DE1143234B

DE1143234B - Temperature-stable transistor amplifier with high-value input resistance

Info

Publication number: DE1143234B
Application number: DET20070A
Authority: DE
Inventors: Hans-Otto Goldmann
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-04-27
Filing date: 1961-04-27
Publication date: 1963-02-07

Description

Temperaturstabiler Transistorverstärker mit hochohmigem Eingangswiderstand Für Transistorverstärkerstufen mit hochohmigem Eingangswiderstand verwendet man bekanntlich Emitterfolger (Schaltung mit geerdetem Kollektor, Kollektorschaltung). Damit der zur Festhaltung des Basispotentials dienende, am Eingang der Stufe liegende Basisspannungsteiler, der aus Gründen der Temperaturstabilität nicht hochohmig sein darf, den Eingangswiderstand nicht sehr verkleinert, wird Bekannterweise der Basisteiler vom Emitter mitgesteuert. Fig.l zeigt eine solche bekannte Schaltung (Funkschau, 1961, Heft 6, S. 139, Bild 6), in der die Basis eines Transistors T; über einen Widerstand R, mit dem Basisteilerpunkt a des Basisteilers, bestehend aus den Widerständen R2 und Ra verbunden ist. Sein Emitter mit dem Emitterwiderstand R.4 ist über einen Kondensator Cl mit dem Basisteilerpunkt a verbunden.Temperature stable transistor amplifier with high input resistance For transistor amplifier stages with high input resistance one uses known emitter follower (circuit with grounded collector, collector circuit). So that which is used to hold the base potential and is located at the entrance of the stage Base voltage divider, which for reasons of temperature stability cannot be high-resistance is allowed, the input resistance is not reduced very much, is known to be the base splitter controlled by the emitter. Fig.l shows such a known circuit (radio show, 1961, No. 6, p. 139, Fig. 6), in which the base of a transistor T; about a Resistance R, with the base divider point a of the base divider, consisting of the resistors R2 and Ra are connected. Its emitter with the emitter resistor R.4 is via a Capacitor Cl connected to the base splitter point a.

Aus der Röhrenschaltungstechnik ist es nämlich bekannt, daß bei Kathodenfolgern zur Erzeugung eines hochohmigen Eingangswiderstandes das untere Ende des Gitterableitwiderstandes mit der Kathode zu verbinden ist, d. h. der Gitterableitwiderstand von der Kathodenseite her mitgesteuert wird. Dementsprechend wird beim Transistor-Emitterfolger (Fig. 1) das untere Ende des Basisableitwiderstandes R, und der mit diesem Ende verbundene Basisteilerpunkt a vom Emitter her mitgesteuert. Diese Mitsteuerung erfolgt beim Transistor wegen der erforderlichen Vorspannungen der Elektroden über einen Kondensator Cl.It is known from tube circuit technology that in cathode followers the lower end of the grid discharge resistor to generate a high-value input resistance to be connected to the cathode, d. H. the grid leakage resistance from the cathode side is co-controlled. Accordingly, the transistor emitter follower (Fig. 1) the lower end of the base resistance R, and the one connected to this end Base splitter point a is also controlled by the emitter. This co-control takes place at Transistor because of the required bias voltages of the electrodes via a capacitor Cl.

Soll der mit dieser Schaltung erzielte hochohmige Eingangswiderstand auch noch für niedere Frequenzen gelten, muß der Kondensator C, entsprechend groß gewählt werden. Unter Umständen muß seine Kapazität bis 100 J oder mehr betragen. Wird in diesem Fall für Cl aus räumlichen Gründen ein gepolter Elektrolytkondensator verwendet, muß folgender Nachteil der Schaltung beachtet werden.Should the high input resistance achieved with this circuit also apply to lower frequencies, the capacitor C must be correspondingly large to get voted. Under certain circumstances, its capacity must be up to 100 J or more. In this case, a polarized electrolytic capacitor is used for Cl for space reasons is used, the following disadvantage of the circuit must be taken into account.

Ist der Transistor T, beispielsweise ein pnp-Transistor, so besitzt bei niedrigen Temperaturen der Basisteilerpunkt a eine negative Spannung gegenüber dem Emitter von Ti. Diese Spannung setzt sich zusammen aus der Basis-Emitter-Vorspannung Ube von Ti (Basis negativ gegenüber Emitter) und dem Spannungsabfall des Basisstromes 1b und des Sperrstromes 1,.o der Kollektordiode am Widerstand Ri. Basisteilerpunkt a ist bei niedrigen Temperaturen `negativ gegen die Basis, da 1,o noch klein gegen 1b ist.If the transistor T is, for example, a pnp transistor, then it has at low temperatures the base divider point a has a negative voltage opposite the emitter of Ti. This voltage is made up of the base-emitter bias Ube of Ti (base negative compared to emitter) and the voltage drop of the base current 1b and the reverse current 1, .o the collector diode at the resistor Ri. Base divider point At low temperatures a is negative against the base, since 1, o is still small against 1b is.

Wird jedoch mit ansteigender Temperatur der stark temperaturabhängige Sperrstrom I@o immer größer, wird sich der Spannungsabfall an R, schließ-2 ]ich umkehren. Übersteigt er die Größe der Basis-Emitter-Vorspannung Ube, so kehrt sich die Polarität der am Kondensator Ci liegenden Spannung um. Ein gepolter Elektrolytkondensator darf aber nicht mit falscher Polung betrieben werden. Die höchstzulässige Betriebstemperatur ist also diejenige, bei der die Spannung am Kondensator gerade null geworden ist.However, it becomes the one that is strongly temperature-dependent as the temperature rises Reverse current I @ o keeps increasing, the voltage drop across R, closes-2] i turning back. If it exceeds the size of the base-emitter bias voltage Ube, then it is reversed reverses the polarity of the voltage across the capacitor Ci. A polarized electrolytic capacitor but must not be operated with incorrect polarity. The maximum permissible operating temperature is the one at which the voltage across the capacitor has just become zero.

Soll die Schaltung für noch höhere Temperaturen betriebsfähig sein, muß sie erfindungsgemäß folgendermaßen erweitert werden. Wird nach Fig.2 in Reihe mit dem Emitter von T; eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode G gelegt, vergrößert sich damit die Spannung zwischen Basis und Punkt d um die Schwellenspannung der Diode. Die Umpolung der Spannung am Kondensator Cl wird jetzt erst bei einer höheren Temperatur stattfinden.If the circuit is to be operational for even higher temperatures, it must be expanded according to the invention as follows. Is in series according to Fig. 2 with the emitter of T; placed a forward-polarized diode G, enlarged The voltage between the base and point d is thus the threshold voltage of the Diode. The polarity reversal of the voltage on the capacitor Cl is only now at a higher Temperature take place.

Es ist bereits bekannt, einen durch einen Kondensator überbrückten Widerstand in der Kathoden-bzw. Emitterzuleitung durch eine Diode zu ersetzen. Bei der Erfindung ist die Diode jedoch kein Ersatz für solche Schaltelemente, weil diese in der bekannten Schaltung nicht vorhanden sind.It is already known to have a bridged by a capacitor Resistance in the cathode or. Replace the emitter lead with a diode. at According to the invention, however, the diode is not a substitute for such switching elements, because these are not present in the known circuit.

Soll die maximale Betriebstemperatur noch höher gelegt werden, können mehrere in Reihe geschaltete Dioden (in Durchlaßrichtung) oder eine Zenerdiode vor dem Ernitter gelegt werden. Ein ohmscher Widerstand würde dieselbe Wirkung wie eine Diode haben, jedoch ist ein ohmscher Widerstand aus dem folgenden Grunde nicht anwendbar Legt man an den Eingang der Schaltung eine Steuerwechselspannung, so liegt damit an beiden Enden des Basisableitwiderstandes R, eine phasengleiche und nahezu gleich große Wechselspannung gegen Erde. Sind im Idealfall diese Wechselspannungen gleich groß, so kann über R, kein Wechsel- Strom fließen. Für die Eingangswechselspannung ist also R, nicht vorhanden. Der Innenwiderstand des Basisteilers schaltet sich wechselspannungsmäßig parallel zum Emitterwiderstand R4. (Man erhält damit Eingangswiderstände von mehreren 100 kü.) Wurde in Fig. 2 an Stelle der Diode G ein ohmscher Widerstand verwendet, der für die Temperaturstabilität der Schaltung dieselbe Wirkung haben kann wie G, so wurde durch die dabei auftretende Spannungsteilung die Wechselspannung am Punkt d gegenüber der an der Basis liegenden Wechselspannung in der Amplitude unter Umständen stark verkleinert und der oben beschriebene Effekt damit stark vermindert. Das Schaltelement also, das zwischen dem Emitter und Punkt d liegt, soll einen für die Temperaturstabilität der Schaltung erforderlich großen Gleichspannungsabfall haben, darf aber nur einen sehr kleinen dynamischen (differentiellen) Innenwiderstand besitzen.If the maximum operating temperature is to be set even higher, you can several diodes connected in series (in the forward direction) or a Zener diode to be laid to the reaper. An ohmic resistance would have the same effect as a Diode, however, an ohmic resistor cannot be used for the following reason If an alternating control voltage is applied to the input of the circuit, it is at both ends of the base resistance R, one in phase and almost the same large alternating voltage to earth. Ideally, these alternating voltages are the same large, so can be over R, no change Electricity flow. For the AC input voltage so if R is absent. The internal resistance of the base splitter switches itself on alternating voltage parallel to the emitter resistor R4. (This gives input resistances of several 100 kü.) In Fig. 2, instead of the diode G, there was an ohmic resistor used, which have the same effect for the temperature stability of the circuit can like G, the alternating voltage became due to the voltage division that occurs at point d compared to the amplitude of the alternating voltage at the base may be greatly reduced in size, thus greatly reducing the effect described above. The switching element that is between the emitter and point d should be used for the temperature stability of the circuit required large DC voltage drop but may only have a very small dynamic (differential) internal resistance own.

Fig. 3 zeigt noch eine Modifikation der Schaltung, wobei statt eines Transistors eine bekannte Kaskadenschaltung von zwei Transistoren verwendet wird, zur Erzielung noch höherer Eingangswiderstände.Fig. 3 shows another modification of the circuit, instead of one Transistor a known cascade connection of two transistors is used to achieve even higher input resistances.

Die erfindungsgemäße Schaltung eignet sich z. B. für Operationsverstärker in Transistor-Analogrechnern, ferner Mikrophone und Tonabnehmer.The circuit according to the invention is suitable for. B. for operational amplifiers in transistor analog computers, as well as microphones and pickups.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Transistor amplifier in emitter follower circuit, in the case of the one to achieve a high input resistance via a resistor with the base of the transistor connected base voltage divider via a polarized Electrolytic capacitor with the end of the facing the emitter of this transistor Emitter resistor is connected, characterized in that the emitter of the transistor connected to the emitter resistor via a diode connected in the forward direction is.

2. Amplifier according to claim 1, characterized in that the emitter of the Transistor through the series connection of several diodes polarized in the forward direction is connected to its emitter resistor. 3. Amplifier according to claim 1, characterized characterized in that the emitter of the transistor via a Zener diode with his Emitter resistor is connected. 4. Amplifier according to claim 1, characterized in that that the transistor is formed by a cascade connection of two or more transistors is replaced. Considered publications German Auslegeschrift No. 1098 042; "Funkschau", 1961, No. 6, pp. 139 ff; "Radio Magazin", 1954, No. 11, p.362; "Fernmelde-Praxis", 1959, issue 16, p. 634; "Electronic Rundschau", 1959, No.

3, P.94; "Electronics", September 2, 1960, p. 50 ff.