DE1180419B - Transistorverstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H03f

Deutsche Kl.: 21 a2-18/08

Nummer: 1180 419

Aktenzeichen: W 33320 VIH a / 21 a2

Anmeldetag: 13. November 1962

Auslegetag: 29. Oktober 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker, der mit einer Speisespannungsquelle umkehrbarer Polarität betreibbar ist.

Transistoren, die aus den üblichen drei Elementen, dem Kollektor, dem Emitter und der Basis, bestehen, werden gewöhnlich in Schaltungen verwendet, bei denen der Emitter-Basis-Übergang des Transistors in Durchlaßrichtung und der Kollektor-Basis-Übergang desselben in Sperrichtung vorgespannt sind. Eine zwischen Basis und Emitter angelegte Signalwechselspannung bewirkt im Emitter-Kollektor-Kreis eine brauchbare Verstärkung derselben.

Gewöhnlich arbeiten Transistorverstärker nur, wenn eine Speisegleichspannung mit der richtigen Polarität zugeführt wird. Wenn also z.B. die Spannung einer Fernsprechleitung als Speisespannung für diese Verstärker verwendet wird und wenn — wie es häufig der Fall ist — diese Spannung am Fernsprechapparat mit beiden Polaritäten auftreten kann, so war es bisher notwendig, einen Brückengleichrichter oder eine Polaritätsschutzvorrichtung zwischen den Verstärker und die Fernsprechleitung zu schalten. Denn bei NichtVorhandensein dieser Schaltungsmittel würde entweder der Transistor selbst beschädigt oder die Schaltung nicht in der beabsichtigten Weise arbeiten.

Die Anwendung zweier symmetrischer Transistoren in einer Kanalmodulatorschaltung ist bekannt. Entsprechend der Phase der den Basen beider symmetrischen Transistoren zugeführten Trägerwelle ist zu jedem Zeitpunkt einer der Transistoren in Sperrichtung und der andere in Durchlaßrichtung vorgespannt. Das Signal wird daher über den niedrigen Widerstand des jeweils in Durchlaßrichtung vorgespannten Transistors mit einer durch die Frequenz der Trägerwelle bestimmten Schalthäufigkeit alternierend an eine Hälfte der Wicklung eines Ausgangstransformators und dann an die andere Wicklung desselben angeschaltet. Die Vorteile dieser bekannten Schaltung liegen darin, daß keine spezielle Transistorauswahl erforderlich ist, um niedrige Trägerverluste zu erhalten. Die Ursache hierfür liegt in dem sehr kleinen Spannungsabfall im in Durchlaßrichtung vorgespannten Transistor und in der Verstärkung, die durch die Transistoren bewirkt wird, so daß eine Trägerwellenquelle niedriger Leistung verwendet werden kann. Die beiden Transistoren der bekannten Schaltung werden daher als zweiseitige Schalter verwendet. Es sei bemerkt, daß zwei symmetrische Transistoren bei dieser Anordnung notwendig sind; wenn der Signalstrom in beiden Richtungen durch jeden Transistor fließen soll. Außerdem erfordert die be-Transistorverstärker

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:
Kennard Everett Voyles,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Dezember 1961

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kannte Schaltung einen zwischen Speisespannungsquelle und Verstärker liegenden Brückengleichrichter, so daß — wie vorstehend schon erwähnt — ein Schutz gegen einen Wechsel der Polarität der Speisespannungsquelle vorhanden ist.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Transistorverstärker der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der unabhängig von der jeweiligen Polarität der Speisespannungsquelle ohne Zuhilfenahme eines Brückengleichrichters oder einer Polaritätsschutzeinrichtung arbeitet. Insbesondere soll hierbei ermöglicht werden, Wechselstromsignale ohne Rücksicht auf die Polarität der an die Verstärkerschaltung angeschlossenen Speisespannungsquelle zu verstärken. .

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter symmetrischer Transistor vorgesehen ist, dessen Basis über einen Kondensator mit der Signalquelle verbunden ist, in dessen Kollektor- und Emitterkreis in an sich bekannter Weise eine erste bzw. eine zweite, im wesentliehen identische Wicklung einer Transformatoranordnung geschaltet- sind, welche den Emitter bzw. Kollektor des symmetrischen Transistors mit dem

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einen bzw. anderen Pol der Speisespannungsquelle sinnig hintereinandergeschaltet und mit der Belastung

verbinden, und daß die Basis in an sich bekannter 16 verbunden.

Weise mit einem Spannungsteiler verbunden ist, wel- Zwei gleiche Widerstände 17 und 18 liegen zwicher zwischen die beiden Pole der Speisespannungs- sehen der Basis 10 b und den beiden Übertragungsquelle geschaltet ist. 5 leitungen, um den Basisstrom für den Arbeitspunkt

Die Schaltung nach der Erfindung ist demnach zu liefern. Das zu verstärkende Wechselstromsignal

vollständig symmetrisch und bewirkt, daß das an- ist symbolisch durch die Signalquelle 19 dargestellt,

gelegte Wechselstromsignal ohne Rücksicht auf die Dieses Signal wird der Basis oder dem Zwischen-

Polarität der Gleichstromquelle in zufriedenstellen- gebiet des Transistors 10 über den Gleichstrom blok-

der Weise verstärkt werden kann. io kierenden Kondensator 21 zugeführt. Die Signal-

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich- quelle kann zu beiden Batterieklemmen geführt sein,

nung beschrieben. da sich diese, wechselstrommäßig betrachtet, auf

F i g. 1 der Zeichnungen zeigt ein schematisches demselben Potential befindet. Wenn die Leitungen

Schaltbild eines als Beispiel gewählten Mikrophon- 13 aus einer typischen Zweidraht-Fernsprechüber-

verstärkers, das das Erfindungsprinzip verkörpert; 15 tragungsleitung bestehen, kann das Sprachsignal

F i g. 2 und 3 zeigen schematische Schaltbilder wei- durch herkömmliche bekannte Verfahren von der

terer Ausführungen der Erfindung. Leitung abgenommen werden.

Die beschriebene Schaltung eignet sich besonders Aus F i g. 1 wird ersichtlich, daß, wenn ein PNP-für Fernsprechapparate, bei denen Verstärker für Transistor verwendet wird und die Polarität der Vorverschiedene Zwecke erforderlich sind, z. B. für ao spannung an der oberen Leitung negativ ist, normale Schwerhörigengeräte, Geräte für leise Sprache, Ge- Gleichspannungsbedingungen herrschen und der Tranräte, bei denen die Mikrophone mit kleinerem Aus- sistor in einer Weise arbeitet, die der herkömmlichen gang verwendet werden, und Geräte für lange Lei- Emitterschaltung analog ist (d. h. die vorliegende tungen. Diese Verstärker erhalten im allgemeinen Schaltung kann als Emitterschaltung mit einer zuihre Energie von der Fernsprechleitungsspannung, 25 sätzlichen Belastung im Emitterweg betrachtet werdie vom Zentralamt geliefert wird. Bekanntlich kann den), für die angenommenen Bedingungen ist der diese Spannung am Fernsprechapparat mit beiden Emitter-Basis-Übergang in Flußrichtung vorgespannt, Polaritäten erscheinen, so daß es bisher üblich war, während der Kollektor-Basis-Übergang in Sperricheinen Gleichrichter oder eine Polaritätsschutzeinrich- tung vorgespannt ist. Der Strom fließt in jeder Pritung zwischen den Verstärker und die Fernsprech- 30 märwicklung in derselben Richtung, wobei die Größe leitung zu schalten. des Stroms in jeder Primärwicklung im wesentlichen

In Fig. 1 ist eine bipolare Gleichstromquelle (z.B. die gleiche ist (d. h., der Kollektorstrom ist gleich « ein Zentralamt oder eine andere Vermittlung) sym- [Emitterstrom], und α ist gleich 0,96 bis 0,99).
bolisch durch die Batterie 11 und den doppelpoligen Wenn nunmehr die Polarität der Vorspannungs-Doppelschalter 12 angedeutet. Je nach der Schalter- 35 batterie umgekehrt wird, wobei die positive Spanstellung kann jede Batterieklemme mit jeder Über- nung an der oberen Leitung und die negative an der tragungsleitung 13 verbunden werden. Zunächst sei unteren Leitung liegt, werden die Funktionen der angenommen, daß die negative Klemme der Batte- Emitter- und Kollektorelemente vertauscht,
rie mit der oberen Leitung 13 verbunden ist, wobei Das heißt, der Kollektor 10 c arbeitet nunmehr als die positive Klemme dann mit der unteren Leitung 40 Emitter, während der Emitter 1Oe als Kollektor verbunden ist. arbeitet. Jedoch liefert der Transistor wiederum eine

Erfindungsgemäß wird hier in dem Fernsprech- Verstärkung wie bei der ursprünglich angenommenen apparat ein symmetrischer oder in beiden Richtun- Polarität der Batterie. Da der Transistor und die gen wirkender Flächentransistor verwendet. Diese Schaltung symmetrisch sind, ergibt sich, wie vorher, Transistoren sind in derselben Weise wie herkömm- 45 eine Verstärkung, wobei die Gesamtverstärkung der liehe Flächentransistoren aufgebaut, mit der Aus- Schaltung im wesentlichen die gleiche ist ohne Rücknahme, daß die Kollektor- und Emitterübergänge im sich auf die Polarität der angelegten Batteriespanwesentlichen gleich ausgeführt sind. (Symmetrische nung.

Transistoren und ihre Eigenschaften sind z.B. in dem Da die Größe des Stroms in den beiden Primär-Aufsatz »Symmetrical Properties of Transistors and 50 wicklungen im wesentlichen die gleiche ist, kann für their Applications« von George S. Sziklai, Proc. die beiden Transformatoren derselbe Eisenkern ohne I. R. E., Bd. 41, Juni 1953, S. 717 bis 724, beschrie- Beeinträchtigung benutzt werden (d.h., die Transben.) formatoren können vereinigt werden). Hierdurch

Die Anschlußgebiete (d. h. der Kollektor und der kann eine Einsparung an Raum und Material erEmitter) des symmetrischen Transistors 10 liegen an 55 reicht werden. Bei dieser letztgenannten Anordnung den Übertragungsleitungen 13. Wenn in der Zeich- können auch die beiden Sekundärwicklungen zu einer nung auch ein PNP-Flächentransistor dargestellt ist, einzigen fortlaufenden Sekundärwicklung vereinigt so ist doch die Erfindung in keiner Weise hierauf werden. Diese Abänderung ist in F i g. 2 dargestellt, beschränkt, es kann zu ihrer Durchführung auch ein Die in die Emitter- und Kollektorleiter eingeschalsymmetrischer NPN-Flächentransistor benutzt wer- 60 teten Wicklungen können nicht nur die Primärwickden. Das Kollektorelement 10 c ist über die Primär- lungen von zwei Transformatoren bilden, sie können wicklung eines ersten Transformators 14 mit der auch als Sprechspulen für einen Lautsprecher oder oberen Leitung 13 verbunden, während der Emitter einen Fernsprechhörer dienen.
10 e über die Primärwicklung eines getrennten, jedoch Diese Anordnung ist symbolisch in F i g. 3 dargegleichen Transformators 15 (der z. B. die gleiche pri- 65 stellt. Es wird ohne weiteres klar sein, daß die Schalmäre und sekundäre Windungszahl aufweist) mit der tung ohne Rücksicht auf die Art des verwendeten unteren Leitung verbünden ist. Die Sekundärwick- Übertragers (z.B. Transformatorlautsprecher, Fernlungen der Transformatoren 14 und 15 sind gleich- sprechhörer) in der beschriebenen Weise arbeitet.

Es ist daher selbstverständlich, daß die oben gegebene Erläuterung nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Transistorverstärker, der mit einer Speisespannungsquelle umkehrbarer Polarität betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter symmetrischer Transistor (10) vorgesehen ist, dessen Basis über einen Kondensator (21) mit der Signalquelle verbunden ist, in dessen Kollektor- und Emitterkreis in an sich bekannter Weise eine erste bzw. eine zweite, im wesentlichen identische Wicklung einer Transformatoranordnung (14, 15) geschaltet ist, welche den Emitter bzw. Kollektor des symmetrischen Transistors mit dem einen bzw. anderen Pol der Speisespannungsquelle verbinden, und daß die Basis in an sich bekannter Weise mit einem Spannungsteiler (17, 18) verbunden ist, welcher zwischen die beiden Pole der Speisespannungsquelle geschaltet ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Wicklung der Transformatoranordnung auf denselben metallischen Kern gewickelt sind (Fig. 2).

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sekundärwicklungen der Transformatoranordnung in Reihe geschaltet und mit einer Belastung verbunden sind (Fig. 1 und 2).

4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (17,18) zwei gleiche Widerstände aufweist.

5. Verstärker nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor und Emitter direkt mit als Sprechspulen eines Lautsprechers oder Telefonempfängers dienenden Lastwicklungen verbunden sind (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Journal Brit. I. R. E., Januar 1961, S. 79 bis 88.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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