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Transistorstufe mit begrenztem Ausgangspegel Die vorliegende Erfindung
behandelt eine Schaltungsanordnung für eine Transistorstufe mit begrenztem Ausgangspegel,
in deren Ausgangselektrodenkreis außer der Primärwicklung des Ausgangsübertragers
noch als den Ausgangspegel begrenzende Mittel vorgespannte Dioden ausgeordnet sind.
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Es ist bereits bekannt, für die Begrenzung von Wechselspannungen vorgespannte
Dioden einzusetzen. Der gewünschte Begrenzungspunkt läßt sich durch Einregeln der
Vorspannung erreichen. Wird eine Begrenzung beider Halbwellen gewünscht, so sind
zwei parallelliegende, gegensinnig gepolte Dioden einzusetzen und diese durch zwei
Spannungen entgegengesetzter Polarität vorzuspannen. Ein Ein-`regeln eines gewünschten
Begrenzungspunktes erfordert das gleichzeitige Verändern beider Vorspannungen. Eine
als Amplitudenbandpaß wirkende Abwandlung dieser Anordnung wird in der deutschen
Patentschrift 896 068 beschrieben. Hier ist zwischen Verstärkerausgang und nachgeschaltetem
Verbraucher die Reihenschaltung zweier gegensinnig gepolter Dioden eingeschaltet,
die ihre Vorspannungen von in den Ausgangsgleichstromkreis der Verstärkerstufe liegenden
wechselstrommäßig überbrückten Widerständen erhalten. Hierdurch wird der Aufwand
einer separaten Vorspannungsquelle für die Dioden vermieden. Es ist aber auch eine
Anordnung angegeben worden, bei der die Begrenzung durch die Reihenschaltung einer
Zenerdiode mit einer Kapazität erfolgt. Diese Anordnung spannt sich durch die an
der Zenerdiode entstehende Richtspannung selbst vor und symmetriert sich auch selbst.
Der Begrenzungspunkt ist nur durch die Daten der Zenerdiode gegeben und läßt sich
nicht einregem.
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In der deutschen Auslegeschrift
1102
835 werden nun
Begrenzeranordnungen beschrieben, bei denen an Stelle zweier Dioden ein symmetrischer
Transistor verwendet wird, der mit seinen Emitter- und Kollekanschlüssen parallel
zu einem Parallelresonanzkreis liegt. Die den Begrenzungspunkt bestimmende Vorspannung
der Basis dieses Transistors wird durch Spannungsabfall des Richtstromes an einer
RC-Kombination erhalten, wobei zum Erzielen einer höheren Ruhedämpfung der Anordnung
im nicht begrenzenden Zustand, also bei gesperrten Transistorstrecken das Einfügen
einer zusätzlichen Vorspannung bzw. ei-ier Zenerdiode in Reihe mit der RC-Kombination
| v geschlagen wird. |
| lei den beschriebenen Anordnungen ist die Lage |
| °' = Begrenzungspunktes durch die Dimensionierung |
| ' Schaltelemente bzw. Vorspannungen festgelegt |
| d läßt sich während des Betriebes nicht verändern. |
Oft besteht aber die Aufgabe, die Lage des Begrenzungspunktes innerhalb vorgegebener
Grenzen verändern zu können, um z. B. den Pol eines Reservegenerators an den Pegel
des Arbeitsgenerators anpassen und so Pegelsprünge bei der Umschaltung.vermeiden
zu können. Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine solche in der Lage des
Begrenzungspunktes einstellbare Transistorstufe mit begrenztem Ausgangspegel anzugeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Transistor-Verstärkerstufe mit
begrenztem Ausgangspegel, bei der im Ausgangselektrodenkreis des Transistors außer
der Primärwicklung des Ausgangsübertragers noch als den Ausgangspegel begrenzende
Mittel vorgespannte Dioden angeordnet sind, eingesetzt und die gestellte Aufgabe
dadurch gelöst, daß die .Primärwicklung des Ausgangsübertragers zwei hintereinandergeschaltete,
gleichsinnige Wicklungen aufweist, daß die Versorgungsspannung dem Verbindungspunkt
dieser Wicklungen über einen durch einen Kondensator überbrückten Widerstand zugeführt
wird, daß ferner an den freien Enden der hintereinandergeschalteten, gleichsinnigen
Wicklungen je eine Elektrode der beiden Dioden liegt, während deren andere Elektroden
an dem wicklungsfernen Ende des Widerstandes liegen, daß die beiden Dioden .so'
gepolt sind, daß sie von der am Widerstand abfallenden Spannung in Sperrichtung
vorgespannt sind, und däß die Ausgangselektrode des Transistors mit einem freien
Ende der hintereinandergeschalteten, gleichsinnigen Wicklungen verbunden ist, so
daß jeweils eine ,der Dioden bei überschreiten einer durch den Wert der am Widerstand
abfallenden Spannung vorbestimmten Amplitude der Wechselspannung während einer Halbwelle
leitend wird, daß ferner die Lage des Begrenzungspunktes dieser Diode entweder durch
Verändern des Ausgangselektrodenstromes des Transistors mittels der wirksamen Vörspannung
seiner Steuerelektrode gegenüber seiner Bezugselektrode
oder durch
Verändern des Wertes des Widerstandes eingestellt wird. ' ° - - " Weitere Gegenstände
dieser Erfindung sind die Anwendung dieser Begrenzeranordnung auf einen begrenzenden
Verstärker und einen Oszillator mit konstanter Ausgangsamplitude sowie die Anwendung
der einfachen Regelmöglichkdit des Begrenzungspunktes durch Verändern der Vorspannung.
der Steuerelektrode für eine amplitndenmöduliexte Oszillatorstufe. '.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend erläutert werden.
Hierbei zeigt F i g.1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
F i g. 2 als Beispiel den Einsatz dieser Schaltungsanordnung für eine Verstärkerstufe
mit begrenztem Ausgangspegels; F i g. 3 bringt als weiteres Beispiel eine Oszillatorstufe
mit konstanter Ausgangsamplitude, während F i g. 4 die Einsatzmöglichkeit dieser
Schaltungsanordnung zur Amplitudenmodulation einer Oszillatorstufe aufzeigt. -Es
soll nun zunächst an Hand der F i g. 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
eingehend beschrieben werden. Die Figur zeigt eine in Emitterschaltung betriebene
Transistorstufe. Trs. ist ein p-n-p-Transistor, in dessen Emitterkreis der Stabilisierungswiderstand
R 1 liegt. In seinem Kollektorkreis befindet sich die angezapfte Primärwicklung
eines übertragers 1T, wobei die Versorgungsspannung über ein RC-Glied R 2, C 1 der
Anzapfung zugeführt wird. Das eine Wicklungsende der Primärwicklung liegt am Kollektor
des Transistors Trs und ist gleichzeitig über eine Diode Glr2 mit dem Minuspol der
Versorgungsspannungsquelle verbunden. Das andere Wicklungsende ist über die Diode
Glrl mit dem Minuspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Durch die am Widerstand
R 2 abfallende Spannung sind die beiden Dioden Glr 1 und Glr 2 in
Sperrichtung vorgespannt, so daß sie nur für Amplitudenwerte, die oberhalb der Vorspannung
liegen, leitend werden. Da die beiden Wicklungsenden der Primärwicklung gegeneinander
eine Phasendifferenz von 180° aufweisen, werden beide HaIbwellen begrenzt, wenn
ihre Amplitude die Vorspannung überschreitet. Die Höhe der Vorspannung ergibt sich
aus dem in dem Kollektorkreis fließenden Gleichstrom und dem Ohmwert des Widerstandes
R2. Sie kann also durch Verändern des Kollektorstromes bzw. des Widerstandes R 2
eingestellt werden. Hierbei kann die Änderung des Kollektorstromes sowohl durch
Verändern der Basisvorspannung Usr als auch durch Ändern des Ohmwertes des Stabilisierungswiderstandes
R 1 in dem Emitterkreis erfolgen. Der =Kondensator C 1 ist in bekannter Weise so
zu bemessen, daß er für die zu begrenzende Frequenz praktisch einen Kurzschluß darstellt.
Sollen beide Halbwellen gleichmäßig begrenzt werden, so ist die Anzapfung der Primärwicklung
des übertragers als Mittelanzapfung auszubilden. Es kann aber auch eine ungleichmäßige
Begrenzung der einzelnen Halbwellen erreicht werden, wenn die Primärwicklung unsymmetrisch
aufgebaut wird, also die Anzapfung nach dem einen oder anderen Ende zu verschoben
wird.
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In den F i g. 2 bis 4 sind nun-verschiedene Anwendungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. F i g. 2 zeigt eine Verstärkerstufe
mit begrenztem Ausgangspegel. über den -Koppelkondensator C3 wind der Basis des
Transistors Trs die zu verstärkende Wechselspannung zugeführt, während diese Elektrode
über den Spannungsteiler R 3 und R 4 ihre Vorspannung erhält. Durch Verändern -des
Spannungsteilerverhältnisses beispielsweise durch Ändern des Ohmwertes des Widerstandes
R 3 läßt sich die Vorspannung der Basis,,dadurch auch der Kollektorruhestrom und
damit die Vorspännung der Dioden Glrl und Glr2 einstellen. Diese Verstärkerstufe
wird also die an die Basis gegebenen Wechselspannungen bis zu dem durch die Vorspannung
bestimmten Ausgangspegel normal verstärken, darüber jedoch ihre Amplitude auf den
durch die Vorspannung bestimmten Wert begrenzen.
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F i g. 3 zeigt nun ein Beispiel einer Oszillatorstufe mit begrenztem
Ausgangspegel. Die Primärwicklung des Ausgangstransformators ist mittels des Kondensators
C 2 auf die gewünschte Oszillatorfrequenz abgestimmt. Mittels einer zusätzlichen
Rückkopplungswicklung erfolgt eine Rückkopplung in den Emitterkreis, so daß Selbsterregung
erfolgt. Die Vorspannung der Basis wird mittels der Zenerdiode ZD mit Vorwiderstand
R 3 stabilisiert, wobei der Arbeitspunkt und damit der Kollektorstrom durch Verändern
des Widerstandes R 1 eingestellt wird. Die Ausgangsamplitude dieser Oszillatorstufe
wird auf den der am Widerstand" R 2 abfallenden Vorspannung gleichen Spitzenwert
stabilisiert.
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Es braucht wohl nicht erwähnt zu werden, daß auch eine Rückkopplung
auf den Basiskreis erfolgen kann, ohne daß die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung
hiervon berührt wird.
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F i g. 4 zeigt nun schließlich den Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zur Amplitudenmodulation einer Oszillatorstufe. Die Ausbildung des Emitter- und
Kollektorkreises entspricht im wesentlichen der nach F i g. 3, jedoch erfolgt hier
das Einregeln der Diodenvorspannung mittels des Widerstandes R2. Die Basis erhält
über einen Spannungsteiler R3, R 4 ihre Vorspannung, wobei die Modulationsspannung
über einen Koppelkondensator der Basis zugeführt wird. Hierbei muß der Widerstand
R 4 für die Trägerfrequenz überbrückt werden, während für die Modulationsfrequenz
der Scheinwiderstand hinreichend groß sein muß. Der Kondensator C1 ist so auszulegen,
daß sein Scheinwiderstand für die Trägerfrequenz möglichst klein, für die Modulationsfrequenz
dagegen möglichst groß ist. Die auf die Basis gegebene Modulationsfrequenz verändert
in ihrem Takt den Kollektorstrom, womit sich auch gleichartig die Diodenvorspannung
ändert. Die Ausgangsamplitude wird somit entsprechend der Amplitude der Modulationsfrequenz
verändert, der Oszillator also amphtudenmoduliert.
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Als Beispiel sind bisher Transistorstufen mit einem p-n-p-Transistor
beschrieben worden. Selbstverständlich können diese Stufen auch mit n p-n-Transistoren
sowie auch in Emitterbasis- bzw. Kollektorschaltung, ferner auch mit Elektronenröhren
realisiert werden, wobei die Methode der Abwandlung in die hierfür notwendige Konfiguration
bekannt ist.