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Gleichspannungs-Differenzverstärkerstufe mit Transistoren Die Erfindung
betrifft eine Gleichspannungs-Differenzverstärkerstufe in Gegentaktschaltung nach
Patent 1093 827, bei der die Röhren durch Transistoren ersetzt sind und bei der
zwischen der Basis und dem Kollektor des einen oder des anderen Transistors das
Auftreten einer unzulässig überhöhten Sperrspannung vermieden werden soll.
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Bei den bekannten symmetrischen Gleichspannungsverstärkern mit Transistoren
besteht nämlich der Nachteil, daß bei zu hoher Signalspannung am Eingang zwischen
der Basis und dem Kollektor bzw. dem Emitter des einen oder des anderen Transistors
der betreffende Transistor zerstört wird. Dies geschieht besonders dann, wenn die
zulässige Sperrspannung zwischen Basis und Kollektor oder Basis und Emitter überschritten
wird. Die Verwendung von Transistoren mit erhöhter Sperrspannung bringt hierkeine
ausreichende Sicherheit, da sie keinen Schutz gegen die Überschreitung der höchstzulässigen
Sperrspannung bietet. Der Einsatz solcher Transistoren mit erhöhter Sperrspannung
ist außerdem unwirtschaftlich, da der Preis dieser Transistoren unverhältnismäßig
groß ist.
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Die Erfindung, durch die Nachteile der bekannten Schaltungen vermieden
werden, besteht darin, daß die Transistoren nur die durch Zenerdioden auf den zulässigen
Höchstwert begrenzte Basisspannung erhalten und ihre Basen über hohe Vorwiderstände
mit der Signalquelle verbunden sind, so daß nur jeweils positive Signalspannungen
eine Aussteuerung bewirken, negative Signalspannungen infolge des einsetzenden Diodenstromes
der Zenerdioden dagegen keine Aussteuerung bewirken.
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Um zu verhindern, daß Wechselspannungen, die der Signalspannung überlagert
sind, die gesteuerte Spannung beeinflussen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die Kollektorwiderstände und die Basiswiderstände kapazitiv zu überbrücken.
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In der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens
dargestellt.
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Als Signal dient die veränderliche Steuergleichspannung U1, deren
Polarität sich mit den Betriebsbedingungen ändert. Die Basen der Transistoren
1
und 2 liegen über hohe Vorwiderstände 7 und 8 an den beiden Polen der Steuerspannung
U1 und über Basiswiderstände 12 und 13 gemeinsam am negativen Pol
einer Betriebsspannung U3. Zwischen der Basis und dem Kollektor jedes der Transistoren
1 und 2
ist einer Zenerdiode 16 bzw. 17 mit ihrem positiven Pol an
die Basen angeschlossen. Die Basiswiderstände 12 und 13 sind durch
Kondensatoren 14 und 15 überbrückt, so däß Wechselspannungen, die
die Signalspannung U1 überlagern, unwirksam bleiben. Die Kollektoren der Transistoren
1 und 2 sind untereinander verbunden und gemeinsam an den negativen
Pol der Betriebsspannung U3 angeschlossen, während die Emitter unter Zwischenschaltung
von Widerständen 22 und 23 am positiven Pol der Betriebsspannung U3 liegen. Um den
gleichen Verstärkungsgrad wie mit der Röhrenschaltung nach Patent 1093 827
zu erhalten, sind zwei weitere Transistoren 18 und 19 zugeschaltet,
bei denen die Emitter am positiven Pol der Betriebsspannung U3 und die Kollektoren
über Kollektorwiderstände 3 und 4
am negativen Pol der Betriebsspannung U3
angeschlossen sind. Die Basen dieser Transistoren 18 und 19 sind zum
Potentialausgleich über Zenerdioden 20
und 21 mit den Emittern der Transistoren
1 und 2 verbunden. Parallel zu den Kollektorwiderständen 3 und 4 liegen Kondensatoren
5 und 6, die ebenfalls etwa auftretende Wechselspannungen unterdrücken.
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Die Ausgangsspannung U2 wird an den Klemmen 10 und
11 abgenommen und kann für Meßsteuer-oder -regelzwecke verwendet werden.
Zur Feststellung der Größe und Polarität der Ausgangsspannung U2 kann zwischen die
Klemmen 10 und 11
über einen Schutzwiderstand 24 ein Spannungsmesser
9 mit in der Skalenmitte liegenden Nullpunkt eingeschaltet sein.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich daraus,
daß auf die Transistoren 1
und 2 zur gleichen Zeit Signalspannungen
Ui entgegengesetzter Polarität einwirken wollen. Dabei wird derjenige der Transistoren
1 oder 2 nicht ausgesteuert, der eine negative Signalspannung erhält,
durch die die Zenerdiode 16 oder 17 durchlässig wird, aber infolge
der
hohen Vorwiderstände 7 oder 8 keine nennenswerte Signalspannung an der Basis entstehen
läßt. Der mittlere Kollektor-Emitter-Strom wird bei diesem Vorgang nicht wesentlich
überschritten, so daß eine Verstärkerwirkung nicht eintritt.
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Beim Vorliegen einer negativen Signalspannung Ui, wird die Zenerdiode
16 oder 17 erst nach dem überschreiten der Zündspannung leitend und schützt so über
den Vorwiderstand 7 bzw. 8 den betreffenden Transistor 1 oder 2 vor einer unzulässig
hohen Spannung zwischen Basis und Kollektor, während bis zum Erreichen der Zündspannung
an der Zenerdiode 16 bzw. 17 dieser Transistor 18 bzw. 19 verstärkend wirken kann.
Die Kollektorströme der Transistoren 18 und 19 haben einen von der Stromstärke abhängigen
Spannungsabfall an den Widerständen 3 und 4
zur Folge.
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Beim Vorliegen einer negativen Signalspannung Ui, beispielsweise auf
der Seite des Transistors 1, ist zwangläufig an dem Transistor 2 eine gleich große,
aber positive Signalspannung U1 vorhanden, die eine Verminderung des Kollektorstromes
an der Seite vom Transistor 19 herbeiführt. Dadurch wird auch der Spannungsabfall
an dem dem Transistor 19 zugeordneten Kollektorwiderstand 4 verkleinert. Die sich
aus der Differenz der Spannungsabfälle an den Kollektorwiderständen 3 und
4 zusammensetzende Ausgangssignalspannung U2 wird also mit steigender Signalspannung
U1 stets wachsen und auch die gleiche Polarität wie diese besitzen. Für den Fall,
daß Steuerwerte auftreten, die durch fabrikatorisch bedingte Ungenauigkeiten der
Transistoren und Widerstände hervorgerufen sind, kann zu deren Ausgleich zweckmäßigerweise
zwischen der Basis des betreffenden Transistors 1 oder 2 und dem positiven Pol der
Betriebsspannung U3 ein Abgleichwiderstand 25 oder 26 angeordnet werden.