DE1211267B

DE1211267B - Schaltungsanordnung zur Erzielung sehr hoher Gegenkopplungsgrade bei Niederfrequenz-verstaerkern

Info

Publication number: DE1211267B
Application number: DEST17585A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Guenther Hoefgen
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-03-16
Filing date: 1961-03-16
Publication date: 1966-02-24

Description

Schaltungsanordnung zur Erzielung sehr hoher Gegenkopplungsgrade bei Niederfrequenzverstärkern Für manche Anwendungszwecke wird an Niederfrequenzverstärker die Forderung gestellt, einen besonders kleinen Klirrfaktor oder einen extrem niedrigen Innenwiderstand oder beides zugleich aufzuweisen, was bekanntlich mit einer starken Spannungsgegenkopplung erreicht werden kann. Die hierfür erforderlichen Gegenkopplungsgrade lassen sich in der Regel nur verwirklichen, wenn sich die Gegenkopplung über mehrere Stufen erstreckt. Das kann aber durch die mit jeder Stufe zunehmenden Phasendrehungen im Hochfrequenzgebiet leicht zur Selbsterregung führen. Es ist daher äußerst schwierig, bei hohen Gegenkopplungsgraden mit herkömmlichen Mitteln eine einwandfreie Stabilität zu erzielen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, mit der sehr hohe Gegenkopplungsgrade bei Niederfrequenzverstärkern erzielt werden können und die aus zwei Verstärkerstufen besteht, deren Verstärkung groß gegen eins ist und deren Innenwiderstand gleich dem Innenwiderstand des in der betreffenden Stufe verwendeten Verstärkerelements ist. Das Ausgangssignal wird hierbei gegenphasig zum Eingangssignal erzeugt, wobei Spannungsgegenkopplung angewendet wird. Die Erfindung besteht darin, daß das Ausgangssignal vom Ausgang der zweiten Verstärkerstufe durch ohmsche Spannungsteilerwiderstände auf einen Wert gebracht wird, der klein gegen das Ausgangssignal selbst ist, daß der so erhaltene Teil des Ausgangssignals unter Anwendung galvanischer Kopplung einem Impedanzwandler zugeführt wird und daß der Ausgang des Impedanzwandlers galvanisch mit dem Verstärkerelement der ersten Stufe in der Weise so verbunden wird, daß sich der am Ausgang des Impedanzwandlers vorhandene Teil des Ausgangssignals gegenkoppelnd linear zum Eingangssignal der ersten Stufe addiert. Der Impedanzwandler ist zweckmäßig eine Elektronenröhre in Anodenbasisschaltung oder ein Transistor in Kollektorbasisschaltung.
Zur Erzielung sehr hoher Gegenkopplungsgrade bei Niederfrequenzverstärkern sind Schaltungsanordnungen bekannt, mit denen die gestellte Aufgabe jedoch nicht erzielt werden kann. Bei diesen Schaltungsanordnungen befindet sich nämlich weder vor noch hinter dem als Impedanzwandler wirksamen Verstärkerelement eine galvanische Kopplung, noch wird dort ein Spannungsteiler am Ausgang der Ausgangsröhre benutzt. Diese Merkmale sind aber unbedingt erforderlich, um hohe Gegenkopplungsgrade zu erzielen -und die Gefahr der Selbsterregung praktisch auszuschalten.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll an Hand von F i g. 1 erläutert werden. Der Verstärker sei dargestellt durch die Verstärkerröhren V1 und V2 in RC-Schaltung, wobei der Einfachheit halber eine feste Gittervorspannung für die Röhren angenommen wird. Die Gegenkopplung erfolgt von der Anode der Endröhre V2 auf die Kathode der Vorröhre V1 derart, daß in den Gegenkopplungsweg als Impedanzwandler eine Röhre V3 in Anodenbasisschaltung (Kathodenverstärker) eingeschaltet wird. Der Abgriff der Gegenkopplungsspannung, der an der Anode der Endröhre V2 durch die Spannungsteilerwiderstände R1 und R2 erfolgt, kann sehr hochohmig sein, da die Röhre V3 am Gitter leistungslos steuerbar ist. An der Kathode steht nun die Gegenkopplungsspannung sehr niederohmig zur Verfügung, so daß die Einkopplung auf die Kathode der Vorröhre V1 in einfacher Weise durch einen gemeinsamen Kathodenwiderstand RK möglich wird. Der besondere Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß trotz hochohmigen Abgriffs der Gegenkopplungsspannung beliebig große Gegenkopplungsfaktoren erzielt werden können. Bei direkter Kopplung von der Anode der Endröhre auf die Kathode der Vorröhre, also ohne Zwischenschalten eines Impedanzwandlers, wäre dagegen der Spannungsteil°rwiderstand R2 in F i g. 1 als die sehr niederohmige Impedanz der Kathodenstrecke der Vorröhre vorgegeben, so daß der Abgriff der Gegenkopplungsspannung an der Anode der Endröhre durch den Spannungsteilerwiderstand R1 ebenfalls relativ niederolunig werden muß, und zwar um so niederohmiger, je größer die Gegenkopplungsfaktoren sein sollen. Wegen des damit zunehmenden Leistungsverlustes in R1 bleiben daher in der Regel die erreichbaren Gegenkopplungsfaktoren gering.
Die Schaltung ist außerdem besonders für Gegentakt-B-Verstärker geeignet (F i g. 2). Denn da beim Betrieb des B-Verstärkers die Endröhren wechselnd stromlos sind, ist jeweils nur eine Primärhälfte des Ausgangsübertragers stromführend, während die andere leerläuft. Die Gegenkopplungsspannung, die ja von beiden Anoden der Endröhren abgegriffen wird, muß daher für jeweils einen Gegenkopplungszweig von der stromführenden auf die leerlaufende Seite des Ausgangsübertragers übersetzt werden. Der Ausgangsübertrager ist aber mit Streuinduktivitäten behaftet. Für ein einwandfreies Funktionieren der Gegenkopplung, insbesondere für eine einwandfreie Stromübernahme zwischen den beiden Endröhren bei Aussteuerung, ist es daher besonders. wichtig, daß die Gegenkopplungsspannung an den Anoden der Endröhren sehr hochohmig abgegriffen wird. Diese Forderung ist naturgemäß bei direkter Kopplung von der Anode der Endröhre auf die Kathode der Vorröhre ebenfalls nicht erfüllt, da der Abgriff der Gegenkopplungsspannung durch die Spannungsteilerwiderstände Ni dann niederohmig wird.
Es ist so augenfällig, daß durch die Einführung des Impedanzwandlers eine Erhöhung der Selbsterregungsgefahr durch phasendrehende Glieder nicht gegeben ist, da die gesamte Gegenkopplung galvanisch, also ohne Koppelkondensatoren und sehr niederohmig erfolgt, so daß demzufolge mögliche Phasendrehungen auf das durch den zweistufigen Verstärker gegebene Minimum begrenzt bleiben. Dadurch ist die einwandfreie Stabilität auch bei sehr hohen Gegenkopplungsgraden gewährleistet.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Erzielung sehr hoher Gegenkopplungsgrade bei Niederfrequenzverstärkern, bestehend aus zwei Verstärkerstufen, deren Verstärkung groß gegen eins ist, deren Innenwiderstand gleich dem Innenwiderstand des in der betreffenden Stufe verwendeten Verstärkerelements ist und bei denen das Ausgangssignal gegenphasig zum Eingangssignal erzeugt wird, durch Anwendung einer Spannungsgegenkopplung, dadurch gekennzeichnet, daßvom Ausgang der zweiten Verstärkerstufe das Ausgangssignal durch ohmsche Spannungsteilerwiderstände auf einen Wert gebracht wird, der klein gegen das Ausgangssignal selbst ist, daß der so erhaltene Teil des Ausgangssignals unter Anwendung galvanischer Kopplung einem Impedanzwandler zugeführt wird und daß der Ausgang des Impedanzwandlers galvanisch mit dem Verstärkerelement der ersten Stufe in der Weise verbunden wird, daß sich der am Ausgang des Impedanzwandlers vorhandene Teil des Ausgangssignals gegenkoppelnd linear zum Eingangssignal der ersten Verstärkerstufe addiert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler eine Elektronenröhre in Anodenbasisschaltung oder ein Transistor in Kollektorschaltung ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 846 866, 962174; deutsche Auslegeschrift Nr. 1052 594; Frequenz, 11/52, S. 330 bis 335; Proc. Inst. El. Eng. II, 64/51, S. 540; Rado Mag-FS. Mag, 7/54, S. 205, 206.