DE1512715B2 - Transistor gleichstromverstaerker - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Transistor-Gleichstrom- seiner Eingangsspannung unabhängigen Speicherverstärker zur Verwendung im Ausgangskreis einer wirkung, die einen Mindestwert der Entladezeitkoneine positiv oder negativ gepolte Richtspannung U₁. stante von sich aus gewährleistet. Das gleiche gilt liefernden Richtspannungsquelle, z. B. eines Spitzen- auch beim Steuerverstärker für die Diodenbrücke Spannungsgleichrichters oder eines diesem nach- 5 eines Regelverstärkers wegen der unter Umständen geschalteten Kennlinienpressers (spannungsabhängi- sehr langen (bis über 10 Sekunden) Speicherzeiten ger Spannungsteiler). bei programmabhängiger Regelung.

Derartige Gleichstromverstärker werden für Ton- Falls, z. B. durch eine Uberkompensation des messer und Regelverstärker (Begrenzer- bzw. Korn- Spitzenspannungsgleichrichters, bereits dafür gesorgt pressorverstärker) in der Tonstudiotechnik benötigt. io ist, daß sich die von diesem gelieferte Eingangsspan-Diesen Geräten ist gemeinsam, daß sie einen Spitzen- nung temperaturabhängig gleichartig ändert wie die Spannungsgleichrichter enthalten, durch den das Ton- Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors, dann signal mit einer kleinen Auf ladezeitkonstanten (etwa erübrigt sich eine besondere Temperaturkompensation 3 ms bei Tonmessern, unter 1 ms bei Regelverstär- des Verstärkers. Ist jedoch die angebotene Eingangskern) und einer großen Entladezeitkonstante von 15 spannung temperaturunabhängig, dann ist es eretwa 0,2 bis 1 Sekunde gleichgerichtet und gespeichert wünscht, daß die Schaltung des Verstärkers eine einwird. Damit der Speicherkondensator und die be- fache innere Temperaturkompensation ermöglicht,
nötigte Leistung für seine Aufladung -nicht zu groß Diese genannten zusätzlichen Eigenschaften sollen werden, liegt der Entladewiderstand zweckmäßig in bei jeder Betriebsart des Gleichstromverstärkers erder Größenordnung von mehreren Megohm, d. h. die 20 füllbar sein. Der Zusammenhang zwischen der den Entladeströme bei einigen Mikroampere. Die Spei- Eingang des Gleichstromverstärkers steuernden Spansung eines Anzeigeinstruments beim Tonmesser oder nung und seinem Ausgangswiderstand ist nämlich einer als Regelorgan dienenden Diodenbrücke beim nicht immer gleichläufig wie beim Regelverstärker; Regelverstärker benötigt aber jeweils Ströme von bei diesem soll mit steigender Ton-Signal- und damit einigen Milliampere, die nur über einen Gleichstrom- 25 auch steigender Richtspannung U₁. des Spitzenspanverstärker gewonnen werden können. Da jedoch bei nungsgleichrichters der Ausgangsstrom des Gleich-Transistorverstärkern ein bestimmter Eingangswider- Stromverstärkers analog ansteigen, weil dann die von stand wegen des Einflusses von Exemplarstreuungen ihm gesteuerte Diodenbrücke im Querzweig eines der Transistoren, der Temperatur usw. nicht einzu- Spannungsteilers niederohmiger wird und die Verhalten ist, muß bzw. soll der Eingangswiderstand 30 Stärkung des Regelverstärkers herabsetzt. Bei einem wiederum allgemein hochohmig gegenüber dem ge- Tonmesser für Studiozwecke ist es dagegen mit Rückwählten bzw. vorhandenen Entladewiderstand sein. sieht auf die Skala der in großer Zahl in den Studio-Im übrigen soll für die genannten Anwendungen auch betrieben vorhandenen, wertvollen Anzeigeinstruder Ausgangswiderstand des Verstärkers groß sein, mente erwünscht, einen mit steigender Signalspand. h. eingeprägten Strom in den Verbraucherkreis 35 nung fallenden Ausgangsstrom erhalten zu können, liefern. Diese beiden Betriebsarten sind im folgenden kurz

Transistorgleichstromverstärker mit hohem Ein- mit »gleichläufiger Ausgangsstrom« und »gegenläufigangswiderstand sind an sich in verschiedenen Aus- ger Ausgangsstrom« bezeichnet. Sie sind unabhängig führungen bekannt. Der bekannte Darlington-Ver- davon, ob die Richtspannung U₁. des Spitzenspanstärker beispielsweise besteht aus einer Kaskade von 40 nungsgleichrichters je nach der Anordnung seiner Kollektorstufen und kann je nach Stufenzahl einen Dioden positiv oder negativ gepolt ist. Im ganzen fast beliebig hohen Eingangswiderstand haben. Wei- sind dadurch vier Betriebsfälle möglich,
terhin ist bekannt (USA.-Patent 3 221262 und bri- Die genannten, bekannten Verstärkeranordnungen tisches Patent 1 033 704), bei mehrstufigen Transistor- besitzen zwar mehr oder weniger hochohmige Einverstärkern den Eingangswiderstand durch eine Span- 45 gänge, jedoch nicht die gewünschten Eigenschaften, nungsgegenkopplung in den Emitterkreis der Ein- insbesondere nicht die der Speicherwirkung,
gangsstufe auf hohe Werte zu bringen, wobei diese Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Erhöhung noch dadurch unterstützt wird, daß die einen mehrstufigen Transistor-Gleichstromverstärker erste und zweite Stufe mit Transistoren entgegen- zu entwickeln, der eine vom zeitlichen Verlauf seiner gesetzten Leitungstyps bestückt und diese in direkter 50 Eingangsspannung unabhängige Speicherwirkung hat Kopplung hintereinandergeschaltet sind. sowie nach einem einheitlichen Prinzip für die vier

Mit einem hohen Eingangswiderstand allein sind genannten Betriebsarten aufgebaut werden kann, aber noch nicht alle Wünsche erfüllt, die an den Hierbei soll im Bedarfsfall eine einfache Temperatur-Gleichstromverstärker eines Tonmessers oder Regel- kompensation möglich sein,

Verstärkers zu stellen sind. Die Größe des Eingangs- 55 Die Erfindung löst die Aufgabe — unabhängige Widerstandes eines Kennlinienpressers im Tonmesser Speicherwirkung des Transistor-Gleichstromverstärhängt z. B. davon ab, wieviele seiner Querglieder je kers bei jeder der vier Betriebsarten — nach einem nach Eingangsspannung eingeschaltet sind. Die Ent- einheitlichen Prinzip dadurch, daß eine in bekannter ladezeitkonstante des vor dem Kennlinienpresser lie- Weise aus drei in direkter Kopplung hintereinandergenden Spitzenspannungsgleichrichters ist infolge- 60 geschalteten Emitterstufen bestehende und in der dessen nicht konstant, und das Anzeigeinstrument ersten und zweiten Emitterstufe mit Transistoren entzeigt einen ungleichmäßigen Rücklauf nach einer gegengesetzten Leitungstyps bestückte und außerdem Aussteuerungsspitze. Um dies zu vermeiden, müßte noch mit einer vom Emitter der dritten Stufe an den auch der Eingangswiderstand des Kennlinienpressers Emitter der ersten Stufe geführten Spannungsgegengroß gegenüber dem Entladewiderstand im Spitzen- 65 kopplung versehene Gleichstromverstärkerschaltung Spannungsgleichrichter sein. Da dem technische Gren- einerseits durch ein im Kollektorkreis des Transistors zen gesetzt sind, ergibt sich der Wunsch nach einem der zweiten Stufe angeordnetes Speicherglied, z. B. Anzeigeverstärker mit einer vom zeitlichen Verlauf ein ÄC-Parallelglied, eine erhöhte Speicherkapazität

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sowie eine von der Richtungsquelle unabhängige Ent- dung eines Hilfstransistors nach zwei weiteren Ausladezeitkonstante erhält und andererseits bei Tran- gestaltungsvarianten auch mit Dioden erzielt wersistoren gleichen (entgegengesetzten) Leitungstyps in den, wobei es darauf ankommt, ob eine Betriebsart der ersten und dritten Emitterstufe eine gleichläufig mit gleichläufigem oder gegenläufigem Ausgangsstrom (gegenläufig) mit der Änderung der Größe der Rieht- 5 vorliegt, d. h. ob die Transistoren der ersten und spannung U_r sich ändernden Ausgangsstrom an den. dritten Stufe gleichen oder ungleichen Leitungstyp Verbraucher abgibt, wobei bei einer positiv (negativ) aufweisen. Im Falle gleichen Leitungstyps wird die gepolten Richtspannung U_r die erste Emitterstufe mit Gegenkopplungsspannung einem dem Emitterwidereinem npn-(pnp-)Transistor zu bestücken ist. stand der dritten Stufe parallelgeschalteten Span-Die dritte Stufe ist vorstehend nur im Prinzip als io nungsteiler aus einer Diode und einem Widerstand einstufig behandelt worden. Ihr ebenfalls von der je- entnommen. Im Falle ungleichen Leitungstyps ist daweiligen Stromverstärkung ihres Transistors abhän- gegen lediglich eine Diode mit dem Emitterwidergiger Eingangswiderstand wird zur Erzielung großer stand der dritten Stufe in Reihe geschaltet, und die und definierter Entladezeitkonstanten des ihr vor- Gegenkopplungsspannung wird am Emitter der dritgeschalteten Speichergliedes meist noch nicht hoch 15 ten Stufe abgenommen, wie dies auch ohne Tempegenug sein. Ebenso kann bei sehr hochohmigem Ein- raturkompensation geschieht.

gangskreis (Spitzenspannüngsgleichrichter) eine wei- Die Erfindung wird im folgenden näher beschrie-

tere Erhöhung des Eingangswiderstandes der ersten ben und an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Stufe insbesondere in der Aufladephase des Speicher- Fig. 1 mit den Teilfiguren 1 a bis Id zunächst das

glieds erwünscht sein. In Ausgestaltung der Erfindung ao Schema der vier Betriebsfälle mit der zugehörigen

wird deshalb zwischen die zweite und dritte Emitter- Reihenfolge im Leitungstyp der Transistoren,

stufe und/oder zwischen die erste und zweite Emit- F i g. 2 ein Schaltungsbeispiel des Verstärkers,

terstufe ein oder je ein Impedanzwandler, z.B. eine Fig. 2a und 2b hierzu Varianten der Ausgangs-

Kollektorstufe mit einem Transistor vom Leitungstyp stufe(n),

des Transistors der ihr nachgeschalteten Emitterstufe 25 Fig. 3 ein weiteres Schaltungsbeispiel des Verstär-

geschaltet/ . kers, mit Temperaturkompensation,

Nach einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung F i g. 4 und 5 zwei andere Schaltungsanordnüngen

kann ein sehr hoher Ableitwiderstand des Speicher- zur Temperaturkompensation.

glieds auch dadurch erzielt werden, daß an die Stelle Die Teilfiguren 1 a bis Id zeigen als Kennlinien den der dritten Emitterstufe ein das gleiche Verhalten wie 3° Zusammenhang zwischen der Richtspannung U_r des diese aufweisender, in sich gegengekoppelter Verstär- Spitzenspannungsgleichrichters und dem Ausgangsker, z, B. die an sich bekannte, aus zwei gegengekop- strom I_a, der den Verbraucher durchfließt. U₀ ist die pelten Transistoren unterschiedlichen Leitungstyps Ruhevorspannung, mit welcher der Ausgangsstrom bestehende Transistorschaltung Fig. 2b tritt, deren bei fehlendem Tonsignal eingestellt ist. Mit steigen-Eingangstransistor den gleichen Leitungstyp wie der 35 dem Tonsignal addiert sich zur Ruhespannung U₀ die Transistor der ersetzten dritten Emitterstufe hat. positiv (F i g. 1 a und Ib) oder negativ (Fig. Ic und Der für die eingangs genannten Anwendungsfälle Id) gepolte Richtspannung U_r. Dabei steigt der Ausgewünschte Ausgangsstrom wird in Ausgestaltung der gangsstrom gleichläufig (F i g. 1 a und 1 c) mit größer Erfindung dem Verbraucher hochohmig eingeprägt, werdender Richtspannung oder er fällt gegenläufig zu indem der im Emitterkreis der dritten Stufe bzw. in 40 ihr (Fig. Ib und Id). Links neben den Teilfiguren 1 a dem diesem entsprechenden Ausgangskreis ihrer Er- bis 1 d ist schematisch die zugehörige Reihenfolge satzschaltung wirksame Widerstand für das ge- des Leitungstyps der Transistoren in der ersten und wünschte (differenzielle) Verhältnis von Richtspan- zweiten Emitterstufe 1 und 2 sowie in der dritten Stufe nung U_r bemessen und der Verbraucher im jeweils nach dem Grundprinzip der Erfindung angegeben, anderen Ausgangskreis angeordnet ist. 45 Danach ist also bei positiv oder negativ gepolter An die Stelle des Emitters bei einer nur aus einem Richtspannung (+ U_r bzw. — U_r) und gleich- bzw. Transistor bestehenden dritten Stufe tritt, wenn dieser gegenläufigem Ausgangsstrom die Reihenfolge des durch einen mehrstufigen, in sich gekoppelten Ver- Leitungstyps in den Stufen 1 bis 3 wie folgt zu stärker — in der Folge Ersatzschaltung genannt — wählen:

ersetzt wird, diejenige Ausgangselektrode der Ersatz- 50 _{nDn Dnp n}__n

schaltung, von der die Gegenkopplung abgenommen _bef _{+ v und gleichläu}figem Ausgangsstrom

wird und deren Spannung daher der Eingangsspan- __

nung folgt. Der Verbraucher liegt in dem hochohmi- _{bei + υ und gegenläufigem} Ausgangsstrom

gen Kreis der anderen Ausgangselektrode (Emitter __

oder Kollektor) der Ersatzschaltung. Im folgenden 55 _bei L _Ό ζ_Μ geläufigem Ausgangsstrom

gilt das über den Emitter oder den Kollektor des pnp —npn —npn

Einzeltransistors der Stufe 3 Gesagte auch für die in ^{p p} _b/_ _υ ^ _{gegenläufigem} Ausgangsstrom
ihrer Funktion dem Emitter oder Kollektor des Em- ^{T 6 ö fe 6 6}
zeltransistors entsprechenden Ausgangselektroden der F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit positiv Ersatzschaltung. 60 gepolter Richtspannung U_r und gleichläufigem Aus-Falls der Verstärker in sich temperaturkompensiert gangsstrom I_a gemäß Teilfigur 1 a ohne Temperaturwerden soll, kann dies in weiterer Ausgestaltung der kompensation. Die Schaltungsanordnung dient als Erfindung dadurch geschehen, daß am Emitter der Steuerverstärker für die Diodenbrücke eines Regeldritten Stufe eine zusätzliche Kollektorstufe mit einem Verstärkers.

Transistor gleichen Leitungstyps wie in der ersten 65 Das Tonsignal U₉ speist über den Übertrager 5 den

Stufe angeschaltet ist, deren Emitteranschluß die Ge- vereinfacht (in Einweggleichrichtung) dargestellten

genkopplungsspannung entnommen wird. Spitzenspannungsgleichrichter, der aus der Diode 6,

Die Temperaturkompensation kann ohne Verwen- dem Speicherkondensator 7 und dem Entladewider-

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stand 8 besteht. Eine Vorspannung zur Überwindung Mit der Wahl des Leitungstyps der beiden ersten

der einige zehntel Volt betragenden Anlaufspannung Transistoren 1 und 2 wird nicht nur ein schneller der Diode 6 ist der Einfachheit halber nicht im Aufladevorgang sowie eine freie Entladung erreicht, Schaltbild berücksichtigt. An dem Speicherglied 7, 8 sondern auch in der zweiten Stufe eine Strombegrenliegt die Richtspannung U_r. Sie addiert sich zu der 5 zung durch etwaige Widerstände im Emitter- oder Ruhevorspannung U₀, die von dem an der Speise- Kollektorkreis vermieden, wobei ein kleiner Schutzspannung U_B liegenden Spannungsteiler aus den Wi- widerstand zur Begrenzung des Kollektorstromes des derständen 9 und 10 abgegriffen wird. Die Summe von zweiten Transistors auf den maximal zulässigen Wert U₀ und U_r ist die Eingangsspannung des Verstärkers, selbstverständlich das angewandte Prinzip nicht eindie an der Basis des npn-Transistors der ersten Emit- ίο schränkt.

terstufe 1 liegt. Sein Kollektor ist direkt mit der Basis In der Fig. 2 a ist mit gleicher Bezifferung der

des pnp-Transistors der zweiten Emitterstufe 2 ver- Schaltungselemente angedeutet, wie zur Erhöhung bunden, dessen Emitter am Pluspol der Speisespan- des Eingangswiderstands der Stufe 3 diese durch eine nung liegt. Im Kollektorkreis dieser Stufe ist das Spei- vorgeschaltete Kollektorstufe 4 ergänzt werden kann, cherglied aus dem Widerstand 11 und dem Konden- 15 Damit erhöht sich der Eingangswiderstand des dem sator 12 angeordnet; am Kollektor ist auch die Basis Speicherglied 11, 12 nachfolgenden Verstärkerteils, des npn-Transistors der dritten Stufe 3 angeschlossen, und sein Einfluß auf die Entladezeitkonstante des in dessen Emitterkreis der Widerstand 13 liegt. Der Speicherglieds verringert sich. Auch der Eingangs-Verbraucher 14, eine Diodenbrücke, ist im Kollektor- widerstand des ganzen Verstärkers wird erhöht,
kreis der Stufe 3 eingefügt. Mit dem Emitter der 20 Ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Erwei-Stufe 3 ist der Emitter der Stufe 1 direkt verbunden, terung der Stufe3 (Fig. 2) zu einem zweistufigen, in so daß eine volle Spannungsgegenkopplung wirk- sich gegengekoppelten Verstärkerteil zeigt die Fig. 2 b. sam ist. ' Der Transistor der Stufe 3 der F i g. 2 ist hier durch

Die Spannung am Widerstand 13 folgt der Ein- die gestrichelt umrandete Schaltungsanordnung mit gangsspannung an der Basis der Stufe 1, annähernd 25 dem npn-Transistor 15 und dem pnp-Transistor 16 konstant vermindert um den Betrag von deren Basis- ersetzt, die in sich voll spannungsgegengekoppelt und Emitter-Spannung. Einer Spannungsänderung Δ U am unter der Bezeichnung »npn-pnp-Paar« bekannt sind. Eingang des Verstärkers entspricht daher eine gleich Sie wirkt, von außen gesehen, wie der npn-Trangroße Spannungsänderung am Widerstand 13 und eine sistor der Stufe 3, aber mit einem um die Verstärkung entsprechende Änderung des ihn durchfließenden 30 des Transistors 15 erhöhten Eingangswiderstand. Die Emitterstroms der Stufe 3. Dieser ist fast gleich dem Kollektorspannung des Transistors 16 folgt phasen-Kollektorstrom, d. h. dem Ausgangsstrom I_a durch gleich der Basisspannung am Transistor 15, verhält den Verbraucher. sich also wie die Emitterspannung der Stufe 3. Die

Die von der Zeitkonstanten des Speicherglieds im Gegenkopplung wird daher von hier zum Emitter der Spitzenspannungsgleichrichter unabhängige Speicher- 35 Stufe 1 geführt. Der Emitterausgang des Transistors wirkung des Verstärkers beruht auf der Gegenkopp- 16 ist hochohmig, entsprechend dem Kollektorauslung und auf der Wahl des Leitungstyps der ersten gang der Stufe 3, weil der Ausgangsstrom wieder von beiden Transistoren 1 und 2. Wenn ein schnell an- dem Widerstand 13 bestimmt wird,
steigendes Tonsignal eine gleich schnell positiver wer- Eine Erweiterung der Stufe 3 auf eine mehr als

dende Eingangsspannung U₀ + U_r am Transistor der 40 zweistufige Anordnung zur Erzielung besonders lan-Stufe 1 verursacht, wird dessen Basis-Emitter-Span- ger Speicherzeitkonstanten ist selbstverständlich in nung größer, weil der Kondensator 12 die Emitter- vielfacher Weise möglich, z. B. durch Vorschalten Spannungen an den Transistoren der ersten und drit- einer weiteren Kollektorstufe vor die Stufe 4 der ten Stufe über die konstante Basis-Emitter-Spannung Fig. 2a oder durch Ersetzen der Stufe 4 durch ein der dritten Stufe festzuhalten sucht. Dadurch steigt 45 npn-pnp-Paar wie in Fig. 2b.

aber der Kollektorstrom in der ersten Stufe 1, der F i g. 3 zeigt als weiteres Schaltungsbeispiel der

gleich dem Basisstrom in der zweiten Stufe 2 ist, stark Erfindung einen Verstärker, der mit negativ gepolter an und erst recht der Kollektorstrom der zweiten Richtspannung (—U_r) gespeist wird und einen zu ihr Stufe 2, der den Kondensator 12 positiv auflädt. Die gegenläufigen Ausgangsstrom hat, entsprechend dem Emitterspannung in den Stufen 1 und 3 folgt deshalb, 50 Betriebsfall der Teilfigur 1 d. Die Bezifferung ist die von der Gegenkopplung erzwungen, selbst bei Ver- gleiche wie in F i g. 2 und 2 a, der Leitungstyp der wendung eines relativ großen Kondensators 12 von Transistoren folgt dem Schema der Fig. 1, Teileinigen Mikrofarad praktisch verzögerungsfrei der figur ld mit -— soweit erforderlich — sinngemäß ansteigenden Eingangsspannung. getauschten Anschlüssen an die Speisespannung und

Wenn die Eingangsspannung EZ₀ + U_r nach voll- 55 getauschter Polung der Diode 6. Der Verbraucher 14 zogener Aufladung des Speicherkondensators 12 ist hier das Anzeigeinstrument eines Tonmessers. Hinschneller abfällt als der Zeitkonstanten des Speicher- zugekommen ist noch zur Temperaturkompensation gliedes 11, 12 entspricht (dessen Widerstand 11 noch eine in Reihe mit dem Widerstand 13 geschaltete zusätzlich der Eingangswiderstand der Stufe 3 parallel Diode 17. .

liegt), wird der Transistor der Stufe 1 und damit auch 60 Der Emitter des ersten Transistors hat entgegen derjenige der Stufe 2 gesperrt. Das Speicherglied 11, demjenigen der Schaltung Fig. 2 positive Spannung 12 ist dann, da der Reststrom des zweiten Transistors gegenüber seiner Basis. Wenn — bei konstanter Babei der heute üblichen Silizium-Planartechnik ver^ sisspannung (Eingangsspannung) — die Basis-Emit-, nachlässigt werden kann, von den ersten beiden Stuf en ter-Spannung im ersten Transistor durch Erhöhung abgetrennt und entlädt sich frei. Der Emitterstrom 65 der Umgebungstemperatur kleiner wird (um. etwa und mit ihm der Kollektorstrom der. dritten Stufe ' 2 mV/? C), wird somit seine Emitterspannung negawerden dann nur von der abklingenden Spannung an tiver: Um den gleichen Betrag (2mV/° C) wird aber dem Speicherglied 11,12 gesteuert. . , auch'die Spannung an der Diode 17 infolge. der Er-

wärmung kleiner, so daß die Spannung am Widerstand 13 und damit auch der ihn durchfließende Strom (der Strom zum Emitter der Stufe 1 ist völlig vernachlässigbar) und der Ausgangsstrom I_a konstant bleiben. Der Verstärker ist also in sich temperaturkompensiert. Der zusätzliche Spannungsabfall an der Diode 17 ist im übrigen durch entsprechende Einstellung der Ruhespannung U₀ auszugleichen.

Bei gleichem Leitungstyp der Transistoren in den Stufen 1 und 3 ist eine derartige Temperaturkompensation nicht möglich. Wäre der erste Transistor vom Typnpn (und der zweite vom Typ pnp, gemäß Betriebsfall der Teilfigur 1 a), dann wäre seine Emitterspannung negativ gegen die Basisspannung und die Spannung am Verbindungspunkt der Diode 17 und des Widerstands 13 noch negativer. Bei Temperaturerhöhung würde dann die Spannung am Widerstand 13 um 4 mV/° C steigen, anstatt konstant zu bleiben.

Es ist jedoch auch in diesem Falle eine Temperaturkompensation möglich. In F i g. 4 sind von einem Verstärker gemäß dem Schema 'der Teilfigur 1 a nur die Stufen 1 und 3 mit wiederum gleicher Bezifferung der Schaltungselemente eingezeichnet. Die Gegenkopplungsspannung wird der Stufe 1 über einen Spannungsteiler aus der Diode 18 und dem Widerstand 19 zugeführt. Gegenüber der Spannung am Widerstand 19 sind sowohl die Eingangsspannung der Stufe 1 —um die Basis-Emitter-Spannung ihres Transistors — als auch die Spannung am Widerstand 13 — um die Spannung an der Diode 18 — positiver. Bei gleich großer Änderung der Spannungen an den genannten Halbleiterstrecken infolge einer Temperaturänderung bleibt dann die Spannung am Widerstand 13 konstant und mit ihr auch der Ausgangsstrom.

Eine für alle Betriebsfälle der F i g. 1 in gleicher Weise anwendbare, weitere Schaltungsanordnung zur Temperaturkompensation zeigt Fig. 5, die wie F i g. 4 nur die Stufen 1 und 3 mit im übrigen gleicher Bezifferung darstellt. Die Gegenkopplungsspannung wird dem Emitter des ersten Transistors über eine Kollektorstufe mit dem Transistor 20 gleichen Leitungstyps zugeführt; der Widerstand 21 ist zur Ableitung der beiden Emitterströme notwendig. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, bleibt die Spannung am Widerstand 13 gegenüber der Eingangsspannung an der Basis des ersten Transistors konstant, wenn bei einer Temperaturänderung sich die beiden Basis-Emitter-Spannungen um gleiche Beträge ändern. Infolgedessen bleibt wieder der Ausgangsstrom konstant.

Ob eine positiv oder negativ gepolte Richtspannung U_r gewählt wird, ist für den Aufwand beim Spitzenspannungsgleichrichter ohne Belang. Dagegen wird bei ungleicher Zahl von Transistoren verschiedenen Leitungstyps (wie z. B. in F i g. 3) von Bedeutung für die Wahl der Polung sein, ob geeignete Transistorentypen vorzugsweise großer Stromverstärkung billiger in npn- oder pnp-Technik erhältlich sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Verstärker nicht nur einen sehr hohen Eingangswiderstand (z. B. wurden mit einer fünfstufigen Verstärkeranordnung versuchsweise Werte von 10¹⁰ bis 10^u Ohm erreicht) aufweist und im Bedarfsfalle mit einfachen Mitteln und Schaltmaßnahmen temperaturkompensiert werden kann, sondern darüber hinaus durch sein Speicherglied insbesondere eine von der Entladezeitkonstanten des ihm vorgeschalteten Spitzenspannungsgleichrichters unabhängige Speicherwirkung besitzt. Hierbei ist der Verstärker hinsichtlich des Aufladevorganges für sein Speicherglied sehr viel leistungsfähiger als die Diodenanordnung des Spitzenspannungsgleichrichters.

Dies beruht darauf, daß vor dem Speicherglied zwei hochverstärkende Emitterstufen angeordnet sind und die ganze Verstärkeranordnung von einer Gegenkopplungsschleife eingeschlossen ist, so daß schon das geringste Zurückbleiben der Speicherspannung gegenüber der Eingangsspannung einen großen Ladestrom hervorruft und dadurch ein praktisch verzögerungsfreies Nachfolgen der Speicherspannung erzwingt. Dieser Vorteil kann nur mit Hilfe der gewählten Leitungstypfolge der dem Speicherglied vorgeschalteten Transistoren der ersten und zweiten Stufe voll ausgenutzt, d. h. zur Geltung gebracht werden.

Diese vorteilhaften Eigenschaften des Verstärkers und seines erfindungsgemäß geschalteten Speichergliedes ermöglichen es, den Speicherkondensator des Spitzenspannungsgleichrichters und damit die von diesem zu speichernde Energie ohne Rücksicht auf lange oder konstant zu haltende Entladungszeitkonstanten klein zu bemessen.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der Gesamtstrom, den der Verstärker aus seiner Stromversorgung aufnimmt, nur unwesentlich größer als der von ihm an den Verbraucher abgegebene Ausgangsstrom 1_A ist, weil die Vorstufen während der Aufladung des Speichergliedes nur knpulsweise Strom benötigen.

Die direkte Anein'anderschaltung der Transistoren der drei Stufen 1 bis 3 der diesen zur Temperaturkompensation direkt zugeschalteten Dioden bietet weiterhin die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Verstärker in integrierter Schaltung auszuführen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Transistor-Gleichstromverstärker zur Verwendung im Ausgangskreis einer eine positiv oder negativ gepolte Richtspannung U₁. liefernden Richtspannungsquelle, z. B. eines Spitzenspannungsgleichrichters oder eines diesem nachgeschalteten Kennlinienpressers (spannungsabhängiger Spannungsteiler), dadurch gekennzeichnet, daß eine in bekannter Weise aus drei in direkter Kopplung hintereinandergeschalteten Emitterstufen (1, 2 und 3) bestehende und in der ersten und zweiten Emitterstufe (1 und 2) mit Transistoren entgegengesetzten Leitungstyps bestückte und außerdem noch mit einer vom Emitter der dritten Stufe (3) an den Emitter der ersten Stufe (1) geführten Spannungsgegenkopplung versehene Gleichstromverstärkerschaltung einerseits durch ein im Kollektorkreis des Transistors der zweiten Stufe (2) angeordnetes Speicherglied, z. B. ein ÄC-Parallelglied (11, 12), eine erhöhte Speicherkapazität sowie eine von der Richtungsquelle unabhängige Entladezeitkonstante erhält und andererseits bei Transistoren gleichen (entgegengesetzten) Leitungstyps in der ersten und dritten Emitterstufe eine gleichläufig (gegenläufig) mit der Änderung der Größe der Richtspannung U_r sich ändernden Ausgangsstrom an den Verbraucher (14) abgibt, wobei bei einer positiv (negativ) gepolten Richtspannung U_r die erste Emitterstufe mit einem npn-(pnp-)Transistor zu bestücken ist.

2. Transistor-Gleichstromverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zweite und dritte Emitterstufe und/oder zwischen die erste und zweite Emitterstufe ein oder

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je ein Impedanzwandler, z. B. eine Kollektorstufe mit einem Transistor vom Leitungstyp des Transistors der ihr nachgeschalteten Emitterstufe geschaltet ist.

3. Transistor-Gleichstromverstärker nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an ■die Stelle der dritten Emitterstufe ein das gleiche Verhalten wie diese aufweisender in sich gegengekoppelter Verstärker, z. B. die an sich bekannte, aus zwei gegengekoppelten Transistoren (15 und 16) unterschiedlichen Leitungstyps bestehende Transistorschaltung Fig. 2b tritt, deren Ein-

gangstransistor den gleichen Leitungstyp wie der Transistor der ersetzten dritten Emitterstufe besitzt.

4. Transistor-Gleichstromverstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Emitterkreis der dritten Emitterstufe (3) bzw. in dem diesem entsprechenden Ausgangskreis ihrer Ersatzschaltung wirksame Widerstand (13) für das gewünschte (differenzielle) Verhältnis von Richtspannung U_r zu Ausgangsstrom bemessen ist und daß der Verbraucher im jeweils anderen Ausgangskreis angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen