DE1150119B

DE1150119B - Multi-stage tube or transistor amplifier with at least three stages, containing stages through which the operating current flows essentially one after the other

Info

Publication number: DE1150119B
Application number: DEP22800A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Philberth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-05-19
Filing date: 1959-05-19
Publication date: 1963-06-12

Description

Mehrstufiger Röhren- bzw. Transistorverstärker mit mindestens drei Stufen, der Stufen enthält, die im wesentlichen hintereinander vom Betriebsstrom durchflossen sind Die Erfindung betrifft einen drei oder mehr als drei Stufen enthaltenden Röhren- bzw. Transistorverstärker, der sich durch einfachen Aufbau und günstige Wirkungsweise auszeichnet. Er ist besonders geeignet als vielstufiger, gleichspannungsübertragender Breitbandverstärker mit verstellbarem Verstärkungsgrad und sehr geringen Verzerrungen.Multi-stage tube or transistor amplifier with at least three Stage, which contains stages, which are essentially one after the other from the operating current flowed through The invention relates to a three or more than three stages containing Tube or transistor amplifier, which is simple and inexpensive Mode of action. It is particularly suitable as a multi-stage, direct voltage transmission Broadband amplifier with adjustable gain and very low distortion.

Der erfindungsgemäße Verstärker enthält Stufen, die im wesentlichen hintereinander vom Betriebsstrom durchflossen werden. Dieses Grundprinzip als solches ist bekannt und wird für verschiedene Zwecke angewendet. Es ist auch bekanntgeworden, dieses Grundprinzip auf symmetrisch aufgebaute Gegentakt-Röhrenverstärker anzuwenden, deren sämtliche Stufen in übereinstimmender Weise aufgebaut sind oder aufgebaut sein können. Bei einem bekannten Verstärker dieser Art werden in jeder der beiden Gegentakthälften des Verstärkers die Stufen nacheinander vom Betriebsstrom durchflossen. Bei einem anderen bekannten Verstärker genannter Art durchfließt der eine Teil des Betriebsstroms nacheinander die ungeradzahligen Stufen, während der andere Teil des Betriebsstroms nacheinander die geradzahligen Stufen durchfließt. Bei den beiden soeben erwähnten Verstärkern erfolgt die Steuerung jeweils durch leitende Verbindung der linken bzw. rechten Anode der einen Stufe mit dem linken bzw. rechten Gitter der nächsten Stufe. Bei beiden Verstärkern sind die Kathoden leitend miteinander verbunden, wodurch eine gegenkoppelnde Wirkung der Stufen auf vorangehende Stufen ausgeschaltet ist. Dadurch entfaltet jede Stufe ihre volle, aus Anodenableitwiderstand, Röhrensteilheit und Röhreninnenwiderstand sich ergebende Verstärkung. Dafür muß man aber den oft schwerwiegenden Nachteil in Kauf nehmen, daß die linearen und nichtlinearen Verzerrungen jeder Stufe in vollem Umfang am Verstärkerausgang in Erscheinung treten; ein Umstand, der die Anwendung solcher Verstärker für viele hochqualifizierte Aufgaben unbrauchbar macht.The amplifier according to the invention contains stages that essentially are flowed through one after the other by the operating current. This basic principle as such is known and is used for various purposes. It has also become known to apply this basic principle to symmetrically constructed push-pull tube amplifiers, all of which stages are or are constructed in a consistent manner could be. In a known amplifier of this type, in each of the two Push-pull halves of the amplifier flow through the stages one after the other with the operating current. In another known amplifier of the type mentioned, one part of the flows through Operating current one after the other the odd-numbered stages, while the other part of the operating current flows through the even-numbered stages one after the other. With both of them The amplifiers just mentioned are controlled by a conductive connection the left or right anode of the one stage with the left or right grid the next level. The cathodes of both amplifiers are conductive to one another connected, whereby a counter-coupling effect of the stages on previous stages is turned off. As a result, each stage unfolds its full, from anode leakage resistance, Tube slope and tube internal resistance resulting gain. For that must but one has to accept the often serious disadvantage that the linear and non-linear Distortion of each stage is fully apparent at the amplifier output; a fact that makes the use of such amplifiers for many highly qualified tasks makes useless.

Beim erfindungsgemäßen Verstärker besteht Gegenkopplung auf die Anode einer Stufe über die Kathode der übernächsten Stufe, in welche diese Anode über eine Anodenimpedanz ihren Grundstrom im wesentlichen entsendet. Eine Gegenkopplungswirkung ähnlicher Art ist, für sich allein betrachtet, durch eine Eintaktröhrenschaltung bekanntgeworden, bei der von der als Endröhre dienenden zweiten Röhre über einen zwischen der Anode der zweiten Röhre und der Anode der ersten Röhre liegenden Spannungsteiler das Gitter einer dritten Röhre gesteuert wird. Die Anode der ersten Röhre ist leitend verbunden mit dem Gitter der zweiten Röhre. Die Kathode der dritten Röhre ist ausschließlich verbunden mit dem anodenabgewandten Ende der Anodenableitimpedanz der ersten Röhre. Die dritte Röhre dient der Entzerrung; sie bildet nicht die dritte Stufe des Verstärkungskanals. Die Ausgangsleistung des Verstärkers wird an der zweiten Röhre abgenommen, und etwaige weitere Röhrenstufen würden entsprechend an die zweite Röhre dieses Verstärkers angekoppelt werden, was die bekannten Kopplungsschwierigkeiten macht. Da die Kathode der dritten Röhre ihren Strom ausschließlich aus der Anodenableitimpedanz der ersten Röhre erhält, ist ihr Strom gleich dem Anodenstrom der ersten Röhre, verringert um denjenigen Strom, der von der Anode der ersten Röhre über den zuletzt genannten Spannungsteiler abfließt. Der die dritte Röhre durchfließende Strom ist also kleiner als der Anodenstrom der ersten Röhre, was einer Stromverstärkung kleiner als 1 entspräche. Schon deshalb käme es nicht in Betracht, die soeben beschriebene bekannte Anordnung etwa durch Ansetzen weiterer Stufen an die dritte Stufe erweitern zu wollen.In the amplifier according to the invention there is negative feedback to the anode one stage over the cathode of the next but one stage, in which this anode over an anode impedance essentially sends its base current. A negative feedback effect of a similar nature, considered in isolation, is through a single-ended tube circuit became known, in the case of the second tube serving as the end tube via a voltage divider lying between the anode of the second tube and the anode of the first tube the grid of a third tube is controlled. The anode of the first tube is conductive connected to the grid of the second tube. The cathode of the third tube is exclusive connected to the anode-remote end of the anode leakage impedance of the first tube. The third tube is used for equalization; it does not form the third stage of the reinforcement channel. The output power of the amplifier is taken from the second tube, and any further tube stages would be connected to the second tube of this amplifier be coupled, which makes the known coupling difficulties. As the cathode the third tube draws its current exclusively from the anode leakage impedance of the first Tube receives, its current is equal to the anode current of the first tube, reduced the current flowing from the anode of the first tube through the latter Voltage divider flows off. The current flowing through the third tube is therefore smaller than the anode current of the first tube, which would correspond to a current gain of less than 1. For this reason alone, the known arrangement just described would not be considered wanting to expand to the third level by adding further levels.

Der Verstärker der Erfindung kann sowohl mit Hilfe von Elektronenröhren als auch mit Hilfe von Kristalloden aufgebaut sein; er kann in Eintakt- und Gegentaktanordnung aufgebaut sein. Er ist auch als Dreistufenverstärker neu und vorteilhaft; besondere Vorzüge kommen hinzu, wenn er nach dazu analogem Bauprinzip zu einem Verstärker mit mehr als drei Stufen erweitert ist.The amplifier of the invention can be used both with the aid of electron tubes as well as with the help of crystallodes; it can be in single-ended and push-pull arrangements be constructed. It is also new and advantageous as a three-stage amplifier; special There are also advantages if it is converted into an amplifier according to the same construction principle is extended by more than three levels.

Das Prinzip der Erfindung l'äßt sich sowohl für einen dreistufigen Verstärker als auch in gleicher Weise für einen Teil eines mehr als dreistufigen Verstärkers (vgl. z. B. den umrahmten Ausschnitt in den Fig. 1 und 2) charakterisieren. Es wird hierzu ein Verstärker verwendet, der in an sich bekannter Weise Stufen enthält, die im wesentlichen hintereinander vom Betriebsstrom durchflossen sind mit Gegenkopplung auf die Anode bzw. den Kollektor einer Stufe über die Kathode bzw. den Emitter der übernächsten Stufe, in welche die Anode bzw. dieser Kollektor Strom über einen Ableitwiderstand entsendet. Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine solche Stufe x im Verstärker vorhanden ist, die von ihrer Anode bzw. ihrem Kollektor sowohl eine gleichstromleitende Längsimpedanz Z" zur Kathode bzw. zum Emitter der übernächsten Stufe x -I- 2 als auch eine leitende Verbindung zum Steuergitter bzw. der Basis der nächsten Stufe x -I-1 aufweist und die Anode bzw. der Kollektor dieser nächsten Stufe x -I-1 wiederum eine leitende Verbindung zum Steuergitter bzw. der Basis der übernächsten Stufe x -f- 2 aufweist, und daß die Kathode bzw. der Emitter der übernächsten Stufe x -i- 2 über eine Querimpedanz zx 2zx, gegebenenfalls die Last, an einen Anschluß ux, der direkt oder indirekt möglichst widerstandsarm mit der Gleichstromversorgung des Verstärkers verbunden ist, oder an die korrespondierende Kathode bzw. an den korrespondierenden Emitter eines Gegentaktverstärkerteils führt.The principle of the invention can be applied to both a three-stage Amplifier as well as in the same Way for part of one more as a three-stage amplifier (see e.g. the framed section in FIG. 1 and 2) characterize. For this purpose, an amplifier is used, which in itself known way contains stages, which are essentially one after the other from the operating current are flowed through with negative feedback to the anode or the collector of a stage Via the cathode or emitter of the next but one stage, into which the anode or this collector sends current through a bleeder resistor. The invention is now characterized in that at least one such stage x is present in the amplifier is that of its anode and its collector both have a direct current conducting series impedance Z "to the cathode or to the emitter of the next but one stage x -I- 2 as well as a conductive one Has connection to the control grid or the base of the next stage x -I-1 and the anode or the collector of this next stage x -I-1 in turn a conductive one Has connection to the control grid or the base of the next but one stage x -f- 2, and that the cathode or the emitter of the next but one stage x -i- 2 via a transverse impedance zx 2zx, possibly the load, to a connection ux, which is direct or indirect Connected to the amplifier's DC power supply with as little resistance as possible or to the corresponding cathode or to the corresponding emitter a push-pull amplifier part leads.

Die grundsätzliche Wirkungsweise dieser Anordnung kann man sich am einfachsten durch Betrachtung des Anodenstromverstärkungsfaktors zwischen der Stufe x und der Stufe x -f- 2 klarmachen. Dieser Stromverstärkungsfaktor hängt wesentlich davon ab, wie stark die Kathodenspannung bzw. Emitterspannung der Stufe x -I- 2 auf die Anode bzw. den Kollektor der Stufe x gegenkoppelt. Der Gegenkopplungsgrad bestimmt sich unter anderem aus den Werten der Längsimpedanz Z" und der Querimpedanz zx. Wird bei sonst unveränderten Werten die Querimpedanz zx verkleinert, so verkleinert sich dadurch der Gegenkopplungsgrad, und der obengenannte Stromverstärkungsfaktor nimmt zu. Wird z" sehr klein, so strebt der Gegenkopplungsgrad gegen Null, und der Stromverstärkungsfaktor nähert sich dem aus Stufensteilheiten und Längsimpedanzen sich multiplikativ ergebenden Wert. Wird umgekehrt zx sehr groß, so nähert sich der Stromverstärkungsfaktor dem Wert 1. Der Stromverstärkungsfaktor läßt sich also auf einfachste Weise in sehr weiten Grenzen verändern. Da die Veränderung der Verstärkung durch Gegenkopplung erfolgt, kommt verminderte Verstärkung einer besseren Entzerrung zugute. Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Stufen x, x -f- 1, x + 2 alle drei im Verstärkungskanal liegen oder liegen können. Dadurch kann die Verstärkung aller drei Stufen dem Verstärker zugute kommen, und es können an die Stufe x + 2 leicht weitere Stufen angeschlossen werden; z. B. indem direkt die Anode bzw. der Kollektor der Stufe x -f- 2 leitend mit dem Gitter bzw. der Basis einer weiteren Stufe x -I- 3 verbunden wird.The easiest way to understand the basic mode of operation of this arrangement is to consider the anode current amplification factor between stage x and stage x -f- 2 . This current amplification factor depends essentially on how strongly the cathode voltage or emitter voltage of stage x -I- 2 feeds back to the anode or collector of stage x. The degree of negative feedback is determined, among other things, from the values of the series impedance Z "and the shunt impedance zx. If the shunt impedance zx is reduced with otherwise unchanged values, the degree of negative feedback is reduced and the aforementioned current gain factor increases the degree of negative feedback approaches zero, and the current gain factor approaches the value resulting from the multiplicative steps and series impedances. Conversely, if zx becomes very large, the current amplification factor approaches the value 1. The current amplification factor can therefore be changed in the simplest way within very wide limits. Since the gain is changed by means of negative feedback, reduced gain benefits better equalization. A great advantage of the arrangement according to the invention is that the stages x, x -f-1, x + 2 all three lie or can lie in the amplification channel. As a result, the amplification of all three stages can benefit the amplifier, and further stages can easily be connected to stage x + 2; z. B. by directly connecting the anode or the collector of the stage x -f- 2 conductively to the grid or the base of a further stage x -I- 3.

Bei n-stufigen Verstärkern (n = 3, 4, 5 . . .) mit der erfindungsgemäßen Eigenart wird zweckmäßig die Kathode der letzten Stufe n als Verstärkerausgang A benutzt. Dabei kann die Last die Stelle der Querimpedanz Zn _ 2 bzw. 2 z, _ 2 vertreten.In the case of n-stage amplifiers (n = 3, 4, 5...) With the characteristic according to the invention, the cathode of the last stage n is expediently used as amplifier output A. The load can take the place of the transverse impedance Zn _ 2 or 2 z, _ 2.

Die gleichstromleitende Längsimpedanz Zx ist zweckmäßig als ohmscher Widerstand ausgebildet. Die Querimpedanz zx bzw. 2zx ist vorzugsweise gleichstromleitend ausgebildet. Zweckmäßig ist sie ein ohmscher Widerstand. Eine sehr einfache und günstige Verstellung der Verstärkung durch Veränderung des Gegenkopplungsgrades läßt sich mit Hilfe einer einstellbaren Querimpedanz z" bzw. 2z" erreichen. Dabei liegt der Stellbereich normalerweise so, daß der Wert der Querimpedanz z" bzw. 2z" im wesentlichen unterhalb des Wertes der Längsimpedanz Zx bleibt.The direct-current-conducting series impedance Zx is expedient as an ohmic one Resistance formed. The shunt impedance zx or 2zx is preferably direct current conducting educated. It is expediently an ohmic resistor. A very simple and favorable adjustment of the gain by changing the degree of negative feedback can be achieved with the help of an adjustable shunt impedance z "or 2z". Included the setting range is normally such that the value of the shunt impedance z "or 2z" remains essentially below the value of the series impedance Zx.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Beispiele von erfindungsgemäßen Verstärkern. In diesen Beispielen sind die aktiven Elemente der Stufen der Übersichtlichkeit wegen als Triodenröhren dargestellt. Bei den durch die Figuren gezeigten Verstärkern haben mehrere Stufen (nämlich die Stufen 1, 2, x, x -f-1) die weiter oben für die Stufe x charakterisierten erfindungsgemäßen Merkmale. Beim Gegentaktverstärker der Fig. 2 sowie im nachfolgenden Beschreibungstext sind der übersichtlichkeit wegen jeweils, die Stufen der einen Gegentakthälfte mit einem Strich, die Stufen der anderen Gegentakthälfte mit zwei Strichen indiziert. Auch solche mit einem Strich indizierte Stufen sind als nichtindizierte Stufen im Sinne obiger Merkmalcharakterisierung aufzufassen.FIGS. 1 and 2 show examples of amplifiers according to the invention. In these examples, the active elements of the levels are clarity because of shown as triode tubes. In the amplifiers shown by the figures have several levels (namely levels 1, 2, x, x -f-1) the ones above for the Stage x characterized features according to the invention. With the push-pull amplifier of the Fig. 2 and in the following descriptive text are for the sake of clarity each, the steps of one push-pull half with a line, the steps of the other Push-pull half indexed with two lines. Even those indicated with a line Levels are non-indexed levels in the sense of the above feature characterization to grasp.

Der direkt oder indirekt mit der Gleichstromversorgung des Verstärkers verbundene Anschluß uX kann z. B. der Abgriff eines niederohmigen Spannungsteilers sein; falls sehr tiefe Frequenzen und Gleichspannung vom Verstärker nicht übertragen zu werden brauchen, kann der Anschluß ux einfach die Abblockung durch eine große Kapazität zum Wechselspannungs-Nullpotential sein. Die Kathode der Stufe 2 ist im Prinzip beliebig anschließbar. Zweckmäßig ist es, die Kathode der Stufe 2 etwa über eine gleichstromleitende Längsimpedanz Zo an den negativen Pol der Gleichstromversorgung zu legen und sie außerdem an einen Anschluß u. zu legen, dessen Eigenschaften denen des Anschlusses ux entsprechen. Eine der Querimpedanz zx bzw. 2z" entsprechende Querimpedanz zwischen der Kathode der Stufe 2 und dem Anschluß up bzw. der anderen Gegentaktkathode ist für die Verstärkereigenschaften weitgehend bedeutungslos; soweit sie nicht etwa für die Stabilisierung des mittleren Gleichstromes benötigt wird, kann ihr Impedanzwert gegen Null entarten, was etwa einem einfachen Verbindungsdraht entspricht. Die Kathode der Stufe 1 ist ebenfalls im Prinzip beliebig anschließbar; sie kann etwa über eine gleichstromleitende Kathodenimpedanz Zk unmittelbar an den negativen Pol der Gleichstromversorgung angelegt sein. Grundsätzlich kann der Verstärker an der Kathode der Stufe 2 und/oder der Stufe 1 gesteuert werden. Das Gitter der Stufe 1 ist jedoch vorzugsweise zur Steuerung E des Verstärkers geeignet.The direct or indirect connection to the DC power supply of the amplifier connected connection uX can, for. B. the tap of a low-resistance voltage divider be; if very low frequencies and DC voltage are not transmitted by the amplifier need to be, the connection ux can simply be blocked by a large Be capacitance to AC voltage zero potential. Stage 2 cathode is im Principle can be connected as required. It is useful to have the cathode of stage 2 about a direct current conducting series impedance Zo to the negative pole of the direct current supply to place and also to put them to a connection and whose properties which of the connection ux. One corresponding to the shunt impedance zx or 2z " Transverse impedance between the cathode of stage 2 and the connection up or the other Push-pull cathode is largely irrelevant for the amplifier properties; so far it is not needed for stabilizing the mean direct current, its impedance value can degenerate towards zero, something like a simple connecting wire is equivalent to. In principle, the stage 1 cathode can also be connected as required; it can be connected directly to the, for example, via a direct current-conducting cathode impedance Zk negative pole of the DC power supply. Basically, the amplifier can can be controlled at the cathode of stage 2 and / or stage 1. The grid of the However, stage 1 is preferably suitable for control E of the amplifier.

Die Anoden der beiden letzten Stufen geben normalerweise ihren Strom direkt oder indirekt in den positiven Pol der Gleichstromversorgung ab; gegebenenfalls über Impedanzen, an welchen die verstärkte Leistung abgenommen wird. Wie die verstärkte Leistung abgenommen wird, ist im Prinzip belanglos. Zweckmäßig ist es, von der bei diesem Verstärker besonders einfach gegebenen Möglichkeit eines sehr niederohmigen Kathodenausganges von der Kathode der letzten Röhre Gebrauch zu machen.The anodes of the last two stages normally give their current directly or indirectly into the positive pole of the DC power supply; possibly Via impedances at which the amplified power is taken. Like the reinforced one In principle, this is irrelevant. It is useful from the at This amplifier is particularly easy given the possibility of a very low resistance Cathode output to make use of the cathode of the last tube.

An Stelle von Trioden können für den erfindungsgemäßen Verstärker grundsätzlich auch Mehrelektrodensysteme benutzt werden. Etwa durch Verwendung von Schinngitterröhren ist bekanntlich die Betriebsanodenspannung und die Anoden-Steuergitter-Kapazität bedeutend herabsetzbar, wodurch die Grenzfrequenz entsprechend gesteigert wird. Ein auf das Steuergitter folgendes Schirmgitter einer Stufe x kann grundsätzlich an einen für die benötigte Schirmgitterspannung passenden festen Pol oder direkt an den positiven Pol der Versorgungsspannung geführt werden; je nach dem gewünschten Frequenzgang kann es aber auch etwa an die Kathode der nächsten oder übernächsten Stufe (x -f- 1 bzw. x + 2) geführt werden. Bei Gegentaktverstärkern ist es vorteilhaft, das auf das Steuergitter folgende Schirmgitter einer Stufe unmittelbar an die Kathode der nächstfolgenden korrespondierenden Stufe des Gegenverstärkerteils zu legen. Allerdings ist dies bei einer Stufenverstärkung, die größer als der reziproke Schirmgitter-Steuer-Durchgriff ist, nicht mehr geeignet, da sonst Eigenschwingungen auftreten können; jedoch ergeben sich bei Annäherung an diesen Wert überaus hohe Grenzfrequenzen. Speziell bei Gegentaktverstärkern ergibt sich die Möglichkeit, das auf das Steuergitter folgende Schirmgitter der Stufe x' zusammen mit dem entsprechenden Schirmgitter der korrespondierenden Stufe x" - gegebenenfalls über einen gemeinsamen Vorwiderstand - an die Mittelanzapfung der Querimpedanz 2z, oder einer anderen passenden Querimpedanz (z. B. 2 z, _ 1 oder 2z,.1) oder an den positiven Pol der Versorgungsspannung zu legen.Instead of triodes, for the amplifier according to the invention In principle, multi-electrode systems can also be used. About through The use of lattice tubes is known to be the operating anode voltage and the anode control grid capacitance can be reduced significantly, reducing the cut-off frequency is increased accordingly. A screen grid following the control grid Step x can basically be matched to a suitable screen grid voltage fixed pole or directly to the positive pole of the supply voltage; depending on the desired frequency response, it can also be applied to the cathode of the next or the next but one level (x -f- 1 or x + 2). With push-pull amplifiers it is advantageous to have the screen grid of a stage immediately following the control grid to the cathode of the next corresponding stage of the counter-amplifier part to lay. However, with a step gain, this is greater than the reciprocal The screen grid control pass-through is no longer suitable, as otherwise natural vibrations may occur; however, when approaching this value, the result is extremely high Cut-off frequencies. Especially with push-pull amplifiers there is the possibility of the screen grid of stage x 'following the control grid together with the corresponding one Screen grid of the corresponding level x "- possibly via a common one Series resistor - to the center tap of the shunt impedance 2z, or another suitable one Cross impedance (e.g. 2 z, _ 1 or 2z, .1) or to the positive pole of the supply voltage to lay.

An Stelle von Elektronenröhren können auch Kristalloden aller Ausführungen mit drei oder mehr Elektroden treten; etwa pnp- oder npn-Transistoren. Die Kristallodenschaltungen entsprechen den beschriebenen Elektronenröhrenschaltungen, wobei an Stelle der Kathode der Emitter, an Stelle des Steuergitters die Basis und an Stelle der Anode der Kollektor tritt. Bei Kristalloden mit mehr als drei Elektroden entspricht die auf die Basis folgende Elektrode dem Schirmgitter. Die Stromrichtung ist bei pnp-Systemen naturgemäß umgekehrt.Instead of electron tubes, crystallodes of all designs can also be used pedaling with three or more electrodes; such as pnp or npn transistors. The crystallode circuits correspond to the electron tube circuits described, whereby instead of the cathode the emitter, the base instead of the control grid and the collector instead of the anode occurs. In the case of crystallodes with more than three electrodes, this corresponds to the base following electrode the screen grid. The direction of current is natural in pnp systems vice versa.

Das erfindungsgemäße Verstärkerprinzip bietet für Transistoren ganz besondere Vorteile dadurch, daß der Transistor im allgemeinen mit geringen Spannungen und vergleichsweise hohen Strömen arbeitet, was dem erfindungsgemäßen Verstärkerprinzip gut entspricht, daß die sonst bei Transistorenschaltungen störenden Rauscheffekte und Temperaturgänge in diesen Verstärkern weitgehend unschädlich bleiben und die Betriebsstabilität kaum beeinträchtigen und daß die Basisströme in diesen Schaltungen keine Schwierigkeiten bereiten.The amplifier principle according to the invention offers completely for transistors special advantages in that the transistor generally operates with low voltages and comparatively high currents works, what the amplifier principle according to the invention well corresponds to the noise effects that are otherwise disturbing in transistor circuits and temperature changes in these amplifiers remain largely harmless and the Operating stability hardly affect and that the base currents in these circuits do not cause any difficulties.

Mit Transistorverstärkern macht sich der geringe Aufwand dieser Verstärker besonders vorteilhaft be, merkbar. Im einfachsten Fall werden bei einem Eintaktverstärker pro Stufe nur ein Transistor und zwei ohmsche Widerstände, bei einem Gegentaktverstärker pro Stufe nur zwei Transistoren und drei ohmsche Widerstände benötigt, was alles sehr kleine Schaltelemente sind. Etwa in elektroakustischen Gegentaktverstärkern läßt sich eine niederohmige Lautsprecherschwingspule unmittelbar zwischen die beiden Ausgangspole A' und A" schalten.With transistor amplifiers, the low cost of these amplifiers is particularly advantageous. In the simplest case, a single-ended amplifier only requires one transistor and two ohmic resistors per stage, while a push-pull amplifier only requires two transistors and three ohmic resistors per stage, all of which are very small switching elements. In electroacoustic push-pull amplifiers, for example, a low-resistance loudspeaker voice coil can be connected directly between the two output poles A ' and A " .

Besonders günstige Eigenschaften zeigt der erfindungsgemäße Verstärker bei einem Aufbau aus mindestens vier Stufen, wenn die weiter oben für eine vorhandene Stufe x charakterisierten Merkmale auch für mindestens eine weitere Stufe gelten. Eine derartige weitere Stufe x-+-1 zeigt also dann mit den Stufen x+2 und x+3 die gleichen Verknüpfungen, wie sie für die Stufe x mit den Stufen x+ 1 und x+2 charakteristisch sind. Ein n-s-tufiger Verstärker (n = 4, 5, 6 ... ) arbeitet außerordentlich günstig, wenn dieses Aufbauprinzip von unten bis oben verwirklicht ist, was also bedeutet, daß jede Stufe x, für welche x = 1, 2, 3 . . . n - 2 ist, eine Stufe x im Sinne der weiter oben charakterisierten erfindungsgemäßen Merkmale ist (vgl. die Fig. 1 und 2).The amplifier according to the invention exhibits particularly favorable properties when it is constructed from at least four stages if the features characterized above for an existing stage x also apply to at least one further stage. Such a further stage x - + - 1 then shows the same connections with the stages x + 2 and x + 3 as they are characteristic for the stage x with the stages x + 1 and x + 2. An ns-stage amplifier (n = 4, 5, 6 ... ) works extremely well if this construction principle is implemented from bottom to top, which means that each stage x, for which x = 1, 2, 3. . . n - 2 is a stage x in the sense of the features according to the invention characterized above (cf. FIGS. 1 and 2).

Ein Verstärker der letztgenannten Art zeigt neben verschiedenen anderen Vorteilen - wie z. B. Einfachheit des Aufbaus; Einfachheit der Speisestromversorgung; stabile Lage der Arbeitspunkte; vorteilhafte, nicht tiefsperrende, kapazitätsarme Ankopplung der Stufen aneinander - eine spezifische Eigenart von besonderer Bedeutung: Jede Stufe (außer der ersten) bildet zusammen mit der ihr folgenden Stufe eine Gegenkopplungsschleife. Dadurch arbeitet der Verstärker sehr stabil und ist schon bei relativ schwacher Verstärkungseinbuße gut entzerrt. Im Gegensatz dazu neigen - wie bekannt - über mehr als zwei Stufen geführte Gegenkopplungschleifen zur Instabilität; während mehrstufige Verstärker, bei denen jede Stufe für sich allein gegengekoppelt ist, bezogen auf die erzielte Entzerrung eine starke Verstärkungseinbuße zeigen.An amplifier of the latter type shows among several others Advantages - such as B. Simplicity of construction; Simplicity of power supply; stable position of the working points; advantageous, not deep blocking, low capacitance Coupling of the stages to one another - a specific characteristic of particular importance: Each stage (except the first) forms a negative feedback loop together with the stage following it. As a result, the amplifier works very stable and is already relatively weak Well equalized gain losses. In contrast, tend - as is known - over more than two stages guided negative feedback loops to instability; while multilevel Amplifiers in which each stage is fed back for itself, based on the equalization achieved show a strong loss of gain.

Bei einem Verstärker mit mehreren erfindungsgemäßen Stufen ist es zweckmäßig, sowohl die einzelnen gleichstromleitenden Längsimpedanzen mit untereinander gleichen Werten, als auch die einzelnen Querimpedanzen mit untereinander gleichen Werten zu dimensionieren. Sollen spätere Stufen, wie die Endstufen, für stärkere Ströme ausgelegt sein, so kann hierzu - etwa über ohmsche Widerstände -an Anschlüssen u oder an Kathoden zusätzlicher Betriebsstrom eingespeist werden.In the case of an amplifier with several stages according to the invention, it is expedient, both the individual direct current conducting series impedances with each other the same values, as well as the individual transverse impedances with the same To dimension values. Should later stages, like the power amplifiers, be used for stronger ones Currents can be designed for this purpose - for example via ohmic resistors - at connections u or additional operating current can be fed in at the cathode.

Bei einem Verstärker mit vielen einander folgenden erfindungsgemäßen Stufen gleicher Dimensionierung läßt sich - falls die Steilheit genügend groß und der Durchgriff genügend klein ist - die Verstärkung v jeder einzelnen Stufe in guter Annäherung durch die Formel wiedergeben: (v2-1) (1-v 1) - zx/zx , also etwa: Diese Gesetzmäßigkeit kommt dadurch zustande, daß die verschiedenen, von jeder Stufe mit der ihr folgenden Stufe gebildeten Gegenkopplungsschleifen miteinander verschlungen sind und sich dadurch gegenseitig beeinflussen.In the case of an amplifier with many successive stages according to the invention of the same dimensions - if the slope is sufficiently large and the penetration is sufficiently small - the amplification v of each individual stage can be represented as a good approximation by the formula: (v2-1) (1-v 1 ) - zx / zx, so roughly: This regularity arises from the fact that the various negative feedback loops formed by each stage with the stage following it are intertwined with one another and thus influence one another.

Beim erfindungsgemäßen Verstärker in symmetrischer Gegentaktausführung ist der direkt oder indirekt an die Gleichstromversorgung führende Anschluß rh nicht nötig, da die beiden Querimpedanzen z, der beiden korrespondierenden Gegentaktstufen in Serie aneinandergeschlossen oder überhaupt durch eine einzige Impedanz mit dem Wert 2z, ersetzt werden können (vgl. Fig. 2). Die beispielsweise zwischen den Kathoden des letzten Gegentakt-Röhrenpaares abgenommene Ausgangsleistung A'-A" ist weitgehend symmetrisch, auch wenn die beispielsweise an den Gittern des ersten Gegentaktröhrenpaares erfolgende Steuerung E'-E" unsymmetrisch ist.In the amplifier according to the invention in symmetrical push-pull design the connection rh leading directly or indirectly to the direct current supply is not necessary because the two shunt impedances z, of the two corresponding push-pull stages connected in series or at all by a single impedance with the Value 2z, can be replaced (see. Fig. 2). For example, between the cathodes output power A'-A "taken from the last push-pull tube pair is largely symmetrical, even if, for example, on the grilles of the first push-pull tube pair taking place Control E'-E "is unbalanced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Multi-stage tube or transistor amplifier with at least three stages, which contains stages that are essentially one after the other are traversed by the operating current with negative feedback to the anode or the collector one stage over the cathode or the emitter of the next but one stage into which this anode or this collector sends current via a bleeder resistor, thereby characterized in that at least one such stage (x) is present in the amplifier, that of its anode or its collector both have a direct current conducting series impedance (Z,) to the cathode or to the emitter of the next but one level (x + 2) as well as a conductive one Has connection to the control grid or the base of the next stage (x-1-1), and the anode or the collector of this next stage (x + 1) is again a conductive one Has a connection to the control grid or the base of the next but one level (x-1-2), and that the cathode or the emitter of the next but one stage (x - "- 2) has a transverse impedance (z "or 2z"), possibly the load, to a connection (ux) which is directly or indirectly with as little resistance as possible with the direct current supply of the amplifier is connected, or to the corresponding cathode or to the corresponding Emitter of a push-pull amplifier part leads.

2. Amplifier according to claim 1, characterized characterized in that the cathode of the last stage (s) is used as an amplifier output and the load takes the place of the transverse impedance (z "_ 2 or 2z" -,).

3.- Amplifier according to Claim 1 or 2, characterized in that the direct current-conducting Series impedance (Z,) is essentially an ohmic resistance.

4. Amplifier after Claims 1 to 3, characterized in that the transverse impedance (z., Or 2zx) conducts direct current and is adjustable and that its value is substantially below the value of the series impedance (Z ") lies.

5. Amplifier according to claim 1 to 4 with a multi-electrode system, characterized characterized in that the one on the control grid or the controlling base Step (x) following electrode to the cathode or the emitter of the next (x-1-1) or the next but one stage (x-1-2) or to the cathode or emitter of the next corresponding level is placed.

6. Amplifier according to claim 1 to 5 with a multi-electrode system and push-pull arrangement, characterized in that the control grid or the controlling base following electrode of the one stage (x) together with the corresponding one Electrode of the corresponding step to the center tap of the shunt impedance 2z ") or to the center tap of a shunt impedance of another stage.

7th Amplifier according to Claims 1 to 6 with at least four stages, characterized in that that the features characterized for one level (x) also apply to at least one subsequent stage, preferably for all subsequent stages except the two last, apply. Publications Considered: British Patents No. 672 256, 579 685; U.S. Patent Nos. 2,777,020, 2,810,025; magazine "ATM", 1952, sheet Z 634-9, image 22; "Funkschau" magazine, 1957, pp. 45 and 46; "Funk-Technik" magazine, 1956, pp. 240 to 244; Magazine "Wireless World", 1957, pages 58 to 62.