DE1188658B - Transistorverstaerker mit einem geregelten Transistor und einem Regeltransistor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03f

Deutsche KL: 21 a2-18/08

R 37125 VIII a/21 a2
4. Februar 1964
11. März 1965

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transistorverstärker mit einem geregelten Transistor und einem Regeltransistor, an dessen Basis eine Regelspannung liegt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke einem Gegenkopplungszweig für den geregelten Transistor parallel geschaltet ist.

Die automatische Verstärkungsregelung (AVR) von transistorbestückten Verstärkerstufen wirft besondere Probleme auf. Wenn der Verstärkungsfaktor eines transistorbestückten HF- oder ZF-Verstärkers durch eine veränderliche Vorspannung geregelt wird, ändern sich die Eigenkapazitäten im Verstärkerkreis wesentlich stärker als bei einer entsprechenden röhrenbestückten Stufe, so daß auch die Verstimmung des Verstärkers entsprechend stärker ins Gewicht fällt. Bei hohen Signalpegeln ist außerdem die Gefahr von Kreuzmodulation im Transistor besonders groß.

Es sind regelbare Transistorverstärker bekannt, die einen Transistor in Emitterschaltung enthalten. Der Emitterwiderstand ist relativ groß bemessen, so daß er eine entsprechend starke Gegenkopplung bewirkt, und dem Emitterwiderstand ist wechselspannungsmäßig eine nichtlineare Impedanz, z.B. eine Diode oder die Emitter-Kollektor-Strecke eines Regeltransistors, die durch die übliche Regelspannung in ihrer Größe beeinflußbar ist, parallel geschaltet. Im Betrieb liegt an der Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors praktisch nur die am Emitterwiderstand des geregelten Transistors abfallende Wechselspannung.

Diese bekannte Schaltungsanordnung läßt insbesondere bei kleinen Signalamplituden zu wünschen übrig.

Durch die vorliegende Erfindung soll dieser Nachteil beseitigt werden. Dies wird bei einem Transistorverstärker mit einem geregelten Transistor und einem Regeltransistor, an dessen Basis eine Regelspannung liegt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke einem Gegenkopplungszweig für den geregelten Transistor parallel geschaltet ist, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß dem Kollektor des Regeltransistors eine Gleichvorspannung zugeführt ist. Auf diese Weise läßt sich der Arbeitspunkt des Regeltransistors optimal einstellen und auch bei niedrigen Signalamplituden ein zufriedenstellendes Regelverhalten erreichen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung enthält der Emitterkreis des geregelten Transistors eine Drossel. Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung liegt die Emitterelektrode des Regeltransistors hochfrequenzmäßig und die Kollektor-Transistorverstärker mit einem geregelten
Transistor und einem Regeltransistor

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N.Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,

Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Walter Bernhard Guggi, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Februar 1963 (256 846)

elektrode des Regeltransistors gleichstrommäßig an Masse.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung sind sowohl die Gegenkopplung des geregelten Transistors als auch die Gleichvorspannung des Regeltransistors proportional veränderbar.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, die in

F i g. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Schaltbild eines transistorbestückten ZF-Verstärkers eines Fernsehempfängers,

F i g. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Die in F i g. 1 dargestellte Zwischenverstärkerstufe weist eine Eingangsklemme 10 auf, der ein Eingangssignal zugeführt wird, das beispielsweise von der Mischstufe eines Fernsehempfängers stammen kann. An die Eingangsklemme ist ein ZF-Kreis angeschlossen, der aus der Parallelschaltung eines Kondensators 11, eines Widerstandes 12 und einer Spule 13 besteht. Ein Abgriff 14 der Spule 13 ist mit einer Basiselektrode eines Transistors 16 verbunden, der zur ersten ZF-Verstärkerstufe gehört. An den Kollektor 17 des Transistors 16 ist ein ZF-Transformator 18 angeschlossen. Parallel zur Primärwicklung des Transformators 18 liegen ein Kondensator 19 und ein Widerstand 21, die den Kollek-

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tor 17 des Transistors 16 mit Masse verbinden. An Bei der dargestellten Ausführungsform wird die den zwischen dem Kollektor 17 und Masse liegenden Regelspannung über die Leitung 44 der Basiselek-Teil der Primärwicklung des Transformators 18 trode des Transistors 41 zugeführt und steuert den schließt sich eine Rückkopplungswicklung an, die Widerstand des Kollektor-Emitter-Kreises dieses über eine Leitung 23 und einen veränderlichen 5 Transistors. Hierdurch ändert sich wiederum die Kondensator 24 mit der Basiselektrode des Tran- Hochfrequenzimpedanz im Emitterkreis des Transistors 16 verbunden ist. Eine Sekundärwicklung des sistors 16. Die Emittergegenkopplung des Transistors ZF-Transformators 18 ist mit einem Abgriff 26 di- 16 und damit sein Verstärkungsfaktor wird daher rekt an eine Basiselektrode eines zweiten ZF-Ver- entsprechend geregelt, ohne daß sich die wirksame Stärkertransistors 27 angeschlossen. Die Enden der io Kapazität ändert.

Sekundärwicklung des Transformators 18 sind an Wenn die Amplitude des dem ZF-Verstärker zueinen Kondensator 28 angeschlossen. Der ZF-Ver- geführten Eingangssignals wächst, erhöht das resulstärker kann mehrere Stufen umfassen, die alle wie tierende rückgekoppelte Regelspannungssignal die die dargestellte erste Stufe aufgebaut sein können. Emittergegenkopplung und schaltet alle unerwünsch-

Die Betriebsspannung für den Transistor 27 wird 15 ten Kreuzmodulationseffekte weitgehend aus.
von einer nicht dargestellten Gleichspannungs- Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsquelle B geliefert, deren positiver Pol mit einer anordnung stellt die Spule 38 für die Zwischen-Klemme 29 und deren negativer Pol mit Masse ver- frequenz eine hohe Reihenimpedanz im Emitterkreis bunden ist. Die Verbindung zwischen der Klemme des Transistors 16 dar. Die Dämpfung ist dement-29 und der Basiselektrode des Transistors 27 ent- 20 sprechend stark, und der Gleichspannungsarbeitshält einen Widerstand 31 und einen Teil der Sekun- punkt des Transistors kann unabhängig von den därwicklung des Transformators 18. Zwischen das Erfordernissen des Rückkopplungssteuersignals einuntere Ende der Sekundärwicklung des Transfor- gestellt werden. Da der Kollektorgleichstrom für den mators und Masse ist eine Parallelkombination 32 Transistor 41 über den Widerstand 42 zugeführt aus einem Widerstand und einem Kondensator ge- 25 wird, kann der Arbeitspunkt dieses Transistors optischaltet. mal eingestellt werden. Man erreicht dadurch ein

Die Basiselektrode des Transistors 16 ist mit der besseres Regelverhalten, da Schwankungen infolge

Klemme 29 über einen Widerstand 33 und einen unerwünscht kleiner Signalparameter verhindert

Teil der Spule 13 verbunden. Eine Parallelkombi- werden können.

nation 34 aus einem Widerstand und einem Konden- 30 Ein Vorteil der in F i g. 1 dargestellten Verwen-

sator liegt zwischen Masse und einem Verbindungs- dung eines Steuertransistorkreises besteht darin, daß

punkt 25, der an das untere Ende der Spule 13 an- man HF-Transistoren verhältnismäßig schlechter

geschlossen ist. Qualität verwenden kann, solange ihre Kollektor-

Die Emitterelektrode des Transistors 16 ist über kapazität klein genug ist.

eine Parallelkombination aus einem Kondensator 36 35 Bei bestimmten Anwendungsgebieten, beispiels- und einem Widerstand 37, der eine Spule 38 in Reihe weise bei sehr schmalbandigen ZF-Verstärkern, bei geschaltet ist, mit der positiven Klemme 29 ver- denen eine Verstimmung durch die Transistorbunden, impedanz sehr kritisch wird, kann man mit einer

Der Emitter des Transistors 16 ist über einen Kompensationsschaltung gemäß F i g. 2 arbeiten. In Kondensator 39 mit der Kollektorelektrode eines 40 F i g. 2 entspricht der Transistor 16' hinsichtlich Steuertransistors 41 gekoppelt. Der Kollektor dieses seiner Funktion und Schaltung in einer ZF-VerTransistors ist über einen Widerstand 42 mit Masse stärkerstufe dem Transistor 16 in Fig. 1. Der Steuerverbunden. Die Emitterelektrode des Steuertran- transistor 41' entspricht dem Transistor 41. Der sistors 41 ist über eine Leitung 43 direkt mit der Emitter des Transistors 16' ist mit der positiven Klemme 29 verbunden, der Basiselektrode dieses 45 Klemme 29' der Betriebsspannungsquelle über einen Transistors wird über eine Leitung 44 eine Spannung mit einem Kondensator 36' überbrückten Widerstand zur automatischen Verstärkungsregelung zugeführt. 37' und eine Spule 38' verbunden.
Diese Regelspannung wird bei einem Fernseh- Zwischen die Kollektorelektrode des Steuerempfänger gewöhnlich vom Ausgang des Video- transistors 41' und die Emitterelektrode des Tranverstärkers abgenommen. Die Basis des Transistors 50 sistors 16' ist wieder ein Kondensator 39' gekoppelt. 41 ist außerdem durch einen Kondensator 22 mit Die Kollektorelektrode des Transistors 4Γ ist über Masse verbunden. einen Widerstand 42' direkt mit Masse verbunden.

Im Betrieb wird das in den der Eingangsklemme Abweichend von F i g. 1 ist der Widerstand 42' mit

10 zugeführten Signalen enthaltene, gewünschte einem Abgriff versehen, der über einen Widerstand

Zwischenfrequenzsignal, dessen Frequenz z. B. 55 51 mit dem Verbindungspunkt 25' verbunden ist.

45,75 MHz betragen kann, durch die ZF-Ver- Der Verbindungspunkt 25' ist durch einen Konden-

stärkertransistoren 16,27 und gegebenenfalls weitere sator 34' kapazitiv geerdet und über einen Wider-

ZF-Stufen des Fernsehempfängers verstärkt. Der stand 33' mit der positiven Klemme 29' verbunden.

ZF-Transformator 18 und die übrigen Kreise der Im übrigen ist der Verbindungspunkt 25' wie der Ver-

ZF-Stufen sind auf die Zwischenfrequenz ab- 60 bindungspunkt 25 in F i g. 1 an das untere Ende eines

gestimmt, so daß eine selektive Verstärkung der ZF-Kreises angeschlossen und somit gleichspannungs-

ZF-Signale und eine entsprechende Dämpfung an- mäßig mit der Basis des Transistors 16' gekoppelt.

derer Signale gewährleistet ist. Das verstärkte Signal Die Emitterelektrode des Transistors 41' ist über

wird dann von der letzten ZF-Stufe wie üblich eine Leitung 43' direkt mit der positiven Klemme 29'

einem nicht dargestellten Videoverstärker und 65 verbunden. Die Basis des Transistors 41' ist durch

schließlich einer Bildröhre zugeführt. Die Regel- einen Kondensator 22' kapazitiv geerdet.

spannung wird in einer Videoverstärkerstufe erzeugt Im Betrieb sind nun der Kollektor des Transistors

und zurück zum ZF-Verstärker geleitet. 41' und der Emitter des Transistors 16' wechsel-

spanniingsmäßig und der Kollektor des Transistors 41' und die Basis des Transistors 16' gleichspannungsmäßig gekoppelt. Der Arbeitspunkt des Transistors 16' kann daher gleichzeitig mit der Rückkopplungssteuerung geregelt werden. Der Arbeitspunkt des Transistors 16' kann in Abhängigkeit von der Gleichvorspannung zur gleichen Zeit nach oben oder unten verschoben werden, während das Regelspannungssignal zurückgespeist wird. Bei der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird nicht nur eine Verstimmung kompensiert, was besonders für sehr schmalbandige Verstärker von Bedeutung ist, es ist vielmehr auch eine Regelung in einem besonders weiten Bereich möglich.

Die Rückkopplungssteuerung gemäß der Erfindung kann auch auf andere Weise verwirklicht werden. In F i g. 3 ist beispielsweise eine Anordnung dargestellt, die einen Steuertransistor 41" enthält, dessen Emitter nicht wie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen vvechselspannungsmäßig geerdet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Emitter des Steuertransistors 44" über einen mit einem Kondensator 61 überbrückten Widerstand 62 an die positive Klemme 29" angeschlossen.

Die Kollektorelektrode des Transistors 41" ist über einen Kondensator 39" kapazitiv mit dem Emitter des Transistors 16" und über einen Widerstand 42" mit Masse verbunden. Der Emitter des Transistors 16" ist über einen mit einem Kondensator 36' überbrückten Widerstand 37 und eine Reiheninduktivität 38' mit der Klemme 29" verbunden. Die Basis des Transistors 41" ist durch einen Kondensator 22" kapazitiv mit Masse verbunden. Der Transistor 16" bildet einen Teil einer ZF-Verstärkerstufe wie der Transistor 16 in Fig. 1.

Durch F i g. 3 soll gezeigt werden, daß die Steuerung der ZF-Verstärkerstufe durch eine beliebige Schaltungsanordnung erfolgen kann, wenn diese nur die nötige Impedanzänderung im Emitterkreis des Transistors 16 zu bewirken gewährleistet. Man kann beispielsweise S'chaltungsanordnungen mit hochfrequenzmäßig geerdetem Emitter und gleichspannungsmäßig geerdetem Kollektor verwenden, um bei einer relativ hochohmigen Regelspannungsquelle eine optimale Hochfrequenzregelung zu erreichen.

Die Erfindung ist nicht auf ZF-Verstärker für Fernsehempfänger beschränkt, die Anordnung variabler Impedanz gemäß der Erfindung kann auch im Rückkopplungskreis zwischen einer Regelspannungsquelle und einem anderen geregelten Verstärker Verwendung finden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Transistorverstärker mit einem geregelten Transistor und einem Regeltransistor, an dessen Basis eine Regelspannung liegt und dessen Emitter-Kollektor-Strecke einem Gegenkopplungszweig für den geregelten Transistor parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kollektor des Regeltransistors (41) eine Gleichvorspannung zugeführt ist.

2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterkreis des geregelten Transistors (16) eine Drossel (38) enthält.

3. Transistorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode des Regeltransistors (41) hochfrequenzmäßig und die Kollektorelektrode des Regeltransistors gleichstrommäßig an Masse liegt.

4. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Gegenkopplung des geregelten Transistors (16) als auch die Gleichvorspannung des Regeltransistors (41) proportional veränderbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Funk-Technik«, Nr. 6,1961-, S. 170 und 171.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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