DE1199830B

DE1199830B - Transistor input stage of a receiver

Info

Publication number: DE1199830B
Application number: DET25334A
Authority: DE
Inventors: Otto Klank
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-12-24
Filing date: 1963-12-24
Publication date: 1965-09-02

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4MWW> PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4MWW> PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

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H04bH04b

Deutsche KL: 21a4-21 German KL: 21a4-21

T25334IXd/21a4
24. Dezember 1963
2. September 1965T25334IXd / 21a4
December 24, 1963
September 2, 1965

Beim Rundfunkempfang mit Transistorempfängern beobachtet man an Orten, an denen mehrere Sender eine große Feldstärke liefern, daß besonders die Darbietungen des Senders mit der größten Feldstärke an mehreren Stellen des Wellenbereiches, besonders des UKW-Bereiches, erscheinen, an denen sie eigentlich nicht empfangen werden dürften. Dies ist auf eine Kombinationsfrequenzbildung unter Beteiligung der in der ersten Transistorstufe gebildeten Oberschwingungen der empfangenen Senderfrequenzen zurückzuführen. Der Grund für die Kombinationsfrequenzbildung liegt darin, daß der annähernd lineare Aussteuerbereich eines Transistors weit geringer als der einer Röhre ist.When receiving radio broadcasts with transistor receivers, one observes in places with several transmitters Provide a high field strength that especially the presentations of the transmitter with the greatest field strength several places in the wave range, especially the VHF range, appear where they actually do should not be received. This is due to a combination frequency formation with the participation of due to harmonics of the received transmitter frequencies formed in the first transistor stage. The reason for the formation of the combination frequency is that the almost linear control range of a transistor is far less than that of a tube.

Es ist bekannt, die im Vergleich zur Röhre schlechten Verzerrungseigenschaften des Transistors etwas zu verbessern, indem eine Gegenkopplung mit einem nicht überbrückten Emitterwiderstand eingeführt wird. Dieser Emitterwiderstand darf nicht sehr groß sein, da sonst die Rauschzahl verschlechtert wird.It is known that the distortion properties of the transistor are somewhat poor compared to the tube to improve by introducing a negative feedback with a non-bridged emitter resistor will. This emitter resistance must not be very large, as otherwise the noise figure is worsened.

Erfindungsgemäß wird eine stärkere Gegenkopplung ohne Verschlechterung der Rauschzahl in der Eingangsstufe eines Empfängers mit Transistor in Emitterschaltung, bei der der Eingang zwischen Basis und Erde liegt, dadurch ermöglicht, daß in die Erdungsleitung des Emitters des Transistors eine eine Gegenkopplung bewirkende Spule gelegt ist, deren Induktivität so groß bemessen ist, daß die Amplituden der empfangenen Schwingungen und damit die Amplituden von störenden Kombinationsfrequenzen wesentlich herabgesetzt sind, jedoch höchstens so groß bemessen ist, daß die Leistungsverstärkung der Eingangsstufe noch den Wert hat, bei dem das Signal-Rausch-Verhältnis des Empfängers im wesentlichen durch das Signal-Rausch-Verhältnis der Eingangsstufe bestimmt ist.According to the invention, a stronger negative feedback without deterioration of the noise figure in the Input stage of a receiver with transistor in common emitter circuit, with the input between the base and ground, made possible by the fact that in the ground line of the emitter of the transistor a Coil causing negative feedback is placed, the inductance of which is dimensioned so large that the amplitudes the received vibrations and thus the amplitudes of interfering combination frequencies are significantly reduced, but at most is dimensioned so large that the power gain of the Input stage still has the value at which the signal-to-noise ratio of the receiver is essentially is determined by the signal-to-noise ratio of the input stage.

Die Spule bewirkt eine Stromgegenkopplung und damit eine Reihengegenkopplung in der ersten Transistorstufe, wodurch die am Eingang des Transistors selbst auftretende Spannung der empfangenen Frequenzen nahezu frequenzunabhängig innerhalb des Wellenbereiches herabgesetzt und außerdem die Kennlinie des Transistors (Kollektorstrom in Abhängigkeit vom Basisstrom) linearisiert wird.The coil causes a current negative feedback and thus a series negative feedback in the first transistor stage, whereby the voltage of the received frequencies occurring at the input of the transistor itself almost independent of frequency within the waveband and also the Characteristic curve of the transistor (collector current depending on the base current) is linearized.

Es ist bekannt, in die Emitterzuleitung eines Transistors einen Reihen- oder Parallelschwingkreis zu legen, um eine frequenzabhängige Gegenkopplung zu erzielen. Hierdurch kann aber die der Erfindung zugrunde liegende, anfangs geschilderte Aufgabe nicht Transistor-Eingangsstufe eines EmpfängersIt is known to add a series or parallel resonant circuit to the emitter lead of a transistor in order to achieve a frequency-dependent negative feedback. However, this can be the basis of the invention The task described at the beginning is not the transistor input stage of a receiver

Anmelder:
TelefunkenApplicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Otto Klank, Hannover, HaegewiesenOtto Klank, Hanover, Haegewiesen

Vom Dipol zum Lautsprecher, Hannover 1950, as S. 107), daß beim UKW-Empfang die Eigeninduktivität der Kathodenleitung einer Röhre eine Schwächung des Empfanges bewirkt. Deshalb wurde empfohlen, diese Induktivität durch kurze Leitungsführung möglichst klein zu halten.From Dipole to Loudspeaker, Hanover 1950, as p. 107) that the self-inductance in VHF reception the cathode lead of a tube causes a weakening of the reception. Therefore it was recommended to keep this inductance as small as possible by short wiring.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Induktivität in der Emitterleitung eines Transistors, die wesentlich größer als die Induktivität der Zuleitung zum Emitter ist, bezüglich der Verminderung der oben beschriebenen Störungen so günstig ist, daß der Nachteil der Herabsetzung der Verstärkung der ersten Stufe ohne weiteres in Kauf genommen werden kann. Wichtig ist aber, daß die angegebenen Grenzen der Bemessung eingehalten werden. Bei zu kleiner Induktivität (unter einem induktiven Widerstand von etwa 50 Ohm bei 95 MHz und einem Hochfrequenztransistor vom heute üblichen Typ AF 102 oder AF 106) ist der gewünschte Erfolg viel zu klein, und bei zu großer Induktivität (oberhalb eines induktiven Widerstandes von etwa 120 Ohm) tritt ein zu starkes Rauschen auf, weil dann infolge zu weit herabgesetzter Verstärkung der ersten Stufe außer dem Rauschen der ersten Stufe auch noch das Rauschen der nächsten Stufe in Erscheinung tritt.The invention is based on the knowledge that an inductance in the emitter line of a transistor, which is significantly greater than the inductance of the lead to the emitter, in terms of reduction of the above-described disturbances is so favorable that the disadvantage of lowering the gain the first stage can be accepted without further ado. But it is important that the specified Limits of the design are adhered to. If the inductance is too small (below an inductive resistance of about 50 ohms at 95 MHz and a high-frequency transistor of the type commonly used today AF 102 or AF 106) the desired success is far too small, and if the inductance is too high (above an inductive resistance of about 120 ohms) too much noise occurs, because then as a result of the much reduced gain of the first stage, in addition to the noise of the first stage, also that Noise of the next level appears.

Eine bedeutende Verbesserung der EigenschaftenA significant improvement in properties

gelöst werden, weil hierzu gerade eine möglichst fre- 50 der ersten Transistorstufe wird gemäß einer Weiterquenzunabhängige Gegenkopplung erforderlich ist. bildung der Erfindung erzielt, wenn zwischen Kollek-be solved, because for this purpose, as far as possible, 50 of the first transistor stage is in accordance with a continuation-independent Negative feedback is required. formation of the invention achieved when between collective

Es ist ferner bekannt (Nowak und Schilling, tor und Emitter ein so bemessener Kondensator ge-It is also known (Nowak and Schilling, tor and Emitter such a dimensioned capacitor

509 659/173509 659/173

; legt wird, daß die durch diesen verursachte positive Rückkopplung die Gegenkopplung über die Kollektor-Basis-Strecke ganz oder zum Teil aufhebt oder sie überwiegt.; lays out that the positive caused by this Feedback completely or partially cancels the negative feedback via the collector-base path or it predominates.

Durch die Verminderung bzw. den Fortfall der Gegenkopplung wird nämlich die Verstärkung der ersten Stufe vergrößert, was nicht nur wegen der ^! größeren Verstärkung an sich vorteilhaft ist, sondern auch noch das Signal-Rausch-Verhältnis des Emp- : fängers erhöht, weil das Rauschen der ersten Stufe so weit über das Rauschen der folgenden Stufe angehoben wird, daß das letztere Rauschen entsprechend weniger von Einfluß ist. Zunächst erscheint dieser Erfolg überraschend, weil oben erwähnt wurde, daß eine Herabsetzung der Verstärkung der ersten Stufe durch die Gegenkopplung mit der Spule in der ; Emitterleitung in Kauf genommen werden könnte. Die Erklärung für diesen scheinbaren Widerspruch liegt darin, daß die Stromgegenkopplung mit der Spule in der Emitterleitung breitbandig ist, also nahezu gleichmäßig auf dem Wellenbereich ist, während die Gegenkopplung über die Kollektor-Basis-Kapazität eine Spannungsgegenkopplung ist, die von der Wechselspannung am Kollektor abhängt. Da diese Wechselspannung aber durch den auf die jeweilige : Empfangsfrequenz abstimmbaren Schwingungskreis am Kollektor bestimmt ist, wird die Spannungsgegenkopplung nur entsprechend der Resonanzkurve dieses Schwingungskreises, also im wesentlichen nur bei der gewünschten Empfangsfrequenz und den dicht be-' nachbarten Frequenzen, ausgeübt. Gerade dies ist jedoch ungünstig, denn beim Empfang eines gewünschten Senders ist es erwünscht, daß nicht dieser, sondern die Störfrequenzen geschwächt werden. Wegen der Schwächung oder Beseitigung der unerwünschten schmalbandigen Gegenkopplung oder sogar wegen einer positiven schmalbandigen Rückkopplung wird also die Verstärkung entsprechend größer, oder man kann die breitbandige Gegenkopplung entsprechend größer bemessen und dadurch eine weitere Schwächung der unerwünschten Empfangsfrequenzen erreichen. By reducing or eliminating the negative feedback, the gain of the first stage is increased, which is not only because of the ^! greater gain is advantageous per se, but also increases the signal-to-noise ratio of the receiver, because the noise of the first stage is raised so far above the noise of the following stage that the latter noise is correspondingly less of an influence. At first, this success appears surprising because it was mentioned above that a reduction in the gain of the first stage by the negative feedback with the coil in the; Emitter line could be accepted. The explanation for this apparent contradiction is that the current negative feedback with the coil in the emitter line is broadband, i.e. almost evenly on the wave range, while the negative feedback via the collector-base capacitance is a voltage negative feedback that depends on the alternating voltage at the collector . Since this alternating voltage is determined by the oscillating circuit at the collector, which can be tuned to the respective receiving frequency, the voltage negative feedback is only exerted in accordance with the resonance curve of this oscillating circuit, i.e. essentially only at the desired receiving frequency and the closely adjacent frequencies. However, it is precisely this that is unfavorable, because when receiving a desired transmitter, it is desirable that not this transmitter but rather the interference frequencies are weakened. Because of the weakening or elimination of the undesired narrow-band negative feedback or even because of a positive narrow-band feedback, the gain is correspondingly larger, or the broad-band negative feedback can be dimensioned correspondingly larger and thereby a further weakening of the undesired receiving frequencies can be achieved.

Wie Versuche gezeigt haben, kann man durch die Erfindung und die Weiterbildung der Erfindung zusammen erreichen, daß bis zu Empfangsspannungen von 100 mV an der Antenne die Transistorstufe etwa gleichwertig mit einer normalen Röhrenstufe ist.As tests have shown, the invention and the development of the invention can be combined achieve that up to receiving voltages of 100 mV at the antenna the transistor stage approximately is equivalent to a normal tube stage.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Dipolantenne 1 ist mit dem Eingangsschwingungskreis 2 fest gekoppelt. Zur Erzielung der gewünschten Anpassung (optimale Rauschanpassung) ist der Schwingungskreis 2 durch Anwendung einer kapazitiven Spannungsteilung mittels der Kondensatoren 3 und 4 mit der Basis des Transistors 5 gekoppelt. Vom Basisspannungsteiler 6, 7 wird eine vorbestimmte Spannung zur Basis geführt. Am Kollektor liegt der Schwingungskreis 8, der abstimmbar ist, während der Eingangsschwingungskreis 2 in diesem Beispiel auf die Mitte des UKW-Bereiches, nämlich etwa auf 95 MHz, fest abgestimmt ist. Eine solche feste Abstimmung vereinfacht den Empfänger wesentlich, macht jedoch die Anwendung von Mitteln zur Beseitigung des Einflusses von Störfrequenzen noch wichtiger. Der Ausgang der ersten Transistorstufe ist über einen Kondensator 9 mit der folgenden Stufe, z. B. einer Mischstufe, gekoppelt.The drawing shows an embodiment of the invention. The dipole antenna 1 is connected to the input oscillation circuit 2 firmly coupled. To achieve the desired adjustment (optimal noise adjustment) is the oscillation circuit 2 by using a capacitive voltage division by means of the capacitors 3 and 4 coupled to the base of transistor 5. From the base voltage divider 6, 7 is a predetermined voltage led to the base. The oscillating circuit 8, which can be tuned, is located on the collector is, while the input oscillation circuit 2 in this example is in the middle of the VHF range, namely about 95 MHz, is firmly tuned. Such a fixed coordination makes it much easier for the recipient to however, still makes the use of means for eliminating the influence of interference frequencies more important. The output of the first transistor stage is via a capacitor 9 with the following stage, z. B. a mixer, coupled.

Die nach der Erfindung in die Emitterleitung eingeschaltete und bemessene Spule ist mit 10 bezeichnet. In der Emitterleitung liegt ferner noch der in bekannter Weise zur Stabilisierung des Arbeitspunktes dienende Widerstand 11, der aber für die Emitterwechselströme durch einen Kondensator 12 überbrückt ist.The coil connected and dimensioned in the emitter line according to the invention is denoted by 10. The emitter line is also used in a known manner to stabilize the operating point resistor 11, which is bridged by a capacitor 12 for the alternating emitter currents is.

Der Kondensator 13 dient zur Verminderung oder Kompensation oder Überkompensation der Gegenkopplung über die Kollektor-Basis-Kapazität. Er hat z. B. eine Kapazität von 1 pF.The capacitor 13 serves to reduce or compensate or overcompensate the negative feedback via the collector-base capacity. He has z. B. a capacity of 1 pF.

Der Kondensator 13 hat zusätzlich zu den oben beschriebenen Wirkungen noch die folgende Wirkung: Durch die Verminderung der Spannungsgegenkopplung wird der Innenwiderstand des Transistors S vergrößert, so daß die Bedämpfung des Schwingungskreises 8 geringer wird. Damit wird die Selektion des Schwingungskreises 8 größer, so daß weniger Störfrequenzen zur folgenden Stufe gelangen können und deshalb auch dort eine Kombinationsfrequenzbildung vermindert wird. Hierzu kann man noch dadurch beitragen, daß man den Kopplungskondensator 9 kleiner bemißt, weil dann der Eingangswiderstand der folgenden Stufe weniger bedämpfend auf den Schwingungskreis 8 wirkt. Eine Verkleinerung der Kapazität 9 ist möglich, weil durch die Hinzuschaltung des Kondensators 13 die Verstärkung der ersten Stufe vergrößert ist.In addition to the effects described above, the capacitor 13 also has the following effect: By reducing the negative voltage feedback, the internal resistance of the transistor S increased so that the damping of the oscillating circuit 8 is less. The selection of the Oscillating circuit 8 larger, so that less interference frequencies can get to the following stage and therefore a combination frequency formation is also reduced there. You can still contribute to this by that one dimensioned the coupling capacitor 9 smaller, because then the input resistance of the following Level has a less dampening effect on oscillation circuit 8. A reduction in capacity 9 is possible because the addition of the capacitor 13 increases the gain of the first stage is.

Die Induktivität der Spule 10 ist ungefähr gleich groß wie die Induktivitäten der Schwingungskreise 2 und 8.The inductance of the coil 10 is approximately the same as the inductances of the oscillating circuits 2 and 8.

Claims

Patent claims:

1. Input stage of a receiver with transistor in common emitter circuit, where the input between base and earth and a means for current negative feedback of the receiving frequencies is used for the purpose of linearizing the transistor characteristic, characterized in that that the means for linearization consists of a lying in the ground line of the emitter of the transistor Coil (10), the inductance of which is so large that the amplitudes of the received Vibrations and thus the amplitudes of interfering combination frequencies are significantly reduced, but at most so is dimensioned large that the power gain of the input stage still has the value at which the signal-to-noise ratio of the receiver is essentially determined by the signal-to-noise ratio the entry level is determined.

2. Input stage according to claim 1, characterized in that the negative feedback via the Collector-base capacitance fully or partially compensated for by a feedback circuit is or is overcompensated.

3. Input stage according to claim 2, characterized in that the feedback circuit consists of a capacitor (13) between the collector and emitter.

4. Input stage according to claim 2, characterized in that the output oscillating circuit (8) the input stage can be tuned to the respective station to be received.

5. Input stage according to claim 1 for the VHF range, characterized in that the The input oscillation circuit (2) of the input stage is firmly tuned to the center of the range and

the output oscillation circuit (8) of this stage can be tuned to the respective transmitter to be received is.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1004 668; U.S. Patent No. 2115,858; Austrian Patent No. 210,474; "Funkschau", 1963, May, pp. 245 to 248;

"Electronic Rundschau", 1960, June, pp. 237 to 239;

"Valvo Reports", November 1961, pp. 115 to 130;

"IRE-Transactions on Circuit Theory", September 1957, pp. 174 to 178;

"The Bell System Technical Journal," January 1963, pp. 37-54.

1 sheet of drawings