DE1251810B - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/02

Nummer: 1251 810

Aktenzeichen: S 99733 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 28. September 1965

Auslegetag: 12. Oktober 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzverstärker mit zwei kathodengekoppelten Verstärkerröhren, deren Kathodenwiderstände über einen insbesondere veränderbaren Widerstand kathodenseitig miteinander verbunden sind. Bei derartigen Differenzverstärkern kann der Verstärkungsgrad in einfacher Weise durch unterschiedliche Bemessung oder Regelung des Verbindungswiderstandes eingestellt werden. Die beiden Kathodenwiderstände der Verstärkerröhren bilden dabei mit dem Verbindungswiderstand eine π-Schaltung, die gegenüber der auf der Kathodenseite im allgemeinen verwendeten T-Schaltung mit einem beiden Röhren gemeinsamen Kathodenwiderstand unter anderem dadurch gekennzeichnet ist, daß beide Kathodenwiderstände jeweils auf den annähernd doppelten Wert des gemeinsamen Kathodenwiderstandes vergrößert sind, während der Verbindungswiderstand im Vergleich hierzu relativ niederohmig bemessen ist.

Zur Vermeidung von Störungen der Arbeitsweise von Differenzverstärkern ist eine relativ hochohmige Bemessung der Kathodenwiderstände notwendig. Hierdurch wird einerseits erreicht, daß bei einem nicht symmetrischen Ausgang der Differenzverstärkerschaltung die Ausgangsamplitude der Differenzspannung von Änderungen der Gleichspannungskomponenten zweier unsymmetrisch zugeführter Eingangsspannungen praktisch nicht beeinflußt wird, während andererseits bei symmetrischer Ausbildung des Verstärkerausgangs eine Unabhängigkeit der Gleichspannungskomponenten der unsymmetrisch abgegriffenen Ausgangsspannungen von Änderungen der eingangsseitigen Gleichspannungskomponenten erzielt wird, wobei weiterhin bei unsymmetrischer Ausbildung des Verstärkereingangs die Unsymmetrie der Äusgangsspannung klein gehalten werden kann.

Diese notwendigerweise hochohmige Bemessung der Kathodenwiderstände führt bei Differenzverstärkern der eingangs genannten Art, bei denen zwei über einen Verbindungswiderstand einander parallelgeschaltete Kathodenwiderstände doppelter Größe verwendet werden, zu einer wesentlichen Verringerung der Anodenströme und damit der erreichbaren Verstärkung, sofern nicht eine wesentliche Erhöhung der Betriebsspannung und damit des hierzu erforderliehen Schaltungsaufwandes in Kauf genommen wird. Dieser erforderliche Mehraufwand in der Betriebsspannungsversorgung macht sich bei mehrstufigen Gleichspannungsverstärkern noch empfindlicher bemerkbar, da die galvanische Kopplung zwischen den einzelnen Stufen in bekannter Weise zu einer Potentialstaffelung führt.

Differenzverstärker

mit zwei kathodengekoppelten Verstärkerröhren, deren Kathodenwiderstände über einen
insbesondere veränderbaren Widerstand
kathodenseitig miteinander verbunden sind

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Rudolf Kuntze, München

Bei Kathodenverstärkern ist es an sich bekannt, einen hochohmigen Kathodenwiderstand durch den dynamischen Widerstand eines mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Kathodenzuleitung eingeschalteten, mit einem Emitterwiderstand versehenen Transistors zu ersetzen. Der Basisanschluß des Transistors ist hierbei "über einen aus ohmschen Widerständen gebildeten Spannungsteiler an ein vorgegebenes Potential geschaltet. Mit dieser Anordnung werden ein großer Verstärkungsfaktor sowie ein relativ niedriger Ausgangswiderstand erreicht, doch bereitet die Konstanthaltung der Anoden-Kathodenspannung einige Schwierigkeiten. Um die Konstanz dieser Spannung in einem für zahlreiche Anwendungsfälle erforderlichen Ausmaß zu gewährleisten, ist es erforderlich, eine Gasentladungsröhre oder eine Zenerdiode zwischen den Schaltungsausgang und die Anode der Verstärkerröhre zu schalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile von Differenzverstärkern der eingangs genannten Art zu vermeiden und gleichzeitig die Konstanz der Anoden-Kathoden-Spannung der Verstärkerröhren ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand zu gewährleisten. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Kathodenwiderstände in an sich bekannter Weise jeweils aus dem dynamischen Widerstand eines mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Kathodenzuleitung eingeschalteten, mit einem Emitterwiderstand versehenen Transistors bestehen, der mit seinem Basisanschluß an ein von der Röhrenbetriebsspannung über einen Spannungsteiler abgeleitetes, vorgegebenes Potential angeschaltet ist, und daß der zwischen den Basisanschlüssen und dem Bezugspotential angeordnete Teilerwiderstand aus einer Zenerdiode besteht.

709 677/294

Claims (2)

Wesentliche Vorteile der Erfindung liegen in den guten Symmetrieeigenschaften des Differenzverstärkers sowie in der Konstanz der Anoden-Kathoden-Spannung der Verstärkerröhren, die insofern von wesentlicher Bedeutung ist, als der Ausgang des Differenzverstärkers anodenseitig zu den Röhren liegt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung ist ein nach der Erfindung ausgebildeter Differenzverstärker in dem gestrichelten Block A dargestellt. Er enthält zwei kathodengekoppelte Verstärkerröhren 1,2, deren Kathoden über die Kollektor-Emitter-Strecken von Transistoren 3, 4 sowie Emitterwiderständen 5, 6 an das Bezugspotential der Schaltung gelegt sind. Die Anoden der Verstärkerröhren 1, 2 sind über Anodenwiderstände 7, 8 jeweils an den positiven Pol der Betriebsspan- so nung + U geschaltet, während ihre Kathoden über einen vorzugsweise veränderbaren Widerstand 9 miteinander verbunden sind. Die Basisanschlüsse der Transistoren 3, 4 sind an den Abgriff 10 eines aus einem Widerstand 11 und einer Zenerdiode 12 bestehenden Spannungsteilers geschaltet, der von der Betriebsspannung + U ein vorgegebenes Basispotential ableitet. Dieses Potential ist so bemessen, daß an den Transistoren 3, 4 im Zusammenwirken mit den Emitterwiderständen 5, 6 jeweils ein Arbeitspunkt eingestellt wird, der einen relativ hochohmigen dynamischen Transistorinnenwiderstand von beispielsweise 500 kQ gewährleistet. Diese dynamischen Widerstände, die bezüglich der Röhren 1, 2 Kathodenwiderstände darstellen, bilden zusammen mit dem Widerstand 9 eine π-Schaltung, die es gestattet, den Verstärkungsgrad des Differenzverstärkers A durch Bemessung oder Einstellung des Widerstandes 9 in einfacher Weise ohne Störung der Symmetrieverhältnisse auf der Ausgangsseite zu beeinflüssen. Werden die Steuergitter der Röhren 1, 2 von den Eingangsklemmen 13, 14 des Differenzverstärkers her durch zwei Spannungen jeweils unsymmetrisch ausgesteuert, so kann an jeder der beiden Ausgangsklemmen 15, 16 eine unsymmetrische oder an beiden Klemmen eine symmetrische, verstärkte Spannung abgegriffen werden, die der Differenz beider Eingangsspannungen entspricht. Bei unsymmetrischer Ansteuerung einer der beiden Verstärkerröhren, z. B. der Röhre 1 über die Eingangsklemme 13, wird die andere Eingangsklemme, z. B. 14, wechselstrommäßig mit dem Bezugspotential der Schaltung verbunden, wie durch die gestrichelte Leitung 17 angedeutet ist. Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird jeder der Verstärkerröhren 1, 2 ein Kathodenverstärker 18, 19 vorgeschaltet, dessen Kathodenwiderstand in analoger Weise aus dem dynamischen Widerstand eines mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Kathodenzuleitung eingeschalteten, mit einem Emitterwiderstand versehenen Transistors 20, 21 besteht, dessen Basisanschluß gemeinsam mit den Basisanschlüssen der Transistoren 3, 4 an den Abgriff 10 des Spannungsteilers 11, 12 angeschaltet ist. Analog zu den Emitterwiderständen 5, 6 sind hier Emitterwiderstände 22, 23 vorgesehen. Die Ansteuerung der aus dem Differenzverstärker A und dem im gestrichelten Block B zusammengefaßten Kathodenverstärker bestehenden Kombination kann entweder symmetrisch über die Eingangsklemmen 24, 25 erfolgen oder unsymmetrisch über eine der Eingangsklemmen, z.B. 24, wobei die andere Eingangsklemme an das Bezugspotential der Schaltung gelegt wird, wie durch die gestrichelte Leitung 26 angedeutet ist. In dem letzteren Fall dient der Kathodenverstärker 19 nicht zur Übertragung des Eingangssignals, sondern lediglich zur Arbeitspunkteinstellung an der Verstärkerröhre 2. Zum Schutz der Transistoren 3, 4, 20 und 21 vor zu großen Kollektorspannungen ist ein Widerstand 39 in Serie zum Eingang 24 geschaltet und an seinem gitterseitigen Anschluß über einen Gleichrichter 40 mit dem am Spannungsabgriff 10 liegenden Pol der Zenerdiode 12 verbunden. Hierdurch tritt eine Begrenzung der bei 24 anliegenden Eingangsspannung auf den Wert der Zenerspannung ein. Ein dem Widerstand 39 parallelgeschalteter Kondensator 41 verringert dabei die durch diese Schutzschaltung hervorgerufene Dämpfung eingangsseitiger Wechselspannungen. Die vorstehend beschriebene Kombination aus den Schaltungsteilen A, B stellt einen Gleichspannungsdifferenzverstärker mit einer wesentlich verbesserten Breitbandigkeit und Stabilität der Schaltung bei optimaler Ausnutzung der Betriebsspannung U dar. Wird an die Ausgangsklemmen 15, 16 eine Gegentaktverstärkerstufe 27, 28 über zweckmäßigerweise zwischengeschaltete Kathodenverstärker 29, 30 angeschaltet, so kann der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung unter Beibehaltung der breitbandigen Eigenschaften weiter erhöht werden. Die Kathodenwiderstände der zwischengeschalteten Kathodenverstärker sind hierbei mit 31, 32, die der Gegentaktverstärkerstufe mit 33, 34 bezeichnet. An den Anodenwiderständen 35, 36 ist über die Klemmen 37, 38 eine symmetrische, verstärkte Ausgangsspannung abgreifbar, die mit besonderem Vorteil beispielsweise zur Aussteuerung der Ablenkeinrichtung eines Kathodenstrahloszillographen verwendet werden kann. Patentansprüche:

1. Differenzverstärker mit zwei kathodengekoppelten Verstärkerröhren, deren Kathodenwiderstände über einen insbesondere veränderbaren Widerstand kathodenseitig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenwiderstände in an sich bekannter Weise jeweils aus dem dynamischen Widerstand eines mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in die Kathodenzuleitung eingeschalteten, mit einem Emitterwiderstand versehenen Transistors (3, 4) bestehen, der mit seinem Basisanschluß an ein von der Röhrenbetriebsspannung (+U) über einen Spannungsteiler (11, 12) abgeleitetes, vorgegebenes Potential angeschaltet ist, und daß der zwischen den Basisanschlüssen und dem Bezugspotential angeordnete Xeilerwiderstand aus einer Zenerdiode (12) besteht.

2. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination jeder Verstärkerröhre (1, 2) mit einem eigenen, vorgeschalteten Kathodenverstärker (18,19), dessen Kathodenwiderstand aus dem Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke eines weiteren, mit seinem Baisisanschluß