DE1193998B

DE1193998B - Transistor amplifier

Info

Publication number: DE1193998B
Application number: DEL44611A
Authority: DE
Inventors: Richard Alfred Skinner
Original assignee: Leeds and Northrup Co
Current assignee: Leeds and Northrup Co
Priority date: 1963-04-03
Filing date: 1963-04-11
Publication date: 1965-06-03

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES #Ä PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

H03fH03f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/08 German class: 21 a2 - 18/08

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
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Display day:

L 44611 VIII a/21 a2L 44611 VIII a / 21 a2

11. April 1963April 11, 1963

3.luni1965June 3, 1965

Bekannte Transistorverstärker haben den Nachteil, daß durch die zum Erhalt eines hohen Verstärkungsgrades verwendeten hohen Kollektorwiderstände am Kollektor des jeweiligen Transistors beim Wechselsignalansteuerung starke Potentialschwankungen auftreten, die bei volleitendem Transistor eine beträchtliche Erhöhung seiner inneren Kapazitäten zur Folge haben. Dies bewirkt jedoch eine hohe innere Rückkopplung des Transistorverstärkers, die zusätzlich durch die hohen Werte der verwendeten Kollektorwiderstände vergrößert wird und bewirkt, daß derartige Verstärker nur bis zu einer relativ niedrigen Grenzfrequenz ohne Schwingerscheinungen betrieben werden können.Known transistor amplifiers have the disadvantage that by obtaining a high degree of gain used high collector resistances at the collector of the respective transistor Alternating signal control, strong potential fluctuations occur, which occur when the transistor is fully open result in a considerable increase in its internal capacities. However, this causes a high internal feedback of the transistor amplifier, which is additionally due to the high values of the used Collector resistances is increased and causes such amplifiers only up to a relative low cut-off frequency can be operated without vibration phenomena.

Zur Verringerung des Wertes der wirksamen inneren Rückkoppelkapazität von mit Wechselspannungssignalen angesteuerten Transistorverstärkern ist vorgeschlagen worden, in die Emitterstrecke der in Emitter-Basis-Schaltung geschalteten Transistoren eine Stromquelle in Serie mit einem hochohmigen ao Widerstand einzufügen und Stromquelle und Widerstand durch eine Diode zu überbrücken, die so gepolt ist, daß sie den Differenzstrom zwischen dem jeweiligen Emitterstrom und dem von der Stromquelle gelieferten Strom dann ableitet, wenn der Emitterstrom einen bestimmten maximalen Wert noch nicht überschritten hat. Beim Überschreiten dieses maximalen Wertes sperrt dann die Diode, so daß in der Emitterstrecke des betreffenden Transistors aHein der hochohmige Widerstand in Serie mit der Stromquelle liegt, was eine starke Gegenkopplung der betreffenden Transistorstufe und eine Verkleinerung der am Kollektor des betreffenden Transistors auftretenden Potentialschwankungen zur Folge hat.To reduce the value of the effective internal feedback capacitance of AC voltage signals controlled transistor amplifiers has been proposed in the emitter path of the Transistors connected in an emitter-base circuit create a current source in series with a high-resistance ao Insert a resistor and bridge the current source and resistor with a diode with the polarity is that it is the difference current between the respective emitter current and that of the current source Delivered current then dissipates when the emitter current has a certain maximum value has not yet exceeded. When this maximum value is exceeded, the diode blocks so that in the emitter path of the respective transistor aHein the high-value resistor in series with the power source is, which is a strong negative feedback of the transistor stage concerned and a Reduction of the potential fluctuations occurring at the collector of the transistor in question Consequence.

Eine derartige Verstärkerschaltung hat jedoch nicht zu völlig befriedigenden Ergebnissen geführt, da die wirksame Kollektor-Basis-Kapazität insbesondere zum Verstärken von Hochfrequenzsignalen einen noch zu hohen Wert besitzt und auch im Mittel noch zu sehr schwankt.However, such an amplifier circuit has not led to completely satisfactory results, as the effective collector-base capacitance, especially for amplifying high-frequency signals still has too high a value and fluctuates too much on average.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die innere Rückkopplung bei einem Transistorverstärker für Wechselspannung, dessen Eingangstransistor in Emitter-Basis-Schaltung geschaltet ist, weiter zu verringern und die Grenzfrequenz zu erhöhen.The invention is based on the object of the internal feedback in a transistor amplifier for alternating voltage, the input transistor of which is connected in an emitter-base circuit, to be further reduced and to increase the cutoff frequency.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kollektor-Lastwiderstand des Eingangstransistors in einer Leitungsschleife liegt, die die mit dem Kollektor des Eingangstransistors in Verbindung stehende Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors von entgegengesetztem Leit-Transistorverstärker This object is achieved according to the invention in that the collector load resistance of the input transistor is in a loop that connects to the collector of the input transistor in Connected emitter-collector path of a second transistor from the opposite conducting transistor amplifier

Anmelder:Applicant:

Leeds and Northrup Company,Leeds and Northrup Company,

Philadelphia, Pa. (V. St. A.)Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Bad luck man,
Patent Attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:
Richard Alfred Skinner,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)Named as inventor:
Richard Alfred Skinner,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

fähigkeitstyp, eine Spannungsquelle zum Erzeugen der Kollektorspannung des zweiten Transistors und zwei Spannungsquellen zum Vorspannen dieses Transistors in den leitfäbigen Zustand umfaßt, von denen die eine Spannungsquelle zwischen der Basis des Transistors und Masse angeschlossen und so dimensioniert ist, daß sie den Kollektor des Eingangstransistors über die Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors auf einem hohen Potential in bezug auf Masse hält, und von denen die andere entgegengesetzt gepolte und ein höheres Potential besitzende Spannungsquelle zwischen Masse und dem anderen Anschluß des mit dem Kollektor des Eingangstransistors verbundenen Lastwiderstandes angeschlossen ist.ability type, a voltage source for generating the collector voltage of the second transistor and comprises two voltage sources for biasing this transistor in the conductive state, one of which which is connected to a voltage source between the base of the transistor and ground and is so dimensioned is that it connects the collector of the input transistor through the emitter-base junction of the second Transistor holds at a high potential with respect to ground, and the other of which is opposite polarized voltage source with a higher potential between ground and the other Terminal of the load resistor connected to the collector of the input transistor is.

Alternativ dazu kann gemäß der Erfindung die Leitungsschleife, in der der Kollektor-Lastwiderstand des Eingangstransistors liegt, die mit dem Kollektor des Eingangstransistors in Verbindung stehende Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors von gleichem Leitfähigkeitstyp, eine Spannungsquelle zum Erzeugen der Kollektorspannung des zweiten Transistors und eine Spannungsquelle zum Vorspannen dieses Transistors in den leitfähigen Zustand umfassen, die zwischen der Basis des Transistors und Masse angeschlossen und so dimensioniert ist, daß sie den Kollektor des Eingangstransistors über die Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors auf einem hohen Potential in bezug auf Masse hält, wobei der andere Anschluß des mit dem Kollektor des Eingangstransistors verbundenen Lastwiderstandes an Masse angeschlossen ist.Alternatively, according to the invention, the line loop in which the collector load resistance of the input transistor, the one connected to the collector of the input transistor Emitter-collector path of a second transistor of the same conductivity type, a voltage source for generating the collector voltage of the second transistor and a voltage source for biasing this transistor include in the conductive state between the base of the transistor and Ground is connected and dimensioned so that it connects to the collector of the input transistor via the Keeps the emitter-base junction of the second transistor at a high potential with respect to ground, wherein the other terminal of the load resistor connected to the collector of the input transistor is connected to ground.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird erreicht, daß am Kollektor des mit einem Wechsel-The features according to the invention ensure that the collector with an alternating

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Spannungssignal angesteuerten Eingangstransistors immer das etwa gleiche hohe Spannungspotential liegt, da der durch den Kollektorlastwiderstand fließende Strom mittels des durch die Emitter-Basis-Strecke des zweiten Transistors fließenden Zweigstromes auf einen etwa gleichen Stromwert ausgeregelt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Kollektor-Basis-Strecke des Eingangstransistors durch die über ihr abfallende hohe und etwa gleichgroße Spannung eine geringe konstante Eigenkapazität besitzt, die die innere Rückkopplung des Verstärkers auf ein Mindestmaß herabdrückt. Darüber hinaus wird der Rückkopplungsfaktor durch den Leitungspfad niedriger Impedanz am Kollektor des Emgangstransistors auf Grund der niederohmigen Emitter-Basis-Strecke des nachfolgenden Transistors weiter verringert.Voltage signal controlled input transistor always has approximately the same high voltage potential is because the current flowing through the collector load resistor by means of the through the emitter-base path of the second transistor flowing branch current is regulated to an approximately equal current value will. This has the advantage that the collector-base path of the input transistor due to the high and roughly equal voltage falling across it, a low constant self-capacitance which suppresses the internal feedback of the amplifier to a minimum. About that In addition, the feedback factor is increased by the low impedance conduction path at the collector of the input transistor due to the low-resistance emitter-base path of the following transistor further reduced.

Zweckmäßigerweise ist die Spannungsquelle zum Erzeugen der Kollektorspannung des zweiten Transistors so bemessen, daß für alle Kollektorstromwerte des Emgangstransistors der zweite Transistor unterhalb seines Sättigungbereiches betrieben wird.The voltage source is expediently for generating the collector voltage of the second transistor dimensioned so that for all collector current values of the input transistor the second transistor is operated below its saturation range.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines schematischen Schaltbildes an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of a schematic circuit diagram using an exemplary embodiment.

Der Verstärker umfaßt einen Eingangstransistor 10 vom PNP-Typ und einen Ausgangstransistor 11 vom NPN-Typ. Die Signaleingangsklemme 12 ist mit der Basis des Eingangsstransistors 10 verbunden, während der Emitter dieses Transistors über den Widerstand 14 mit der positiven Klemme der Batterie 15 verbunden ist, deren negative Klemme an Masse angeschlossen ist. Der Widerstand 14 und die Batterie 15 sind durch eine Diode 16 überbrückt, deren Anode an den Emitter des Transistors 10 und deren Kathode an Masse angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 10 und der Emitter des Transistors 11 sind miteinander verbunden und an eine Seite des Widerstandes 18 angeschlossen; die andere Seite des Widerstandes 18 ist mit der negativen Klemme der Batterie 19 oder einer ihr gleichwertigen Gleichspannungsquelle verbunden. Die positive Klemme der Batterie 19 ist an Masse angeschlossen. Es ist selbstverständlich, daß das Massepotential als Nullpotential genommen wird, obgleich das Massepotential auf Erdpotential oder auf einem Bezugspotential gegenüber Erde liegen kann. The amplifier comprises an input transistor 10 of the PNP type and an output transistor 11 of the NPN type. The signal input terminal 12 is connected to the base of the input transistor 10, while the emitter of this transistor through resistor 14 to the positive terminal of the battery 15 is connected, the negative terminal of which is connected to ground. The resistance 14 and the Battery 15 are bridged by a diode 16, the anode of which is connected to the emitter of transistor 10 and whose cathode is connected to ground. The collector of transistor 10 and the emitter of the transistor 11 are interconnected and connected to one side of the resistor 18; the other The side of the resistor 18 is connected to the negative terminal of the battery 19 or one of its equivalent DC voltage source connected. The positive terminal of the battery 19 is connected to ground. It goes without saying that the ground potential is taken as the zero potential although the ground potential can be at ground potential or at a reference potential with respect to ground.

Die positive Klemme einer anderen Batterie 21 ist gleichfalls mit Masse verbunden, während die negative Klemme an die Basis des Transistors 11 angeschlossen ist. Eine weitere Batterie 24 und ein Kollektorwiderstand 25 sind in Reihe zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 11 eingeschaltet. Mit dem Kollektor ist eine Ausgangsklemme 13 verbunden.The positive terminal of another battery 21 is also connected to ground, while the negative Terminal is connected to the base of transistor 11. Another battery 24 and a collector resistor 25 are connected in series between the base and collector of transistor 11. An output terminal 13 is connected to the collector.

Beim Betrieb des Transistorverstärkers werden Eingangssignale zwischen der Eingangsklemme 12 und der an Masse gelegten Klemme 12 a einer Eingangsquelle 126 angelegt und Ausgangssignale zwischen den Ausgangsklemmen 13 und 13 α erzeugt. Wenn die an die Klemme 12 angelegten Eingangssignale von negativer Polarität in bezug auf die an Masse gelegte Klemme 12 a sind, ist der Emitter-Basis-Übergang des Emgangstransistors 10 in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß der Transistor leitend ist. Zwischen der Basis des Transistors 10 und Masse ist eine Diode 30 geschaltet, die wirksam ist, um das maximale negative Potential, das an der Basis des Transistors 10 in bezug auf Masse auftreten kann, zu begrenzen, wenn der Transistor durch die negativen Eingangssignale voll leitend gemacht ist. Wenn die Eingangssignale keine ausreichend negative Höhe besitzen, um die Diode 30 voll leitend zu machen, können sie noch groß genug sein, um den Transistor 10 zu sättigen, wobei von der Einrichtung, die den Maximalwert des in den Eingangstransistor 10 über dessen Emitter eingespeisten Stromes auf einen Wert unterhalb des Sättigungsbereiches dieses Transistors begrenzt, abgesehen ist. Genauer gesagt erzeugt für eine ausgewählte maximale Leitfähigkeit des Transistors 10 eine Quelle konstanten Stromes, die durch die Batterie 15 und den Widerstand 14 gebildet ist, einen konstanten Strom, der den Maximalwert des über die Leitung 14 a in den Emitter des Transistors 10 eingespeisten Stromes begrenzt. Auf diese Weise ist der Emitterstrom des Transistors 10 auf einen WertWhen operating the transistor amplifier, input signals are applied between the input terminal 12 and the grounded terminal 12 a of an input source 126 and output signals are generated between the output terminals 13 and 13 α. When the input signals applied to terminal 12 are of negative polarity with respect to the grounded terminal 12 a, the emitter-base junction of the input transistor 10 is forward biased so that the transistor is conductive. A diode 30 is connected between the base of the transistor 10 and ground and is effective to limit the maximum negative potential that can occur at the base of the transistor 10 with respect to ground when the transistor is fully conductive due to the negative input signals is made. If the input signals do not have a sufficiently negative level to make the diode 30 fully conductive, they can still be large enough to saturate the transistor 10 is limited to a value below the saturation range of this transistor, apart. More precisely, for a selected maximum conductivity of the transistor 10, a source of constant current, which is formed by the battery 15 and the resistor 14, generates a constant current which limits the maximum value of the current fed into the emitter of the transistor 10 via the line 14 a . In this way, the emitter current of the transistor 10 is at one value

ao begrenzt, der im wesentlichen gleich dem durch die Spannung der Batterie 15 und die Größe des Widerstandes 14 vorbestimmten konstanten Strom ist. Da der Kollektorstrom des Transistors 10 annähernd gleich seinem Emitterstrom ist, wird der Kollektorstrom auf einen Wert begrenzt werden, der annähernd gleich dem Wert des konstanten Stromes ist. Daher sind der Emitterstrom und der Kollektorstrom des Transistors 10 in der Höhe begrenzt, wenn Eingangssignale an die Eingangsklemmen 12 und 12 α angelegt werden, die Werte besitzen, welche gerade hinreichend hoch sind, um die vorgewählte maximale Leitfähigkeit des Emgangstransistors 10 zu bewirken. Für im Wert noch höhere negative Eingangssignale steigt die vorhergehende erwähnte begrenzte Höhe des Emitter- und Kollektorstromes nur um vernachlässigbare Beträge, obgleich sie nicht groß genug sind, um die Diode 30 voll leitend zu machen.ao, which is substantially equal to that determined by the voltage of the battery 15 and the size of the resistor 14 is a predetermined constant current. Since the collector current of transistor 10 is approximately is equal to its emitter current, the collector current will be limited to a value which approximates is equal to the value of the constant current. Therefore, the emitter current and the collector current are of the transistor 10 limited in height when input signals to the input terminals 12 and 12 α are applied, which have values which are just high enough to the preselected to cause maximum conductivity of the input transistor 10. For negative in value even higher Input signals increases the aforementioned limited level of the emitter and collector current only by negligible amounts, although they are not large enough to make the diode 30 fully conductive do.

Für negative Eingangssignale, die eine Leitfähigkeit des Transistors 10 unter dem vorher erwähnten ausgewählten Maximalwert bewirken, ist der Emitterstrom des Transistors 10 von geringerer Größenordnung im Vergleich zur Größe des durch die BatterieFor negative input signals that have a conductivity of the transistor 10 below the aforementioned cause selected maximum value, the emitter current of the transistor 10 is of a smaller order of magnitude compared to the size of the battery

15 und den Widerstand 14 erzeugten konstanten Stromes. Der Differenzstrom fließt durch die Diode15 and the resistor 14 generated constant current. The differential current flows through the diode

16 zur negativen Klemme der Batterie 15. Bei leitender Diode 16 wird der Emitter des Transistors 10 auf einer relativ niedrigen Impedanz in bezug auf Masse gehalten, und der Transistor weist daher die Eigenschaften eines Transistors in Emitter-Basis-Schaltung auf. In Emitter-Basis-Schaltung erzeugt der Transistor 10 bekanntlich eine große Stromverstärkung. Daher ist für niedrigere negative Eingangssignale die Diode 16 wirkungsvoll und wandelt die Eingangstransistorschaltung in eine Schaltung um, die hohen Verstärkungsgewinn ohne Möglichkeit der Sättigung ergibt.16 to the negative terminal of the battery 15. When the diode 16 is conductive, the emitter of the transistor 10 is kept at a relatively low impedance with respect to ground, and the transistor therefore has the Properties of a transistor in an emitter-base circuit. Generated in emitter-base circuit the transistor 10 is known to have a large current gain. Therefore it is for lower negative input signals the diode 16 is effective and converts the input transistor circuit into a circuit um, which gives high gain with no possibility of saturation.

Es ist selbstverständlich, daß der Verstärkungsgewinn des Emgangstransistors 10 bei dem vorher- gehenden hohen Signalpegel so lange erhalten bleibt, solange die Diode 16 leitend ist und einen Leitungspfad niedriger Impedanz vom Emitter zur Masse schafft. Dieser hohe Verstärkungsgewinn wird nur herabgedrückt bei Anlegung von negativen Eingangs-Signalen, welche das Ergebnis haben, daß die Leitfähigkeit des Transistors so ihren vorgewählten maximalen Wert erreicht. Bei solchen Eingangspegeln wird der Emitterstrom des Transistors 10 im It goes without saying that the gain of the input transistor 10 in the previous going high signal level is maintained as long as the diode 16 is conductive and a low impedance conduction path from the emitter to ground creates. This high gain is only suppressed when negative input signals are applied, which have the result that the conductivity of the transistor is so preselected maximum value reached. At such input levels, the emitter current of transistor 10 becomes im

Wert im wesentlichen gleich dem konstanten Strom werden, und die Diode 16 wird nichtleitend. Bei nichtleitender Diode 16 weist der Strompfad vom Emitter des Transistors 10 zur Masse eine hohe Impedanz auf, da der Strompfad dann den Widerstand 14 mit einschließt. Als Ergebnis dieser hohen Impedanz im Emitterkreis ist der Transistor 10 hochgradig gegengekoppelt und arbeitet daher in einer Weise, die ähnlich jener einen Emitter-Folge-Stufe ist.Value become substantially equal to the constant current, and the diode 16 becomes non-conductive. at Non-conductive diode 16, the current path from the emitter of transistor 10 to ground has a high impedance on, since the current path then includes the resistor 14. As a result of this high impedance in the emitter circuit the transistor 10 is highly negative and therefore works in a way which is similar to that of an emitter follower stage.

Wenn die an die Eingangsklemme 12 angelegten Eingangssignale von positiver Polarität in bezug auf die an Masse gelegte Eingangsklemme 12 a sind, wird der Eingangstransistor 10 nichtleitend, und der Emitter-Basis-Übergang dieses Transistors ist daher umgekehrt vorgespannt, und der Emitter- und der Kollektorstrom sind auf den Wert Null als Grenzwert herabgedrückt. Während dieser Zeit wird der gesamte konstante Strom von der Quelle konstanten Stromes über die Leitung 14 a durch Diode 16 nach Masse als negative Klemme der Batterie 15 fließen.When the input signals applied to input terminal 12 are of positive polarity with respect to the input terminal 12 a is connected to ground, the input transistor 10 is non-conductive, and the The emitter-base junction of this transistor is therefore reverse biased, and the emitter and the Collector currents are reduced to the value zero as a limit value. During this time the total constant current from the source of constant current on line 14 a through diode 16 after Ground flow as the negative terminal of battery 15.

Mit derartigen in umgekehrter Richtung vorspannenden Eingangssignalen wird das Potential am Emitter des Transistors 10 auf einem niedrigen festen Potentialwert in bezug auf Masse gehalten. Mit in Vorwärtsrichtung vorspannenden negativen Eingangssignalen erzeugt der Emitter-Basis-Übergang einen relativ geringen Potentialabfall von im wesentlichen konstanter Größe, und daher variiert das am Emitter des Transistors 10 erzeugte Potential in bezug auf Masse direkt mit der an dessen Basis angelegten Eingangssignalspannung. Da die Diode 30 zwischen Basis und Masse liegt, wird das dazwischen auftretende maximale Potential auf einer relativ niedrigen Höhe in bezug auf Masse gehalten. Daher wird die Abweichung des Potentials zwischen Basis und Masse innerhalb eines relativ schmalen Amplitudenbereiches gehalten, wie z. B. 0 bis V2 Volt, wobei dieser Bereich ausreichend ist, um die gewünschte Arbeitsweise des Transistors 10 zu erzielen. Als Ergebnis des schmalen Variationsbereiches für das Potential an der Basis des Transistors 10 variiert auch das Emitterpotential über einen schmalen Bereich. Die Batterie 15 ist so gewählt, daß sie eine hohe Potentialspannung in bezug auf den schmalen Variationsbereich des Potentials am Emitter hat, und bei einem solchen Wert der Batterie 15 ist die Größe des Widerstandes 14 so gewählt, daß ein konstanter Strom mit dem oben beschriebenen begrenzenden Wert fließt. Da die Potentiale an der Basis und am Emitter des TransistorsWith such input signals biasing in the opposite direction, the potential is at Emitter of transistor 10 is held at a low fixed potential value with respect to ground. With forward biasing negative input signals, the emitter-base junction creates a relatively small potential drop of substantially constant magnitude and therefore varies the potential generated at the emitter of transistor 10 with respect to ground directly with that at its Base applied input signal voltage. Since the diode 30 is between the base and ground, that will maximum potential occurring in between is kept at a relatively low level with respect to ground. Therefore, the potential deviation between base and ground becomes within a relatively narrow range Amplitude range held, such. B. 0 to V2 volts, which range is sufficient to to achieve the desired operation of transistor 10. As a result of the narrow range of variation for the potential at the base of the transistor 10, the emitter potential also varies over a narrow area. The battery 15 is chosen so that it has a high potential voltage with respect to the narrow range of variation of the potential at the emitter, and with such a value the Battery 15, the size of the resistor 14 is chosen so that a constant current with that described above limiting value flows. Because the potentials at the base and at the emitter of the transistor

10 innerhalb ihres begrenzten Bereiches variieren, wird auf diese Weise der durch die Batterie 15 mit relativ hoher Spannung eingespeiste und durch den Widerstand 14 begrenzte Strom im wesentlichen konstant bleiben.10 vary within their limited range, that of the battery 15 with Relatively high voltage fed in and limited by the resistor 14 current is essentially constant stay.

Die zwischen der Basis des AusgangstransistorsThe one between the base of the output transistor

11 und Masse gelegte Batterie 21 liegt in einer Leitungsschleife für diesen Transistor, die die Basis und den Emitter des Transistors umfaßt, wobei ein Widerstand 18 in den Kollektorkreis des Eingangstransistors 10 und Batterien 19 und 21 mit eingeschlossen ist. Die Leitungsschleife hat einen Masseanschluß zwischen den Batterien 19 und 21. Die Batterie 19 ist in der Leitungsschleife in einer Richtung angeschlossen, die der Vorspannung für den Transistor 11 in Vorwärtsrichtung entspricht, während die Batterie 21 in einer Richtung angeschlossen ist, die mit der Vorspannung für den Transistor 11 in umgekehrter Richtung übereinstimmt. Die Batterie 19 hat ein Potential, das größer als dasjenige der Batterie 21 ist, um für alle Werte des Kollektorstromes des Transistors 10 einschließlich dem Wert Null eine resultierende Vorspannung für den Transistor 11 in Vorwärtsrichtung zu schaffen und dadurch diesen Transistor normalerweise leitend zu halten.11 and grounded battery 21 is in a loop for this transistor, which is the base and comprises the emitter of the transistor, with a resistor 18 in the collector circuit of the input transistor 10 and batteries 19 and 21 is included. The line loop has a ground connection between batteries 19 and 21. Battery 19 is in the one-way loop connected, which corresponds to the bias voltage for the transistor 11 in the forward direction, while the battery 21 is connected in a direction which is the same as the bias voltage for the transistor 11 coincides in the opposite direction. The battery 19 has a potential greater than that of the Battery 21 is in order for all values of the collector current of transistor 10 including the value Zero to create a resulting forward bias for transistor 11 and thereby normally to keep this transistor conductive.

Auf diese Weise ist der Ausgangstransistor 11 beim Fehlen eines Kollektorstromes des Eingangstransistors 10 an einem vorbestimmten Punkt seiner Arbeitskennlinie leitend vorgespannt.In this way, in the absence of a collector current of the input transistor 10, the output transistor 11 is at a predetermined point thereof Working characteristic pre-stressed conductive.

Der in Vorwärtsrichtung vorgespannte Emitter-Basis-Übergang des für gewöhnlich leitenden Transistors 11 erzeugt einen relativ kleinen Widerstand. Da der Punkt 31 der Leitungsschleife über den niedrig bemessenen Emitter-Basis-Widerstand des Transistors 11 mit der negativen Klemme der Batterie 21 verbunden ist, deren positive Klemme an Masse angeschlossen ist, wird der Punkt 31 auf annähernd dem negativen Potential der Batterie 21 in bezug auf Masse gehalten. Da der Punkt 31 mit dem Kollektor des Transistors 10 verbunden ist, wird auf diese Weise dieser Kollektor auf einen im wesentlichen konstanten negativen Potential in bezug auf Masse gehalten, was ein notwendiges Erfordernis für richtiges Arbeiten des Transistors 10 ist. Ein positives Potential an dem Kollektor würde eine Sättigung des Transistors 10 zur Folge haben. Außerdem Hat die Batterie 21 ein Potential, das hinreichend hoch ist, daß der vorher erwähnte Kollektor auf einem relativ hohen konstanten Gleichstrompotential in bezug auf Masse gehalten wird. Es wird jetzt gezeigt, wie als Ergebnis dieses zwischen dem Kollektor des Transistors 10 und Masse angelegten hohen negativen Potentials die wirksame Kapazität zwischen Kollektor und Basis verringert wird.The forward-biased emitter-base junction of the usually conducting transistor 11 creates a relatively small resistance. Since point 31 of the line loop is via the low-rated emitter-base resistance of transistor 11 to the negative terminal of the battery 21 is connected, the positive terminal of which is connected to ground, the point 31 is on approximately held the negative potential of the battery 21 with respect to ground. Since the point 31 with the Collector of transistor 10 is connected, in this way this collector becomes essentially one kept constant negative potential with respect to ground, which is a necessary requirement for proper working of transistor 10 is. A positive potential on the collector would become a Saturation of the transistor 10 result. In addition, the battery 21 has a potential that is sufficient is high that the aforementioned collector is at a relatively high constant direct current potential is held in relation to mass. It will now be shown how as a result of this between the Collector of transistor 10 and ground applied high negative potential the effective capacitance between collector and base is reduced.

Es soll nochmals erwähnt sein, daß bei leitendem Eingangstransistor 10 die zwischen seiner Basis und Masse auftretende Spannung sich in einem kleinen Bereich ändert und von relativ niedriger Größenordnung ist. Da der Kollektor des Transistors 10 auf einem relativ hohen konstanten negativen Gleichstrompotential in bezug auf Masse und die Basis auf einen Potential von niedriger Größenordnung in bezug auf Masse gehalten wird, wird die Gleichstrompotentialdifferenz zwischen Kollektor und Basis auf eine im wesentlichen hohen konstanten Wert gehalten. Bekanntlich ist die wirksame Kapazität zwischen Kollektor und Basis eines Transistors umgekehrt proportional zu der darüber abfallenden Spannung. Als Ergebnis des Vorherigen wird die Kapazität zwischen Kollektor und Basis des Transistors 10 einen im wesentlichen niedrigen konstanten Wert haben, so daß dadurch die innere Hochfrequenzrückkopplung vom Punkt 31 zum Eingangskreis des Transistors 10 verringert wird. Es soll jetzt gezeigt werden, wie diese Rückkopplung durch die Schaffung eines Strompfades mit einer für Hochfrequenzen niedriger Impedanz gegen Masse weiter verringert wird.It should be mentioned again that when the input transistor 10 is conductive between its base and The voltage occurring on the ground changes in a small range and of a relatively low order of magnitude is. Because the collector of transistor 10 is at a relatively high constant negative DC potential with respect to ground and the base at a potential of low magnitude with respect to ground, the DC potential difference between collector and base held at a substantially high constant value. It is well known that the effective The capacitance between the collector and the base of a transistor is inversely proportional to the one falling across it Tension. As a result of the above, the capacitance between the collector and the base of the Transistor 10 have a substantially low constant value, so that thereby the inner High frequency feedback from point 31 to the input circuit of transistor 10 is reduced. It we shall now show how this feedback is achieved by creating a current path with a for High frequencies of low impedance to ground is further reduced.

Wie oben beschrieben, erzeugt der in Vorwärtsrichtung vorgespannte Emitter-Basis-Übergang des Transistors 11 einen relativ kleinen Widerstand. Demgemäß ist der Punkt 31 für Hochfrequenz oder Hochfrequenzkomponenten über einen Strompfad niedriger Impedanz an Masse angeschlossen, der durch den Emitter-Basis-Übergang des TransistorsAs described above, the forward biased emitter-base junction creates the Transistor 11 has a relatively small resistance. Accordingly, point 31 is for high frequency or High frequency components connected to ground via a low impedance current path, the through the emitter-base junction of the transistor

11 und durch die für Hochfrequenz einen niedrigen Widerstand aufweisende Batterie 21 nach Masse geführt sein kann. Der Kollektor des Transistors 10 ist an den Punkt 31 angeschlossen, so daß daher der Kollektorwiderstand in bezug auf Masse gleichfalls von niederer Größenordnung ist und konstant gehalten wird. Als Ergebnis dieses kleinen Kollektorwiderstandes wird der Hochfrequenzspannungsabfall über diesen Widerstand, d. h. der Hochfrequenzspannungsabfall zwischen Punkt 31 und Masse gleichfalls von niederer Größenordnung sein. Da es nur einen relativ geringen Hochfrequenzsignalwert gibt, der am Punkt 31 zur Rückkopplung vom Kollektor des Transistors 10 zu dessen Basis zur Verfügung steht, ist der geringe Wert des Kollektor-Widerstandes wirksam, um die Hochfrequenzrückkopplung weiter zu verringern.11 and routed to ground by the high frequency battery 21 having a low resistance can be. The collector of the transistor 10 is connected to the point 31, so that therefore the Collector resistance with respect to ground is also of a low order of magnitude and kept constant will. As a result of this small collector resistance, the high frequency voltage drop becomes about this resistance, d. H. the high frequency voltage drop between point 31 and ground also be of a lower order of magnitude. As there is only a relatively low high frequency signal value is available at point 31 for feedback from the collector of transistor 10 to its base the low value of the collector resistance is effective in eliminating the high frequency feedback further decrease.

Es ist jetzt ersichtlich, wie der vorhergehende niedrige wirksame Wert der Kollektor-Basis-Kapazität im Zusammenhang mit dem niedrigen Wert des Kollektorwiderstandes des Transistors 10 die Hochfrequenzrückkopplung vom Punkt 31 zum Eingangskreis des Transistors 10 auf beträchtliche Weise verringert. Es ist auf diese Weise erreicht, daß die hohen Verstärkungseigenschaften des Transistors 10 auf einen großen Frequenzbereich bis in das Hochfrequenzgebiet ausgedehnt sind.It can now be seen how the previous low effective value of the collector-base capacitance in connection with the low value of the collector resistance of transistor 10, the high frequency feedback from point 31 to the input circuit of transistor 10 is reduced considerably. It is achieved in this way that the high gain properties of the transistor 10 are extended to a large frequency range up to the high frequency area.

Es sollen jetzt die Vorgänge bei der obenerwähnten Leitungsschleife geschildert werden, wenn der Kollektorstrom des Transistors 10 bei sich ändernden Eingangssignalen variiert. Wenn der Kollektorstrom ansteigt, steigt der durch den Widerstand 18 fließende Strom an, und der Spannungsabfall über dem Widerstand wächst gleichfalls. Zu dieser Zeit ändert sich jedoch das Potential am Punkt 31 in positiver Richtung, und der Ausgangstransistor 11 wird weniger leitend vorgespannt, was ein Absinken seines Emitterstromflusses zur Folge hat. Wenn daher der Kollektorstrom des Transistors 10 ansteigt, nimmt der Emitterstrom des Transistors 11 ab, so daß der gesamte durch den Widerstand 18 fließende Strom auf einem annähernd festen Pegel gehalten ist. Auf diese Weise kommt der Kollektorstrom des Transistors 10 zum Emitterstrom des Transistors 11 hinzu und erzeugt den resultierenden durch den Widerstand 18 fließenden Strom.The processes involved in the above-mentioned line loop will now be described when the Collector current of transistor 10 varies with changing input signals. When the collector current increases, the current flowing through resistor 18 increases and the voltage drop exceeds resistance also grows. At this time, however, the potential at point 31 changes to positive direction, and the output transistor 11 is biased less conductive, resulting in a decrease of its emitter current flow. Therefore, when the collector current of transistor 10 increases, the emitter current of the transistor 11 decreases, so that the entire flowing through the resistor 18 Current is held at an approximately fixed level. This is how the collector current of the Transistor 10 is added to the emitter current of transistor 11 and generates the resulting through the Resistor 18 current flowing.

Der Emitterstrom des Transistors 11 wird annähernd gleich seinem Kollektorstrom sein, und dieser Kollektorstrom fließt von der positiven Klemme der Batterie 24 über den Widerstand 25 zum Kollektor. Die Batterie 24 und der Widerstand 25 sind derart bemessen, daß bei allen Werten des Kollektorstromes des Transistors 10 einschließlich dem Nullwert und bei allen Werten des durch den Widerstand 18 fließenden Stromes der Transistor 11 nicht innerhalb seines Sättigungsbereiches betrieben wird. Daher wird nicht nur beim Eingangstransistor 10, sondern auch beim Ausgangstransistor 11 vermieden, daß er im Sättigungsbereich arbeitet.The emitter current of transistor 11 will be approximately equal to its collector current, and this collector current flows from the positive terminal of the battery 24 via the resistor 25 to the collector. The battery 24 and the resistor 25 are dimensioned such that for all values of the Collector current of transistor 10 including the zero value and for all values of the through the Resistor 18 flowing current, the transistor 11 is not operated within its saturation range will. Therefore, it is avoided not only with the input transistor 10, but also with the output transistor 11, that he works in the saturation range.

Mit der vorherigen Anschlußverbindung an den Kollektor des Transistors 11 in Verbindung mit den Anschlüssen der Leitungsschleife an die Basis und den Emitter dieses Transistors wird der Ausgangstransistor 11 in Basisschaltung betrieben.With the previous connection to the collector of transistor 11 in conjunction with the Connections of the line loop to the base and the emitter of this transistor becomes the output transistor 11 operated in basic circuit.

Es ist jetzt ersichtlich, daß bei Anlegen eines negativen Eingangssignals, das die vorgewählte maximale Leitfähigkeit des Transistors 10 hervorruft, der Kollektorstrom dieses Transistors seinen Maximalwert hat und der Emitterstrom des Ausgangstransistors 11 daher von niedrigster Größenordnung ist. Daher ergibt sich für den Transistor 11 ein Kollektorstrom niedrigster Größenordnung. Als Ergebnis liegt die Ausgangsklemme 13, die mit dem Kollektor des Transistors 11 verbunden ist, auf ihrem höchsten positiven Potential in bezug auf die an Masse gelegte Ausgangsklemme 13 a. It can now be seen that when a negative input signal is applied, which produces the preselected maximum conductivity of the transistor 10, the collector current of this transistor has its maximum value and the emitter current of the output transistor 11 is therefore of the lowest order of magnitude. Therefore, the transistor 11 has a collector current of the lowest order of magnitude. As a result, the output terminal 13, which is connected to the collector of the transistor 11, is at its highest positive potential with respect to the grounded output terminal 13a .

In ähnlicher Weise wird bei Anlegen eines Eingangssignals, das einen geringen Kollektorstrom für den Transistor 10 erzeugt, der Emitterstrom des Transistors 11 von hoher Größenordnung sein. Daher wird ein relativ hoher Kollektorstrom für den Transistor 11 entstehen. Als Ergebnis ist der Spannungsabfall über den Widerstand 25 von hoher Größenordnung, und an der Ausgangsklemme 13 liegt ein hohes negatives Potential in bezug auf die an Masse gelegte Ausgangsklemme 13 a an.Similarly, when an input signal is applied that has a low collector current for generates the transistor 10, the emitter current of the transistor 11 can be of a high order of magnitude. Therefore a relatively high collector current for the transistor 11 will arise. As a result, there is the voltage drop across the resistor 25 of high magnitude, and at the output terminal 13 there is a high negative potential with respect to the output terminal 13 a connected to ground.

Es ist somit klar, daß der Transistorverstärker die Phase umkehrt bzw. das Ausgangssignal relativ zum Eingangssignal invertiert.It is thus clear that the transistor amplifier reverses the phase or the output signal relatively inverted to the input signal.

Unter vielen möglichen Abwandlungen soll die folgende erwähnt sein: Der Ausgangstransistor 11 kann vom PNP-Typ sein, was eine Vertauschung der Polarität der Batterie 19 erfordert, um den Transistor 11 normalerweise leitend zu halten. Zusätzlich wird auch die Polarität der Batterie 24 umgekehrt, um eine Quelle negativen Potentials für den Kollektor des Transistors 11 zu schaffen. Bei solchen Änderungen wird der Widerstand 18 von höherem Wert als oben angegeben sein, und es ist klar, daß der durch den Widerstand fließende Strom niedriger Größenordnung ist.Among many possible modifications, the following should be mentioned: The output transistor 11 may be of the PNP type, which requires reversing the polarity of the battery 19 to the To keep transistor 11 normally conductive. In addition, the polarity of the battery 24 is also reversed, to provide a source of negative potential for the collector of transistor 11. In such Changes the resistor 18 will be of a higher value than indicated above, and it is clear that the current flowing through the resistor is of low magnitude.

In weiterer Abwandlung der Erfindung können beide Transistoren 10 und 11 vom NPN-Typ sein, oder Transistor 10 kann vom NPN-Typ sein, während der Transistor 11 als PNP-Typ gewählt ist. Mit den vorherigen Vertauschungen in den Typen der Transistoren 10 und 11 werden entsprechende Vertauschungen in der Polarität der Speisequellen 15, 19, 21 und 24, im Wert des Widerstandes 18 und in den Verbindungen der Anschlußklemmen der Dioden 16 und 30 gemacht, um die Transistoren und Dioden, wie oben beschrieben, im leitenden Zustand zu halten und einer Sättigung über einen weiten Eingangssignalpegelbereich vorzubeugen und die Hochfrequenzrückkopplung auf ein Minimum zu bringen.In a further modification of the invention, both transistors 10 and 11 can be of the NPN type, or transistor 10 may be of the NPN type, while the transistor 11 is selected to be of the PNP type. With the previous interchanges in the types of transistors 10 and 11 become corresponding interchanges in the polarity of the supply sources 15, 19, 21 and 24, in the value of the resistor 18 and in the Connections made of the terminals of diodes 16 and 30 to the transistors and diodes, as described above, to be kept in the conductive state and saturation over a wide input signal level range to prevent and to bring the high frequency feedback to a minimum.

Claims

Patent claims:

1. Transistor amplifier, especially for amplifying high-frequency signals, with a Input transistor in emitter-base circuit, characterized in that the collector load resistance (18) of the input transistor (10) is in a line loop that connects to the collector of the input transistor (10) related emitter-collector path of a second transistor (11) from opposite Conductivity type, a voltage source (24) for generating the color detector voltage of the second transistor (11) and two voltage sources (21 and 19) for biasing this Transistor (11) in the conductive state, of which a voltage source (21) is connected between the base of the transistor (11) and ground and is dimensioned so that they are the collector of the input transistor

(10) through the emitter-base path of the second transistor (11) at a high potential in with respect to ground holds, and of which the other, oppositely polarized and a higher potential owning voltage source (19) between ground and the other terminal of the collector of the input transistor (10) connected load resistor (18) is connected.

2. Transistor amplifier, especially for amplifying high frequency signals, with a Input transistor in emitter-base circuit, characterized in that the collector load resistance (18) of the input transistor (10) is in a line loop that connects to the Collector of the input transistor (10) connected emitter-collector path of a second transistor (11) of the same conductivity type, a voltage source (24) for generating the collector voltage of the second transistor (11) and a voltage source (21) ao to bias this transistor (11) into the

includes conductive state connected between the base of the transistor (11) and ground and is dimensioned so that it has the collector of the input transistor (10) via the Emitter-base junction of the second transistor (11) at a high potential with respect to Earth holds, and that the other connection of the with the collector of the input transistor (10) connected load resistor (18) is connected to ground.

3. Transistor amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage source (24) for generating the collector voltage of the second transistor (11) so dimensioned is that for all collector current values of the input transistor (10) the transistor (11) is below its saturation range is operated.

Considered publications:
British Patent No. 792 120.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings