DE1487395C - Regelbarer Signal verstarker - Google Patents
Regelbarer Signal verstarkerInfo
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Description
I 487 395
Die Erfindung betrifft einen regelbaren Signalverstärker mit einer ersten Transistorstufe, welche
einen durch eine Arbeitsimpedanz fließenden Gleichstrom in Abhängigkeit von an die erste Stufe angelegten
Verstärkungsregelsignalen ändert und mit einer zweiten Transistorstufe zusammengeschaltet ist, die
ebenfalls einen Gleichstrom durch die Arbeitsimpedanz fließen läßt und in Abhängigkeit von den auch
an diese zweite Stufe angelegten Verstärkungsregelsignalen im Betrag wenigstens annähernd gleich
große, aber zu den Änderungen der ersten Stufe entgegengesetzt gerichtete Änderungen dieses Gleichstromes
hervorruft.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen galvanisch gekoppelten, automatisch regelbaren Transistorverstärker
in Form einer integrierten Schaltung, worunter hier wie üblich eine einstückige oder
monolithische Halbleiteranordnung verstanden werden soll, die eine Reihe .von miteinander verbundenen
aktiven und passiven Schaltungselementen enthält.
Die Konstruktion solcher integrierter Schaltungen wirft eine ganze Reihe von Problemen auf. So ist es
beispielsweise ziemlich schwierig, /?C-gekoppelte Verstärker herzustellen, da ein Kondensator bei einer
integrierten Schaltung eine relativ große Fläche des Halbleiterkörpers einnimmt, auch wenn es sich um
relativ kleine Kapazitätswerte handelt.
Die Abmessungen des die integrierte Schaltung enthaltenden Plättchens sind jedoch begrenzt. Dementsprechend
sind auch die Abmessungen der Kondensatoren und die zur Kopplung zweier Stufen zur
Verfügung stehende Kapazität Beschränkungen unterworfen. Beschränkungen bezüglich der Abmessung
von Kondensatoren beeinträchtigen den Frequenzgang eines Verstärkers aber nicht nur bei niedrigen,
sondern auch bei hohen Frequenzen, und der Verstärkungsgrad bei einer bestimmten Signalfrequenz ist
beschränkt. Die Hochfrequenzeigenschaften des Verstärkers werden ferner noch durch Streukapazitäten
beeinträchtigt, die zwischen Kondensatoren einer integrierten Schaltung und Masse vorhanden sind.
Bei dem derzeitigen Stand der Technik zur Herstellung von Kondensatoren in integrierten Schaltungen
führen die Größenbeschränkungen außerdem sehr häufig zu Kurzschlüssen zwischen den Kondensatorbelägen.
Aus allen diesen Gründen wäre es wünschenswert, wo immer möglich zwischen den Verstärkerstufen einer integrierten Schaltung eine
galvanische oder Gleichspannungskopplung vorzusehen.
Die Gleichspannungskopplung von Verstärkerstufen ist jedoch ein Problem für sich. So müssen
beispielsweise im allgemeinen relativ komplizierte Vorspannungsschaltungen verwendet werden, um die
gewünschten Arbeitspunkte von hintereinandergeschalteten, gleichspannungsgekoppelten Stufen zu
gewährleisten, da ja die an der Ausgangselektrode der einen Stufe ,auftretende Gleichspannung an der
nächstfolgenden Stufe als Eingangsspannung erscheint. Zur Stabilisierung der verschiedenen Arbeitspunkte ist außerdem eine Gleichspannungsgegenkopplung
erforderlich. Wenn mit einer einzigen integrierten Schaltung eine hohe Verstärkung erzielt
werden soll, besteht dann die Gefahr, daß die Schaltung durch Phasenverschiebungen in der Gleichspannungs-Rückkopplungsschleife
instabil wird, auch wenn die Rückkopplung im Prinzip als Gegenkopplung (im Gegensatz zu einer Mitkopplung) wirken soll.
Bei Verstärkern, insbesondere Empfängern, mit automatischer Verstärkungsregelung (AVR) ist eine
Gleichspannungskopplung von Verstärkerstufen besonders schwierig. Es muß nämlich gewährleistet sein,
daß die Regelung nur den Arbeitspunkt der geregelten Stufe beeinflussen kann, da sonst bei höheren Verstärkungsgraden
der Verstärker völlig arbeitsunfähig werden kann.
Zur automatischen Verstärkungsregelung mit
ίο Kompensation der Regelspannungskomponente in
der Ausgangsspannung ist bereits eine Regelstufe bekannt, bei welcher durch den Arbeitswiderstand einer
ersten, von der Regelspannung gesteuerten Transistorstufe zugleich der Gleichstrom einer zweiten
Transistorstufe, die ebenfalls mit der Regelspannung beaufschlagt ist, in einem solchen Sinne fließt, daß
die entsprechenden Stromänderungen entgegengesetzt gleich sind (deutsche Patentschrift 1183 136). Da bei
dieser bekannten Regelstufe die erste Transistorstufe für das zu verstärkende Signal in Basisschaltung
arbeitet, ist für eine Stromverstärkung eine zusätzliche Verstärkerstufe erforderlich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine regelbare galvanisch gekoppelte Verstärkerstufe anzugeben,
deren Regelspannung keinen Einfluß auf nachgeschaltete andere Stufen hat und die selbst eine
Stromverstärkung ermöglicht.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Signalverstärker der eingangs angegebenen Art die erste
Transistorstufe eine Stromverstärkungsstufe mit einem für die zu verstärkenden Signale in Kollektorschaltung
arbeitenden Transistor und einem mit diesem in Kaskade geschalteten, in Basisschaltung arbeitenden
Transistor oder mit einem für die zu verstärkenden Signale in Emitterschaltung arbeitenden
Transistor ist.
Ein Vorteil der Erfindung gegenüber der erwähnten bekannten Regelschaltung besteht darin, daß
ohne zusätzliche Stufe eine Stromverstärkung erreicht wird. Für eine gewünschte Mindestverstärkung ist die
Schaltung gemäß der Erfindung-: also weniger aufwendig.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und
Fig. 2 und 3 Schaltbilder von gegenüber Fig. 1
etwas abgewandelten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Der in F i g. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellte regelbare Verstärker enthält eine Gleichspannungsverstärkerstufe 10, deren Verstärkungsgrad
durch eine Regelspannung regelbar ist, die an Eingangsklemmen 12 liegt. Der Verstärker 10
kann die erste Stufe eines mehrstufigen, gleichspannungsgekoppelten Zwischenfrequenzverstärkers eines
Hochfrequenzempfängers darstellen. In diesem Fall ist die Regelspannung normalerweise eine Funktion
der Empfangsfeldstärke.
Die Verstärkerstufe 10 enthält drei Transistoren 14, 16, 18. Der Transistor 14 arbeitet in Kollektorschaltung,
seine Kollektorelektrode ist mit einer Betriebsspannungsquelle 20 und seine Emitterelektrode
ist über einen Widerstand 22 mit einem auf Bezugspotential liegenden Punkt, z. B. Masse, verbunden.
Der Transistor 16 arbeitet in Basisschaltung. Seine Kollektorelektrode ist über einen Arbeitswiderstand
24 mit der Klemme 20 der Betriebsspannungsquelle
verbunden, während seine Emitterelektrode über den Widerstand 22 an Masse angeschlossen ist. Der dritte
Transistor 18 arbeitet wieder in Kollektorschaltung. Seine Kollektorelektrode ist mit der Klemme 20 verbunden,
während seine Emitterelektrode über einen Widerstand 26 mit Masse verbunden ist.
Die Basiselektrode des ersten Transistors 14 ist über eine Sekundärwicklung 30 eines Eingangstransformators
32 und einen Widerstand 34 mit einer Klemme 28 einer Vorspannungsquelle verbunden.
Die Basiselektrode des Transistors 16 ist mit der Klemme 28 über einen Widerstand 36 verbunden,
der wenigstens annähernd den gleichen Widerstandswert wie der Widerstand 34 hat.
Die Kollektorelektrode des Transistors 16 ist außerdem mit der Basiselektrode des Transistors 18
verbunden, dessen Emitterelektrode über einen Leiter 38 an eine Ausgangsklemme 40 angeschlossen ist,
die mit einem Verbraucher 100 verbunden werden kann. Der Verbraucher 100 kann aus einer oder
mehreren Verstärkerstufen entsprechend der Verstärkerstufe 10 bestehen und mit der beschriebenen
Stufe 10 einen mehrstufigen gleichspannungsgekoppelten Verstärker bilden.
Die zu verstärkenden Signale werden der Verstärkerstufe 10 von Eingangsklemmen 48 über eine Primärwicklung
42 des Eingangstransformators 32 zugeführt und gelangen von der Sekundärwicklung 30 zur
Basiselektrode des Transistors 14. Das der Basiselektrode des Transistors 14 abgewandte Ende der Wicklung
30 ist für Signalfrequenzen durch einen Ableitkondensator 44 mit Masse verbunden. In entsprechender
Weise ist die Basiselektrode des Transistors 16 über einen Kondensator 46 für Signalfrequenzen
geerdet. Bei gleichen Werten der Widerstände 34, 36 erhalten die Transistoren 14, 16 bei fehlendem Eingangssignal
praktisch solche Vorspannungen, daß in ihren Kollektor-Emitter-Strecken gleiche Ströme
fließen.
Die soweit beschriebene Verstärkerschaltung besteht im wesentlichen aus einer emittergekoppelten
Verstärkerstufe, die eine Kollektor-Basis-Stufe (Emitterverstärkerstufe) steuert. Bei entsprechender Größe
und Polarität der zwischen den Klemmen 20 und 28 einerseits und Masse andererseits liegenden Spannungen
werden die den Eingangsklemmen 48 zugeführten Signale zuerst durch die Kombination aus den beiden
Transistoren 14, 16 und dann durch den Transistor 18 verstärkt. Am Arbeitswiderstand 26 des in Kollektorschaltung
arbeitenden Transistors 18 und damit an der Ausgangsklemme 40 stehen dann verstärkte Signale
zur Verfügung.
Ohne Eingangssignal liegt an der Ausgangsklemme 40 eine Gleichspannung, die im wesentlichen gleich
der Ruhespannung an der Kollektorelektrode des Transistors 16 abzüglich des Spannungsabfalles Vbe
zwischen Basis und Emitter des Transistors 18 ist. Vbe beträgt bei Siliciumtransistoren beispielsweise
etwa 0,7 Volt, was innerhalb des Bereiches für A-Verstärkung liegt.
Der Eingangsklemme 12 wird eine Steuergleichspannung, insbesondere eine Spannung zur automatischen
Verstärkungsregelung (AVR-Spannung) zugeführt. Die AVR-Spannung hält die Amplitude der an
der Ausgangsklemme 40 erscheinenden verstärkten Signale innerhalb eines relativ engen Bereiches, auch
wenn die Intensität der Eingangssignale an den Klemmen 48 erheblich schwankt. Die AVR-Spannung
kann von irgend einer geeigneten, bekannten Schaltungsanordnung, z. B. einer Regelspannungsdiode,
einem Demodulator od. dgl. stammen.
Wie F i g. 1 zeigt, wird die Regelspannung der Basiselektrode des Transistors 14 über einen Widerstand
58 und die Sekundärwicklung 30 des Eingangstransformators 32 zugeführt.
Der Verstärkungsgrad einer Verstärkerstufe, z. B. der in Fig. 1 dargestellten-Stufe, kann bekanntlich
durch Steuerung der Steilheit gm des Verstärkerelementes
der betreffenden Stufe beeinflußt werden. Man betrachte beispielsweise den Fall, daß der Verstärkungsgrad
des Verstärkers 10 herabgesetzt werden soll, um ein Ansteigen der Intensität des Eingangssignals
über einen bestimmten Amplitudenwert zu kompensieren. Es sei dabei angenommen, daß die
der Klemme 12 zugeführte Regelspannung dann kleiner wird, also sich in negativer Richtung ändert.
Durch das Absinken der Regelspannung werden die Basisvorspannung des Transistors 14, der den
Transistor 14 durchfließende Ruhestrom und der Spannungsabfall am Widerstand 22 herabgesetzt,
während der Ruhestrom im Transistor 16 entsprechend ansteigt.
Bei der vorliegenden Schaltung ist die Abnahme des den Transistor 14 durchfließenden Stromes etwa
gleich der Zunahme des durch den Transistor 16 fließenden Stromes. Wenn deren Transistor 16 anfänglich
auf einen solchen Arbeitspunkt eingestellt war, daß bei einer Zunahme des Ruhestromes seine Steilheit
abnimmt, wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers 10 durch die Abnahme der Regelspannung
in der gewünschten Weise verringert.
Die angenommene Änderung der Regelspannung läßt ferner den Spannungsabfall am Widerstand 24
zunehmen und den Ruhestrom im Transistor 18 sowie den Spannungsabfall am Widerstand 26 abnehmen.
Außer der erwünschten Verringerung des Verstärkungsgrades zur Kompensation der Zunahme des
Eingangssignals bewirkt die der Klemme 12 zugeführte Regelspannung also außerdem eine Herabsetzung
der an der Ausgangsklemme 40 erscheinenden Ruhespannung.
Wenn nun an die Ausgangsklemme 40 beispielsweise eine zweite gleichspannungsgekoppelte Verstärkerstufe
angeschlossen ist, beeinflußt die erwähnte Änderung der Ruhespannung an der Klemme 40
auch die Vorspannung der galvanisch angekoppelten nächsten Stufe. Hierdurch wird aber die Stabilität der
angeschlossenen zweiten Verstärkerstufe beeinträchtigt, und diese Verstärkerstufe kann bei entsprechender
Größe der Vorspannungsänderung sogar vollständig funktionsunfähig werden.
Um einen stabilen Betrieb einer nachgeschalteten zweiten und gegebenenfalls weiterer Verstärkerstufen
zu gewährleisten, enthält die in F i g. 1 dargestellte Schaltung noch einen Steuerkreis 50, der gemäß der
Erfindung die durch die Regelspannung verursachten Änderungen der Ruhespannung an der Klemme 40
kompensiert. Die Schaltung 50 enthält zwei Transistoren 52, 54. Der Transistor 52 arbeitet in Emitterschaltung,
seine Kollektorelektrode ist über den Widerstand 24 mit der Klemme 20 verbunden, während
seine Emitterelektrode mit Masse oder einem anderen Bezugspotentialpunkt über einen Widerstand 56 verbunden
ist, der wenigstens annähernd den gleichen Wert wie der Widerstand 22 hat.
Der andere Transistor 54 arbeitet in Kollektor-
schaltung, seine Kollektorelektrode ist mit der Klemme 20 verbunden, während seine Emitterelektrode
über den Widerstand 56 mit Masse verbunden ist.
Die Basiselektrode des Transistors 52 ist einerseits über den Widerstand 34 mit der Klemme 28 und
andererseits über den Widerstand 58 mit der Regelspannungsklemme 12 verbunden. Die Basiselektrode
des Transistors 54 ist über den Widerstand 36 mit der Klemme 28 verbunden.
Wenn die Transistoren 14,16, 52, 54 gleiche Kennlinien
haben, führen sie bei fehlendem Eingangssignal gleiche Ströme. Gleiche Kennlinien sind beispielsweise
bei integrierten Schaltungen mit einem monolithischen Siliciumkörper leicht zu erreichen, da alle
vier Transistoren gleichzeitig im selben Halbleiterplättchen gebildet werden können. Die Widerstände,
Transistoren und Schaltungsverbindungen der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung lassen sich
leicht als integrierte Schaltung herstellen, die Kondensatoren 44, 46 und der Transformator 32 können
dann mit der integrierten Schaltung über entsprechende Kontakte am Rand des die integrierte Schaltung
enthaltenden Halbleiterplättchens verbunden werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird die Regelspannung von der Klemme 12, wie erwähnt, der
Basiselektrode des Transistors 14 zugeführt, um den Verstärkungsgrad des Verstärkers 10 herabzusetzen,
außerdem gelangt sie auch zur Basiselektrode des Transistors 52. Die Regelspannung verringert die
Vorspannung an der Basiselektrode des Transistors 52 und damit den Ruhestrom in diesem Transistor.
Da die Verstärkerstufe 10 und die Kompensationsstufe 50 im wesentlichen gleichartig aufgebaut sind,
ist bei einer bestimmten Änderung der Regelspannung die Abnahme des Ruhestromes im Transistor 52
praktisch gleich der Zunahme des Ruhestromes im Transistor 16. Da die Kollektorströme der Transistoren
16, 52 beide den Widerstand 24 durchfließen, ändert sich der diesen Widerstand durchfließende
Gesamtstrom praktisch nicht.
Die Spannungsabfälle an den Widerständen 24, 26 und die Ruhespannung an der Ausgangsklemme 40
bleiben daher ebenfalls konstant. Die Ausgangsspannung an der Klemme 40 kann dann aber ganz oder
teilweise zur Vorspannung einer oder mehrerer folgender Verstärkerstufen dienen, ohne daß die Gefahr
von Instabilitäten besteht.
Wenn die den Transistoren 14, 52 in F i g. 1 zügeführte
Regelspannung den Stromfluß in diesen Transistoren erhöht, anstatt ihn, wie oben vorausgesetzt
wurde, zu erniedrigen, nimmt auch die Leitfähigkeit des Transistors entsprechend ab und der Verstärkungsgrad
der Verstärkerstufe 10 wird verringert, wenn der Arbeitspunkt des Transistors 16 so gewählt
ist, daß eine Abnahme des Ruhestromes von einer Abnahme der Steilheit begleitet ist. Die Zunahme
des Ruhestromes im Transistor 52 kompensiert dann die Abnahme des Ruhestromes im Transistor 16, so
daß auch dann der den Widerstand durchfließende Gleichstrom und die Ruhespannung an der Klemme
40 konstant gehalten werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung
enthält eine Gleichspannungsverstärkerstufe, die der Stufe 10 der F i g. 1 entspricht, außer daß die zu
verstärkenden Signale und die Regelspannung auf andere Weise zugeführt sind. Für entsprechende Teile
sind daher in den F i g. 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung werden die zu verstärkenden Signale mittels
zweier Widerstände 60, 64 von den Eingangsklemmen 48 auf die Basiselektrode des Transistors 14 gekoppelt.
Die Verstärkung und Regelung erfolgt bei Fig. 2 in der gleichen Weise wie bei Fig. 1. Wenn
man also die Verstärkerstufe 10 allein betrachtet, ändern sich sowohl der Ruhestrom im Widerstand 24
als auch die Ruhespannung an der Ausgangsklemme 40 in Abhängigkeit von der Regelspannurig' an der
Klemme 12.
Um diese Schwankungen zu kompensieren und den Aufbau eines mehrstufigen, galvanisch gekoppelten
Verstärkers zu ermöglichen, enthält die Schaltung der Fig. 2 eine Kompensationsschaltung 66, die jedoch
etwas von der wirkungsgleichen Schaltung 50 in F i g. 1 abweicht.
Die Kompensationsschaltung 66 der F i g. 2 enthält nur einen einzigen Transistor 68 an Stelle der
bei F i g. 1 verwendeten zwei Transistoren 52, 54. Die Kollektorelektrode des Transistors 68 ist über
den Widerstand 24 mit der Klemme 20 der Betriebsspannungsquelle verbunden, während die Emitterelektrode
des Transistors 68 über einen Widerstand 70 mit Masse verbunden ist. Die Basiselektrode des
Transistors 68 ist mit der Regelspannungsklemme 12 über einen Widerstand 62 gekoppelt, der wenigstens
annähernd den gleichen Widerstandswert hat wie der Widerstand 64 und der Kopplungswiderstand 62. Die
Widerstände 62, 64, 70, 72 sind so gewählt, daß bei verschwindendem Eingangssignal an den Klemmen
48 und dementsprechend beim maximalen Verstärkungsgrad in den Transistoren 14, 16, 68 gleiche
Ströme fließen.
Es ist ersichtlich, daß auch bei der in F i g. 2 dargestellten Schaltung Schwankungen der an der
Klemme 12 liegenden Regelspannung in den die Transistoren 16, 68 durchfließenden Strömen gegenläufige
Änderungen gleichen Betrages verursachen. Der resultierende Gesamtstrom im Widerstand 24
bleibt also auch hier konstant. Die Änderung des den Transistor 16 durchfließenden Stromes beeinflußt
also zwar dessen Steilheit und damit den Verstärkungsgrad des Verstärkers 10 entsprechend der
Regelspannung, die Änderung des den Transistor 68 durchfließenden Stromes hält jedoch die Ruhespannung
an der Ausgangsklemme 40 konstant. Mit der in F i g. 2 dargestellten Schaltung können also ebenfalls
nachfolgende Stufen galvanisch gekoppelt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß. der Arbeitspunkt dieser Stufen durch die Regelung der ersten
Stufe instabil wird.
Selbstverständlich kann die in F i g. 2 dargestellte Signaleingangsschaltung auch bei der in Fig.l dargestellten
Schaltungsanordnung verwendet werden. In diesem Falle werden dann die'Basiselektroden der
Transistoren 14, 52 direkt angeschlossen, während die Eingangssignale der Basiselektrode des Transistors
14 über einen Kopplungswiderstand zugeführt wird. Dieser Aufbau entspricht im wesentlichen
Fig. 2.
Die in F i g. 3 dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen Gleichspannungsverstärker 76, dessen
Aufbau etwas von dem des Verstärkers 10 in F i g. 1 abweicht. Im wesentlichen enthält der Verstärker 76
einen in Emitterschaltung arbeitenden Transistor und
nicht eine emittergekoppelte Verstärkerstufe, die wieder einen in Kollektorschaltung arbeitenden Ausgangstransistor
steuert.
Der in Emitterschaltung arbeitende Transistor 78 des Verstärkers 76 ist mit seiner Kollektorelektrode
über einen Widerstand 80 .mit der Klemme 20 der Betriebsspannungsquelle verbunden, während seine
Emitterelektrode über einen Widerstand 82, der mit einem Kondensator 84 überbrückt ist, mit Masse
verbunden ist. Die Endstufe enthält einen in Kollektorschaltung arbeitenden Transistor 86, dessen Kollektorelektrode
«nit der Klemme 20 und dessen Emitterelektrode über einen Widerstand 88 mit Masse
verbunden sind. Die Kollektorelektrode des Transistors 78 ist außerdem mit der Basiselektrode des
Transistors 86 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 86 ist außerdem über einen Leiter 90 mit
einer Ausgangsklemme 92 gekoppelt.
Die zu verstärkenden Signale gelangen von den Eingangsklemmen 48 zur Primärwicklung 42 des Eingangstransformators
32, dessen Sekundärwicklung mit der Basis des Transistors 78 verbunden ist. Diese
Basiselektrode ist wie bei F i g. 1 außerdem über die Sekundärwicklung 30 und den Widerstand 58 mit der
Regelspannungsklemme 12 verbunden.
Die Kompensationsschaltung 50 des in F i g. 3 dargestellten Verstärkers entspricht bis auf die Schaltung
der Kollektorelektroden der Transistoren 52, 54 der Kompensationsschaltung 50 in Fig. 1, so daß
für entsprechende Teile dieser Schaltung in Fig. 1 und 3 gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind.
Bei Fig. 3 ist die Kollektorelektrode des Transistors
52 direkt mit der Klemme 20 verbunden, während die Kollektorelektrode, des Transistors 54 mit
der Klemme 20 über den Widerstand 80 verbunden ist. Die Widerstände 34, 36, 56, 82 sind so bemessen,
daß ohne Eingangssignal gleiche Ströme in den Transistoren 52, 54, 78 fließen.
An Hand der Fig. 3 ist leicht einzusehen, daß eine der Klemme 12 zugeführte Regelspannung, die
den Stromfluß im Transistor 78 und damit dessen Steilheit unter den Verstärkungsgrad des Verstärkers
76 beeinflußt, eine entsprechende Stromänderung im Transistor 52 und eine entgegengesetzte Stromänderung
im Transistor 54 bewirkt. Wegen der speziellen Vorspannung der Transistoren 52, 54, 78 sind diese
Stromänderungen dem Betrage nach gleich. Der gesamte Strom, der den Widerstand 80 durchfließt,
ändert sich also praktisch nicht. Die durch die Regelspannung verursachte Änderung der Ausgangsgleichspannung
des Verstärkers 76 wird also durch den Kompensationskreis 50 kompensiert, so daß an der
Klemme 92 eine konstante Ausgangsgleichspannung zur Verfügung steht. Die Stabilität des Arbeitspunktes
von Stufen, die galvanisch mit der Ausgangsklemme 92 gekoppelt sind, wird also durch die Regelung
der Stufe 76 nicht beeinflußt.
Die Stabilität des Arbeitspunktes dieser Schaltungen kann noch weiter verbessert werden. Wenn man
nämlich, wie an anderer Stelle vorgeschlagen ist, den Widerstand 24 in Fig. 1 doppelt so groß macht wie
den Widerstand 22, liefert der Verstärker eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung, auch
wenn die Versorgungsspannung und die Umgebungstemperatur schwanken. Außerdem kann man eine
Vorspannungsschaltung verwenden, die, wie ebenfalls schon vorgeschlagen wurde, eine Ausgangsgleichspannung
liefert, die unabhängig von den oben erwähnten Schwankungen immer gleich der Hälfte der
Speisespannung ist. Die Verstärkerschaltung gemäß des oben zuerst erwähnten Vorschlages liefert auch
dann eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung, wenn zur Vorspannung des Verstärkers Spannungen
gleich der Hälfte der Speisespannung durch die als zweites vorgeschlagene Schaltung geliefert
werden.
Wenn man also den Wert des Widerstandes 24 in Fig. 1 doppelt so groß macht wie den Wert des Widerstandes
22 und die Klemme 28 an die Ausgangsklemme der vorgeschlagenen Vorspannungsschaltung
anschließt, wird die Arbeitsweise des hier beschriebenen regelbaren Verstärkers also unabhängig von
Speisespannungs- und Temperaturschwankungen, da die den Basiselektroden der Transistoren 52, 54 zugeführten
Vorspannungen von der Temperatur und dem Wert der Speisespannung unabhängig sind, so
daß die Kompensationsschaltung 50 nur die durch die Regelspannung verursachten Stromschwankungen
kompensieren muß.
Claims (6)
1. Regelbarer Signalverstärker mit einer ersten Transistorstufe, welche einen durch eine Arbeitsimpedanz fließenden Gleichstrom in Abhängigkeit
von an die erste Stufe angelegten Verstärkungsregelsignalen ändert und mit einer zweiten
Transistorstufe zusammengeschaltet ist, die ebenfalls einen Gleichstrom durch die Arbeitsimpedanz
fließen läßt und in Abhängigkeit von den auch an diese zweite Stufe angelegten:,Verstärkungsregelsignalen
im Betrag wenigstens annähernd gleich große, aber zu den Änderungen der ersten Stufe entgegengesetzt gerichtete Änderungen
dieses Gleichstromes hervorruft, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Transistorstufe eine Stromverstärkungsstufe mit einem für
die zu verstärkenden Signale in Kollektorschaltung arbeitenden Transistor (14) und einem mit
diesem in Kaskade geschalteten, in Basisschaltung arbeitenden Transistor (16 in F i g. 1 und 2) oder
mit einem für die zu verstärkenden Signale in Emitterschaltung arbeitenden Transistor (78 in
Fig. 3) ist.
2. Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Transistorstufe
einen in Kollektorschaltung arbeitenden Transistor und einen mit diesem in Kaskade geschalte-,
ten, in Basisschaltung arbeitenden Transistor enthält, und daß die-zweite Stufe einen für die Verstärkungsregelsignale
in Emitterschaltung liegenden Transistor (52, 68) enthält.
3. Signalverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emittervorspannung des
in Emitterschaltung liegenden Transistors (52) der zweiten Stufe durch den Emitter eines weiteren
Transistors (54) festgelegt ist, dessen Basis mit einem Schaltungspunkt (28) verbunden ist, an den
eine Vorspannung angelegt wird, und dessen Kollektor an einer Versorgungsspannung liegt.
4. Signalverstärker nach Anspruch 1, wobei die erste Transistorstufe aus einem in Emitterschaltung
arbeitenden Transistor besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Transistorstufe die
Kaskadeschaltung aus einem für die Verstär-
009 549'277
kungsregelsignale in Kollektorschaltung arbeitenden Transistor (52) und einem für die Verstärkungsregelsignale
in Basisschaltung liegenden Transistor (54) enthält.
5. Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsimpedanz (24, 80)
in Kaskadeschaltung wenigstens ein in Kollektorschaltung arbeitender Transistor (18, 86) nachgeschaltet
ist,, daß der Widerstandswert der Arbeitsimpedanz doppelt so groß ist wie der Wider-
standswert eines Widerstands (22, 82), welcher im Emitterkreis der ersten Verstärkerstufe liegt, und
daß die Gleichspannungskomponenten am Eingang und Ausgang (40) der genannten Kaskadeschaltung
im wesentlichen gleich sind.
6. Signalverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Transistorstufen als einstückige Halbleiteranordnung in Form einer integrierten
Schaltung ausgebildet sind. ]v'·-
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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