DE1160017B

DE1160017B - Schaltung zum Regeln der Verstaerkung einer Transistorverstaerkerstufe bei grossen Signalen

Info

Publication number: DE1160017B
Application number: DET22972A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schneider
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-11-06
Filing date: 1962-11-06
Publication date: 1963-12-27

Description

Schaltung zum Regeln der Verstärkung einer Transistorverstärkerstufe bei großen Signalen üblicherweise wird die Verstärkung einer Transistorstufe durch das Ändern der Basisvorspannung geregelt. Regelbereich und. Größe des Ausgangssignals sind dabei begrenzt durch die Transistorgrenzdaten: Maximal zulässige Kollektorspannung UCE m", und maximal zulässige Verlustleistung Nv""x. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleichen Transistorgrenzdaten wesentlich größere Werte zu erreichen bzw. für gleichbleibenden Regelbereich und Größe des Ausgangssignals Transistoren mit engeren Grenzdaten verwenden zu können.
Bei der üblichen Basisvorspannungsregelung ändert sich der Kollektorgleichstrom IC, und abhängig davon werden die die Eigenschaften des Transistors charakterisierenden Parametern h"v verändert. Der Hauptanteil der abnehmenden Verstärkung bei zunehmendem Kollektorstrom IC ist der mit IC stark abnehmende dynamische Eingangswiderstand des Transistors. Er ist gegeben durch R" ist der Arbeitswiderstand. hll fällt mit steigendem 1c, h22 steigt, A h = h11 ' h22 - h1.2 * h.1 bleibt in erster Näherung konstant. Ändert sich die Basisvorspannung, so wandert der Arbeitspunkt im Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinienfeld (IC-UCE-Feld) auf der durch den Arbeitswiderstand gegebenen Geraden. Soll das auf konstane Amplitude zu regelnde Ausgangssignal relativ groß sein, z. B. 2 V, von Spitze zu Spitze gemessen, so muß der Arbeitspunkt im gering gekrümmten Teil der Eingangskennlinie liegen. Der Arbeitswiderstand soll möglichst groß sein, um eine nennenswerte Verstärkung zu erhalten. Das führt aber zwangläufig zu einer großen Speisespannung und zu großer Grenzverlustleistung des Transistors.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine geregelte Transistorverstärkerstufe nach bisher üblicher Art. Die Regelgleichspannung UR wird der Basis des Transistors Ts 1 zugeführt, welche über einen Widerstand R1 mit dem Bezugspunkt verbunden ist. R" ist sein Arbeitswiderstand, R,, sein Emitter-Vorwiderstand, E und A ist der Wechselstromein- bzw. -ausgang. Der Widerstand R,, kann durch einen Kondensator Cl wechselstrommäßig überbrückt werden. Fig. 2 zeigt das zugehörige Ausgangskennlinienfeld. A1 und A2 sollen die extrem zulässigen Arbeitspunkte sein. Der Umfang des Regelbereiches und die Größe des Ausgangssignals bestimmen die Dimensionierung der Schaltung nach Fig.l. Dabei treten als natürliche Grenzen die maximal zulässige Verlustleistung Nv m"x und die maximal zulässige Kollektorspannung UCE,""x auf.
Fig. 3 zeigt, daß bei gleichem Regelbereich, gleichem Arbeitswiderstand und gleicher Ausgangsamplitude die beiden transistorbedingten Grenzwerte Nvm"x und UCE m"x wesentlich niedriger sein können, wenn der Arbeitspunkt zumindest angenähert auf einer senkrechten Geraden zwischen den zulässigen Extremwerten A1 und A2 wandert, d. h. UCE annähernd konstant bleibt. Das erreicht man erfindungsgemäß dadurch, daß zur Änderung des Arbeitspunktes gleichzeitig sowohl die Basisvorspannung UBE als auch die Kollektorspeisespannung UB geändert werden.
Fig. 4 zeigt einen zweckmäßigen Weg, diese gleichzeitige Änderung zu bewirken. Natürlich sind auch andere Lösungen denkbar. Die Basisvorspannung des Transistors wird dem Abgriffspunkt eines von der Betriebsspannung UB gespeisten Spannungsteilers R2, R3 entnommen. Die Regelung der Verstärkung erfolgt nun durch Ändern der Speisespannung UB. Alle zwischen den Punkten A1 und A2 liegenden Arbeitspunkte liegen dann auf einer Kurve, welche annähernd eine Gerade durch diese Punkte ist. In Fig. 3 ist diese Ortskurve punktiert dargestellt. An Hand der Transistordaten legt man zwei Arbeitspunkte, insbesondere die Punkte A1 und A2 in Fig. 3, fest und bestimmt dann mittels t ' UB ° UBE + I E ' R, und UB= UCE+IC'R"+IE'R,, in bekannter Weise die Größen t, R" und R,,. Dabei ist das Teilerverhältnis des Spannungsteilers gegeben durch t = R2: (R9 + R3) und 1E der Emitterstrom.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung zum Regeln der Verstärkung einer mit relativ großen Signalen ausgesteuerten Transistorverstärkerstufe kleiner Grenzverlustleistung und kleiner maximaler Kollektorspannung, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig sowohl die Basisvorspannung (UBE) als auch die Kollektorspeisespannung (UB) geändert werden.
2. Schaltung nach Anspruchl, dadurch gekennzeichnet, da$ die Basisvorspannung durch einen Spannungsteiler (R2, R3) aus der Kollektorspeisespannung gewonnen wird (Fig. 4).
3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilerverhältnis (t) des Spannungsteilers, der Arbeitswiderstand (Ra) und der Emittervorwiderstand (R") so dimensioniert sind, daß beim Ändern der Kollektorspeisespannung innerhalb bestimmter Grenzen die Kollektorspannung (UcE) annähernd konstant bleibt.