DE1193557B - Transistorverstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCJJtiJLAJNJJ

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int.

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/08

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 89199 VIII a/21 a2
23. Januar 1964
26. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker, der hinsichtlich seiner Verstärkung auf elektrischem Wege regelbar ist.

Verstärker dieser Art, und zwar mit großem Regelbereich, werden unter anderem auf der Empfangsseite von Richtfunkverbindungen benötigt. Die Ausbreitungsbedingungen elektromagnetischer Wellen im freien Raum sind bekanntlich stark von atmosphärischen Einflüssen abhängig, so daß die hierdurch bedingten Schwankungen des Signals auf der Empfangsseite vom Empfänger mittels einer meist automatisch ausgebildeten Verstärkungsregeleinrichtung ausgeglichen werden müssen. Es sind Röhrenverstärker bekannt, bei denen die Verstärkungsregelung auf elektrischem Wege mittels gleichstromgesteuerten Heißleitern erfolgt, und zwar dadurch, daß die Heißleiter die Größe der Stromgegenkopplung in der Kathode der Röhre bestimmen. Diese Regelung hat gegenüber allen übrigen bekannten Regelarten den Vorteil eines besonders großen Regelbereiches. Ihre Realisierung bei Transistorverstärkern stößt insofern auf erhebliche Schwierigkeiten, als die zur Verfügung stehenden Heißleiter hierfür im allgemeinen einen ungünstigen Regelbereich aufweisen. Der mittels Heißleitern bei Verstärkern mit Transistoren erzielbare Regelbereich ist deshalb für zahlreiche Anwendungsfälle nicht ausreichend. Hinzu kommt, daß die mit der Änderung der Gegenkopplung auftretenden Schwankungen des Eingangswiderstandes sich im Gegensatz zu Röhrenverstärkern meist störend auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen in seiner Verstärkung mittels Heißleitern geregelten Transistorverstärker eine unter anderem die geschilderten Schwierigkeiten überwindende einfache Lösung anzugeben.

Ausgehend von einem in seiner Verstärkung regelbaren, aus einem Transistor in Emitterschaltung bestehenden Verstärker, bei dem im Emitterzweig des Transistors eine auf elektrischem Wege in ihrer Größe steuerbare, eine Gegenkopplung darstellende Impedanz angeordnet ist, wird gemäß der Erfindung die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Impedanz aus dem Eingangswiderstand eines weiteren Transistors in Basisschaltung besteht, dessen wechselstrommäßig wirksamer Basiswiderstand von einem gleichstromgesteuerten Heißleiter bestimmt ist.

Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die angestrebte Heißleiterregelung auch bei Transistorverstärkern in jedem Falle einen großen Regelbereich ermöglicht, wenn der Heißleiter über einen Impedanzwandler mit günstigem Transistorverstärker

Anmelder:

Siemens &Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Josef Gammel, München

Übersetzungsverhältnis als Gegenkopplungswiderstand im Emitterzweig des den Verstärker darstellenden Transistors in Emitterschaltung wirksam werden kann. Hierfür eignet sich gemäß der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise ein gegengekoppelter Transistor in Basisschaltung. Dabei ist es von Bedeutung, daß auch dieser Transistor eine Stromgegenkopplung in Gestalt eines Basiswiderstandes erhält, dessen Größe von einem Heißleiter bestimmt ist. Nur so ist gewährleistet, daß der Heißleiter mit günstigem Widerstandswert in den Emitterzweig des Verstärkertransistors übersetzt wird und auch eine störende Übersteuerung des Impedanzwandlers in Abhängigkeit der Regelung nicht auftreten kann.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Basis des Transistors in Emitterschaltung mit dem KoI-lektor des Transistors in Basisschaltung über einen Widerstand in Verbindung stehen, der zusammen mit dem Kollektorwiderstand des letztgenannten Transistors einen Spannungsteiler bildet. Dieser Spannungsteiler liegt dem Eingangswiderstand des Verstärkers parallel und hat die Eigenschaft, daß er den in Abhängigkeit von der Heißleitergegenkopplung auftretenden Änderungen des Verstärkereingangswiderstandes entgegenwirkt.
Durch geeignete Bemessung des Spannungsteilers kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß der Eingangswiderstand des Verstärkers bei sich ändernder Gegenkopplung wenigstens annähernd konstant bleibt. Besonders günstig gestalten sich die Verhältnisse, wenn durch entsprechende Wahl des in den Spannungsteiler einbezogenen Kollektorwiderstandes dafür gesorgt wird, daß die kollektorseitige Wechselspannung des Transistors in Basis-

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schaltung bei minimaler Gegenkopplung des Verstärkers nach Betrag und Phase gleich der am Verstärkereingang anliegenden Wechselspannung ist.

Darüber hinaus kann der Erfindungsgegenstand hinsichtlich seines an sich schon großen Regelbereiches gemäß einer anderen Weiterbildung noch dadurch erheblich verbessert werden, daß der Transistor in Emitterschaltung kollektorseitig einen Ausgangsübertrager aufweist, dessen Sekundärwicklung einseitig so an die Emitter der beiden Transistoren angeschaltet ist, daß die in der Sekundärwicklung induzierte Wechselspannung der an den Emittern auftretenden Wechselspannung entgegengerichtet ist.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.

Der in der Zeichnung im Schaltbild dargestellte Verstärker nach der Erfindung weist einen ersten Transistor TrI in Emitterschaltung auf, in dessen Emitterzweig ein gegengekoppelter zweiter Tran- ao sistor TrI in Basisschaltung mit seinem Eingang angeordnet ist. Die Schaltung ist so bemessen, daß der im Emitterzweig des Transistors TrI wirksame, eine Gegenkopplung darstellende Widerstand praktisch nur vom Eingangswiderstand des Transistors Tr 2 bestimmt ist. Der Transistor Tr 2 weist in seiner Basis eine Drossel Dr auf, deren Induktivität für den Frequenzbereich, in dem der Verstärker betrieben werden soll, mittels des ihr parallelgeschalteten Kondensators C 2 weggestimmt ist. Der wirksame Wechselstromwiderstand in der Basis dieses Transistors wird von einem der Drossel Dr über einen Koppelkondensator C 2' parallelgeschalteten Heißleiter HL bestimmt, der seinerseits durch den Heißleiterstrom lh fremdgesteuert wird. Der Transistor Tr 2 stellt einen Impedanzwandler dar, der den Heißleiter HL mit günstigem Übersetzungsverhältnis zur Regelung der Verstärkung des Transistors TrI in dessen Emitterzweig übersetzt.

Zwischen der Basis des Transistors TrI und dem Kollektor des Transistors Tr 2 ist ein Widerstand R1 angeordnet, der zusammen mit dem einstellbar ausgebildeten Kollektorwiderstand R 2 des Transistors Tr 2 einen Spannungsteiler bildet. Dieser Spannungsteiler liegt dem Eingang E des Verstärkers parallel und hat, wie bereits erwähnt wurde, die Eigenschaft, daß er den Schwankungen des Eingangswiderstandes in Abhängigkeit der Regelung entgegenwirkt. Diese Eigenschaft kommt dadurch zustande, daß die am Kollektorwiderstand R 2 des Transistors Tr 2 abfallende Wechselspannung die gleiche Phase aufweist wie die am Eingang £ anliegende Wechselspannung Ue und sich außerdem in Abhängigkeit der Regelung im gleichen Sinne wie die Ausgangsspannung Ua des Verstärkers ändert. Die Größe des Kollektorwiderstandes R 2 ist so eingestellt, daß die hier auftretende Spannung U 3 bei minimaler Gegenkopplung nach Betrag und Phase gleich der am Eingang anliegenden Wechselspannung Ue ist. Damit ist erreicht, daß in dieser Regelstellung, bei der der Eingangswiderstand des Verstärkers seinen kleinsten Wert hat, der Widerstand R1 unwirksam ist. Wird, ausgehend von dieser Endstellung der Regelung, nunmehr der Heißleiterstrom Ih verringert und dadurch die Gegenkopplung sowohl des Transistors TrI als auch des Transistors Tr 2 vergrößert, dann wird die Spannung t/3 gegenüber der Eingangsspannung Ue kleiner, und der Widerstand Rl wird im Verhältnis zu der an ihm anliegenden Spannungsdifferenz wirksam. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der dem Eingangs des Verstärkers parallelliegende Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R 2 um so wirksamer wird, je mehr der Eingangswiderstand des Transistors TrI mit wachsender Gegenkopplung zunimmt. Bei geeigneter Bemessung des Widerstandes Rl kann deshalb erreicht werden, daß der Eingangswiderstand des Verstärkers über den gesamten Regelbereich wenigstens annähernd konstant bleibt.

Im Kollektorkreis des Transistors TrI ist ein Übertrager Ü mit seiner Primärwicklung Wl angeordnet, die mit ihrem dem Kollektor fernen Anschluß wechselstrommäßig auf Bezugspotential gelegt ist. Die Induktivität des Übertragers Ü ist für den Betriebsbereich des Verstärkers durch den Kondensator Cl weggestimmt. Die Sekundärwicklung W 2 könnte an sich einseitig auf Bezugspotential gelegt sein. Im vorliegenden Falle ist sie jedoch wechselstrommäßig an die Emitter der beiden Transistoren angeschaltet, und zwar derart, daß die in ihr induzierte Wechselspannung U 2 der an den Emittern stehenden Wechselspannung Ul entgegengerichtet ist. Damit wird eine erhebliche Vergrößerung des an sich schon sehr großen Regelbereiches erzielt, weil in diesem Falle die Ausgangsspannung Ua zwischen dem Wert Null und einem Maximalwert geregelt werden kann. Zweckmäßig wird die Schaltung so bemessen, daß bei minimaler Gegenkopplung, d. h. großer Verstärkung des Transistors TrI, die Spannung 171 etwa 10% der Spannung U 2 an der Sekundärwicklung W 2 des Übertragers Ü beträgt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. In seiner Verstärkung regelbarer, aus einem Transistor in Emitterschaltung bestehender Verstärker, bei dem im Emitterzweig des Transistors eine auf elektrischem Wege in ihrer Größe steuerbare, eine Gegenkopplung darstellende Impedanz angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz aus dem Eingangswiderstand eines weiteren Transistors (Tr 2) in Basisschaltung besteht, dessen wechselstrommäßig wirksamer Basiswiderstand von einem gleichstromgesteuerten Heißleiter (HL) bestimmt ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (TrI) in Emitterschaltung mit dem Kollektor des Transistors (Tr 2) in Basisschaltung über einen Widerstand (R 1) in Verbindung steht, der zusammen mit dem Kollektorwiderstand (R2) des letztgenannten Transistors einen Spannungsteiler bildet.

3. Verstärker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des Spannungsteilers, daß einerseits bei minimaler Gegenkopplung des Verstärkers die Kollektorwechselspannung (U2>) des Transistors (Tr2) in Basisschaltung nach Betrag und Phase gleich der am Verstärkereingang (E) anliegenden Wechselspannung (Ue) ist und andererseits der Eingangswiderstand des Verstärkers bei sich ändernder Gegenkopplung wenigstens annähernd gleich groß bleibt.

4. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (TrI) in Emitterschaltung kollektorseitig einen Ausgangsübertrager (Ü) aufweist, dessen Sekundärwicklung (W 2) einseitig so an die Emitter der beiden Transistoren angeschaltet ist, daß die in der Sekundärwicklung (W 2) induzierte Wechselspannung (!72) der an den Emittern auftretenden Wechselspannung (Ul) entgegengerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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