DE1278524B - Regelbare Transistorstufe zur Leistungsverstaerkung von Signalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2-18/08

Nummer: 1278 524

Aktenzeichen: P 12 78 524.9-31 (St 23658)

Anmeldetag: 9. April 1965

Auslegetag: 26. September 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine regelbare Transistorsrufe zur Leistungsverstärkung von Signalen.

Es ist bekannt, transistorisierte Verstärkerstufen in Emitterschaltung aufwärts und abwärts zu regeln. Die Abwärtsregelung hat den Nachteil, daß bei größeren Eingangssignalen von z. B. 100 Millivolt eine starke Verzerrung auftritt. Bei Eingangsspannungen dieser Größenordnung tritt bei Aufwärtsregelung diese Verzerrung jedoch noch nicht auf, dafür ändert sich die Ausgangsimpedanz der Verstärkerstufe erheblich, was dann besonders nachteilig ist, wenn anschließend an die Verstärkerstufe selektive Mittel, z. B. Schwingkreise od. dgl., angewendet werden. Auch bei der Aufwärtsregelung treten Verzerrungen auf, wenn das Eingangssignal eine bestimmte Größe, z. B. 500 Millivolt oder 1 Volt, überschreitet.

In der deutschen Auslegeschrift 1164 497 wird eine Regelschaltung mit zwei Transistoren beschrieben, wobei einer der Transistoren mit der Differenz zweier von der Signalspannung abhängiger Spannungen gesteuert wird. Zur Verminderung des Verstärkergrades wird die wirksame Differenzsignalspannung kleiner. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß zwei Transistoren erforderlich sind.

Die schweizerische Patentschrift 347 594 beschreibt einen Transistorverstärker mit automatischer Verstärkungsregelung, bei der in mindestens einer Stufe eine Einrichtung zur Stabilisierung der Bandbreite vorgesehen ist und diese Anordnung unter anderem einen Gleichrichter enthält. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Bandbreite stabilisiert werden muß und dazu mindestens ein Gleichrichter erforderlich ist.

In der deutschen Auslegeschrift 1 148 605 wird ein automatisch geregelter Transistorverstärker beschrieben, dem eine Diode als spannungsabhängiger Widerstand parallel zum Eingangskreis geschaltet ist und die Diode galvanisch mit der Eingangselektrode des Transistors verbunden ist und mit ihrer Durchlaßrichtung in der gleichen Richtung liegt, wie die Eingangsstrecke des Transistors und die Regelspannung dem Transistor über die Diode zugeführt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie zusätzlichen Aufwand, nämlich eine Diode erfordert und außerdem nur für kleine Eingangssignale brauchbar ist.

In der Zeitschrift »Nachrichtentechnik«, Heft 6, 1959, S. 261 bis 264, insbesondere S. 262, und in der Zeitschrift »Radio Mentor«, Heft 4, 1956, S. 208, 3. Spalte, und S. 209, 1. Spalte, wird die Regelung von Transistoren durch Zuführung einer Regelspannung an der Basis beschrieben. Die Wirkungsweise der hier beschriebenen Regelmethoden beruht

Regelbare Transistorstufe zur
Leistungsverstärkung von Signalen

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
7000 Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Gerhard-Günter Gaßmann, 7301 Berkheim

ausschließlich auf einer Verlagerung des Arbeitspunktes des Transistors. Die Folge davon ist, daß bei einer Schaltung, wie sie z. B. in Bild 6 gezeigt wird, eine Regelung innerhalb des Transistors erfolgt, so daß bei einer bestimmten Eingangsspannung eine Übersteuerung des Transistors und damit Verzerrungen auftreten. Schaltungen, die nach diesem

^a5 Prinzip arbeiten, bewirken folglich bei Eingangsspannungen zwischen 50 und 200 mV (je nach Transistortyp) Verzerrungen.

In der USA.-Patentschrift 2 871305 wird eine geregelte Transistorstufe beschrieben, bei der die Basis an Masse liegt. Auch bei einer solchen Schaltung kann ausschließlich durch Veränderung des Arbeitspunktes die Verstärkung variiert werden, wobei jedoch die gleichen Nachteile auftreten, wie sie bei der vorhergehenden Anordnung beschrieben wurden, nämlich eine Übersteuerung schon bei relativ kleinen Eingangssignalen.

In dem Lehrbuch der »Funkempfangstechnik« II, 3. Auflage, 1960, von Peach, § 541, S. 1163 und 1164 wird erläutert, daß es vorteilhaft ist, Transistoren mit einer stromlinearen Aussteuerung zu betreiben, so daß der Innenwiderstand der Signalquelle groß ist gegenüber dem Eingangswiderstand des Verstärkers.

In der französischen Patentschrift 1 371 574 wird eine Regelschaltung erläutert, mit der es möglich ist, eine Übersteuerung der Transistoren zu verhindern. Dabei wird jedoch die Verstärkungsregelung nicht mit dem Transistor, sondern mit einer Diode vorgesehen, der die Regelspannung zugeführt wird. Diese Schaltung erfordert außer der Diode zur Regelung eine zusätzliche Ansteuertrennstufe, so daß der gesamte Mehraufwand recht beachtlich ist.

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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Nach- wird somit durch den durch den Widerstand 3 und teile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und den Eingangswiderstand gebildeten Spannungsteiler eine Transistor-Regelstufe zu schaffen, die auch bei erheblich herabgesetzt. Diese Spannungsteilung ist so großen Eingangssignalen bis z. B. 20V keine Ver- groß, daß auch bei Signalspannungen von 20 Volt zerrungen verursacht. Erfindungsgemäß wird dies 5 nur eine so kleine Spannung an der Basis liegt, daß bei einer regelbaren Transistorstufe, bei der der Ein- der Transistor im geregelten Zustand nicht übergangswiderstand der in Kollektorschaltung arbeiten- steuert werden kann. Die Spannungsverstärkung dieden Stufe durch eine ihrer Basis zugeführte Regel- ser Stufe ist kleiner als 1. Bei optimalem Arbeitsspannung variiert wird, dadurch erreicht, daß der punkt ist jedoch infolge des großen Unterschiedes Innenwiderstand der Signalquelle kleiner als der io zwischen Eingangswiderstand und Ausgangswidergrößte Wert des durch die Regelung variierenden stand die Leistungsverstärkung groß. Diese Leistungs-Eingangswiderstandes und wesentlich größer als der verstärkung kann mit der Regelspannung durch kleinste Wert dieses Eingangswiderstandes ist und Variation des Eingangswiderstandes auf sehr kleine daß ein bei ungeregelten Transistorstufen zur Speise- Werte reduziert werden.

spannungssiebung bekanntes ÄC-Glied verwendet 15 Die Regelwirkung ist besonders groß, wenn das wird, dessen Widerstand zwischen dem Kollektor Verhältnis des Innenwiderstandes 3 der Signalspandieser Stufe und der Speisespannungsquelle und des- nungsquelle zum kleinsten Wert des geregelten Einsen Kondensator zwischen Kollektor und Masse liegt. gangswiderstandes möglichst groß ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, Um jedoch eine unnötige Herabsetzung der Signal-

mit nur einem Transistor eine große Regelwirkung 20 spannung an der Basis bei optimalem Arbeitspunkt

von z. B. 40 db zu ergeben und vor allem auch bei zu vermeiden, soll der Innenwiderstand 3 kleiner als

sehr großen Eingangssignalen von z. B. 5 V bei durch der größte Wert des geregelten Eingangswiderstandes

die Regelung herabgesetzter Verstärkung keine Ver- sein.

zerrungen entstehen zu lassen, weil durch die Art Soll eine Spannungsverstärkung erzielt werden, so der Regelung eine Spannungsteilung außerhalb des 25 kann man z. B. die Emitterausgangsspannung mittels Transistors erfolgt. So liegen z. B. bei einer Eingangs- eines selektiven Schwingkreises hochtransformieren, signalspannung von 5 V nur 50 mV an der Basis des Da durch die Regelspannung nicht nur der Eingangs-Transistors, wenn dieser auf kleine Verstärkung ge- widerstand verringert, sondern zusätzlich der Ausregelt ist. gangswiderstand erhöht werden kann, tritt auf diese

Die erfindungsgemäße regelbare Transistorstufe 30 Weise eine doppelte Regelwirkung auf, denn die kann vorteilhaft überall dort angewendet werden, Spannungstransformation mittels eines Schwingkreiwenn es sich um die Regelung von großen Eingangs- ses ist um so größer, je kleiner der Ausgangswidersignalen handelt, zumal wenn an diese Regelung die stand der Stufe ist.

Forderung der Verzerrungsfreiheit gestellt wird. Eine F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung

vorteilhafte Anwendung des Erfindungsgegenstandes 35 eines mehrstufigen Chrominanzverstärkers, dessen

ist z.B. bei der Regelung von Video-Signalen im erste Stufe als Regelstufe ausgebildet ist. Darin ist

sogenannten Kurzschlußbetrieb in Studios, ebenso 10 der letzte Schwingkreis des ZF-Verstärkers; 11 ist

zur Verstärkungsregelung von drahtgebundenen Nach- die Demodulationsdiode für das Chrominanzsignal;

richtensignalen, z. B. bei der Übertragung von Meß- 12 ist der Arbeitswiderstand und 13 der Ladekonden-

daten bei der Fernwirktechnik, ebenso bei der 40 sator der Demodulationsschaltung. Das demodulierte

Regelung von Tonfrequenzsignalen und schließlich Signal wird über den Koppelkondensator 4 der regel-

bei der Regelung von bereits vorverstärkten, mit baren Transistorstufe 1 zugeführt. 7 ist der Kollektor-

einem relativ großen Pegel ankommenden Radar- widerstand und 6 der Kondensator zur Abblockung

Signalen gegeben. des Kollektors. 5 ist der Emitterwiderstand, von dem

An Hand der Ausführungsbeispiele sei die Erfin- 45 das Signal über den Kondensator 14 der zweiten

dung und weitere ihrer Merkmale näher erläutert. Stufe 15 des Chrominanzverstärkers zugeführt wird.

F i g. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel der erfindungs- Von der zweiten Stufe 15 wird das Signal in üblicher gemäßen Regelstufe. Darin ist 1 der geregelte Tran- Weise dem Demodulator oder z. B. einer zweiten sistor; 2 ist die Signalspannungsquelle; 3 ist der In- Verstärkerstufe und darüber hinaus dem Burstvernenwiderstand der Signalspannungsquelle, der durch 50 stärker 16 zugeführt, dem zur Tastung Rückschlageinen zusätzlichen Widerstand vergrößert sein kann. impulse 17 der horizontalen Ablenkung zugeführt 4 ist ein Koppelkondensator, über den das Signal der werden. Die vom Burstverstärker 16 abgegebene Basis des Transistors 1 zugeführt wird. 5 ist der Burstspannung wird in üblicher Weise der Phasen-Emitterwiderstand, von dem das Signal abgenommen vergleichsschaltung 18 und über einen Spannungstei- und weitergeleitet wird. 6 ist der Kondensator, mit 55 ler 24, 25 und über den Koppelkondensator 19 der dem der Kollektor abgeblockt ist. 7 ist der Kollek- Regelspannungs-Verstärkerstufe 20 zugeführt. Der torwiderstand, und 8 ist der Basis-Ableitwiderstand, Kollektor dieser Regelspannungsverstärkerstufe ist über den die. der Klemme 9 zugeführte Regelspan- mit dem Kondensator 21 abgeblockt. 22 ist der KoI-nung der Basis des Transistors 1 zugeführt wird. lektorwiderstand dieser Stufe. Der Basisableitwider-

Der Eingangswiderstand des Transistors 1 ist in 60 stand 23 ist relativ hochohmig und liegt z. B. an einer dieser Schaltung bei optimalem Arbeitspunkt relativ positiven Spannung. Die Kollektorspannung dieses groß. Es tritt dadurch nur eine geringfügige Span- Regelspannungsverstärkers wird schließlich über den nungsteilung durch den Widerstand 3 und den Ein- Widerstand 8 der Basis der Regelstufe 1 zugeführt, gangswiderstand auf. Mit ansteigender Regelspannung Überschreitet die den Burstverstärker 16 verlassinkt das Potential des Kollektors in bezug auf den 65 sende Burstspannung den gewünschten Wert, so wird Emitter ab, so daß die Kollektor-Emitterspannung durch die durch den Spannungsteiler 24, 25 verrinsehr klein wird und dadurch der Eingangswiderstand gerte Burstspannung der Transistor 20 durch Basiserheblich absinkt. Die Signalspannung an der Basis gleichrichtung weitgehend gesperrt. Die Kollektor-

spannung des Transistors 20 steigt dadurch in positiver Richtung an, so daß die Regelstufe 1 einen geringen Eingangswiderstand erhält und somit die Verstärkung dieser Stufe herabgesetzt wird. Als Quellwiderstand der Signalspannung ist hier der Innenwiderstand der Demodulationsschaltung 10, 11, 12, 13 aufzufassen. Für den Fall, daß dieser Innenwiderstand nicht groß genug ist, kann — um die Regelwirkung zu erhöhen — in Serie mit dem Koppelkondensator 4 ein zusätzlicher Widerstand geschaltet werden.

Fig. 3 zeigt eine regelbare Transistorstufe für Rundfunkempfänger. Darin ist 26 die Antenne, 27 die Koppelspule, mit der die Antennenspannung in dem Schwingkreis 28, 29 transformiert wird. 28 ist die Kreisinduktivität und 29 ein Drehkondensator. Ein Teil der Kreisspannung oder die volle Kreisspannung wird über einen Koppelwiderstand 30 und einen Koppelkondensator 4 der Basis der Regelstufe 1 zugeführt. 6 ist der Kondensator zur Abblockung des Kollektors. 7 ist der Kollektorwiderstand dieser Stufe. 5 ist der Emitterwiderstand, von dem die Signalspannung abgenommen werden kann und entweder direkt oder über einen weiteren Vorkreis dem in der Figur nicht mehr gezeigten Mischer zugeführt wird. Die Regelspannung wird von der Klemme 9 über den Ableitwiderstand 8 der Basis dieser Stufe zugeführt. In diesem Beispiel erfolgt die Spannungsteilung bei Regelung mit dem Koppelwiderstand 30 und dem herabgeregelten Eingangswiderstand der Stufe 1.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß ein gewöhnlicher, an sich nicht für Regelzwecke vorgesehener, preiswerter Transistor angewendet werden kann. Man kann mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine Regelung erzielen, die 40 bis 50 db beträgt. Durch Anwendung des Koppelwiderstandes 30 wird erreicht, daß der Schwingkreis 28, 29 durch die Variation des Eingangswiderstandes der Stufe 1 nur sehr unwesentlich beeinflußt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regelbare Transistorstufe zur Leistungsverstärkung von Signalen, bei der der Eingangswiderstand der in Kollektorschaltung arbeitenden Stufe

40 durch eine ihrer Basis zugeführte Regelspannung variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand der Signalquelle kleiner als der größte Wert des durch die Regelung variierenden Eingangswiderstandes und wesentlich größer als der kleinste Wert dieses Eingangswiderstandes ist und daß ein bei ungeregelten Transistorstufen zur Speisespannungssiebung bekanntes ÄC-Glied verwendet wird, dessen Widerstand zwischen dem Kollektor dieser Stufe und der Speisespannungsquelle und dessen Kondensator zwischen Kollektor und Masse liegt.

2. Regelbare Transistorstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von selektiven Mitteln vor der regelbaren Transistorstufe der Innenwiderstand der Signalquelle durch einen vor der Basis liegenden Widerstand erhöht wird.

3. Regelbare Transistorstufe nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung als Chrominanz-Signalverstärkerstufe.

4. Regelbare Transistorstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Burstsignal hinter dem getasteten Burst-Verstärker einer als Regelspannungserzeuger dienenden Transistorstufe zugeführt wird und die Kollektorspannung dieser Stufe als Regelspannung für die regelbare Transistorstufe Verwendung findet.

5. Regelbare Transistorstufe nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung als Regelstufe in Rundfunkempfängern.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1148 605,
1164497;

schweizerische Patentschrift Nr. 347 549;

französische Patentschrift Nr. 1 371574;

USA.-Patentschrift Nr. 2 871305;

»Nachrichtentechnik«, H. 6, 1959, S. 261 bis 264; »Radio Mentor«, 4,1956, S. 208 und 209;

P it sch, »Lehrbuch der Funkempfangstechnik«, II, 1960, 3. Auflage, S. 541, 1163 und 1164.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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