DE1247405B - In einem weiten Bereich regelbarer einstufiger Transistorverstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGBSCHRIFT

Int. Cl.:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/08

Nummer:
Aktenzeichen:'
Anmeldetag:
Auslegetag:

T 18509 Vin a/21 a2

9. Juni 1960

17. August 1967

Die Erfindung betrifft einen in einem weiten Bereich regelbaren einstufigen Transistorverstärker, bei dem die Regelung durch Änderung des Widerstands eines Hilfstransistors bewirkt wird.

Bei einstufigen Transistorverstärkern wird im allgemeinen die Verstärkungsregelung durch Änderung der Vorspannung der Steuerelektrode des Verstärkungselementes, also durch Beeinflussung der Steilheit bewirkt. Diese Regehnöglichkeit hat den Vorteil großer Einfachheit. Allerdings ist bei derartigen Schaltungen der Regelbereich nicht allzu groß, zumindest dann nicht, wenn man nicht bereichsweise große Verzerrungen des Signals in Kauf nehmen will. Bei einer weiteren Regelmöglichkeit von- Verstärkern wird die Gegenkopplung des Verstärkungselementes geändert. Man kann zur Regelung ein Potentiometer, einen gesteuerten Transistor, eine gesteuerte Diode usw. verwenden. Auch bei dieser Regelungsart ist der Regelbereich begrenzt, bzw. es treten bei Vergrößerung des Regelbereichs starke Verzerrungen auf.

Bei sogenannten Rauschsperrenschaltungen regelt man bekanntlich in Abhängigkeit von der aus dem Rauschen erzeugten Regelgleichspannung den zur Verstärkung des Signals verwendeten Transistor. Man steuert in Abhängigkeit vom Rauschen den Verstärkungsfaktor zwischen dem Zustand »Verstärkung etwa gleich null« und »volle Verstärkung«. Im Übergangsbereich zwischen diesen beiden Zuständen wird das Signal stark verzerrt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen einstufigen regelbaren Transistorverstärker mit großem Regelbereich zu schaffen, bei dem die Verzerrungen sehr klein bleiben. Ein solcher Verstärker soll auch bei Rauschsperrenschaltungen verwendbar sein, wobei zwischen den beiden erwähnten Schaltzuständen nur geringe Verzerrungen auftreten dürfen.

Der erfindungsgemäße Verstärker ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransistor durch Gegenkopplung einen gegenüber seinem Gleichstromwiderstand niedrigen Wechselstromwiderstand erhält, und daß er derart in den Verstärker eingeschaltet ist, daß er gleichzeitig entweder sowohl die Vorspannung des zur Verstärkung benutzten Transistors als.auch dessen Signaleingangsstrom (oder Eingangssparmung) oder sowohl den Betriebsgleichstrom des zur Verstärkung benutzten Transistors als auch dessen Gegenkopplung beeinflußt.

Es sind bereits Verstärkerschaltungen bekanntgeworden, bei denen ebenfalls zwei Regelungsarten gleichzeitig auftreten. Bei der einen bekannten Röhrenschaltung (DBP 701325) wird eine Schaltung mit

In einem weiten Bereich regelbarer einstufiger
Transistorverstärker

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Winfried Knobloch, Ulm/Donau

gegenüber dem Außenwiderstand niedrigem Innenwiderstand vorausgesetzt, und von einer nachfolgenden Röhre wird zur Anode der vorhergehenden Röhre über einen hohen Widerstand ein Teil der Ausgangsspannung als Gegenkopplungsspannung zurückgeführt. Bei Änderung der Gittervorspannung der Röhre, zu deren Anode die Gegenkopplungsspannung geführt wird, ändert sich zwar die Steilheit nur wenig, jedoch ändert sich der Gegenkopplungsgrad. Hierdurch wird eine Verstärkungsregelung durch Vorspannungsänderung ermöglicht. Diese bekannte Schaltung ist auf die Verwendung besonderer Röhren zugeschnitten. Außerdem wird vorausgesetzt, daß wenigstens eine weitere Röhre der geregelten Röhre nachgeschaltet ist.

Aus der deutschen Patentschrift 730 244 ist es bei Röhrenverstärkern bekannt, daß man die Verstärkungsregelung durch Vorspannungsänderung dadurch unterstützen kann, daß man gleichzeitig mit der Änderung der Vorspannung einer ersten Röhre die Gegenkopplung zwischen einer zweiten nachgeschalteten Röhre und dem Eingang der ersten Röhre ändert. Auch hier ist es notwendig, daß auf die Röhre, an der geregelt wird, eine weitere Röhre folgt.

Schließlich ist es auch noch bekannt (Deutsches Patent 750150), von mehreren in Kaskade geschalteten Röhren bei einer die Gitterspannung und zwischen zwei anderen die Gegenkopplung zu ändern.

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Auch hierfür benötigt man einen mehrstufigen Ver- sehen Gleich- und Wechselstromwiderstand geändert

stärker. werden. Man kann somit auf einen Punkt mit kleinst-

Von all diesen bekannten Schaltungen unterschei- möglichen Verzerrungen einstellen. Es hat sich in

det sich die erfindungsgemäße Schaltung dadurch, der Praxis gezeigt, daß der regelbare Widerstand 14

daß die Regelung innerhalb einer Verstärkersrufe 5 auch entfallen kann. .

durchgeführt wird. Ein nachgeschaltetes Verstärkungs- Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist noch eine element ist nicht notwendig. Die Erfindung besteht zusätzliche Spannungsquelle 16 eingeschaltet, die gejedoch nicht allein darin, zwei Regelungsarten in währleistet, daß der Betriebsstrom des Verstärkers 6 einem einstufigen Verstärker zur Anwendung zu bis Null geregelt werden kann. Durch die gleichbringen, sondern auch darin zur Realisierung dieses " zeitige Änderung sowohl der Signalspannung als auch Prinzips bei einem einstufigen Verstärker ein Schalt- der Vorspannung wird eine bedeutende Vergrößeelement, nämlich einen gegengekoppelten Hufs- rung des Regelbereiches (größer 40 db) erreicht, transistor, zum Einsatz zu bringen, dessen Wider- ohne daß hierdurch unzulässige Verzerrungen in Standsvariation eine zweifache Regelung hervorruft. Kauf genommen werden müssen. Auch die bei

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele ¹S Rauschsperrenschaltungen auftretenden Nachteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darge- werden durch die Verwendung der erfindungsstellt. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird gemäßen Schaltung vermieden,
zur Erzielung des großen Regelbereiches ohne un- Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, welches zulässige Verzerrungen des Signals die Basisvorspan- insbesondere bei sehr kleinem Innenwiderstand der nung des zur Verstärkung ausgenutzten Transistors ²⁰ speisenden Wechselspannungsquelle 1 von Vorteil ist, und das Eingangssignal der Schaltung gleichzeitig wird der Betriebsgleichstrom, also wie im Ausfühgeändert. Die Signalquelle, z. B. eine Tonfrequenz- rungsbeispiel der F i g. 1 ebenfalls die Steilheit des quelle, trägt das Bezugszeichen 1, der zugehörige Verstärkungstransistors, geändert. An Stelle der Än-Innenwiderstand das Bezugszeichen 2. Über den derung der Signalspannung wird hier aber die Gegen-Koppelkondensator 3 wird das Signal auf den Tran- ²5 kopplung des Verstärkungselementes 6 gleichzeitig sistor 6 gegeben, der das Signal verstärkt. Die am variiert. Die sich entsprechenden Schaltelemente der Kollektorwiderstand 7 abfallende Ausgangsspannung F i g. 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen bewird über den Koppelkondensator 8 an den Last- zeichriet. Auch hier, ist die Signalspannungsquelle widerstand 18 gelegt. Der Emitterwiderstand der mit ihrem Innenwiderstand mit 1 und 2 und der Schaltung trägt das Bezugszeichen 9. Über den Kon- 3o Koppelkondensator mit 3 bezeichnet. Die den Basisdensator 10 liegt der Emitter des Verstärkers 6 aber spannungsteiler bildenden Widerstände tragen das wechselspannungsmäßig an Masse. Die Betriebs- Bezugszeichen 4 und 5, während das Verstärkungsspannungsquelle der Schaltung ist mit 17 bezeichnet. element selbst wiederum das Bezugszeichen 6 auf-Die Widerstände 4 und 5 bilden den Basisspannungs- weist. Der Kollektorwiderstand des Transistors 6 ist teiler für den Transistor 6. 35 mit 7 bezeichnet, der Koppelkondensator mit 8 und

Die bis jetzt beschriebene Schaltungsanordnung der Lastwiderstand mit 18. Die Betriebsspannungsdient der Signalverstärkung. Zur Regelung des Ver- quelle trägt das Bezugszeichen 17. Alle diese Schalstärkungsfaktors ist nun parallel zu dem Widerstand 5 tungselemente gehören zum eigentlichen Verstärker, ein Hilfstransistor 13 gelegt, der an seiner Basis Die Regelung wird durch den nunmehr zwischen von einer Gleichspannung aus der Quelle 11 über 4° Emitter und Masse liegenden, von der Gleichspanden Entkopplungswiderstand 12 angesteuert wird. nungsquelle 11 über den Koppelwiderstand'12 an Der einstellbare Widerstand 14 und der Kondensator der Basis gesteuerten Hilfstransistor 13 bewirkt. 15 bilden für den Hilfstransistor 13 eine spannungs- Auch hier sind Gegenkopplungsglieder 14 und 15 proportionale Stromgegenkopplung. Hierdurch wird vorgesehen, die die gleiche Aufgabe und Wirkung der Wechselstromausgangswiderstand des Hilfstran- 45 wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 haben. Zwisistors 13 verringert. sehen Emitter des Transistors 6 und dem Kollektor

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist des Hilfstransistors 13 liegt der durch den Kondenfolgende: Wird der Hilfstransistor 13 auf Grund einer sator 10 überbrückte Emitterwiderstand 9. Zwischen Änderung der Gleichspannung aus der Quelle 11 die Gleichstromquelle 11 und Masse ist noch eine durchlässiger, so sinkt sein Gleichstrom-, aber auch 5° weitere Gleichspannungsquelle 20 eingeschaltet, sein Wechselstromwiderstand. Ohne die Gegenkopp- Praktisch stellt die von dieser Spannungsquelle 20 lungsglieder 14 und 15 wäre der Wechselstromwider- gelieferte Spannung eine Schwellenspannung dar, die stand derart groß, daß sich praktisch durch die von der Spannung der Quelleil überschritten wer-Änderung der Gleichspannung keine Änderung für den muß, bevor die Regelung einsetzt. Zwischen der das Eingangssignal ergeben würde. Durch die Ver- 55 Gleichstromquelle 17 und dem Emitter des Transiwendung einer Wechselstromgegenkopplung wird stors 6 ist noch ein Widerstand 19 eingeschaltet, aber der Wechselstromwiderstand des Hilfstransistors welcher bewirkt, daß bei zugeregeltem Hilfstransistor stark erniedrigt. Hierdurch ergibt sich in Abhängig- 13 die Emitterspannung des Transistors 6 so hoch keit von der Steuergleichspannüng eine Signalbeein- ist, daß der Hilfstransistor 13 mit Sicherheit sperrt,
flussung, und zwar eine Erniedrigung der am Ein- 6o . Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:
gang des Transistors 6 liegenden Signalspannung Wird der Hilfstransistor 13 auf Grund der ihm zudann, wenn der Hilfstransistor 13 durchlässiger wird. geführten Gleichspannung weniger durchlässig, so Gleichzeitig nimmt auch die Basisvorspannung des steigt sowohl der Gleichstromwiderstand des HilfsTransistors 6 ab, was eine Verschiebung des Arbeits- transistors 13 als auch sein Wechselstromwiderstand, punktes in dem Bereich kleinerer Steilheit zur Folge 65 ,Hierdurch wird einmal die Steilheit des Transistors 6 hat. Die Gegenkopplung ist im vorliegenden Aus- verringert. Gleichzeitig wird aber der Einfluß der führungsbeispiel einstellbar ausgeführt. Durch Ände- Wechselstromgegenkopplung des Transistors 6 grörung des Widerstandes 14 kann das Verhältnis zwi- ßer.-Beide Einflüsse verkleinern das Ausgangssignal,

und zwar derart, daß auch bei Vergrößerung des Regelbereiches keine unzulässigen Verzerrungen auftreten.

Es ist noch zu erwähnen, daß man die gleichen Maßnahmen auch bei einem Gegentaktverstärker anwenden kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. In einem weiten Bereich regelbarer einstufiger Transistorverstärker, bei dem die Regelung durch Änderung des Widerstands eines Hufstransistors bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hilfstransistor durch Gegenkopplung einen gegenüber seinem Gleichstromwiderstand niedrigen Wechselstromwiderstand erhält und daß er derart in den Vgtstärker eingeschaltet ist, daß "er gleichzeitig entweder sowohl die Vorspannung des zur Verstärkung benutzten Transistors als auch dessen Signaleingangsstrom (oder Eingangsspannung) oder sowohl den Betriebsgleichstrom des zur Verstärkung benutzten Transistors als auch dessen Gegenkopplung beeinflußt.

2. Verstärkerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der niederohmige Wechselstromwiderstand des Hilfstransistors durch eine Stromgegenkopplung bewirkt ist.

3. Verstärkerstufe nach Anspruch 1 oder 2 unter Verwendung eines Transistors in Emitterschaltung zur Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransistor parallel zu einem Teil des Basisspannungsteilers des Verstärkungstransistors eingeschaltet ist.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung der Regelung des Betriebsstromes durch den Verstärkungstransistor bis zum Wert Null am Emitter des Verstärkungstransistors eine entsprechend bemessene und gepolte Gleichspannungsquelle (16) angeschaltet ist.

5. Verstärkerstufe in Emitterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstransistor zwischen Emitter des Verstärkungstransistors und Masse eingeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 701 325, 730 244,
750150;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1071136,
803;

»Elektro-Technik«, 1959, Nr. 35, S. 20;

R. B.Hurley: »Junction Transistor Electronics«, 1958, S. 295, 301;

Shea: »Transistor Circuit Engineering«, 1957, S. 97, 98.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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