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Mehrstufiger selektiver Transistorverstärker Die Erfindung betrifft
einen mehrstufigen selektiven Transistorverstärker, bei dem wenigstens zwei Stufen
in der Verstärkung geregelt werden und bei dem durch die Regelung gegenläufige Änderungen
des Ein- oder Ausgangswiderstandes aufeinanderfolgender geregelter Stufen dadurch
erzielt werden, daß die Regelung abwechselnd in der einen Stufe durch Verminderung
des Kollektorstroms und damit der Steilheit (Abwärtsregelung) und in der anderen
durch Erhöhung des Kollektorstroms über den Arbeitspunkt größter Steilheit hinaus
und somit ebenfalls durch Verminderung der Steilheit (Aufwärtsregelung) erfolgt.
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Es ist bekannt, die Stufen eines derartigen Verstärkers durch Änderung
der Basisvorspannung und damit des Kollektorstroms zu regeln. Mit dem Kollektorstrom
ändert sich die Steilheit des Transistors und damit auch der Verstärkungsgrad der
einzelnen Stufen. Es ist auch bekannt, daß man hierbei entweder die sogenannte Abwärtsregelung
oder aber die sogenannte Aufwärtsregelung anwenden kann. Unter »Abwärtsregelung«
soll hier die Verkleinerung des Verstärkungsgrades durch Änderung der Basisvorspannung
zu kleineren Werten hin verstanden werden. Im Ruhezustand (kleine Regelspannung
bzw. höchstmögliche Vorspannung) arbeitet also der Transistor im Gebiet großer Steilheit.
Bei Auftreten einer Regelspannung (bzw. bei Änderung der Basisvorspannung) wird
er dann in ein Gebiet kleinerer Steilheit und kleineren Kollektorstroms gesteuert.
Dagegen soll unter dem Ausdruck »Aufwärtsregelung« eine Regelungsart verstanden
werden, bei der der Transistor im Ruhezustand (Ausgangszustand) ebenfalls im Gebiet
großer Steilheit arbeitet, bei der aber dann im Regelfall die Vorspannung erhöht
wird. Hierdurch wird der Kollektorstrom über den Arbeitspunkt größter Steilheit
hinaus erhöht, und es tritt auf Grund der Transistoreigenschaften wiederum eine
Verringerung der Steilheit und damit der Verstärkung ein.
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Man kann diese Erscheinung z. B. mit Hilfe eines im Gleichstromkreis
liegenden Widerstandes erzielen, der die Kollektorspannung so weit herabsetzt, daß
bei Annäherung an die Kollektorrestspannung die Steilheit verkleinert wird.
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Bei Anwendung beider Regelungsarten tritt der Nachteil auf, daß bei
der Regelung die selektiven Kreise eine Änderung der Bandbreite erfahren, was durch
Änderung des Wirkanteils des Transistoreingangs- und -ausgangswiderstandes zu erklären
ist. Weiterhin ist es bei der Regelung derartiger Verstärkerzüge nachteilig, daß
sich die Resonanzfrequenzen der selektiven Kreise ändern. Diese Verschiebung der
Mittenfrequenz wird durch den mit der Regelung veränderbaren Blindanteil des Transistoreingangs-
und -ausgangswiderstandes bewirkt. Zur Beseitigung dieser Nachteile sind verschiedene
komplizierte Maßnahmen bekanntgeworden, die in den einzelnen Verstärkerstufen angewendet
werden müssen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem mehrstufigen selektiven
Transistorverstärker wenigstens in eine Verstärkerstufe durch Erniedrigen und in
wenigstens einer anderen Verstärkerstufe durch Erhöhen des Kollektorstroms die Verstärkung
herabzusetzen. Diese Regelungsart wird bei der bereits vorgeschlagenen Anordnung
unter anderem dazu benutzt, das Frequenzverhalten des Transistorverstärkers zu kompensieren.
Bei dieser Regelungsart macht man sich die Tatsache zunutze, daß zwar bei beiden
Regelungsarten eine Verminderung der Verstärkung bei der Regelung erzielt wird,
daß sich aber bei den beiden Regelungsarten sowohl die Wirkanteile als auch die
Blindanteile des Transistoreingangs- und -ausgangswiderstandes in verschiedener
Weise ändern: Während nämlich bei der Abwärtsregelung bei Verkleinerung der Verstärkung
der Realteil des Eingangs- und Ausgangswiderstandes größer wird, was eine größere
Bedämpfung der vor-und nachgeschalteten Schwingkreise zur Folge hat, tritt bei der
Verkleinerung der Verstärkung bei der Aufwärtsregelung eine Verkleinerung des Realteils
des Ein- und Ausgangswiderstandes auf, wodurch die Kreise selektiver werden. Auch
die Blindanteile des Ein- und Ausgangswiderstandes werden bei der einen Regelungsart
kleiner und im anderen Fall größer. Durch die Anwendung beider Regelungsarten bei
aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen ist es nun aber möglich, die Mittenfrequenz
und die Bandbreite des gesamten Verstärkerzuges über den gesamten Regelbereich
weitgehend
konstant zu halten: Die gegenläufigen Einflüsse auf die genannten Größen gleichen
sich zumindest weitgehend aus.
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Oft, insbesondere bei Radarzwischenverstärkern, besteht der Wunsch.
die Bandbreite bei hoher Verstärkung. also bei geringem Eingangssignal wegen des
Rauschpegels kleiner zu halten als bei kleiner Verstärkung, also großem Eingangssignal.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Regelspannung,
für die in gleicher Art (A.bwärts- bzw. Aufwärtsregelung) geregelten Stufen
derart gewählt sind, daß die Verstärkung der aufwärts geregelten Stufen stärker
geändert wird als die der abwärts geregelten Stufen, wodurch eine Bandbreitenerhöhung
des Verstärkers bei Verminderung der Verstärkun2 erzielt wird.
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In der Zeichnung (F i g. 1 und 2) ist als Ausführungsbeispiel der
Erfindung in schematischer Form ein sechsstufiger selektiver Verstärker mit den
Stufen 1 bis 6 und den Ein- und Ausgangsklemmen E und A dargestellt. Die Verstärkerstufen
1, 3 und 5 werden mit der Regelspannung R; beaufschlagt, die hier eine Abwärtsregelung
bewirken soll. Dagegen wird an die Verstärkerstufen 2, 4 und 6 eine Regelspannung
R, angelegt, die eine Aufwärtsregelung bewirkt. Hierdurch wird, wie oben erläutert,
erreicht, daß bei entsprechender Bemessung der Regelspannungen R1 und R.., die Verstärkung
der aufwärts geregelten Stufen stärker geändert wird als die der abwärts geregelten.
Somit nimmt die gesamte Bandbreite des Verstärkers zu, wenn die Verstärkung herabgesetzt
wird.
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Es ist bekannt, daß sich bei mehrstufigen geregelten Transistorverstärkern
die Aussteuerbarkeit stark mit der Verminderung der Verstärkung ändert. Diese Erscheinung
tritt sowohl bei der Aufwärts- als auch bei der Abwärtsregelung auf. Hierdurch ergeben
sich bei größeren Signalamplituden leicht übersteuerungserscheinungen, die zu Kreuzmodulation,
Begrenzungserscheinungen und Oberwellenbildungen führen. Es ist bekannt, zur Vermeidung
dieser Nachteile dem Verstärkungszug ein Dämpfungsglied vorzuschalten, welches in
Abhängigkeit von der Verstärkung seine Dämpfung ändert. Gemäß einer weiteren Ausbildung
der Erfindung wird zur Vermeidung dieses Nachteiles dem Verstärker ein besonders
vorteilhaftes Dämpfungsglied vorgeschaltet, welches in F i g. 2 dargestellt ist.
Hier werden zwei Transistoren Tr 1 und Tr 2 über den
Transformator T im Gegentakt angesteuert. Die Kollektoren beider Transistoren
sind über Entkopplungswiderstände R1 und R2 zusammen an das ungeerdete Ende des
Schwingkreises Sch gelegt. Im Falle großer Eingangssignalspannung werden
beide Transistoren im näherungsweise gleichen Arbeitspunkt betrieben. Ihre Kollektorwechselströme
sind gegenphasig und heben sich am Ausgang theoretisch Ganz, im praktischen Betrieb
jedoch nur beinahe auf. Es wird also eine große Dämpfung erreicht, obwohl die Transistoren
in einem Arbeitspunkt betrieben werden, der maximale Aussteuerung zuläßt. Die Aussteuerbarkeit
läßt sich noch durch Gegenkopplung. z. B. mittels der unüberbrüekten Emitteiwiderstände
R3 und R4 erhöhen. Im Falle geringen Eingangssignals wird der Transistor Tr2 durch
eire Regelspannung U,? zu kleinerer Verstärkung geregelt. Transistor Trl übernimmt
dann die Verstärkung des Signals allein, da Tr 1 mit seinem Basiswiderstand unverändert
an der Vorsorgungsspannung Ut, liegen bleibt.