DE1288148B

DE1288148B - Verfahren zum Betrieb eines Gegentaktverstaerkers mit geregeltem Ruhestrom und Schaltungsanordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1288148B
Application number: DE1967T0033325
Authority: DE
Inventors: Lender Rudolf
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1967-03-02
Filing date: 1967-03-02
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Betrieb eines Gegentaktverstärkers mit geregeltem Ruhestrom, bei dem im Ruhestromkreis an einem ohmschen Widerstand eine Spannung abgegriffen und über eine Diode dem Eingang des Verstärkers zugeführt wird.
Zur Erreichung einer guten Linearität muß in einer Gegentaktanordnung ein Ruhestrom fließen. Er wird bei transistorisierter Ausführung durch eine geeignete Basisvorspannung erzeugt und eingestellt.
Es ist zwar schon ein transformatorloser Verstärker mit gleitendem Arbeitspunkt bekanntgeworden, der nach dem Prinzip der halben Speisespannung arbeitet. Dadurch wurde versucht, eine Sicherheit bei überhöhungen der Umgebungstemperatur zu erreichen. Zur Verminderung des Batteriestromes wird bei diesem Verstärker in der zweiten Transistorstufe eine gleitende Vorspannung angewendet, die mit Hilfe einer Germaniumdiode und den dazugehörigen RC-Gliedern erzeugt wird.
In der Schaltung gemäß der Figur fließt ohne Aussteuerung der Ruhestrom JR, der bei konstanter Basisvorspannung UB exponentiell mit der Temperatur der aktiven Elemente ansteigt, so daß diese Anordnung wegen der thermischen Rückkopplung instabil ist.
Mit Rücksicht auf einen guten Wirkungsgrad bei thermischer Stabilität muß die Basisvorspannung Uß entsprechend beeinflußt werden, um den Ruhestrom JR von der Temperatur möglichst unabhängig zu machen. Dies gelingt nur zum Teil durch eine Kompensation mit temperaturabhängigen Elementen, wie Dioden oder Heißleitern, die bei entsprechender Anordnung die Temperaturabhängigkeit des Ruhestromes vermindern.
Diese Art der Ruhestromkompensation hat die Nachteile, daß a) die Kompensationselemente für jede Verstärkerart empirisch ermittelt werden müssen, b) bei großer Zuverlässigkeitsforderung ein individueller Temperaturabgleich erforderlich ist, c) trotz dieser Maßnahme keine unbedingte thermische Stabilität über größere Temperaturbereiche erreichbar ist.
Ziel vorliegender Erfindung, wie sie in den Ansprüchen beschrieben wird, ist es, an Stelle einer nicht genau definierten Kompensation eine Ruhestromregelung einzuführen, bei welcher die erwähnten Nachteile nicht auftreten.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die rückgeführte Spannung von den vom Signal herrührenden, über den Sollwert des Ruhestromes im nicht ausgesteuerten Zustand des Verstärkers hinausgehenden Halbwellen getrennt und mit einer konstanten Bezugsspannung verglichen wird und daß mit einer sich hieraus ergebenden Differenzspannung, gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung, die Vorspannung des Gegentaktverstärkers derart beeinflußt wird, daß störende, thermisch bedingte Abweichungen des Ruhestromes vom vorgegebenen Sollwert korrigiert werden.
Gilt obige Betrachtung für den Verstärker ohne Aussteuerung, so steigt durch ein Signal am Verstärkereingang die Spannung an diesem Widerstand über den Sollwert, der bei Ruhestrom meßbar ist, wobei eine in Reihe liegende Diode sperrt und der nachgeschaltete Kondensator für die Zeit einer Halbperiode des Signals die Spannung, die im Ruhezustand an ihm steht, speichert.
An Hand der Zeichnung soll dies noch näher erläutert werden. Der Gegentaktverstärker ist hierbei schematisch durch die beiden aktiven Elemente 1 und 2 dargestellt, deren gemeinsamer Ausgang mit der nicht näher bezeichneten Last gekoppelt ist. Auf der Eingangsseite des Gegentaktverstärkers ist eine Spannungsquelle 3 vorgesehen, mit deren Hilfe der Ruhestrom auf seinen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann. Zur Messung des Ruhestromes ist ein ohmscher Widerstand 4 eingefügt, an dem eine Spannung abgegriffen wird, die durch die geeignet gepolte Diode 7 von den über den Sollwert des Ruhestromes im nicht ausgesteuerten Zustand des Verstärkers hinausgehenden Halbwellen getrennt und vom Kondensator 9 gespeichert wird. Anschließend wird die Spannung beim dargestellten Ausführungsbeispiel einem Differenzverstärker 5 zugeführt, der gleichzeitig eine konstante Referenzspannung aus der Spannungsquelle 6 erhält. Ergibt sich aus der abgegriffenen Spannung und der Referenzspannung eine Differenz, so wird diese entsprechend verstärkte Differenzspannung dazu benutzt, um die Vorspannung des Gegentaktverstärkers, die in der Spannungsquelle 3 erzeugt wird, so zu beeinflussen, daß die störenden Abweichungen des Ruhestromes vom Sollwert ausgeregelt werden.
Beim Ausführungsbeispiel ist zwischen der bereits beschriebenen Abschneiddiode 7 und dem Eingang des Differenzverstärkers 5 die RC-Kombination, bestehend aus dem Widerstand 8 und dem Kondensator 9, angeschlossen, deren Zeitkonstante so gewählt ist, daß diese größer als der reziproke Wert der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz ist. Hiermit erreicht man die Speicherung der zu vergleichenden Spannung während einer Halbperiode des Eingangssignals.
Um den Wirkungsgrad des erfindungsgemäß aufgebauten Verstärkers nicht zu verschlechtern, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu dem im Ruhestromkreis liegenden ohmschen Widerstand 4 eine Diode 10 in Durchlaßrichtung geschaltet. Die Größe des Widerstandes 4 wird so gewählt, daß der Ruhestrom an ihm eine Spannung aufbaut, die kleiner ist als die Durchlaßspannung der Diode 10.
Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Gegentaktverstärkers ermöglicht eine unbedingte thermische Stabilität mit nahezu theoretisch erreichbarem Wirkungsgrad.
Als großer Vorteil ist zu beachten, daß temperaturabhängige Kompensationselemente nicht erforderlich sind. Die Größe des Ruhestromes ist eindeutig zu dimensionieren und bedarf keines nachträglichen Abgleichs. Der Verstärker ist gleichstromgekoppelt und erfordert nur einen Kondensator, so daß er sich auch für den Aufbau in integrierter Technik eignet.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betrieb eines Gegentaktverstärkers mit geregeltem Ruhestrom, bei dem im Ruhestromkreis an einem ohmschen Widerstand eine Spannung abgegriffen und über eine Diode dem Eingang des Verstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeführte Spannung von den vom Signal herrührenden, über den Sollwert des Ruhestromes im nicht ausgesteuerten Zustand des Verstärkers hinausgehenden Halbwellen getrennt und mit einer konstanten Bezugsspannung verglichen wird und daß mit einer sich hieraus ergebenden Differenzspannung, gegebenenfalls nach entsprechender Verstärkung, die Vorspannung des Gegentaktverstärkers derart beeinflußt wird, daß störende, thermisch bedingte Abweichungen des Ruhestromes vom vorgegebenen Sollwert korrigiert werden.
2. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeleitete Regelspannung einem DifPerenzverstärker zugeführt wird und daß zwischen diesem Verstärker und dem ohmschen Widerstand eine geeignet gepolte Diode eingefügt ist zum Abschneiden der über dem Sollwert des Ruhestromes im nicht ausgesteuerten Zustand des Verstärkers hinausgehenden Halbwellen, die vom Signal herrühren.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abschneiddiode und Verstärkereingang eine Widerstands-Kondensator-Kombination angeschlossen ist, deren Zeitkonstante größer ist als der reziproke Wert der tiefsten zu übertragenden Signalfrequenz.