die Kathode (19) der Diode (10) oder der Emitter des Transistors (13) an einem Widerstand (18) liegt, der gleichzeitig vom Emitterstrom des Verstärker-Transistors (1) durchflossen wird.
  4. 4. Verstärkerschaltung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der für die Regelung verwendeten Diode (10) eine Steuerspannung für ein magisches Auge abgegriffen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1071136; britische Patentschrift Nr. 853 870; französische Patentschrift Nr. 1195 610; R. B. Hurley, »Junction Transistor electronics«, New-York, 1958, S. 301 und 302.
DEA36099A 1960-11-23 1960-11-23 Regelschaltung fuer transistorisierte Verstaerker Pending DE1132975B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1071136B (de) * 1957-05-24
FR1195610A (fr) * 1958-05-05 1959-11-18 Labo Cent Telecommunicat Circuits amplificateurs à transistors
GB853870A (en) * 1957-04-17 1960-11-09 British Telecomm Res Ltd Improvements in or relating to amplifiers employing transistors

Patent Citations (3)

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