DE1537642C3

DE1537642C3 - Signalverstärker

Info

Publication number: DE1537642C3
Application number: DE1537642A
Authority: DE
Inventors: Henricus Ernest Eindhoven Beekman (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-11-08
Filing date: 1967-10-17
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE1537642A1; JPS5013621B1; NL6615721A; SE347093B; DE1537642B2; GB1198100A; US3437947A

Description

kennzeichnet, daß der zweite Kondensator mit einem Wert C₁ etwa gleich η mal C₁ ist, wobei η das Gleichspannungsübertragungsverhältnis des Signalverstärkers und C₁ die Streukapazität des Ausgangskreises des ersten Transistors ist, während weiter der zweite Widerstand mit einem Wert /?,· etwa gleich C_s mal R_s geteilt durch C_g ist, wobei C_s der Wert des ersten Kondensators, C_g der Wert der Eingangskapazität des zweiten Widerstandes ist.

Die Erfindung umfaßt also eine Kombination von Maßnahmen, bei deren Anwendung der angestrebte Zweck erreicht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Signalverstärkers nach der Erfindung und

Fig. la einen vorzugsweise anzuwendenden Feldeffekttransistor.

In F i g. 1 bezeichnet V₁ die Signalquelle. Eine Klemme der Signalquelle V₁ liegt an einem Punkt festen Potentials, wie auch der Außenleiter des Koaxialkabels K. Die andere Klemme der Signalquelle Vj ist über einen Reihenwiderstand R₁ mit der Basis eines Transistors T₁ und mit einer Klemme eines Kondensators C₁ verbunden. Die andere Klemme des Kondensators C₁ ist mit dem Innenleiter des Kabels K verbunden. Der Kollektor des Transistors T₁ liegt an einer Klemme einer Speisespannungsquelle V_b. Der Emitter ist über eine Parallelschaltung eines Kondensators C_s und eines Widerstandes R_s gleichfalls mit dem Innenleiter des Kabels K verbunden. Am anderen Ende des Kabels K ist der Innenleiter über einen Widerstand R_e mit dem Emitter eines Transistors T₂ in geerdeter Basisschaltung verbunden. Der Kollektor dieses Transistors ist mit einem Widerstand R₁ verbunden. Dieser Widerstand R₁ bildet den Ausgang V₀ des Signalverstärkers und besteht aus einem Teil R₃ und einem Teil R₂, über dem eine Spule L angeordnet ist. Ein Kondensator C₁ stellt die Gesamtstreukapazität des Ausgangskreises dar.

Die beschriebene Schaltungsanordnung besteht also aus dem Transistor T₁ als Emitterfolger (dies könnte auch eine Röhre als Kathodenfolger oder ein Feldeffekttransistor als Source-Elektrodenfolger, wie in Fig. la mit FET dargestellt ist, sein), wobei die Emitterimpedanz im wesentlichen durch den Widerstand R_s und den Kondensator C_s bestimmt wird. Ein von der Signalquelle V₁ herrührendes Signal steuert den Transistors T₁, wodurch ein proportionaler Strom in das Kabel K geschickt wird. Der Abschluß des Kabels K ist niederohmig und würde eine niedrige Spannung am Ausgang ergeben. Nach der Erfindung ist aber der Transistor T₂ in geerdeter Basisschaltung vorgesehen und zwischen dem Kollektor und der Basis dieses Transistors kann ein genügend großer Widerstand R₁ angebracht werden, damit eine Verhältnismäßig hohe Spannung am Ausgang V₀ des Signalverstärkers erscheint. Wenn jedoch hohe Frequenzen im Signal der Signalquelle V₁ auftreten, verringert die Kapazität C₁ die Spannung am Ausgang V₀, so daß die Übertragung dieser Frequenzen weniger befriedigend erfolgt. Da nun jedoch weiter nach der Erfindung noch der Kondensator C₁

ίο parallel zum Transistor T₁ und der Widerstand R₁ mit der Basis-Elektrode des Transistors T₁ in Reihe geschaltet sind, tritt ein Ausgleich des erwähnten Spannungsverlustes über der erwähnten Kapazität C₁ auf. Die Kapazität des Kondensators C₁ muß für eine

frequenzunabhängige Signalübertragung nahezu gleich -~) das Ubertragungsverhältnis * ti

für Gleichspannung darstellt. Der Wert des Wider-Standes R₁ muß dabei nahezu gleich R₁ = -—· R_s

sein, wobei C_g die Kapazität des mit b bzw. g bezeichneten Eingangs des Transistors T₁ gegen Erde darstellt.

Auf diese Weise sind eine befriedigende Impedanzanpassung zwischen den Elementen sowie eine befriedigende Übertragung in einem breiten Frequenzbereich sichergestellt.

Die Eingangsspannung V₁, die die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ohne Verzerrung übertragen kann, ist dem Wert des Widerstandes R_s proportional. Bei einer Schaltungsanordnung, bei der das Kabel den Spannungsfolgeverstärker direkt belastet, kann nur ein Bruchteil dieser Spannung V₁ ohne Verzerrung übertragen werden. Dieser Bruchteil ist dem Verhältnis der Widerstände RJR₀ proportional, wobei R₀ die Kabelimpedanz darstellt. Die durch die Schaltungsanordnung nach der Erfindung erzielte Verbesserung ist erheblich, weil R₀ = 75 Ω ist und R_s z. B. 4500 Ω sein kann. Eine höchstzulässige Spannung V₁ wird nun vielmehr durch die Durchschlagsspannung (Gate-Drain-Durchschlagsspannung eines als Transistors T₁ verwendeten Feldeffekttransistors FET) des Transistors T₁ bestimmt.

In der Figur wird gezeigt, daß der Belastungswiderstand R₁ in zwei Teile R₂ und R₃ geteilt worden ist, mit einer Spule L parallel zum Widerstand R₂, damit noch eine Verbesserung in der Frequenzübertragungskennlinie erzielt werden kann.

Fig. la zeigt schematisch einen Feldeffekttransistör FET, der den Transistors T₁ der F i g. 1 ersetzen kann. Die Verwendung eines derartigen Feldeffekttransistors ist mit Rücksicht auf die für Signalverstärker erforderliche hohe Eingangsimpedanz von großer Bedeutung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 * 2 PatentansDrüche· einer anzuschließenden Quelle verstärkt und über ein P ' Ausgleichsnetzwerk, das aus einem Widerstand und

1. Signalverstärker für eine Quelle zu verstär- einem Kondensator besteht, über ein Übertragungskender Signale, der einen Eingangsverstärker mit kabel auf eine Meßvorrichtung oder eine andere elekeinem an diese Quelle anzuschließenden Signal- 5 trische Vorrichtung übertragen. Das Kabel ist auf eingang und mit einem eine Parallelschaltung der Seite der Meßvorrichtung mit der charakteristieines ersten Widerstandes und eines ersten Kon- sehen Impedanz des Kabels mit Hilfe des Emitterdensators enthaltenden Ausgangskreis enthält, Basis-Kreises eines in gemeinsamer Basisschaltung wobei der eine Knotenpunkt dieser Parallelschal- betriebenen Transistors abgeschlossen. Weiter wird tung an den Eingang eines Übertragungskabels io davon, ausgegangen, daß die Eingangsseite des Kabels angeschlossen ist, das mit einer Abschlußimpe- mit einer ähnlichen Schaltung abgeschlossen sein danz abgeschlossen ist, die einen ersten Transistor muß.

in gemeinsamer Basisschaltung und Signalaus- Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß ein

gangsklemmen enthält, dadurch gekenn- breiter Frequenzbereich für die zu verstärkenden

zeichnet, daß der Eingangsverstärker ein 15 Signale durch eine geeignete Bemessung von Einzel-

zweiter Transistors (T₁) in gemeinsamer Kollek- teilen in einer einfacheren Schaltungsanordnung er-

torschaltung ist und zwischen dem Signaleingang halten werden kann.

und der Basis dieses zweiten Transistors ein Bei der Bemessung werden Streukapazitäten des

zweiter Widerstand (R₁) angeordnet ist, während Eingangsverstärkers und die Abschlußimpedanz in

weiter der Emitter dieses zweiten Transistors (T₁) 20 Betracht gezogen und die Kabelkapazität berück-

an den anderen Knotenpunkt des ersten Wider- ■ sichtigt.

Standes (R_s) und des ersten Kondensators (C₅) Ein Signalverstärker der genannten Art ist dazu

angeschlossen und zwischen dem, Signaleingang nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der.

und dem Eingang des Kabels (K) ein zweiter Eingangsverstärker ein zweiter Transistor in gemein-

Kondensator (C₁-) angebracht ist, wobei zur Ver- 25 samer Kollektorschaltung ist und zwischen dem

größerung des Frequenzbereiches des Sigrialver- Signaleingang und der Basis dieses zweiten Transi-

stärkers der zweite Kondensator einen auf die stors ein zweiter Widerstand angeordnet ist, während

Kapazitäten des Kabels und der Abschlußimpe- weiter der Emitter dieses zweiten Transistors an den

danz mit dem ersten Transistor bezogenen Wert anderen Knotenpunkt des ersten Widerstandes und

und der zweite Widerstand einen auf Streukapazi- 30 des ersten Kondensators angeschlossen und zwischen

täten des Eingangsverstärkers bezogenen Wert dem Signaleingang und dem Eingang des Kabels ein

aufweist. zweiter Kondensator angebracht ist, wobei zur Ver-

2. Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch größerung des Frequenzbereiches des Signalverstärgekennzeichnet, daß der zweite Kondensator mit kers der zweite Kondensator einen auf die Kapazieinem Wert C₁- nahezu gleich η mal C₁ ist, wobei 35 täten des Kabels und der Abschlußimpedanz mit dem η das Gleichspannungsübertragungsverhältnis des ersten Transistor bezogenen Wert und der zweite Signalverstärkers ist und C₁ die Streukapazität Widerstand einen auf Streukapazitäten des Eingangsdes Ausgangskreises des ersten Transistors dar- Verstärkers bezogenen Wert aufweist.

stellt, während weiter der zweite Widerstand mit Dabei ist es vorteilhaft, daß die Schaltungsanord-

einem Wert R₁ nahezu gleich C₅ mal R_s geteilt 40 nung, soweit sie den Eingangsteil anbelangt, viel

durch Cg ist, wobei C₅ der Wert des ersten Kon- einfacher ist, nur eine einzige Speisespannung be-

densators, C_g der Wert der Eingangskapazität des nötigt und eine höhere Eingangsimpedanz aufweist,

zweiten Transistors und R_s der Wert des ersten Diese Eigenschaften sind bei Meß- und Testkabeln

Widerstandes ist. für Meßinstrumente von Bedeutung, weil es wün-

3. Signalverstärker nach Ansprüchen 1 und 2, 45 sehenswert ist, daß der Meßkopf möglichst klein dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsver- ausgeführt wird.

stärker ein Feldeffekttransistor in Source-Elek- Es sei bemerkt, daß es aus der DT-AS 11 67 900

trodenschaltung ist. bekannt ist, einen Emitterfolger, somit eine gemeinsame Kollektorschaltung, als Eingangsverstärker für 50 ein Kabel zu verwenden. Die Abschlußimpedanz ist

jedoch nicht eine gemeinsame Basisschaltung, und es

werden keine Ausgleichsmaßnahmen für die Frequenzkennlinie vorgeschlagen. Auch ist in der USA.-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Signalverstär- Patentschrift 28 85 495 eine Verstärkerschaltung beker für eine Quelle zu verstärkender Signale, der 55 schrieben, bei der als Emitterbelastung eines Emittereinen Eingangsverstärker mit einem an diese Quelle folgers eine gemeinsame Basisschaltung verwendet anzuschließenden Signaleingang und mit einem eine wird. Dabei ist jedoch in die Emitterbelastung kein Parallelschaltung eines ersten Widerstandes und eines Kabel aufgenommen und werden die erfindungsersten Kondensators enthaltenden Ausgangskreis ent- gemäßen Maßnahmen zur Vergrößerung des Frehält, wobei der eine Knotenpunkt dieser Parallel- 60 quenzbereiches nicht angewandt,
schaltung an den Eingang eines Übertragungskabels Es ist einleuchtend, daß auf arithmetischem Wege angeschlossen ist, das mit einer Abschlußimpedanz sowie durch Versuche die richtigen Werte der geabgeschlossen ist, die einen ersten Transistor in ge- nannten Einzelteile ermittelt werden können,
meinsamer Basisschaltung und Signalausgangsklem- Bei einer Ausführungsform des Signalverstärkers men enthält. 65 nach der Erfindung ist es meist genügend, die Aus-Ein derartiger Signalverstärker ist aus der USA.- gangskapazität des ersten Transistors und die EinPatentschrift 31 68 656 bekannt, gangskapazität des zweiten Transitsors zu berück-Mittels eines Eingangsverstärkers werden Signale sichtigen. Diese Ausführungsform ist dadurch ge-