DE1255152B - Transistor-Verstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a4-29/05

Nummer: 1255 152

Aktenzeichen: M 68297IX d/21 a4

Anmddetag: 8. Februar 1966

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung betrifft Transistor-Verstärker, insbesondere von der Art mit abgestimmtem Emitter, d. h. Transistor-Verstärker, bei denen eine Stufe durch einen Reihenresonanzkreis im Emitterkreis auf die gewünschte Betriebsfrequenz abgestimmt ist. In einer Transistorstufe dieser Art nähert sich die Verstärkung der Stufe bei Resonanzfrequenz (bei der der Reihenresonanzkreis eine niedrige Impedanz darstellt) dem Verhältnis des Kollektorwiderstandes zu dem effektiven Widerstand des Resonanzkreises. Außerhalb der Resonanz steigt die Impedanz des Emitterkreises an, und die Verstärkung fällt ab. Bei Verstärkern für Frequenzen, die nicht sehr hoch sind, besteht der Resonanzkreis aus einer gewickelten Spule in Reihe mit einem Abstimmkondensator. Bei sehr hohen Frequenzen in der Größenordnung von 10 MHz und darüber jedoch wird die Induktivität des Reihenresonanzkreises durch die Emitterzuleitung gebildet, in die der Abstimmkondensator eingeschaltet ist.

Mit einzelnen Stufen dieser Bauart wurden zufriedenstellende Ergebnisse, selbst bei Frequenzen in der Größenordnung von 20 bis 60MHz, erzielt. Schwierigkeiten in Verbindung mit einem unbefriedigenden Betrieb treten jedoch auf, wenn zwei derartige Stufen in Kaskade geschaltet werden, da zwischen den beiden Stufen mit abgestimmtem Emitterkreis, die aufeinanderfolgen, starke Wechselwirkungen auftreten, die häufig die gesamte Schaltanordnung betriebsunfähig machen. Man nimmt an, was auch durch Experimente angedeutet wird, daß die Ursache für diesen Fehler in der Erscheinung einer negativen Eingangsimpedanz an der Basis des zweiten Transistors eines Paares sowie in einer effektiv niedrigen Ausgangsimpedanz bei der Resonanzfrequenz begründet ist.

Ziel der Erfindung ist, Transistor-Verstärker mit abgestimmten Emitterkreisen zu schaffen, die in Kaskade geschaltet und so ausgelegt werden können, daß bei hohen Frequenzen in der Zehner-Größenordnung von Megahertz ein stabiler und befriedigender Betrieb gewährleistet ist.

Gemäß der Erfindung enthält ein Transistor-Verstärker mit mindestens zwei in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen mit abgestimmten Emitterkreisen ein Dämpfungsglied in der Koppelschaltung zwischen dem Kollektor des Transistors der ersten Stufe und der Basis des Transistors der zweiten Stufe, wobei das Dämpfungsglied so bemessen ist, daß bei der Resonanzfrequenz die Amplitude an dem zur Basis hin gelegenen Ende des Dämpfungsgliedes im wesentlichen gleich groß oder kleiner Transistor-Verstärker

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs
und Dr. G. Manitz, Patentanwälte,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Eric Davies, Danbury, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 8. Februar 1965 (5463) --

als die Amplitude an dem zum Kollektor hin gelegenen Ende ist.
Vorzugsweise wird das Dämpfungsglied durch ein Widerstands-T-Netzwerk gebildet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dämpfungsglied ein T-Netzwerk, bei dem das Längsglied des T hochfrequenzmäßig zwischen den Kollektor des ersten der beiden Transistoren und die Basis des zweiten Transistors geschaltet ist und das untere Ende des T-Quergliedes hochfrequenzmäßig am Verstärkererdpunkt liegt.

Alternativ kann ein T-Netzwerk mit seinem Längsglied zwischen die Basis des zweiten Transistors und ein Ende der Sekundärseite eines Transformators, dessen Primärseite im Kollektorkreis des ersten Transistors liegt, geschaltet werden, wobei das Querglied zum anderen Ende der Sekundärwicklung herübergeführt wird.

Die Bandbreite ist eine Funktion der Kreisgüte Q des abgestimmten Kreises, so daß eine größere Bandbreite (auf Kosten geringerer Verstärkung) durch Erhöhung der Impedanz des Dämpfungsgliedes und umgekehrt, höhere Verstärkung bei geringerer Bandbreite, durch Verkleinerung dieser Impedanz erzielt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhang mit der Zeichnung, welche drei Ausführungsformen, soweit zu ihrem Verständnis notwendig, zeigt, erläutert. In der Zeichnung sind bestimmte praktische Werte der Schaltelemente angegeben. Diese dienen jedoch lediglich als Beispiel und sind

709 690/156

Claims (2)

in keiner Weise einschränkend. Die angegebenen Werte sind für einen Verstärker, der bei etwa 60MHz betrieben wird und eine Verstärkung von etwa 40 db ergibt, gedacht. In allen drei Figuren wurden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Gemäß Fig. 1 sind die Verstärkereingangsklemmen mit »Eingang« und die Verstärkerausgangsklemmen mit »Ausgang« bezeichnet. Der Verstärker ist zweistufig. Die erste Stufe enthält einen Transistor 1 und die zweite Stufe einen Transistor 2. Der Eingangs-Basiskreis des Transistors 1 enthält einen Eingangs-Koppelkondensator 11 und zwei Widerstände 12, 13, die das Längsglied eines T-Netzwerkes bilden, dessen Querglied durch einen Widerstand 14 gebildet wird. Das untere Ende des Widerstands 14 liegt hochfrequenzmäßig über Kondensator 15 an Erde. Der Emitterkreis des Transistors 1 ist durch einen Kondensator 16 abgestimmt, welcher einen Teil eines Reihenresonanzkreises bildet, dessen Induktivität durch die Emitterzuleitung selbst gebildet wird. 17 bezeichnet eine HF-Drossel. Die Schaltung der zweiten Stufe ist entsprechend, wobei die Schaltelemente 21 bis 27 der zweiten Stufe den Elementen 11 bis 17 der ersten Stufe entsprechen. Das Dämpfungsnetzwerk 22, 23 und 24, das gemäß der Erfindung vorgesehen ist, wirkt als Sperrdämpfung, um eine Wechselwirkung zwischen den beiden Schaltkreisen mit abgestimmten Emitterkreisen zu unterdrücken, wobei das Dämpfungsglied richtig bemessen ist, wenn die an den mit X und Y bezeichneten Punkten anstehenden Signalamplituden gleich sind. Der optimale Kollektor-Lastwiderstand für einen modernen Epitaxial-Transistor mit abgestimmtem Emitterkreis liegt bei etwa 75 Ohm. Vom Standpunkt der Gewährleistung eines stabilen Betriebs der beiden in Kaskade geschalteten Transistoren ist jedoch das Kriterium, daß die Amplitude bei Y gleich der bei X bzw. etwas kleiner sein soll. Die Eingangsimpedanz jeder Stufe ist durch die Widerstandswerte der zugeordneten Dämpfungsglieder bestimmt, und die Bandbreite ist eine Funktion der Impedanz am Ausgangsende des genannten Dämpfungsgliedes. Das Dämpfungsglied im Basiskreis der ersten Stufe vermittelt eine definierte Eingangsimpedanz für diese Stufe. Dies wird häufig gefordert, beispielsweise wenn der Verstärker an eine Koaxialleitung, aus der er gespeist wird, angepaßt sein soll. In manchen Fällen können die Werte der Komponenten eines Dämpfungsgliedes, die durch die im besonderen geforderte Bandbreite gegeben sind, zu unerwünscht geringer Verstärkung infolge schlechter Impedanzanpassung führen. Diese Schwierigkeit kann jedoch überwunden werden, indem ein Breitband-Impedanzanpassungstransformator, wie bei 28, 29 in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen wird, um den Kollektorkreis der ersten Stufe mit dem Schaltkreis, der das Dämpfungsglied der zweiten Stufe enthält, zu koppeln. Zweifellos kann das Dämpfungsglied zu beiden Seiten des Koppelkondensators zwischen den Stufen ίο angeordnet werden. Fig. 3 zeigt eine Schaltung, bei der der Koppelkondensator auf das Dämpfungsglied folgt und bei der außerdem das Querglied des T-Netzwerks mit der positiven Stromversorgungsleitung verbunden ist. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Schaltkreise beschränkt und kann auch auf in Kaskade geschaltete Verstärker komplizierterer Natur (beispielsweise solche mit integrierten Schaltkreisen) sowie auf andere als die dargestellten Dämpfungsgliedformen angewandt werden. Patentansprüche:

1. Transistor-Verstärker mit mindestens zwei in Kaskade geschalteten Stufen mit abgestimmten Emitterkreisen, gekennzeichnet durch ein Dämpfungsglied in der Koppelschaltung zwischen dem Kollektor des Transistors der ersten Stufe und der Basis des Transistors der zweiten Stufe sowie dadurch, daß das Dämpfungsglied so bemessen ist, daß bei der Resonanzfrequenz die Amplitude an dem zur Basis hin gelegenen Ende des Dämpfungsgliedes im wesentlichen gleich groß oder kleiner ist als die Amplitude an dem zum Kollektor hin gelegenen Ende.

"

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied durch ein Widerstands-T-Netzwerk gebildet wird.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied ein T-Netzwerk ist, bei dem das Längsglied des T hochfrequenzmäßig zwischen den Kollektor des ersten der beiden Transistoren und die Basis des zweiten Transistors geschaltet ist und das untere Ende des T-Quergliedes hochfrequenzmäßig am Verstärkererdpunkt liegt.

4. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das T-Netzwerk mit seinem Längsglied zwischen die Basis des zweiten Transistors und ein Ende der Sekundärseite eines

so Transformators, dessen Primärseite im Kollektorkreis des ersten Transistors liegt, geschaltet ist, wobei das Querglied an seinem unteren Ende mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 690/156 11.67 © Bundesdruckerei Berlin