DE1251809B - Gleichspan nungsverstarker nach dem Differenzverstarkerprmzip mit wenigstens zwei Transistoren in Emitterschaltung - Google Patents

Description

BUNJULSREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. CL:

H03f

DEKTCCMES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 a2-18/02"

Nummer: 1 251 809

Aktenzeichen: S 93388 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 28. September 1964

Auslegetag: 12. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsverstärker nach dem Differenzverstärkerprinzip mit wenigstens zwei Transistoren in Emitterschaltung, deren Emitter einen gemeinsamen Zuleitungswiderstand besitzen und deren Basen den Eingang bilden, wobei die Basis eines Transistors an den Abgriff eines zwischen dem Punkt des Nullpotentials und dem Ausgang liegenden Spannungsteilers geschaltet ist.

Als Differenzverstärker ausgebildete Gleichspannungsverstärker sind bekannt. Bei diesen Gleichspannungsverstärkern ist jedoch die Erzeugung kleiner Ausgangswiderstände schwierig; weiterhin ist der Linearitätsbereich nicht groß und die Grenzfrequenz klein.

Für Verbraucher mit nichtlinearer Widerstandscharakteristik oder für eine wechselnde Belastung sind jedoch Innenwiderstände von wenigen Ohm erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf- ao gäbe zugrunde, einen Gleichspannungsverstärker nach dem Differenzverstärkerprinzip mit kleinem Ausgangswiderstand und hoher Linearität anzugeben.

Bei einem Gleichspannungsverstärker der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Kollektor des Transistors, der mit seiner Basis an den Abgriff des zwischen dem Punkt des Nullpcrtentials und dem Ausgang liegenden Spannungsteilers geschaltet ist, über einen als Stellglied dienenden Transistor am Ausgang liegt und daß der Kollektor dieses Transistors einerseits mit der Basis des als Stellglied dienenden Transistors direkt und andererseits über einen weiteren Spannungsteiler mit einer Klemme negativen Potentials verbunden ist, wobei der Abgriff des weiteren Spannungsteilers über eine Zenerdiode am Emitter des als Stellglied dienenden Transistors liegt.

Gemäß der Erfindung ist der Gleichspannungsverstärker also als hochlinearer Proportionalregler aufgebaut. Dabei wird ein Teil des Verstärkungsüberschusses des Differenzverstärkers zur Steuerung des Stellgliedes nach dem Regelprinzip eingesetzt. Es ergibt sich der besondere Vorteil, daß keine stromverbrauchenden Kollektorwiderstände vorhanden sind und daß das Stellglied seinen gesamten Strom dem Verbraucherwiderstand zuführen kann. Daraus ergibt sich gegenüber bekannten Verstärkern eine bis zu einem Zehntel kleinere Unlinearität und ein viermal größerer Linearitätsbereich, wobei gleichzeitig der Ausgangswiderstand bis zu einem Hundertstel kleiner ist.

Gleichspannungsverstärker
nach dem Differenzverstärkerprinzip
mit wenigstens zwei Transistoren
in Emitterschaltung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Ludwig Bruckmoser, München

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Der Gleichstromverstärker besteht aus den Transistoren T₁ und T₂, deren Emitter den gemeinsamen Widerstand R_E besitzen, welcher über die Spannungsquelle U mit der eingezeichneten Polarität am Punkt des Nullpotentials liegt. An den Klemmen 1 und 2 werden die negativen Potentiale — CZ₁ und — U₂ zugeführt, wobei der Kollektor des Transistors T₁ über den Widerstand R₁ an der Klemme 2 liegt.

Erfindungsgemäß ist nun die Basis des Transistors T₂ an den Abgriff des Spannungsteilers .R₄, A₅ geführt, welcher einerseits am Punkt des Nullpotentials (Widerstand R_s) und andererseits am Ausgang (Widerstand .R₄) liegt. Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Kollektor des Transistors T₂ mit der Basis des als Stellglied wirkenden Transistors T_s verbunden; die Basis des Transistors T₃ liegt über die Widerstände R₂ und /?₃ an der Klemme 1, der Emitter über den Widerstand R₂ und die Zenerdiode ZD ebenfalls an der Klemme 1 und der Kollektor direkt an der Klemme 2.

Der Abgriff des Spannungsteilers 7?₄, R_& ist über dem Widerstand A₆ an den Schieber des Potentiometers R₇ geführt, welches zwischen der Klemme 2 und dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle U liegt. Schließlich liegt noch zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle U und dem Ausgang der Widerstand R₈.

Die Wirkungsweise dieses Gleichstromverstärkers ist die folgende:

Die Transistoren T₁ und T₂ erhalten über den Widerstand R₁: aus der Spannungsquelle U einen gemeinsamen eingeprägten Emitterstrom. Dieser ein-

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geprägte Emitterstrom teilt sich je zur Hälfte auf die Transistoren T₁ und T₂ auf; daher sind auch die über R₁ einerseits und R₃ andererseits fließenden Kollektorströme der Transistoren T₁ und T₂ gleich, so daß der Transistor T₃ nur einen sehr geringen Basisstrom erhält. Es ist für die Wirkungsweise des Gleichspannungsverstärkers grundsätzlich zweckmäßig, daß der Basisstrom des Transistors T₃ klein gegen den Kollektorstrom des Transistors T₂ ist, weil damit der Differenzverstärker über den Verstärkungsbereich im Gleichgewicht gehalten wird.

Das Eingangssignal wird nun dem Gleichspannungsverstärker an den Klemmen E (Basis des Transistors T₁) und O zugeführt, wobei gleichzeitig die Basis des Transistors T₂ über den Widerstand i?₅ an der Eingangsklemme O liegt. Da der Basisstrom des Transistors T₃ klein gegen den Kollektorstrom des Transistors T₂ ist, genügt schon ein geringer Potentialunterschied an den Basen der Transistoren T₁ und T₂, um den Transistor T₃ auszusteuern. Die Aussteuerung des Transistors T₃ erfolgt so, daß nur eine geringe Änderung des Potentialunterschiedes an den Basen der Transistoren T₁ und T₂, bezogen auf das Ausgangssignal O, auftritt. Denn bei einem Signal am Eingang steigt der Kollektorstrom des Transistors T₁ an, und der Kollektorstrom des Transistors T₂ sinkt ab. Da der über dem Widerstand R₃ eingeprägte Strom vom Transistor T₂ dann nicht mehr voll übernommen werden kann, fließt ein Teil dieses eingeprägten Stromes in die Basis des Transistors T₃, wodurch der Emitterstrom dieses Transistors ansteigt. Damit steigt die Spannung am Ausgang A an. Durch die Zenerdiode ZD wird dabei immer gewährleistet, daß der über den Widerstand R₃ zufließende Strom konstant bleibt.

Da die Transistoren T₁ und T₂ an ihren Emitter-Basis-Strecken im allgemeinen immer verschiedene Durchlaßspannungen aufweisen, wird über das Potentiometer R₇ ein Nullabgleich eingestellt, d. h., bei Eingangsspannung Null ist auch die Ausgangsspannung gleich Null. Der Widerstand /?₈ bildet eine Grundlast für den Gleichspannungsverstärker, worüber der Sperrstrom des Transistors T₃ und der über die Zenerdiode fließende Strom abgeleitet wird. Werden hohe Ausgangsströme des Gleichspannungsverstärkers verlangt, so können zweckmäßig weitere Transistoren vorgesehen werden, die zum ίο Transistor T₃ in Kaskade geschaltet sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gleichspannungsverstärker nach dem Differenzverstärkerprinzip mit wenigstens zwei Transistoren in Emitterschaltung, deren Emitter einen gemeinsamen Zuleitungswiderstand besitzen und deren Basen den Eingang bilden, wobei die Basis eines Transistors an den Abgriff eines zwischen

   ao dem Punkt des Nullpotentials und dem Ausgang liegenden Spannungsteilers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (T₂), der mit seiner Basis an den Abgriff des zwischen dem Punkt des NuIl-

   »5 potentials und dem Ausgang liegenden Spannungsteilers geschaltet ist, über einen als Stellglied dienenden Transistor (T₃) am Ausgang liegt und daß der Kollektor dieses Transistors einerseits mit der Basis des als Stellglied dienenden Transistors direkt und andererseits über einen weiteren Spannungsteiler (R₂, R₃) mit einer Klemme negativen Potentials (-U₁) verbunden ist, wobei der Abgriff des weiteren Spannungsteilers über eine Zenerdiode am Emitter des als Stellglied dienenden Transistors liegt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »Wireless world«, 1963, S. 301.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen