DE1135527B

DE1135527B - Schaltungsanordnung zur Leistungsverstaerkung, Leistungsmischung oder Vervielfachung von sehr hohen Frequenzen mit Hilfe von Transistoren, die in Basisschaltung betrieben werden

Info

Publication number: DE1135527B
Application number: DET18615A
Authority: DE
Inventors: Guenter Lange
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-07-02
Filing date: 1960-07-02
Publication date: 1962-08-30

Description

Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung, Leistungsmischung oder Vervielfachung von sehr hohen Frequenzen mit Hilfe von Transistoren, die in Basisschaltung betrieben werden Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung, Leistungsmischung oder Vervielfachung von sehr hohen Frequenzen. Als Verstärkerelement dienen hierbei Transistoren, die in Basissehaltung betrieben werden.
Ausschlaggebend für die Betriebssicherheit einer Transistorschaltung ist die Kristalltemperatur, d. h. die Sperrschichttemperatur TS, In den meisten Fällen unterscheidet sich die gesamte Transistorverlustleistung nur unwesentlich von der Kollektorverlustleistung N,. Bezeichnet man den Wärmewiderstand mit x und die Umgebungstemperatur mit Tu, so berechnet sich die maximale Kollektorverlustleistung nach der Formel Zur Erzielung hoher Leistungsverstärkung bei großen Umgebungstemperaturen ist eine gute Ableitung der Kollektorverlustwärme Grundbedingung. Hierzu ist es bekannt, das Transistor-P a -häuse mit einem entsprechenden Kühlblech zu ver sehen. Um den Wärmewiderstand x zu verkleinern, ist es vielfach üblich, den Kollektor direkt mit dem Gehäuse zu verbinden. Dies ist nur möglich bei Transistoren, die in Kollektorschaltung betrieben werden.
Für die Verstärkung von Frequenzen, die größer als 50 MHz sind, ist jedoch die sogenannte Basisschaltung von Vorteil. Bei dieser Schaltung wirken sich die Exemplarstreuungen weniger auf den Eingangswiderstand aus, und die Rückwirkungskapazität ist bezüglich der Emitterschaltung wesentlich geringer. Außerdem liegen die Grenzfrequenzen von in Basisschaltung betriebenen Transistoren sehr hoch. Zur Ableitung der schädlichen Kollektorverlustwärme ist es jedoch bei der Basissehaltung nicht möglich, den Kollektoranschluß des Transistors an Masse bzw. an das Gehäuse zu legen, da der Kollektor spannungsmäßig hoch liegt und somit nicht leitend mit dem Chassis verbunden wird.
Es sind zwar schon Transistorbasisschaltungen bekanntgeworden, welche zwischen Kollektor und Chassis zur Abführung der entstehenden Wärme einen Keramikkörper besitzen, welcher elektrisch isoliert. Die hiermit erzielbaren Ergebnisse sind naturgemäß sehr unbefriedigend, da eine gut isolierende Keramikmasse nicht die Wärmeleitfähigkeit besitzt wie ein Nietall. Der zusätzliche Einbau von Ventilatoren in solche Schaltungen bringt zwar eine Verbesserung der Wärmeabführung, doch ist der hierfür erforderliche Aufwand insbesondere bei sehr kleinen tragbaren Geräten von großem Nachteil.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird deshalb bei einer Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung, Leistungsmischung oder Vervielfachung von sehr hohen Frequenzen mit Hilfe einer Transistorbasisschaltung erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Abführung der Kollektorverlustwärme den Kollektorkreis als koaxialen Leitungskreis (Topfkreis) auszubilden, wobei dessen Innenleiter mit dem Kollektoranschluß in guter Wärmeverbindung steht.
In der Fig. 1 ist eine gemäß der Erfindung aufgebaute Schaltung dargestellt. Der Transistor Tr soll beispielsweise als Leistungsverstärker für sehr hohe Frequenzen (größer als 100 MHz) verwendet werden, wozu er in der sogenannten Basisschaltung betrieben wird. Die Schaltung besitzt einen Eingangs- und einen Ausgangskreis. Von den Eingangsklemmen E wird das zu verstärkende Signal über den Koppelkondensator Cl dem koaxialen Leitungskreis 1 zugeführt, welcher in üblicher Weise aus dem Topfkreisaußenleiter 1 b und dem Topfkreisinnenleiter 1 a besteht. Der Trimmer C2 dient zum Abstimmen des Kreises. Über einen Koppelkondensator C3 ist dieser Eingangskreis an den Ausgangskreis 2 dergestalt angekoppelt, daß C3 zum Emitter e des Transistors Tr führt, dessen Kollektor c mit dem Topfkreisinnenleiter 2 a leitend verbunden ist. Vorzugsweise wird das Gehäuse des Transistors, welches bei Leistungstransistoren mit dem Kollektoranschluß verbunden ist, von dem Topfkreisinnenleiter bzw. einem Teil desselben umschlossen. Die Kollektorbasis b ist über dem Kondensator C, geerdet, d. h. mit dem Topfkreisaußenleiter 2 b verbanden. Der Ausgangskreis kann mit Hilfe des Trimmers C5 abgeglichen werden. Die verstärkte Spannung wird über den Kondensator C, an den Ausgang A abgegeben.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Kollektorverlustwärme sehr rasch abgeleitet, da das Transistorgehäuse und damit der Kollektoranschluß c metallisch mit dem Innenleiter 2 a des Ausgangskreises verbunden ist. Die vom Kollektor über diesen Innenleiter zum Außenleiter 2 b des Topfkreises abfließende Wärme wird dann von der großen Konvektionsfläche des T opfkreisaußenleiters abgegeben.
Die Abführung der schädlichen Wärme kann noch verbessert werden durch Verwendung eines Metalls großer Wärmeleitfähigkeit für den mit dem Kollektoranschluß verbundenen koaxialen Innenleiter 2a des Ausgangskreises.
in der Fier. 2 ist die Schaltung der Fig. 1 noch einmal dargestellt unter Verwendung von konzentrierten Schaltelementen. Der Eingangskreis 1 besteht hierbei aus einer Induktivität L, und dem variablen Kondensator C." während der Ausgangskreis durch die Induktivität £2 in Verbindung mit dem Kondensator C" gebildet wird. Die Bezeichnung der übrigen Schaltelemente entspricht derjenigen der Fig. 1. Die für die Zuführung der Transistorspannungen erforderlichen Schaltelemente wurden der Einfachheit halber in der Figur nicht besonders bezeichnet, da sie zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen.
Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung wird damit erstmals die Verwendung eines in Basisschaltung betriebenen Leistungstransistors für sehr hohe Frequenzen möglich, weil die entstehende Kollektorverlustwärme über den metallischen Innenleiter des Ausgangskreises an das Gehäuse abgeleitet wird. Der Transistor kann somit bis zu seiner Grenzfrequenz als Leistungsverstärker betrieben werden, welche heute bereits bei einigen MHz liegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung, Leistungsmischung oder Vervielfachung von sehr hohen Frequenzen mit Hilfe von Transistoren, die in Basisschaltung betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung der Kollektorverlustwärme der Kollektorkreis als koaxialer Leitungskreis (Topfkreis) ausgebildet ist, dessen Innenleiter mit dem Kollektoranschluß in guter Wärmeverbindung steht.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kollektor metallisch verbundene Topfkreisinnenleiter aus einem Metall großer Wärrneleitfähigkeit besteht.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Kollektor verbundene Gehäuse des Transistors von dem Topfkreisinnenleiter bzw. einem Teil desselben umschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 17S7186; USA.-Patentschrift Nr. 2 088 722.