DE1243728B

DE1243728B - Schaltungsanordnung fuer eine Transistor-Trennstufe mit vorgegebenem, auch bei veraenderlichem Lastwiderstand konstant bleibendem Eingangswiderstand und konstanter Spannungsdaempfung

Info

Publication number: DE1243728B
Application number: DEST20099A
Authority: DE
Inventors: Leo Becker
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1962-12-19
Filing date: 1962-12-19
Publication date: 1967-07-06
Also published as: CH412016A; US3284718A; GB1021377A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/08

Nummer: 1243 728

Aktenzeichen: St 20099 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 19. Dezember 1962

Auslegetag: 6. Juli 1967 '

Die Erfindung bezieht'sich auf'eine Transistorsfufe zur Korrektion des Ein- bzw. Ausgangswiderstandes, vorzugsweise zum Hintereinanderschalten von frequenzabhängigen Netzwerken. Solche elektrischen Netzwerke, wie z. B. Filter, Entzerrer, haben im allgemeinen frequenzabhängige, komplexe Eingangsund Ausgangswiderstände. Wenn man nun zwei solche Netzwerke' hintefeirianderschaltet, wird das erste nut dem komplexen, frequenzabhähgigen Eingangswiderstand des 'zweiten abgeschlossen. Umgekehrt ist aber auch für das zweite Netzwerk der Eingangsquellwidefstand frequenzabhängig und komplex. Durch diese Wechselwirkung ergibt sich, daß die Betriebsdämpfung der Zusammenschaltung von der Summe der Betriebsdämpfungen der einzelnen Netzwerke abweicht. Grundsätzlich kann man diesen Mangel dadurch beneben, daß man Konstant-Z-Netzwerke hierfür verwendet. Solche Netzwerke benötigen'aber zu ihrer Auslegung etwa die doppelte Anzahl von Bauelementen gegenüber denen mit frequenzabhängigem, komplexen Ein- und Ausgangswiderstand. Falls aber ein solches Netzwerk auch noch veränderbar sein soll, so sind bei Konstant-Z-Netzwerken hierfür immer zwei zueinander duale Veränderungen im Netzwerk notwendig. Dadurch wird die Bedienung schwierig.

Es ist nun bekannt, die beiden hintereinandergeschalteten Netzwerke durch eine Verstärkerstufe zu entkoppeln. Als solche zur Entkopplung dienende Verstärkerstufen können beispielsweise Emitterfolgerstufen, wie sie in der USA-'-Patentschrift 2 888 578 beschrieben wurde, verwendet werden. Entsprechend den Röhrenkathodenverstärkern weisen sie einen verhältnismäßig hohen Eingangswiderstand und einen niedrigen Ausgangsquellwiderstand auf. Nachteilig ist dabei allerdings, daß ihr Eingangswiderstand von der Größe des Lastwiderstandes abhängig ist. Dieses hat aber den Nachteil, daß bei Ausfall eines verstärkenden Elementes der Leitungszug vollständig unterbrochen wird. Auch müssen an solche Verstärker die hohen Anforderungen der Trägerfrequenztechnik gestellt werden, und für jeden Verstärker muß ein Ersatzverstärker vorhanden sein.

Die deutsche Patentschrift 1110 690 schlägt nun zur Lösung dieser Aufgabe für im Längszweig eines Leitungszuges eingeschaltete Zweipolentzerrer eine Schaltungsanordnung vor, bei der parallel zum Eingang der Ausgangskreis eines Verstärkerelementes mit dem Leerlaufverstärkungsfaktor 1 liegt, dessen Innenwiederstand annähernd gleich dem Quellwiderstand der Eingangsspannung ist und von der Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung gesteuert Schaltungsanordnung für eine Transistor-Trennstufe mit vorgegebenem, auch
bei veränderlichem Lastwidefstand konstant
bleibendem Eingangswiderstand und
konstanter Spannungsdämpfung

Anmelder: - ., ■

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Leo Becker, Ludwigsbuig

wird. Diese Anordnung ist also nur für im Längszweig liegende Zweipolnetzwerke verwendbar, wobei der Lastwiderstand R₂ gleich Z sein und der Transistor nach dem Prinzip der überbrückten T-Glieder den dualen Widerstand erzeugen muß.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine Transistor-Trennstufe anzugeben, deren Eingangswiderstand sich nicht ändert, wenn der Lastwiderstand sich ändert. Selbst bei durch einen Frequenzgang sich ändernden komplexen Lastwiderständen soll der Eingangswiderstand dieser Trennstufe unverändert praktisch reell bleiben. Selbst ein Ausfall des Transistors dieser Stufe soll keine Änderung des Eingangswiderstandes bewirken und darf nicht zu einer Unterbrechung der Nachrichtenübertragung führen, wogegen eine Erhöhung der Durchgangsdämpfung durch diesen Ausfall zulässig ist. Vorteilhaft ist der Einsatz einer solchen Transistor-Trennstufe zum Hintereinanderschalten frequenzabhängiger Netzwerke, da, wie schon erwähnt, eine erhebliche Bauelementeersparnis bei solchen Netzwerken zu erzielen ist, wenn sie einen frequenzabhängig kom-. plexen Eingangswiderstand aufweisen dürfen und nur ein reeller Abschlußwiderstand gefordert werden muß.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Transistor-Trennstufenanordnung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß diese Anordnung rein wechselstrommäßig die Konfiguration eines aktiven Vierpoles in TT-Form aufweist, bei der im ersten Querzweig ein Spannungsteiler liegt, während im zweiten Querzweig

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Claims

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die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors an- sehen Basis und Emitter ist. Entsprechend ergibt sich geordnet ist, bei der ferner in dem einen Längszweig, für die Ströme:
an dem auch der Emitter des Transistors angeschlos- / · Ä + [/_FB = J R
sen ist, zwischen Spannungsteiler und Emitter- 3 3 ι ι
anschluß ein Widerstand eingeschaltet ist, während 5 Da die Wechselspannung zwischen Basis und der andere Längszweig, der den Kollektoranschluß Emitter Yernachlässigbar klein ist, kann Herfür geenthält, durchverbunden .ist, daß die durch den setzt werden:
Spannungsteiler geteilte Eingangswechselspannung U₁= U₃,
der Basis des Transistors als Steuerspannung zu- und

geführt wird, daß ferner zur Gleichstromversorgung io J₁ · R₁ = J₂ · R_s.
des Transistors weitere wechselstrommäßig parallel

zu den Widerständen des Spannungsteilers angeord- Da U₁ direkt proportional der Eingangsspan-

nete Widerstände und zur Trennung des Gleich- nung U₀ ist, ist es auch ü_?, d.h. also, der Strom

stromweges vom Wechselstromweg Kondensatoren J₀=J₁H-J₃ ist direkt proportional der Eingangsspan-

vorgesehen sind. 15 nung. Damit ist der Eingangsscheinwiderstand kon-

Hierbei sind zwar Spannungsteiler zur Gleichstrom- stant und reell.

Versorgung der Basis eines Transistors beispielsweise Die verwendete Kollektorschaltung hat einen sehr aus der deutschen Auslegeschrift 1098 042 bekannt. niedrigen Ausgangsquellwiderstand und eine Span-Für eine symmetrische Begrenzerschaltung sind auch nungsverstärkung von etwa 1. Da infolge des Spanbereits, wie aus der - deutschen Auslegeschrift 20 nungsteilers A₁, U₂ nur ein Teil der Eingangsspan-1113 247 zu ersehen ist, zwei parallelgeschaltete nung als Steuerspannung wirksam wird, ergibt sich Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps zwischen den Klemmen 1, 2 und 3, 4 eine konstante verwendet worden, deren Kollektor-Emitter-Strecken Spannungsdämpfung,
parallel zum Lastwiderstand liegen. Die bisher an Hand der F i g. 1 beschriebene

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren ein- ²5 Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltimgs-

gehend beschrieben werden. Es zeigt anordnung berücksichtigte nicht die Gleichstromver-

F ig. 1 ein Wechselstrom-Prinzipschaltbild der er- sorgung des Transistors Trs. Eine praktisch aus-

findungsgemäßen Schaltungsanordnung und geführte Schaltung, die die hierfür benötigten

Fig. 2 ein ausgeführtes Beispiel einer solchen An- Elemente enthält, ist in Fig. 2 dargestellt. Die

Ordnung. 30 Steuerelektrode des Transistors erhält ihre Gleich-

Fig. 1 zeigt das Wechselstrom-Prinzipschaltbild Stromvorspannung über einen SpannungsteilerA₄, R_n,

der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Hierin wobei wechselstrommäßig der Widerstand i?₄ bzw. R_s

sind alle nur zur Gleichspannungsversorgung der dem Widerstand Ju₁ bzw. i?₂ parallel liegt. Gleich-

Elektroden des Transistors Trs dienenden Elemente strommäßig liegen die Widerstände JR₃, R₁ und R₂

weggelassen. 1 und 2 sind die Eingangs-, 3 und 4 die 35 in Serienschaltung im Emitterkreise des Transi-

Ausgangsklemmen. Parallel zu den Eingangsklem- stors Trs.

men 1 und 2 liegt ein Spannungsteiler aus den Die Kondensatoren C₁ bis C₄ dienen nur zur Widerständen R₁ und R_s, dessen Abgriff mit der gleichstrommäßigen Trennung und sollten in ihren Basis eines Transistors Trs verbunden ist, wogegen Kapazitätswerten so groß gehalten werden, daß sie dessen Emitter an der AusgangsMemme 3 und dessen 4° für das Wechselstromverhalten keine Rolle spielen. Kollektor an der Ausgangsklemme 4 liegt. Im Zuge Die in F i g. 2 dargestellte Ausführung der erfinder Leitung 1 bis 3 ist ein ohmscher Widerstand R₃ dungsgemäßen Schaltungsanordnung wurde mit folzwischen Spannungsteileranschluß und Emitter des genden Werten der Bauelemente realisiert. Alle Transistors, eingeschaltet Aufgabe der Erfindung ist Kondensatoren hatten einen Kapazitätswert von es, den zwischen den Punkten 1 und 2 meßbaren 45 32 μΡ. Der Widerstand R₁=780 Ω, i?₂=l,4kö, Widerstand — den Eingangswiderstand der An- 2?, =250Ώ, J?₄ = 2,5kQ und Ä₅ = 24kfi. Bei einer odnung — konstant zu halten, wenn ein an den Aus- Versorgungsspannung U_s von 24 Volt hat die Angangsklemmen 3 und 4 angeschlossener Lastwider- Ordnung einen Eingangswiderstand von 600 Ω und stand seinen Wert in weiten Grenzen ändert. Ein eine Spannungsdämpfung von 0,35 N.
konstanter Eingangswiderstand bewirkt, daß bei einer 5° Es braucht wohl nicht darauf hingewiesen zu wersich ändernden Eingangsspannung U₀ der Eingangs- den, daß auch andere Modifikationen für die Verström J₀ sich entsprechend dem Wert von U_a ändert. sorgung der Elektroden mit den erforderlichen Da bei einem Transistor der Emitterstrom um den Gleichspannungen möglich sind. So kann z. B. die Stromverstärkungsfaktor β größer als der Basisstrom Steuerelektrode auch über einen Spannungsteiler A₄' ist — β liegt üblicherweise im Bereich 10 bis 100 — 55 und A₅', der direkt über die Versorgungsspannung U_B und die verwendete Kollektorschaltung einen hohen liegt, vorgespannt werden.
Eingangswiderstand gegenüber den wechselstrommäßig parallelliegenden Widerständen R₁ und R₂ Patentanspruch:
aufweist, kann der Basiseingangswiderstand gegenüber diesen, also auch der Basiseingangsstrom ge- 60 Schaltungsanordnung für eine Transistorgenüber dem durch den Teiler A₁, R₂ fließenden, Trennstufe mit vorgegebenem, auch bei ververnachlässigt werden. änderlichem Lastwiderstand konstant bleibendem

Für die am Widerstand i?g stehende Wechselspan- Eingangswiderstand und konstanter Spanmmgs-

nung gilt dämpfung, vorzugsweise zum Hintereinander-

fj _ jj 1 jj 65 schalten frequenzabhängiger Netzwerke, da-

¹ ^{s EB}' durch gekennzeichnet, daß diese An-

worin U₁ die Wechselspannung am Widerstand S₁, Ordnung rein wechselstrommäßig die Konfigura-

ZJ₃ die an R_s und Ug₃ die Wechselspannung zwi- tion eines aktiven Vierpols in W-Form aufweist,