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Im allgemeinen wird bei Verstärkern eine Veränderbarkeit des Verstärkingsfaktors
gefordert. In7, vielen Fällen wird dabei eine Ferneinstellung gefordert oder bei
Empfängern die, selbsttätige Verstärkungsregelung (Schwundregelung). Es ist bekannt,
daß eine Verstärkungsregelung bei Transistorverstärkungsregelung bei Transistorverstärkerstufen
bzw. Transistorempfängern durch Beeinflussung des Kollektorstromes der verstärkenden
Transistoren erreicht werden kann. Die meist in Rundfunkempfängern angewandte Verstärkungsregelung
durch Abwärtsregeln des Kollektorstromes hat jedoch den Nachteil,
daß mit abnehmendem Kollektorsträm die nichtlinearen Verzerrungen. ansteigen-und
durch die bei der Regelung sich ändernden Transistorparaineter auch eine ungünstige
Beeinflussung der -dem Transistor zugeordneten--Schwingungskreise auftritt.
Die bei der Regelung sich erhöhende Nichtlinearität ergibt z. B. bei geregelten
Empfängereingangsstufen Modulationsverzerrtingen, Kreuzmodulation und Empfangsmehrdeutigkeiten.
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Es ist bekannt, die Verzerrungen von Transistoren durch einen gegenkoppelnden
Emitterwiderstand zu verringern. Die Gegenkopplung verringert sich jedoch mit abnehmendem
Kollektor- und Emitterstrom, so daß deren Wirkung im abwärts geregelten Zustand
nahezu verschwindet, also gerade dann, wenn sie wegen der großen Signalspannungen
benötigt wird. Außerdem ist nachteilig, daß wegen der abnehmenden Gegenkopplung
die Wirkung -.der Verstärkungsreagelung vermindert wird. Ferner wirken sich Schwankungen
der Temperatur und der Betriebsspannungen im abwärts. geregelten Zustand sehr stark
auf den Verstärkungsfaktor aus (wegen der geringen Gegenkopplung).
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Diese Nachteile werden durch eine bekannte Transistorverstärkerstufe
(deutsche Patentschrift 1164 497) vermieden, bei der ein Hilfstransistor
verwendet ist, dessen Basiselektrode wechselstrommäßig mit der des Verstärkertransistors
verbunden ist, und bei der die Emitterströme beider Transistoren durch den gemeinsamen
Emitterwiderstand fließen und die Emitterströme beider Transistoren durch Regelung
der Basisvorspannung gegensinnig geregelt werden. Diese Schaltung wird an Hand von
Fig. 1 der Zeichnung näher erklärt werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine in dieser Weise aufgebaute Transistor-I-W-Vorstufe
(auch Ei-ngangsstufe genannt) oder -Mischstufe und zeigt, -wie das Signal-Rausch-Verhältnis
vergrößert werden kann und trotzdem die Verminderung der Verzerrungen und der Kreuzmodulation
aufrechterhalten wird. Im-Falle einer Mischstufe wird die Mschsteil#r#,it wesentlich
vergrößert. Erfindungsgemäß -ist der gemeinsame Emitterwiderstand oder ein Teil
desselben für die Eingangshochfrequenz kapazitiv überbrückt, jedoch nicht für die
durch unerwünschte Demodulation der Eingangssignale entstandenen niederfrequenten
Modulationssignale.
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Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß zur Verminderung
der Verzerrungen und der Kreuzmodulation eine Gegenkopplung der Hochfrequenz nicht
notwendig ist, vielmehr eine Gegenkopplung (Gegenmodulation) der niederfrequenten
Modulationsfrequenz ausreichend ist. In einer Mischstufe ist die Mischsteilheit
größer, weil eine Gegenkopplung der Hochfrequenz einer Linearisierung der TransistorkennEnie
bezüglich der Hochfrequenz gleichkommt, wodurch aber die Mischwirkung geringer wird.
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Es ist in einem, abstimmbaren Hochfrequenzverstärker mit Röhren bekannt
(britisches Patent 337 830), eine hochfrequente Gegenkopplung mit dem Kathodenwiderstand
zu einem anderen Zweck zu unterdrücken, nämlich zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen
VerstäTkung auf dem ganzen Frequenzbereich. Ohne zusätzliche Maßnahmen nimmt in
einem Frequenzbereich mit Abstimmung durch einen Drehkondensator die, Verstärkung
mit zunehmender Frequenz zu. Wird aber der Kathoden-Widerstand von einem Rei#henliesonanzkre'is
überbrückt, der auf eine tiefe Frequenz des Frequenzbereiches abgestimmt ist, so
wird bei den tiefen Frequenzen die Gegenkopplung unterdrückt, während bei zunehmender
Frequenz eine Gegenkopplüng auftritt, die dem Verstärkungsanstieg bei den hohen
Frequenzen entgegenwirkt.
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An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher
erläutert.
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F i g. 1 zeigt das Prinzip der bekannten Regelschaltung, F
i g. 2 eine regelbare HF-Eingangsstufe, F i g. 3 eine regelbare Mischstufe.
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In F i g. 1 ist 1 der verstärkende Transistor und
3
der gegenkoppelnde Einftter#Iderstand. Das zu verstärkende Signal wird der
Basisrlektrode zugeführt und das verstärkte Signal vom Außenwiderstand 4 abgenommen.
Zur Abwärtsregelung des Emitter- und Kollektorstromes des Transistors
1 dient der Hüfstransistor 2, dessen Basiselektrode -ebenfalls die Sigaalspannung
zugeführt wird. Der Mechanismus der Verstärkungsrecrclung besteht darin, daß die
Enütterströme des Verstärkertransistors 1 und des Hilfstransistors2 gegensinnig
geregelt werden, d.h., wenn der Emitterstrom 1 abwärts geregelt wird, steigt
der Emitterstrom von 2. Diese Wirkung wird durch Verändern der Basisvorspannungen
UB, oderffind UB..errelcht. Es bestehen also grundsätzlich die Möglichkeiten, die
Abwärtsregelung des Emitterstromes des Transistors 1 bei gleichzeitigem Anstieg
des Emitterstromes des Tiansistors 2 durch Erhöhung der negativen Basisvorspannung
U.8 2 oder durch Verminderung der Basisvorspannung UB , oder durch
gegensimnige Veränderung von UB , und UB 2 zu bewirken. Im letzteren
Fall muß gleichzeitig die Basisvorspannung UB, kleiner und UB2 größer worden.
Wird nur der eine Transistor geregelt, so ändert sich auch dann der Kollektorstrom
des anderen Transistors wegen des gemeinsamen Emitter-Widerstandes gegensinnig.
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Die günstigen Wirkungen der bekannten Regelschaltung bestehen
darin, daß bei Abwärtsregelung des Transistors, 1 die Gegenkopplungsspannung
am Emitterwiderstand 3 und damit der Gegenkopplungsgrad durch den gleichzeitig
anwachsenden, von der Signalspannung gesteuerten Emitterstrom- des Transistors 2
ganz (oder zum Teil) erhalten bleibt. Dies ist leicht einzusehen, wenn man voraussetzt,
daß die Summe der Emitterströme von 1 und 2 bei der Regelung der Stufe
konstant bleibt. In diesem Falle bleibt auch der Emitterwechselstrom, welcher durch
den Emitterwiderstand fließt, konstant und damit auch der Gegenkopplungsgrad. Gleichzeitig
bleibt durch die gegensinnige Kollektorstronisteuerung der Eingangswiderstand der
Stufe ebenfalls konstant. Die vorausgesetzte konstante Summe der Emitterströme
ergibt
sich in der Praxis dadurch, daß bei einer relativ großen Gleichstromgegenkopplung
in der gemeinsamen Emitterleitung die Abwärtsregelung von 1 durch Erhöhung
der negativen Basisspannung UB 2 bewirkt wird. Es zeigt sich, daß
der Regelfaktor nur vom Verhältnis der Emitter-Kollektor-Ströme von 1 und
2 und nicht von deren Summe abhängig ist und daß dadurch eine hohe Konstanz
des Regelfaktors sich ergibt.
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In der HF-Eingangsstufe nach Fig. 2 und der selbstschwingenden
NEschstufe nach Fig. 3 ist erfindungsgemäß die gegenkoppelnde W.irkung des
Emitterwiderstandes 3a durch entsprechende Bemessung,des Sieb- bzw. Ankoppelkondensators
9 nur für die in der Mischstufe durch unerwünschte Demodulation auftretenden
Modulationsfrequenzen der übertragenen Empfangssignale vorhanden. Durch den gestrichelt
angedeuteten Widerstand 3 b in der Emitterleitung> welcher für die
Hochfrequenz nicht überbrückt ist, kann ein Teil der Gegenkopplungsmürkung auch
auf die Hochfrequenz ausgedehnt werden.
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Dir, Leitung 11 in F i g. 3 könnte auch mit dem Pluspol
der Betriebsspannungsquelle verbunden werden, jedoch hat die dargestellte Schaltung
den Vorteil, daß bei heruntergeregelter Verstärkung des Mischtransistorsl die Oszillatorfunktion
des Transistors 1 mehr und mehr auf den Hilfstransister 2 übergeht und deshalb
die Oszillatorschwingungen nicht abreißen können.
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Die Verwendung eines geregelten Hilfstransistors in einer Mischstufe
mit gemeinsamem Emitterwiderstand für den Misch- und Hilfstransistor ist bereits
in einer eigenen älteren Patentanrneldung (T 26333 IX d/21 a4 vom
9. 6. 1964) mit derselben Schaltung wie in F i g. 3 (aber ohneden
Widerstand 3b) vorgeschlagen worden, jedoch ist dort über die Bemessung des
Kondensators 9 nichts ausgesagt. Er könnte also dort so groß sein, daß er
den Emitterwiderstand für die Hochfrequenz und auch für Modulationsfrequenzen kurzschließt.
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Die Erfindung läßt sich in. analoger Weise auch auf Schaltungen mit
npn-Transistoren anwenden.