DE1287142B - Verstaerkerstufe mit veraenderbarer Verstaerkung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Verstärkerstufe, die einen Gegenkopplungswiderstand in ihrem Ausgangsstromkreis aufweist und deren Verstärkung durch Änderung der Größe dieses Gegenkopplungswiderstandes veränderbar ist. Bei einer in Emitter=Basis-Schaltung betriebenen Transistorverstärkerstufe ist hierzu bekanntlich ein variabler ohmscher Emitterwiderstand als veränderbarer Gegenkopplungswiderstand benutzbar. Die Erfindung ist jedoch gleichermaßen beispielsweise bei Röhrenverstärkerstufen in Kathoden-Basis-Schaltung benutzbar, bei denen ein ohmscher Widerstand zwischen Kathode und Masse als Gegenkopplungswiderstand zur Verstärkungsregelung heranziehbar ist.
• Diese Art der Spannungsverstärkungsregelung einer Verstärkerstufe hat im Vergleich zur Verstärkungsregelung unter Ausnutzung der gekrümmten Steuerkennlinie der Verstärkerstufe durch- die Anwendung des Gegenkopplungsprinzips den Vorteil wesentlich geringerer, nichtlinearer Verzerrungen der verstärkten Signale, wobei diese gleichzeitig wesentlich höhere Amplituden aufweisen können. Bei großem Gegenkopplungsgrad ist die Spannungsverstärkung einer derartigen Verstärkerstufe bekanntlich angenähert proportional dem Außenwiderstand und umgekehrt proportional dem Gegenkopplungswiderstand.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstärkung einer Verstärkerstufe der eingangs genannten Art nach einer beliebig vorgebbaren Funktion von einer Regelspannung abhängig zu machen.
• Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Verstärkerstufe mit einem Gegenkopplungswiderstand im Ausgangsstromkreis, deren Verst4rkung durch-Änderung der Größe des Gegenkopplungswiderstandes veränderbar ist. Gemäß der Erfindung ist zumindest einem Teil des Gegenkopplungswiderstandes eine oder mehrere Serienschaltungen aus jeweils einem ohmschen Widerstand und einem gesteuerten Schalterelement, beispielsweise der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors, parallel geschaltet, wobei die von einer Regelspannung Va abgeleiteten Steuerspannungen der-Schalterelemente durch zwischengeschaltete unterschiedliche Spannungsteiler und gegebenenfalls auch die von ihnen geschalteten ohmschen Widerstände derart unterschiedlich gewählt sind, daß die Verstärkung V" der Verstärkerstufe eine vorgegebene Funktion Y. - f WO der Verstärkungsregelungsspannung UR ist.
• An Hand der Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zu deren näheren Erläuterung im einzelnen beschrieben.
• Beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine in Emitter-Basis-Schaltung betriebene Transistorverstärkerstufe, der die Eingangswechselspannung ui über einen Koppelkondensator 1 auf die Basis des Transistors 5 zugeführt wird, deren Vorspannung mit Hilfe eines Spannungsteilers aus den ohmschen Widerständen 2 und 3 aus einer positiven Spannungsquelle -i- U gewonnen wird. Als Außenwiderstand ist ein ohmscher Widerstand 4 vorgesehen, während als ohmscher Emitterwiderstand die Serienschaltung aus zwei ohmschen Widerständen 6 und 7 dient. Die Ausgangswechselspannung u. ist am Kollektor des Transistors 5 abgreifbar. Zum Ermöglichen der Veränderung der Verstärkung dieser Verstärkerstufe ist einem Teil des Emitterwiderstandes, im gezeigten Beispiel dem Widerstand 7, eine Mehrzahl von Serienschaltungen parallel geschaltet, die in einfachster Ausführungsform der Erfindung aus den ohmschen Widerständen 8 bis 12 und solchen Ausgangsstrecken von Schalterelementen bestehen, die bei verschiedenen Werten der Regelgleichspannung UR schalten. Im gezeigten Beispiel bestehen diese Ausgangsstrecken aus den Kollektor-Emitter-Strecken von fünf mit 13 bis 17 bezeichneten Transistoren. Den Steuerstrecken dieser Transistoren sind gemäß der Zeichnung fünf Spannungsteiler aus den ohmschen Widerständen 18 bis 27 so vorgeschaltet, daß sie durch die gemeinsame Regelspannung UR beaufschlagbar sind. Durch Wahl verschiedener Spannungsteilerverhältnisse der genannten Spannungsteiler hat man es hierbeFin der Hand zu erreichen, daß die einzelnen Transistoren 13 bis 17 bei verschiedenen Werten der Spannung UK schalten.
• Die Wirkungsweise der bislang beschriebenen Schaltung sei an dem Beispielsfall verdeutlicht, daß die Spannung, UR zunächst Null' sei und alle Transistoren 13 bis 17 gesperrt seien. Dann sind die Innenwiderstände der Kollektor-Emitter-Strecken dieser Transistoren sehr hochohrnig, und dentWiderstand 7 liegt praktisch keine Serienschaltung parallel. Die den Transistoren 13 bis 17 zugewandterr'Enden der Widerstände 8 bis 12 weisen vielmehr so hohe Widerstände gegen Masse auf, daß sie als von Masse abgetrennt betrachtet werden können.
• Wird nun die Spannung uR in positiver Richtung gesteigert, so öffnet infolge geeignet gekählter Dimensionierung der erfindungsgemäßen Verstärkerstufe zunächst der Transistor 13. Handelt es sich beim Transistor 13 um keinen Schalttransistor, sondern - was meist vorteilhafter in Verbindung mit der Erfindung ist - um einen Verstärkertransistor oder Feldeffekttransistor, ..der eine gekrümmte Steuerkennlinie äufweist, so vermindert sich gemäß dieser Steuerkennlinie der Innenwiderstand seiner Kollektor-Emitter-Strecke mit wachsender Regelspannung. Demzufolge wird dem Widerstand 7 nach Maßgabe der Regelspannung die Serienschaltung aus dem Widerstand 8 und der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 13 parallel geschaltet, wodurch sich der effektive Gegenkopplungswiderstand der Verstärkerstufe vermindert und die Verstärkung entsprechend dem verminderten Gegenkopplungsgrad anwächst. Durch das Verhalten des Transistors wird also erreicht, daß die treppenförmige Regelkurve des Verstärkers, die bei Verwendung idealer Schalter entstehen würde, einen stetigen Verlauf erhält. Durch geeignete Wahl der Spannungsteilerverhältnisse der Eingangsspannungsteiler der Transistoren 13 bis 17 ist gleichzeitig erreichbar, daß, kurz nachdem der Transistor 13 Strom zu ziehen beginnt, bei weiterwachsender Regelspannung auch der Transistor 14 entsperrt wird, was sinngemäß bei weiterwachsender Spannung UR auch auf die übrigen Transistoren 15 bis 17 zutrifft. Die Anzahl der jeweils dem Widerstand 7 parallelgeschalteten Serienschaltungen aus den Widerständen 8 bis 12 und den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 13 bis 17 und der Ansteuergrad dieser Transistoren durch die Regelspannung bestimmen den Verlauf der Verstärkung der erfindungsgemäßen Verstärkerstufe als Funktion der Regelspannung, wobei ein beliebig vorgegebener Verlauf der Funktion V. = f(UR) erreichbar ist.
• Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Widerstände 7 bis 12 mit 560 Ohm, die Widerstände 18 bis 22 mit 4,7 kOhm und die Widerstände 23 bis 27 mit Werten dimensioniert, die zwischen 1 und 5 kOhm liegen. Die Spannung -i- U ist hierbei 15 V.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verstärkerstufe mit einem Gegenkopplungswiderstand im Ausgangsstromkreis, deren Verstärkung durch Änderung der Größe des Gegenkopplungswiderstandes veränderbar ist, insbesondere in Emitter-Basis-Schaltung betriebene Transistorverstärkerstufe mit einem Emitterwiderstand als Gegenkopplungswiderstand, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß zumindest einem Teil (7) des Gegenkopplungswiderstandes (6, 7) mehrere Serienschaltungen aus jeweils einem ohmschen Widerstand (8 bis 12) und einem gesteuerten Schalterlement, beispielsweise der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (13 bis 17), parallel geschaltet sind und daß die Steuerspannungen der Schalterelemente derart unterschiedlich gewählt sind, daß die Verstärkung V, der Verstärkerstufe eine vorgegebene Funktion V. - f (UR) der Verstärkungsregelungsspannung UR ist, die den Steuerstrecken der Schalterelemente über eingangsseitig parallelgeschaltete Spannungsteiler zugeführt wird.
2. 2. Verstärkerstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalterelemente gesteuerte Halbleiter vorgesehen sind, die im übergangsbereich zwischen dem Sperrzustand und dem durchgeschalteten Zustand einen sich stetig ändernden Widerstand besitzen und dadurch den theoretisch treppenförmigen Verlauf der Regelkennlinie des Verstärkers in einen stetigen Verlauf umwandeln.