DE1166274B

DE1166274B - Regelbarer Transistorverstaerker

Info

Publication number: DE1166274B
Application number: DEN20456A
Authority: DE
Inventors: Kyo Kinoshita; Tadashi Tomizawa
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1960-08-30
Filing date: 1961-08-18
Publication date: 1964-03-26

Description

Regelbarer Transistorverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor und konstantem Ein-'und Ausgangswiderstand.
Ein Transistor hat bekanntlich einen niedrigen Eingangswiderstand, und die durch seine Kennlinien bedingte Abhängigkeit der Leistungen muß berücksichtigt werden.
Die Verstärkungsregelung eines Transistorverstärkers unterscheidet sich von der eines Röhrenverstärkers dadurch, daß bei letzterem nur die Gittervorspannung des Steuergitters verändert zu werden braucht, während die Verstärkungsänderung des Transistorverstärkers durch eine Stromänderung erfolgt und dadurch Steuerleistung erfordert. Nun gibt es zwei Möglichkeiten für die Durchführung der Verstärkungsregelung bei Transistorverstärkern. Entweder kann man durch nichtlineare Elemente Dämpfungen regeln oder den Gleichstromarbeitspunkt des Transistors verändern. Jede dieser beiden Möglichkeiten hat nun Vor- und Nachteile. Gemeinsam sind sie mit dem Nachteil behaftet, daß bei Verstärkern mit abgestimmten Kreisen im Ein- oder Ausgang auch eine Bandbreitenänderung, hierbei hervorgerufen durch die Änderung des Ein- bzw. Ausgangswiderstandes, erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem geregelten Transistorverstärker die Rückwirkungen von Arbeitspunktänderungen auf den Ein- und Ausgangswiderstand zu begrenzen, weiterhin bei einem geregelten, abgestimmten Transistorverstärker Veränderungen der Bandbreite bei Veränderung des Gleichstromarbeitspunktes zu vermeiden.
Grundsätzlich gibt es nun zwei Wege, den Arbeitspunkt eines Transistors zu beeinflussen. Entweder kann man den Emitterstrom oder die Kollektorspannung verändern. Wenn die Basiselektrode Bezugselektrode ist, benutzt man im ersten Falle die Änderung des h-Parameters h11 zur Änderung des Emitterstromes, im zweiten Falle die Änderung von h1.1 und h,,z zur Änderung der Kollektorspannung. In beiden Fällen ändert sich entweder der Eingangs-oder der Ausgangswiderstand beträchtlich bei Änderung der Parameter, so daß sie gänzlich ungeeignet für Breitband- und abgestimmte Verstärker sind.
Es ist nun in dem Buche von Hur 1 e y »Junction Transistor Electronics« eine Regelschaltung für Transistorstufen beschrieben worden, bei der einer Transistorstufe ein durch eine Regelspannung steuerbarer Spannungsteiler mit einem wechselstrommäßig im Querzweig des Verstärkereinganges liegenden nichtlinearen Widerstand vorgeschaltet ist.
Da die Regelwirkung hier auf der Widerstandsänderung dieses nichtlinearen Widerstandes in Abhängigkeit von der Steuerspannung beruht, ändert sich hier auch der Eingangswechselstrom-Widerstand der Anordnung in Abhängigkeit von der Regelspannung. Die britische Patentschrift 817 417 behandelt nun eine regelbare einstufige Transistorverstärkerstufe in Basisschaltung, bei der parallel zur Eingangsstrecke ein nichtlinearer Widerstand liegt. Diese Schaltung weist nun aber einen sehr niedrigen Eingangswiderstand auf.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, einen regelbaren Transistorverstärker anzugeben, der einen hinreichend hohen und konstanten Ein- und Ausgangswiderstand aufweist. Es wird hierfür eine zweistufige Verstärkeranordnung mit einer Eingangsstufe in Emitterschaltung und einer Ausgangsstufe in Basisschaltung eingesetzt, wie sie durch die USA.-Patentschrift 2 889 416 beschrieben wird. In dieser Schaltungsanordnung ist nun parallel zur Eingangsstrecke der geregelten zweiten Stufe ein nichtlinearer Widerstand geschaltet.
Die Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß die Regelspannung (5) dem Emitter der zweiten Stufe (2) über einen in Querzweige zwischen den beiden Stufen (1, 2) liegenden nichtlinearen Widerstand (3) zugeführt wird, daß sich dabei der Kollektorstrom des Eingangstransistors (1) über die Emitter-Basis-Strecke des Ausgangstransistors (2) und die gleichstrommäßige Reihenschaltung des nichtlinearen Widerstand (3) mit einem ohmschen Widerstand aufteilt und daß dieses Aufteilungsverhältnis durch die an diese Reihenschaltung angelegte, die Verstärkung der Ausgangsstufe (2) bestimmende Regelspannung (5) in der Weise beeinflußt wird, daß der die Belastung der Eingangsstufe (1) bildende Widerstand aus der Parallelschaltung des Eingangswiderstandes der Ausgangsstufe (2) mit dem nichtlinearcn Widerstand (3) innerhalb eines vorgesehenen Regelbereiches auf einem nahezu konstanten Wert gehalten wird.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung eingehend beschrieben werden. Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transistorverstärkers mit regelbarem Verstärkungsfaktor dar.
Die hier dargestellte erfindungsgemäße Verstärkerschaltung besteht aus zwei galvanisch gekoppelten Transistorstufen. Der erste Transistor 1 arbeitet in Emitterschaltung, während der zweite Transistor 2 in Basisschaltung betrieben wird. Da eine Basisschaltung einen niedrigen Eingangswiderstand, eine Emitterschaltung einen dagegen hohen Ausgangswiderstand aufweist, wirkt sich der die Belastung für den Transistor 1 bildende Eingangswiderstand des Transistors 2 praktisch beinahe als Kurzschluß aus, so daß auch durch Änderung seiner Größe keine wesentliche Beeinflussung des Eingangswiderstandes des Transistors 1 erfolgt.
Die Verstärkungsregelung erfolgt nun durch Beeinflussen des Emitterstromes des Transistors 2. Hierzu liegt eine Diode 3 im Querzweig zwischen den beiden Transistorstufen. Der Kollektorstrom des Transistors 1 wird hierdurch so aufgeteilt, daß der Emitterstrom des Transistors 2 in gewünschter Weise beeinflußt wird. Die Verstärkungsregelung erfolgt am Anschluß 5 über die Diode 3. Durch sie wird der Eingangswiderstand des Transistors 2 kompensiert, wenn der Emitterstrom des Transistors 2 einen Grenzwert unterschreitet und dadurch der Eingangswiderstand dieses Transistors so hoch wird, daß er gegenüber dem Ausgangswiderstand des Transistors 1 nicht mehr zu vernachlässigen ist. Anstatt einer Diode kann auch ein nichtlinearer Widerstand oder sonstiges geeignetes Bauelement verwendet werden.
Wenn der Emitterstrom des Transistors 2 seinen normalen Wert aufweist, ist der Eingangswiderstand dieses Transistors klein und dadurch auch der Strom in der Diode 3. Hierdurch wird der Widerstand der Diode so hoch, daß sie keinen Einfluß auf den Eingangswiderstand des Transistors 1 hat. Durch die Diode wird also erreicht, daß trotz veränderlichem Eingangswiderstand des Transistors 2 ein praktisch konstanter Belastungswiderstand für den Transistor I erreicht wird und damit der Eingangswiderstand des Transistors 1 konstant gehalten wird. Der Ausgangswiderstand des Transistors 2 hingegen bleibt trotz wechselnden Emitterstromes hinreichend konstant, wenn in der Basisschaltung die Kollektorspannung konstant gehauen wird. Die erfindungsgemäße Verstärkungsregelung erfolgt also durch Verlagern des Gleichstromarbeitspunktes des Transistors 2, indem der Emitterstrom beeinflußt wird. Es kann sogar die eingeregelte Verstärkung angezeigt werden, wenn der durch die Diode 3 fließende Strom mit einem Strommesser gemessen wird.
Liegt nun am Ein- bzw. Ausgang einer solchen Stufe ein Resonanzkreis, so wird dessen Bandbreite durch die Verstärkungsregelung nicht beeinflußt, da der dämpfende Ein- bzw. Ausgangswiderstand konstant bleibt.

Claims

Patentansprüche: 1. Regelbarer zweistufiger, gleichstromgekoppelter Transistorverstärker mit konstantem Ein-und Ausgangswiderstand, bestehend aus einer Eingangsstufe in Emitterschaltung und einer Ausgangsstufe in Basisschaltung und einem nichtlinearen Widerstand parallel zur Eingangsstrecke der geregelten Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung (5) dem Emitter der zweiten Stufe (2) über einen im Querzweig zwischen den beiden Stufen (1, 2) liegenden nichtlinearen Widerstand (3) zugeführt wird, daß sich dabei der Kollektorstrom des Eingangstransistors (1) über die Ernitter-Basis-Strecke des Ausgangstransistors (2) und die gleichstrommäßige Reihenschaltung des nichtlinearen Widerstandes (3) mit einem ohmschen Widerstand aufteilt und daß dieses Aufteilungsverhältnis durch die an diese Reihenschaltung angelegte, die Verstärkung der Ausgangsstufe (2) bestimmende Regelspannung (5) in der Weise beeinflußt wird, daß der die Belastung der Eingangsstufe (1) bildende Widerstand aus der Parallelschaltung des Eingangswiderstandes der Ausgangsstufe (2) mit dem nichtlinearen Widerstand (3) innerhalb eines vorgesehenen Regelbereiches auf einem nahezu konstanten Wert gehalten wird.
2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand aus einer Diode (3) besteht.
3. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeregelte Verstärkungsfaktor durch Messung des die Reihenschaltung durchfließenden Stromes angezeigt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 889 416; britische Patentschrift Nr. 817417; R. B. Hurley: »Junction Transistor Electronics«, 1958,S.302; »IRE Transactions-Circuit Theory«, 11I, 1956, S.16.