DE1200882B - Schaltungsanordnung mit einem Transistor in Emitterschaltung, insbesondere fuer Farbfernsehen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03f

Deutsche KL: 21 a2-18/08

Nummer: 1200 882

Aktenzeichen: E 23003 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 8. Juni 1962

Auslegetag: 16. September 1965

Die Erfindung betrifft Transistorschaltungen und bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf gegengekoppelte mehrstufige Transistorverstärker.

In bestimmten Schaltungen ist es wünschenswert, eine verhältnismäßig hohe Zeitkonstante zu erzielen. In Röhrenschaltungen ist es häufig vorteilhaft, die sogenannte Miller-Kapazität als eine der die Zeitkonstante in der Schaltung bestimmende Komponente auszunutzen.

In gleichwertigen Transistorschaltungen besteht ein Problem darin, daß die Kapazität eines Transistors zwischen Kollektor und Basis, die als ein Teil der Miller-Kapazität angesehen werden kann, sich mit der Spannung zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors ändert. Die Änderung dieser Kapazität bewirkt natürlich Veränderungen in der Zeitkonstante einer Schaltung, in der diese Kapazität enthalten ist. Diese Änderung kann in vielen Fällen ein schwerwiegender Nachteil sein, beispielsweise dadurch, daß in einem NTSC-Fernseh-Videosignal Verzerrungen differentieller Phase (differential phase) entstehen. Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nachteil.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen breitbandigen Transistorverstärker zu schaffen, dessen Eingangsimpedanz von der Signalamplitude weitgehend unabhängig ist. Außerdem soll der Frequenzgang des Verstärkers durch geeignete Wahl der Zeitkonstanten möglichst stabil sein. Die Änderungen der Miller-Kapazität einer Transistorstufe, die normalerweise bei unterschiedlichen Signalamplituden unerwünschte Phasendrehungen hervorrufen können, sollen weitgehend kompensiert werden.

Die Erfindung geht aus von einem gegengekoppelten, mehrstufigen Transistor-Breitbandverstärker mit einer mittleren eine hohe Spannungsverstärkung sowie eine relativ große Zeitkonstante in der Gegenkopplungsschleife aufweisenden Verstärkerstufe mit einem ersten Transistor in Emitterschaltung, dessen Kollektor mit dem Emitter eines zweiten Transistors in Basisschaltung verbunden ist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Basis des zweiten Transistors wechselstrommäßig geerdet ist, z. B. mittels einer die Gleichvorspannung des zweiten Transistors liefernden Zenerdiode, und daß von dem Kollektor des zweiten Transistors nach Erde oder zur Basis des ersten Transistors ein Kondensator geschaltet ist, der die Kapazität eines im Signalweg des Vertärkers liegenden Zeitkonstantengliedes bildet, wodurch die obere Grenzfrequenz des Verstärkers unabhängig wird von signalamplitudenabhängigen Schaltungsanordnung mit einem Transistor in
Emitterschaltung, insbesondere für
Farbfernsehen

Anmelder:

Electric & Musical Industries Ltd.,

Hayes, Essex (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Derek Bray, Uxbridge, Middlesex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 9. Juni 1961 (20 858),
vom 31. Mai 1962

Änderungen in der Miller-Kapazität zwischen Kollektor und Basis der beiden Transistoren.

Es ist zwar eine Schaltung mit zwei Transistoren vorgeschlagen worden, bei der ebenfalls der Kollektor eines ersten Transistors mit dem Emitter eines zweiten Transistors verbunden und zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und der Basis des ersten Transistors eine Kapazität geschaltet ist. Bei dieser Schaltung tritt jedoch die bei der Erfindung erzielte Wirkung nicht auf, weil hier die Eingangsspannung nicht der Basis des ersten Transistors, sondern der Basis des zweiten Transistors zugeführt wird, der bei der erfindungsgemäßen Schaltung für Wechselspannung geerdet ist. Außerdem wirkt hier der erste Transistor nur als veränderbarer Emitterwiderstand für den zweiten Transistor. Diese Schaltung dient nämlich zur Erzielung einer verzerrungsfreien Verstärkung und zur Einsparung einer Phasenumkehrstufe. Der durch die Erfindung erreichte Ausgleich von Kapazitätsänderungen ist dabei nicht beabsichtigt.

Vorzugsweise ist der Kondensator vom Kollektor des zweiten Transistors zur Basis des ersten Transistors geschaltet, so daß der Vorteil des Miller-Effektes ausgenutzt wird. Dieser Vorteil besteht darin, daß der effektive Wert der Kapazität gegenüber

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seinem wirklichen Wert vergrößert wird. Es werde angenommen, daß die betrachtete Verstärkerstufe eine relativ hohe Spannungsverstärkung hat und eine Zeitkonstante liefert, die im Vergleich mit der Zeitkonstante jeder anderen Stufe des Verstärkers groß ist. In einem gegengekoppelten, mehrstufigen Transistor-Verstärker ist es im allgemeinen wünschenswert, daß eine der Zeitkonstanten in der Gegenkopplungsschleife gegenüber den anderen Zeitkonstanten groß ist, um eine Stabilität bei hohen Frequenzen zu gewährleisten.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der Beschreibung und aus der Zeichnung zu ersehen, in der das Schaltbild eines Verteilerverstärkers mit einer Transistorstufe gemäß der Erfindung dargestellt ist.

Der in der Zeichnung gezeigte Verstärker dient zur Verteilung eines Videofernsehsignals auf eine Gruppe von Ausgangskanälen, z. B. in einem Fernsehstudio, die durch die Koaxialleitungen 1 bis 4 dargestellt sind. Die zu verteilende Spannung wird von einer Koaxialleitung 5 zugeführt. Einige Teile des Verstärkers sind bekannt und werden nicht näher beschrieben. Die Spannung wird von der Leitung 5 der ersten Verstärkerstufe zugeführt, die einen Transistor TR1 enthält, wobei die Basis des Transistors mit dem Innenleiter der Leitung 5 über einen Koppelkondensator 6 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors ist über einen Arbeitswiderstand 8 mit der negativen Betriebsspannungsleitung 7 verbunden. Die Widerstände 9 bis 12 bestimmen die Gleichspannungswerte für den Transistor TR1, und der Emitter enthält ein Gegenkopplungssignal von der letzten Stufe des Verstärkers. Die zweite Stufe des Verstärkers enthält zwei Transistoren TR 2 und TR 3, wobei die Basis des Transistors TR 3 mit dem Kollektor des Transistors TR1 über einen Kondensator 17 verbunden ist. Der Transistor Ti? 3 ist in Emitterschaltung geschaltet und der Transistor TR 2 in Basisschaltung. Der Kollektor des Transistors TR 3 ist mit dem Emitter des Transistors TR 2 verbunden. Eine Spannungsteilerkette, bestehend aus der Zenerdiode 13 und den Widerständen 14, 15 ist von der positiven Betriebsspannungsleitung 16 gegen Erde geschaltet. Die Basis des Transistors TR 3 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 14, 15 angeschlossen, während die Basis des Transistors TR 2 an den Verbindungspunkt des Widerstandes 14 mit der Diode 13 angeschlossen ist. Die Basis des Transistors TR 2 wird so auf einer konstanten Spannung gehalten. Die Belastung für die zweite Stufe enthält einen Widerstand 18 mit einem verhältnismäßig hohen Wert, um eine relativ große Spannungsverstärkung für diese Stufe zu erzielen. Der Kollektor des Transistors TR 2 ist mit der Basis des Transistors TR 3 über eine Kapazität C verbunden. Die Ausgangsstufe des Verstärkers ist weitgehend bekannt und enthält die Transistoren TR 4 bis TR 6, die in Emitterfolgerschaltung geschaltet sind. Die Transistoren TR 4 und TR 5 sind komplementäre Typen. Die Ausgangsstufen sind so geschaltet, daß sie eine geeignete Impedanzwandung von dem Kollektor des Transistors TR 2 auf die Kanäle 1 bis 4 bewirken. Eine Gegenkopplung stabilisiert die Verstärkung des Verstärkers und erzielt einen geringen Ausgangswiderstand. Die Gegenkopplungsspannung wird von der Widerstandsschaltung 19 bis 22 in der Emitterleitung des Transistors TR 6 abgenommen und über die durch die Kondensatoren 23, 24, 25 und den Widerstand 26 gebildete Schaltung dem Emitter des Transistors TR 1 zugeführt.

Da die Transistoren TR 2 und TR 3 so geschaltet sind, daß sie einer äquivalenten, mehrstufigen Röhrenschaltung entsprechen, bewirkt der Transistor TR 3 eine Stromverstärkung ohne Spannungsverstärkung, so daß die Miller-Kapazität sehr geringen Einfluß auf die Stromverstärkung hat. Der Transistor TR 2 ist eine Basisstufe, die eine Spannungsverstärkung ohne Stromverstärkung hat, die wechselspannungsmäßig geerdet ist, so daß die Miller-Kapazität zwischen Kollektor und Basis nur eine Parallelkapazität zwischen dem Kollektor und Erde bildet und keine Gegenkopplung bewirkt. Damit diese Stufe die in der Gegenkopplungsschleife gewünschte niedrige Grenzfrequenz hat (zur Vermeidung von Schwingungen), ist zwischen der Basis des Transistors TR 3 und dem Kollektor des Transistors TR 2 der Kondensator C geschaltet. Der Wert des Kondensators C wird dabei durch den Frequenzgang und die Stabilitätsforderung bestimmt. Dieselbe Wirkung ließe sich erzielen mit einem größeren Kondensator zwischen dem Kollektor des Transistors TR 2 und Erde, dieser würde jedoch einen größeren kapazitiven Strom bei hohen Frequenzen bewirken und daher einen Transistor mit größerer Leistung erfordern. Auf diese Weise wird eine Stufe mit demselben Frequenzgang gebildet, wie ihn eine bekannte Stufe in Emitterschaltung hat, wobei jedoch die veränderliche Miller-Kapazität der Stufe durch eine Kapazität ersetzt wird, die von der Amplitude des Signals weitgehend unabhängig ist, so daß der Hauptgrund für die Verzerrung differentieller Phase in dem Verstärker beseitigt wird.

Die Erläuterungen lassen erkennen, daß die Erfindung keineswegs auf Verteilerverstärker oder transistorisierte gegengekoppelte Verstärker beschränkt ist, bei denen die Verzerrungen differentieller Phase auf einem geringen Wert gehalten werden müssen und gleichzeitig eine geringe Zeitkonstante mit einer niedrigen Grenzfrequenz in der Gegenkopplungsschaltung eingeführt wird. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Schaltung auch anwendbar, wenn die veränderliche Miller-Kapazität gering gehalten werden soll. Beispielsweise kann die zweite Verstärkerstufe des in der Figur gezeigten Verstärkers als Miller-Integrator dienen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gegengekoppelter, mehrstufiger Transistor-Breitbandverstärker mit einer mittleren eine hohe Spannungsverstärkung sowie eine relativ große Zeitkonstante in der Gegenkopplungsschleife aufweisenden Verstärkerstufe mit einem ersten Transistor in Emitterschaltung, dessen Kollektor mit dem Emitter eines zweiten Transistors in Basisschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des zweiten Transistors (77? 2) wechselstrommäßig geerdet ist, z. B. mittels einer die Gleichvorspannung des zweiten Transistors liefernden Zenerdiode (13), und daß von dem Kollektor des zweiten Transistors nach Erde oder zur Basis des ersten Transistors (Ti? 3) ein Kondenator (C) geschaltet ist, der die Kapazität eines im Signalweg des Verstärkers liegenden Zeitkonstantengliedes (C, 14) bildet, wodurch die obere Grenz-

frequenz des Verstärkers unabhängig wird von signalamplitudenabhängigen Änderungen in der Miller-Kapazität zwischen Kollektor und Basis der beiden Transistoren.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerstufe (TRl.

TR3) eine oder mehrere Stufen (TRS, TR6) in Emitterfolgerschaltung nachgeschaltet sind und die Ausgangsspannung von dieser Stufe in Emitterfolgerschaltung oder von der letzten Stufe (TR 6) dieser Stufen (772 5, TR 6) in Emitterfolgerschaltung abgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen