DE1164497B - Adjustable transistor circuit - Google Patents

Adjustable transistor circuit

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DE1164497B
DE1164497B DEN17410A DEN0017410A DE1164497B DE 1164497 B DE1164497 B DE 1164497B DE N17410 A DEN17410 A DE N17410A DE N0017410 A DEN0017410 A DE N0017410A DE 1164497 B DE1164497 B DE 1164497B
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DEN17410A
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German (de)
Inventor
Teunis Poorter
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers

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

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. KL: H03fBoarding school KL: H03f

Deutsche KL: 21 a2 -18/08 German KL: 21 a2 - 18/08

Nummer: 1164 497Number: 1164 497

Aktenzeichen: N 17410 VIII a / 21 a2File number: N 17410 VIII a / 21 a2

Anmeldetag: 22. Oktober 1959 Filing date: October 22, 1959

Auslegetag: 5. März 1964Opening day: March 5, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltungsanordnung mit durch einen Regelstrom bedingtem Verstärkungsgrad, z. B. zur selbsttätigen Lautstärkeregelung, bei der die Signalspannungsquelle einen Transistor steuert, dessen Eingangsinnenwiderstand zur Verminderung des Verstärkungsgrades durch die Regelung vergrößert wird, so daß der Signalsteuerstrom abnimmt.The invention relates to a transistor circuit arrangement with a control current conditional gain, e.g. B. for automatic volume control, in which the signal voltage source controls a transistor whose input internal resistance is increased to reduce the gain by the regulation, so that the signal control current decreases.

Meist wünscht man bei anwachsender Signalamplitude eine Zurückregelung des Verstärkungsgrades oder sogar eine Signalschwächung (Verstärkungsgrad unterhalb Eins). Dazu wird in üblichen Schaltungen der Emittergleichstrom auf einen niedrigeren Wert eingestellt. Dann aber besteht die Gefahr einer starken Signalverzerrung, weil mit abnehmender Gleichstromeinstellung und zunehmender Signalstärke der Transistor im gekrümmten Teil seiner Kennlinie ausgesteuert werden kann.Usually, when the signal amplitude increases, you want to reduce the gain or even weaken the signal (gain below one). For this purpose, the emitter direct current is reduced to a lower level in conventional circuits Value set. But then there is the risk of strong signal distortion, because with decreasing DC current setting and increasing signal strength the transistor in the curved part of its Characteristic can be controlled.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art werden diese Nachteile vermieden, wenn gemäß der Erfindung dieser Verstärkertransistor durch die Differenz zweier von der Signalspannung abhängiger, den beiden Steuerelektroden des Transistors zugeführter Spannungen gesteuert wird, von denen die eine in der Amplitude durch einen vom Regelstrom gesteuerten Hilfstransistor derart geändert wird, daß bei zunehmendem Eingangswiderstand des Verstärkertransistors zur Verminderung des Verstärkungsgrades die wirksame Differenz-Signalspannung kleiner wird. Dadurch wird bei zunehmendem Eingangswiderstand des Verstärkertransistors (zur Verminderung des Verstärkungsgrades) die gegenphasige Spannung größer und damit die wirksame Signalspannung kleiner. Dadurch wird bei zunehmendem Eingangswiderstand auch die Amplitude der effektiv steuernden Signalspannung herabgesetzt, so daß die Kennlinie nur zu einem wesentlich geringeren Teil ausgesteuert wird und dadurch Verzerrungen weitgehend ausgeschlossen sind.In a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, these disadvantages are avoided, if according to the invention this amplifier transistor by the difference of two of the Signal voltage-dependent voltages supplied to the two control electrodes of the transistor is controlled, one of which in amplitude by an auxiliary transistor controlled by the control current is changed in such a way that as the input resistance of the amplifier transistor increases to reduce the gain, the effective differential signal voltage becomes smaller. Through this with increasing input resistance of the amplifier transistor (to reduce the Gain) the anti-phase voltage is greater and thus the effective signal voltage smaller. As a result, as the input resistance increases, the amplitude also becomes the one that is effectively controlling Signal voltage reduced, so that the characteristic is only controlled to a much lesser extent and thus distortions are largely excluded.

Außerdem kann die Verstärkung bis auf Null herabgeregelt werden, ohne daß der Verstärkertransistor vollständig gesperrt zu werden braucht, so daß auch hierbei Verzerrungen nicht zu befürchten sind.In addition, the gain can be regulated down to zero without the amplifier transistor needs to be blocked completely, so that distortions are not to be feared here either are.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß Verstärkerschaltungen bekannt sind, bei denen die Signalspannung den Gittern zweier Röhren zugeführt wird, deren Kathoden mit einem gemeinsamen Kathodenwiderstand verbunden sind. Der Ausgangswiderstand liegt im Anodenkreis der einen Röhre, die somit zwischen Gitter und Kathode von Signal-Regelbare TransistorschaltungFor the sake of completeness, it should be noted that amplifier circuits are known in which the Signal voltage is fed to the grids of two tubes whose cathodes are connected to a common Cathode resistance are connected. The output resistance is in the anode circuit of one tube, the transistor circuit that can be controlled between the grid and the cathode of the signal

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,Dipl.-Ing. E. E. Walther, patent attorney,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Teunis Poorter, Eindhoven (Niederlande)Teunis Poorter, Eindhoven (Netherlands)

Spannungen gesteuert wird, die gegenphasig zueinander liegen, so daß die Steuerung durch die Diffe-Voltages is controlled, which are in phase opposition to each other, so that the control by the difference

ao renz beider Spannungen bewirkt wird. Bei einer Lösung wird die Ausgangsamplitude dadurch verändert, daß die Verstärkung der Ausgangsröhre durch eine Änderung der Vorspannung geändert wird. Die Amplitude der in Differenzwirkung steuernden Relais bleibt dabei unverändert, so daß auch der Gefahr einer etwaigen Übersteuerung nicht entgegengewirkt wird. Eine Verwendung von Transistoren in dieser Schaltung ist praktisch nicht möglich, da geeignete Transistoren mit regelbarem Ver-Stärkungsfaktor nicht zur Verfügung stehen. Bei der anderen Lösung nach der bekannten Schaltung wird der Arbeitspunkt und damit die Verstärkung der einen Röhre, die das gegenphasige Signal an die Kathode der Ausgangsröhre liefert, verändert. Dabei wird zwar die Amplitude des einen der in Differenz wirksamen Signale verändert, aber der Arbeitspunkt der Ausgangsröhre bleibt unbeeinflußt, so daß nur ein verhältnismäßig enger Regelbereich erzielt wird.ao rence of both tensions is caused. In one solution, the output amplitude is changed by that the gain of the output tube is changed by changing the bias voltage will. The amplitude of the relay controlling the differential effect remains unchanged, so that the risk of possible oversteering is also not counteracted. A use of transistors in this circuit is practically not possible, since suitable transistors with adjustable gain factor are not available. In the other solution according to the known circuit the operating point and thus the gain of one tube that sends the signal in phase opposition to the Cathode of the output tube supplies, changed. It is true that the amplitude of the one in the difference effective signals changed, but the operating point of the output tube remains unaffected, so that only a relatively narrow control range is achieved.

Es ist auch eine etwa der vorstehend beschriebenen zweiten Röhrenlösung entsprechende Transistorschaltung bekannt, bei der die Emitter zweier Transistoren miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Widerstand an die Speisequelle angeschlossen sind. Dabei werden die Signale der Basis des einen Transistors zugeführt, dessen Kollektorimpedanz mit dem Ausgang verbunden ist. Aus dem Verstärkerausgang werden weiter Signale über eine zusätzliche Transistorstufe zurückgeführt, deren Arbeitspunkt durch eine durch Gleichrichtung der Ausgangssignale erhaltene Regelgröße verändert wird. Vom Kollektor dieses zusätzlichen Transistors werden die Signale der Basis des in Kollektor-It is also a transistor circuit similar to the second tube solution described above known in which the emitters of two transistors are connected to one another and have a common one Resistance are connected to the supply source. The signals become the basis of a transistor whose collector impedance is connected to the output. From the Amplifier output, further signals are fed back via an additional transistor stage, whose Working point changed by a controlled variable obtained by rectifying the output signals will. From the collector of this additional transistor, the signals of the base of the collector

409 537/389409 537/389

schaltung liegenden zweiten Transistors zugeführt und damit über die zwischen den Emittern bestehende Verbindung auch am ersten Transistor wirksam gemacht. Dieser erste Transistor wird somit, ähnlich der erwähnten Röhrenschaltung, durch die Differenz der unveränderten Signalspannung und der in der Amplitude geregelten gegenphasigen Spannung gesteuert. Eine Änderung des Arbeitspunktes des ersten Verstärkertransistors erfolgt dabei nicht, so daß trotz eines erheblichen Aufwandes nur ein verhältnismäßig geringer Regelbereich erhalten wird.circuit lying second transistor supplied and thus on the existing between the emitters Connection also made effective on the first transistor. This first transistor is thus similar to the tube circuit mentioned above, due to the difference in the unchanged signal voltage and controlled by the amplitude-regulated anti-phase voltage. A change in the operating point of the first amplifier transistor takes place not, so that despite a considerable effort only a relatively small control range is obtained will.

Beim Anmeldungsgegenstand werden somit bekannte Prinzipien zur Verstärkungsregelung in spezieller Weise kombiniert, um dadurch unter Berücksichtigung der besonderen Schwierigkeiten bei Transistorverstärkern einerseits einen großen Regelbereich und andererseits möglichst niedrige Verzerrungen zu erhalten.In the subject of the application, known principles for gain control are thus disclosed in specially combined in order to thereby take into account the particular difficulties encountered Transistor amplifiers, on the one hand, have a large control range and, on the other hand, the lowest possible distortion to obtain.

Der Aufwand ist besonders niedrig, wenn der Hilfstransistor auch die Gleichspannung für die Arbeitspunkteinstellung des Verstärkers und Transistors liefert; dies ist z. B. dadurch möglich, daß die beiden Transistoren mit einem gemeinsamen nichtentkoppelten Emitterwiderstand versehen sind, daß die Signalspannung gleichphasig den Basiselektroden beider Transistoren zugeführt wird, daß die Regelgröße der Basis des einen Transistors zugeführt wird und daß die Ausgangsimpedanz im Kollektorkreis des anderen Transistors eingeschaltet ist.The effort is particularly low if the auxiliary transistor also provides the DC voltage for the Operating point setting of the amplifier and transistor supplies; this is e.g. B. possible that the both transistors are provided with a common non-decoupled emitter resistor that the signal voltage is fed in phase to the base electrodes of both transistors, so that the controlled variable the base of a transistor is fed and that the output impedance in the collector circuit of the other transistor is switched on.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Schaltung enthält einen Hilfstransistor 1 und einen Verstärkertransistor 2. Im Emitterzweig beider Transistoren ist ein gemeinsamer Widerstand 3 aufgenommen. Der Gleichstrom und damit der Arbeitspunkt des Transistors 1 kann mittels eines einer Klemme 4 zugeführten Regelgleichstroms Ir geändert werden. Dadurch ändert sich der Eingangsinnenwiderstand dieses Transistors und folglich der aus einer Signalspannungsquelle 5 diesem Transistor 1 zugeführte Signalstrom. Das Signal von der Quelle S wird auch dem Verstärkertransistor 2 an der Basis zugeführt. Die Ausgangsimpedanz liegt im Kollektorzweig dieses Verstärkertransistors 2.The circuit contains an auxiliary transistor 1 and an amplifier transistor 2. A common resistor 3 is included in the emitter branch of both transistors. The direct current and thus the operating point of the transistor 1 can be changed by means of a control direct current I r supplied to a terminal 4. This changes the internal input resistance of this transistor and consequently the signal current supplied to this transistor 1 from a signal voltage source 5. The signal from the source S is also fed to the amplifier transistor 2 at the base. The output impedance is in the collector branch of this amplifier transistor 2.

Durch den Hilfstransistor 1 werden die Signale von der Quelle 5 auch am Emitter des Verstärkertransistors 2 wirksam gemacht. Sie haben hier die gleiche Phasenlage wie die von der Quelle 5 der Basis des Transistors 2 direkt zugeführten Signale. Der Kollektorstrom des Transistors 2 und damit der Strom durch die Ausgangsimpedanz 6 wird somit durch die Differenz der an der Basis und am Emitter des Transistors 2 wirksamen Signale gesteuert.Through the auxiliary transistor 1, the signals from the source 5 are also at the emitter of the amplifier transistor 2 made effective. They have the same phase position as that of the source 5 of the Base of the transistor 2 directly supplied signals. The collector current of transistor 2 and thus the Current through the output impedance 6 is thus determined by the difference between the base and the emitter of the transistor 2 effective signals controlled.

Normalerweise ist für eine große Verstärkung der Schaltungsanordnung der Transistor 1 derart eingestellt, daß er nur eine geringe Verstärkung aufweist, so daß der Verstärkertransistor 2 überwiegend durch das an seiner Basis zugeführte Signal ausgesteuert wird. Um bei anwachsender Signalamplitude die Verstärkung herabzusetzen, wird — im Gegensatz zu üblichen Schaltungen — der Regelstrom Ir vergrößert. Dadurch wird über dem Widerstand 3 und damit auch am Emitter des Transistors 2 eine größere Signalspannung erzeugt, so daß die wirksame Steuerspannung des Verstärkertransistors 2 herabgesetzt wird. Durch den größeren Regelstrom Ir wird am Widerstand 3 auch ein größerer Gleichspannungsabfall erzeugt, so daß der Emitter des Verstärkertransistors 2 nach negativerem Potential verschoben wird. Weil die Basis des Transistors 2 an einem festen Abgriff eines Spannungsteilers 7, 8 liegt, wird dadurch auch die zwischen Basis und Emitter des Verstärkertransistors 2 auftretende Gleichspannung herabgesetzt, so daß der Gleichstrom durch diesen Transistor ebenfalls abnimmt. Dadurch nimmt in an sich bekannter Weise der Eingangsinnenwiderstand des Verstärkertransistors zu. Der diesen Transistor steuernde Signalstrom nimmt daher aus beiden Gründen — geringere Basis-Emitter-Signalspannung und größerer Innenwiderstand — ab. Dadurch kann die in üblichen Schaltungen auftretende Signalverzerrung vermieden werden.Normally, for a large amplification of the circuit arrangement, the transistor 1 is set in such a way that it has only a low amplification, so that the amplifier transistor 2 is predominantly controlled by the signal supplied to its base. In order to reduce the gain as the signal amplitude increases, the control current I r is increased - in contrast to conventional circuits. As a result, a larger signal voltage is generated across the resistor 3 and thus also at the emitter of the transistor 2, so that the effective control voltage of the amplifier transistor 2 is reduced. The greater control current I r also produces a greater DC voltage drop across the resistor 3, so that the emitter of the amplifier transistor 2 is shifted towards a more negative potential. Because the base of the transistor 2 is connected to a fixed tap of a voltage divider 7, 8, the direct voltage occurring between the base and emitter of the amplifier transistor 2 is thereby also reduced, so that the direct current through this transistor also decreases. As a result, the input internal resistance of the amplifier transistor increases in a manner known per se. The signal current controlling this transistor therefore decreases for both reasons - lower base-emitter signal voltage and higher internal resistance. In this way, the signal distortion that occurs in conventional circuits can be avoided.

Die Berechnung zeigt, daß die zwischen Basis und Emitter erzeugte Signalspannung v,„, ungefähr der FormelThe calculation shows that the signal voltage generated between base and emitter v, ", approximately the formula

e'c e ' c

entspricht, wo e die Signalspannung der Quelle 5, R der Wert des Widerstandes 3, I1 bzw. I2 der Emittergleichstrom im Transistor 1 bzw. 2 und c eine Konstante (ungefähr = 0,03 V) darstellen. Der im Transistor 2 fließende Signalstrom i., entspricht dann ungefähr der Formelcorresponds to where e is the signal voltage of source 5, R is the value of resistor 3, I 1 or I 2 is the direct emitter current in transistor 1 or 2 and c is a constant (approximately = 0.03 V). The signal current i. Flowing in transistor 2 then corresponds approximately to the formula

h R (I1 -12) ' h R (I 1 - 1 2 ) '

Der Strom I1 wird z. B. von 0 bis 10 mA variiert. Durch richtige Bemessung der Widerstände 3, 7 und 8, z. B. 300 Ω, 350 und 810 kQ und bei Weglassen der Schaltelemente 9 und 10 kann erzielt werden, daß der Strom I2 dann von 1 bis nahezu 0 mA herabgesetzt wird.The current I 1 is z. B. varied from 0 to 10 mA. By correctly dimensioning the resistors 3, 7 and 8, e.g. B. 300 Ω, 350 and 810 kΩ and omitting the switching elements 9 and 10 can be achieved that the current I 2 is then reduced from 1 to almost 0 mA.

Die Verwendung der großen Widerstände 7 und 8 hat den Nachteil, daß die Arbeitspunktstabilität des Transistors 2 verhältnismäßig gering ist. Zur Vermeidung dieses Nachteils kann ein vorzugsweise durch den Kondensator 9 entkoppelter Widerstand 10 (von z. B. 3 kO) im Emitterkreis des Transistors 2 allein eingeschaltet werden. Die Widerstände 7 und 8 können dann, bei Behalten der großen Änderung des Stromes I2, wesentlich kleiner gewählt werden.The use of the large resistors 7 and 8 has the disadvantage that the operating point stability of the transistor 2 is relatively low. To avoid this disadvantage, a resistor 10 (of 3 kΩ, for example), which is preferably decoupled by the capacitor 9, can be switched on alone in the emitter circuit of the transistor 2. The resistors 7 and 8 can then be chosen to be significantly smaller while maintaining the large change in the current I 2.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Transistorschaltungsanordnung mit regelbarem Verstärkungsgrad, z. B. zur selbsttätigen Lautstärkeregelung, bei der die Signalspannungsquelle einen Transistor steuert, dessen Eingangswiderstand zur Verminderung des Verstärkungsgrades durch die Regelung vergrößert wird, so daß der Signalsteuerstrom abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verstärkertransistor (2) durch die Differenz zweier von der Signalspannung abhängiger, den beiden Steuerelektroden des Transistors zugeführter Spannungen gesteuert wird, von denen die eine in der Amplitude durch einen vom Regelstrom gesteuerten Hilfstransistor derart geändert wird, daß bei zunehmendem Eingangswiderstand des Verstärkertransistors (2) (zur Verminderung des Verstärkungsgrades) die wirksame Differenz-Signalspannung kleiner wird.1. transistor circuitry with adjustable gain, e.g. B. to automatic Volume control in which the signal voltage source controls a transistor, its input resistance to reduce the gain is increased by the regulation, so that the signal control current decreases, thereby characterized in that this amplifier transistor (2) by the difference of two of the signal voltage dependent, fed to the two control electrodes of the transistor Voltages are controlled, one of which in amplitude is controlled by one of the regulating current controlled auxiliary transistor is changed in such a way that with increasing input resistance of the Amplifier transistor (2) (to reduce the gain) the effective differential signal voltage gets smaller. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransistor (1) auch die Gleichspannung für die Arbeitspunkteinstellung des Verstärkertransistors (2) liefert.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the auxiliary transistor (1) also the DC voltage for setting the operating point of the amplifier transistor (2) supplies. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren mit einem gemeinsamen nicht entkoppelten Emitterwiderstand versehen sind, daß die Signalspannung gleichphasig den Basiselektroden beider Transistoren zugeführt wird, daß die Regelgröße der Basis des einen Transistors zugeführt wird und daß die Ausgangsimpedanz im Kollektorkreis des anderen Transistors eingeschaltet ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the two transistors are provided with a common non-decoupled emitter resistor that the Signal voltage is fed in phase to the base electrodes of both transistors that the Controlled variable of the base of a transistor is fed and that the output impedance is switched on in the collector circuit of the other transistor. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher, vorzugsweise durch einen Kondensator (9) überbrückter Widerstand (10) nur im Emitterzweig des zweiten Transistors eingeschaltet ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that an additional, Resistor (10), preferably bridged by a capacitor (9), only in the emitter branch of the second transistor is switched on. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 039 099; österreichische Patentschrift Nr. 179 319; USA.-Patentschrift Nr. 2 903 522;German Auslegeschrift No. 1 039 099; Austrian Patent No. 179 319; U.S. Patent No. 2,903,522; »IRE Transactions on Circuit Theory«, 1956, März, S. 51 bis 53;"IRE Transactions on Circuit Theory", 1956, March, pp. 51 to 53; »Journal of the SMPTE«, 1957, Dezember, S. 755 bis 757.Journal of the SMPTE, 1957, December, pp. 755-757. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 409 537/389 2.64 © Bundesdruckerei Berlin409 537/389 2.64 © Bundesdruckerei Berlin
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