DE1274679C2 - Reaktanzschaltung unter Verwendung eines Transistors - Google Patents

Description

und die Rüekwärtssteilheit Y₁₂ ist

Y₁₂ * 0
Außerdem gilt noch nach Voraussetzung

R₁.

V„ *

1
R₁.'

Die Erfindung betrifft eine Reaktanzschaltung mit großem Variationsbereich der R. aktanz unter Ver wendung eines Transistors in Emitterschaltung.

Durch die französische Patents irift 926 586 ist eine Schaltung zur Frequenzmodulation eines Röhrensenders bekannt, bei der eine mittels einer Pentode realisierte, durch die Modulationsspannung steuerbare Reaktanz dem Schwingkreis des Röhrensenders parallel liegt Um mit einer kleinen Modulationsspannung eine möglichst große Frequenzänderung zu erhalten, wird hier angestrebt, bei kleiner Modulationsspannung die realisierte Reaktanz möglichst klein zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Modulationsspannung nicht direkt, sondern nach Verstärkung in einem Pentoden-Spannungsverstärker die Reaktanz steuert. ₄r

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Variationsbereich der durch die Transistor-Reaktanzschaltung dargestellten Reaktanz dadurch zu erweitern, daß die obere Grenze dieser Reaktanz möglichst groß gemacht wird.

Gelöst wird diise Aufgabe durch die la Patcutftupruch angegebenen Merkmale.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert, wobei die gieichstrommäßige Versorgung als gegeben vorausgesetzt und nicht dargestellt ist.

F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer möglichen Transistor-Reaktanzschaltung zur Darstellung einer Kapazität,

F i g. 2 das zugehörige Ertatzschaltbild.und F i g. 3 zeigt die crfindunpgemäße Schaltung.

Die Schaltung nach F i g. 1 besteht aus einem Reaktanz-Transistor T₁ mit einem zwischen Basis und Emitter eingeschalteten Widerstand R₁ und einem zwischen Kollektor und Basis liegenden Rückkopplungskondensator C. Zwischen den Klemmen 0 und 1 tritt die Reaktanz auf.

In dem zugehörigen Ersatzschaltbild nach F i g. 2 Dabei bedeutet

^₁ = Kurzschlußstromverstärkungsfaktor des in

Emitterschaltung betriebenen Transistors.
r_ä = Diifusioaswiderstand,
r_h = Basisbahnwiderstand,
r_e = Emitterbahnwiderstand,
R_F = ein eventuell in die Errltterzuleitung eingefügter Widerstand.

Der sich unter diesen Voraussetzungen und der für eine Reaktanzschaltung bekannten Bedingung

j,uC « ^] _R +Y_n (5)

ergebende Ausgangsleitwert ® der Schaltung ist

j,„C

Der Leitwert W besteht demnach aus der Parallelschaltung des Widerstandes R_c mit einer Kapazität, die sich aus einem konstanten Anteil — nämlich der Rückkopplungskapazität C — und einem gegebenenfalls veränderlichen Anteil

CV₂₁R₁

(1 + Y₁₁Ri)

zusammensetzt. Der veränderliche Anteil könnte durch Variation der Elemente R₁, Y_n und ^₁ geändert werden. Dabei erscheint es sinnvoll, eine Kapazitätsänderung auf elektronischem Wege durch Verändern von Y₁₁ oder Y₂₁ herbeizuführen, weil eine Änderung von R, zusätzliche nichtlineare Bauelemente erfordern würde. Eine Änderung der Größen Y_n bzw Y₂₁ bietet sich nach den Gleichungen (1) und (2) dadurch an, daß der Diffusionswiderstand r_d über die bekannte Gleichung

durch den Emittergleichstrom I_E geändert werden kann. Dabei bezeichnet U_T die Temperaturspannung. Der veränderbare Anteil

CK₁K₁

(1 + VhR₁)

erfahrt durch Variation des Hmitterstromes /,. nach den Gleichungen (1). (2) und (7) nur dann eine s Änderung, wenn folgende Ungleichung gilt:

(8)

Der Ausgangsleitwert (*> erhält bei hrnillung der Ungleichung (8) folgende Form:

(9)

Der kapazitive Anteil des Ausgangsleitwertes Ö kann also nach den Gleichungen (2) und (7) elektronisch durch den Emitterstrom /_£ geändert werden. Soll die Änderung möglichst groß sein, so darf ein tmittervorwiderstand R₁, nicht vorhander sein Außerdem sollte der Kurzschlußstromverstärkungsfaktor

A » 1 (10)

sein. Dann gilt aber folgende Ungleichung: -5

und die Vorwärtssteilheit Y₂₁ vereinfacht sich zu

r_e.

(12)

Für Emitterströme I₁, bei denen die Bedingung r_t » r„ (13)

erfüllt ist, ist die Vorwärtssteilheit Y_n linear vom Emitterstrom I_E abhängig nach der Beziehung

V₂₁ --= j^ . (14)

Soll der Variationsbereich der Ausgangskapazität nach Gleichung (9) möglichst groß sein, so muß der Widerstand R₁ möglichst groß gewählt werden. Dabei sind aber die Ungleichungen (5) und (8) zu beachten. Der Änderungsbereich der Vorwärtssteilheit Y₂₁ wird nach Gleichung (12) durch den Emitterbahnwiderstand r_ee begrenzt. Damit ist die obere Grenze der Ai-sgangskapazität gegeben. Die untere Grenze aber liegt dadurch fest, daß die Ausgangskapazität nie kleiner als die sie erzeugende Rückkopplungskapazität C werden kann.

Der Variationsbereich der Ausgangskapazität kann nun durch Absenken ihrer unteren Grenze erheblich erweitert werden.

Fi g. 3 zeigt die ernndungsgemäße Schaltung. Diese ergibt sich aus der Fig. 1, indem in den Rückkopplungsweg die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors T_t geschaltet wird Sein Eniittervorwiderstand A₁ zwischen Emitter und Erdklemme 0 dient nur zur Stromversorgung. Sein Kollektor liegt wecliselstrommäßig auf Erdpotential. Im Widerstand J?/ ist hier der durch die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T_x bedingte Widerstand zusätzlich enthalten. Transistor T₂ dient als Stromverstärker, dessen Wirkung bekanntlich die Transformation von Impedanzen ist, so daß die am Ausgang erscheinende konstante Kapazität C herabgesetzt, die von der Steilheit Y_n gesteuerte Kapazität Y_1xR, C dagegen nicht f iinflußt wird Mit der Voraussetzung, daß der Kurzichlußstromverstärkungsfaktor Ii₂ des Transistors T^

A » 1 (15)

ist. erhält man für die Anordnung nach F i g. 3, wieder unter Beachtung der für den Transistor T_x geltenden Ungleichungen (5) und (8), den neuen Ausgangsleitwert

Ein Vergleich der Gleichungen (9) und (16) zeigt die Wirkung der erfindungsgemäß einge^rügten Transformationsstufe. Die konstante Kapazität wird um den Faktor ,i₂ verkleinert, der gesteuerte Kapazitätsanteil bleibt unverändert. Bei einem Stromverstärkungsfaktor fo = 100 des Transistors T₂ kann z. B. der Variationsbereich der am Ausgang der Reaktanzstufe auftretenden Kapazität um etwa diesen Faktor 100 vergrößert werden.
Der Realteil des Ausgangsleitwertes (ft wird um

den Summanden -. „ vergrößert. Nun kann aber

P; Ki

der Emittervorwiderstand R₂ immer in der Größenordnung des Widerstandes R'_v gewählt werden, so daß der zusätzlich auftretende Summand im Realteil von (Ά' vernachlässigt werden kann, wenn nur die Ungleichung (15) gilt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Reaktanzschaltung mit großem Variationsbereich der Reaktanz unter Verwendung eines Transistors in Emitterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rückkopplungsweg des Reaktanztransistors (T₁) ein Stromverstärker in Form eines in Kollektorschaltung betriebenen Transistors (7"₂) geschaltet ist und daß" die Basis des Reaktanztransistors (T₁) einerseits über einen Widerstand (R₁) mit seinem auf Erdpotential liegenden Emitter, andererseits über einen Rückkopplungskondensator (C) mit dem über einen Widerstand (R_t) mit Erdpotential in Verbindung =5 stehenden Emitter des anderen Transistors (T₂) verbunden ist, dessen Kollektor an das Erdpotential und dessen Basis an den Kollektor des Reaktanztransisi' rs (Γ,) angeschlossen ist.

   ist der Transistor als frequenzunabhängig angenommen. Weiter ist vorausgesetzt, daß der durch die Stromversorgung bzw. den Generatorinnenwiderstand bedingte Widerstand R₁. klein sei gegen den Ausgangskurz-chlußscheinwiderstand ^, und daß die Rückwärtssteilheit }_r vernachlässigbar sei. Der Eingangsleitwert des Transistors ist unter den gegebenen Voraussetzungen gleich dem EingangskurzschluiMeitwert

   ¹¹ ~ i ί (ι

   r_t,. + Re) *
   die Vorwärtssteilheit F₂! genügt der Gleichung