DE1537654C3 - Mehrstufiger geregelter gleichspannungsgekoppelter Verstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen geregelten Verstärker, wie er im Anspruch 1 vorausgesetzt ist.

Es ist bei Röhrenverstärkern bekannt (DE-PS 03 801), die Verstärkung auch ohne die Verwendung spezieller Regelröhren mit HiIe normaler Verstärkerröhren durch die Veränderung der Gegenkopplung zu regeln. Bei einer bekannten Schaltung ist hier/u in den Kaihodenkreis der zu regelnden Röhre ein durch Blockkondensatoren vom Gleichstromkreis der Röhre getrennter Eisenwasserstoffwiderstand eingefügt, der mit einer besonderen Stromquelle verbunden ist, welche einen einstellbaren Vorstrom liefert, der den Arbeits-

punkt des Eisenwasserstoffwiderstandes, d. h. seinen Widerstandswert und damit den Gegenkopplungsgrad, bestimmt. Zur Erweiterung des auf diese Weise erreichbaren Regelbereiches können auch mehrere Eisenwasserstoffwiderstände verwendet und zusammengeschaltet werden. Der Arbeitspunkt im Kennlinienfeld der so geregelten Verstärkerröhre verändert sich hierbei nicht, solange der oder die Eisenwasserstoffwiderstände nicht vom Röhrengleichstrom durchflossen werden.

Ferner ist es ebenso bei Transistorverstärkern bekannt (Electronic Design, 8. Nov. 1962, Seiten 102—105), die Verstärkung über die Größe des Gegenkopplungswiderstandes zu verändern. In den Emitterleitungen der Verstärkertransistoren liegen ₎₅ jeweils Gegenkopplungstransistoren, deren Basen die Regelspannung zugeführt . wird, so daß sich ihre Impedanz, welche als Gegenkopplungsimpedanz für die Verstärkertransistoren wirkt, verändert. Die Basen der Verstärkertransistoren sind dagegen über Widerstände an das Bezugspotential gelegt. Bei einer anderen bekannten Transistorschaltung (DE-PS 10 71 136), bei der ebenfalls die Emitter der Verstärkertransistoren über Gegenkopplungstransistoren an das Bezugspotential gelegt sind, wird den Basen der Gegenkopplungstransistoren eine konstante Vorspannung zugeführt, so daß die Gegenkopplungstransistoren einen konstanten Emitterstrom führen. Die Regelspannung wird zwischen die Basen der Verstärkertransistoren und die konstante Basisvorspannung der Gegenkopplungstransistoren angelegt und bewirkt ebenfalls eine Veränderung des Gegenkopplungsgrades der Verstärkertransistoren, so daß auf diese Weise deren Verstärkung geregelt wird.

Aus der US-PS 32 10 683 ist ein Röhrenverstärker mit einstellbarer Verstärkung bekannt, bei dem das Eingangssignal dem Gitter einer Eingangstriode zugeführt wird, deren Kathode über ein RC-Gl\ed an Masse liegt und deren Anode mit den Kathoden zweier weiterer Trioden verbunden ist, die wiederum mit ihren Anoden über je einen Widerstand an die Plusspannung geführt sind, wobei an der einen Anode das Ausgangssignal abnehmbar ist. Die Gitterspannungen dieser beiden Trioden sind über Spannungsteiler einstellbar. Zwei Trioden einer ähnlich aufgebauten Schaltung liegen über ihre zusammengeschalteten Kathoden jedoch über einen Widerstand an Masse, ihre Gitter sind jeweils an ein Gitter der beiden anderen Trioden angeschlossen, während ihre Anoden gerade vertauscht mit den Anoden der beiden anderen Röhren verbunden sind. Durch Veränderung der Gittervorspannungen läßt sich die Aufteilung des Anodenstroms der Eingangsröhre auf die beiden Trioden in ihrem Anodenkreis verändern, wobei sich auch die Amplitude des Ausgangssignals entsprechend ändert. Die beiden gegensinnig geregelten Kompensationsröhren, deren τ> Kathoden über einem Widerstand an Masse liegen, gleichen die Änderungen der Anodenruheströme aus, so daß die Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung bei der Signalregelung konstant gehalten wird.

Bei einem Tonfrequenz-Transistorverstärker ist es wi ferner bekannt (DE-AS 12 52 260), die Lautstärke über die Basisvorspannung über eine Veränderung des Teilerverhältnisses des Basisspannungsteilers zu verändern, wobei die entsprechende Kollektorstromänderung eine Veränderung des Widerstandswertes des als t>^r> Heißleiter ausgebildeten und als Arbeitswiderstand wirkenden Kollektorwiderstandes zur Folge hat, so daß bei annähernd konstantem Kollektorwechselstrom die

40

4^r>

^r>o am Kollektorwiderstand abfallende Ausgangswechselspannung sich entsprechend vergrößert oder verkleinert.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Schaltungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bei gleichspannungsgekoppelten geregelten Verstärkern auftretenden Probleme zu überwinden, die sich daraus ergeben, daß bei Veränderung des Basisstromes zur Verschiebung des Arbeitspunktes in einen Kennlinienbereich anderer Steigung sich nicht nur der Stromverstärkungsfaktor, sondern auch der Ruhegleichstrom des Transistors verändert, so daß das Ruhegleichspannungspotential am Kollektor des geregelten Transistors sich ebenfalls verändert. Schaltet man nun mehrere Transistorstufen in Gleichspannungskopplung hintereinander, so werden diese Ruhespannungsänderungen vom nachfolgenden Transistor ebenfalls als Eingangssignal gewertet und verschieben in unerwünschter Weise auch dessen Arbeitspunkt. Dadurch werden die zurTemperatür- und Bet/iebsspannungsstabilisierung verwendeten Gleichspannungsgegenkopplungen beeinflußt, so daß beim Zusammenwirken der verschiedenen Arbeitspunktsverschiebungen innerhalb des Regelbereiches Instabilitäten im Übertragungsverhalten des Verstärkers auftreten können.

Durch die Erfindung soll nun erreicht werden, daß die bei der Verschiebung des Arbeitspunktes eines geregelten Transistors auftretenden Änderungen des Kollektorruhepotentials kompensiert werden, so daß am Verstärkerausgang nur die entsprechend dem gewünschten Verstärkungsgrad verstärkten Signale auf einem konstanten Bezugspegel, der vom jeweils eingestellten Verstärkungsgrad unabhängig ist, auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die ebenfalls mit Hiife der Regelspannung bewirkte Impedanzänderung des Gegenkopplungstransistors läßt sich hierbei die Gleichspannungsgegenkopplung des auf die Eingangsstufe folgenden Endtransistors so verändern, daß im Kollektorstrom dieses Endtransistors die auf die Regelung des Vorstufentransistors zurückzuführenden Stromänderungen gerade kompensiert werden, so daß das Ruhepotential am Kollektor des Endtransistors unabhängig von der Verstärkungsregelung konstant bleibt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht eine wesentlich bessere und genauere Kompensation, weil der für die Kompensation benutzte Transistor in seinen Eigenschaften wesentlich besser zu den Eigenschaften der Verstärkertransistoren paßt als beispielsweise temperaturabhängige Widerstände, welche überdies einen erhöhten Leistungsbedarf haben. Somit arbeitet die erfindungsgemäße Schaltung nicht nur besser, sondern liegt hinsichtlich ihres Stromverbrauches günstiger und eignet sich außerdem ohne weiteres zur Ausbildung in integrierter Form.

Es ist zwar weiterhin bekannt (DE-PS 11 83 136), die Ruhepotentialänderungen am Kollektor eines gleichspannungsgekoppelten Verstärkertransistors durch Einspeisen eines zusätzlichen Kompensationsstroines in den A.rbeitswiderstand von einer nur durch die Regelspannung angesteuerten Nachbildung der Verstärkerstufe zu kompensieren, jedoch verdoppelt sich hierdurch wegen der gleichstrommäßig parallel zur Verstärkerstufe liegenden Nachbildung nicht nur der Stromverbrauch der Schaltung, sondern auch der Arbeitswiderstand wird gleichstrommäßig doppelt so hoch belastet, so daß an ihm die vierfache Gleichstrom-

leistung, welche zur Verstärkung ohnehin keinen Beitrag liefert, umgesetzt wird.

Teilt man die dem Vorstufentransistor und dem Gegenkopplungstransistor zugeführten Regelspannungsanteile in geeigneter Weise auf, so läßt sich leicht eine vollständige Kompensation der regelungsbedingten Änderungen im Kollektorstrom des Ausgangstransistors erreichen. Diese Aufteilung der Regelspannung kann beispielsweise mit Hilfe von Spannungsteilern oder Widerstandsnetzen erfolgen.

In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Regelspannung dem Vorstufentransistor statt über die Basis auch über seinen Emitter zugeführt werden, indem der Emitter der Vorstufe über einen Emitterkreistransistor mit der Bezugsklemme der Betriebsspannungsquelle verbunden ist und die Basis dieses Emitterkreistransistors ihrerseits mit der Regelspannungseingangsklemme verbunden ist, während die Basis des Vorstufentransistors mit einem Vorspannungsnetz verbunden ist; ferner kann zwischen den Emitter des Endtransistors und den Kollektor des Gegenkopplungstransistors ein Widerstand eingefügt sein, und der Vorstufen- und der Endtransistor sowie deren Emitterkreistransistoren und dieser Widerstand lassen sich dann so bemessen, daß die regelbedingten Änderungen im Kollektorstrom des Endtransistors gerade aufgehoben werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines zweistufigen gleichspannungsgekoppelten Verstärkers nach der Erfindung und

F i g. 2 eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltung.

F i g. 1 läßt ein Paar gleichspannungsgekoppelter Verstärkerstufen 10, 12 erkennen, deren Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von einer am Eingangsanschluß 100 liegenden Regelspannung sich automatisch einstellt. Dieser zweistufige Verstärker kann der Zwischenfrequenzverstärker beispielsweise eines Funkempfängers sein, dessen Regelspannung in Abhängigkeit von Änderungen der Empfangssignalstärke abgeleitet wird.

Der Verstärker enthält vier Transistoren 14, 16, 18 und 20. Der Transistor 14 ist in Emittergrundschaltung geschaltet, sein Emitter liegt an einem Bezugspotential, wie Masse, sein Kollektor ist über einen Widerstand 22 an einen Betnebsspannungsanschluß 200 geführt. Der Transistor 16 ist in Kollektorgrundschaltung geschaltet, sein Kollektor liegt am Betnebsspannungsanschluß 200, sein Emitter über einen Widerstand 24 an Masse. Der Transistor 18 ist wiederum in Emittergrundschaltung geschaltet, sein Kollektor liegt über einen Widerstand 26 am Betnebsspannungsanschluß 200, während sein Emitter über eine nachfolgend beschriebene Impedanz an Masse liegt. Der Transistor 20 ist ebenfalls als Emitterfolger geschaltet, sein Kollektor liegt am Betnebsspannungsanschluß 200, während sein Emitter über einen Widerstand 30 an Masse liegt.

Die Basis des Transistors 14 liegt über einen Widerstand 32 an einer Vorspannungsquelle 300 und unmittelbar am Signaleingang 400. Der Kollektor des Transistors 14 ist mit der Basis des Transistors 16 verbunden, dessen Emitter an die Basis des Transistors 18 geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 18 ist zusätzlich an die Basis des Transistors 20 angeschlossen, dessen Emitter über einen Leiter 36 am Ausgangsanschluß 500 liegt, an den eine geeignete Last 75 angeschlossen sein kann. Die Last 75 kann ihrerseits beispielsweise eine oder mehrere Verstärkerstufen der mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Art enthalten.

Der gleichspannungsgekoppelte Verstärker umfaßt also eine Verstärkerstufe in Emittergrundschaltung, die eine zweite solche Stufe ansteuert. Wenn demnach zwischen die Anschlüsse 200 und Masse und 300 und Masse Stromquellen der geeigneten Polarität angeschlossen werden, so werden dem Eingangsanschluß 400 zugeführte Signale zuerst durch die Transistorkombination 14, 16 und dann durch die Transistorkombination 18, 20 verstärkt. Die verstärkten Signal stehen am Widerstand 30 an und erscheinen am Ausgangsanschluß 500. Erhält der Verstärker kein Eingangssignal, so erscheint am Ausgangsanschluß 500 eine Gleichspannung, die im wesentlichen gleich der Ruhespannung des Kollektors des Transistors 18 abzüglich des Spannungsabfalls Vie des Transistors 20 ist. Unter dem Ausdruck Vbe sei die mittlere Basis-Emitter-Spannung eines Transistors in seinem Betrieb als aktives Schaltungselement in einer Verstärkerschaltung od. dgl. verstanden. Für Siliziumtransistoren ist die Spannung Vbe ungefähr 0,7 Volt, wenn der Transistor als A-Verstärker geschaltet ist.

Dem Anschluß 100 wird eine Regelspannung zugeführt, mit Hilfe deren die verstärkten und am Ausgangsanschluß 500 erscheinenden Signale innerhalb eines engen Amplitudenbereichs gehalten werden, wenn die Eingangsspannung am Anschluß 400 stark schwankt. Diese Regelspannung kann von irgendeiner Regelspannungsquelle abgeleitet werden, die in Abhängigkeit von der empfangenen Signalstärke oberhalb eines bestimmten Amplitudenwertes ein Gleichspannungssignal erzeugt. Nach F i g. 1 wird die Regelspannung über Reihenwiderstände 38 und 40 der Basis des Transistors 14 zugeführt. Ein weiterer Widerstand 42 ist zwischen den Verbindungspunkt dieser Widerstände und Masse geschaltet und bildet mit dem Widerstand 38 einen Regelspannungsteiler.
Bekannterweise läßt sich die Verstärkung einer in Emittergrundschaltung geschalteten Verstärkerstufe, wie sie durch den Transistor 14 dargestellt wird, durch Veränderung des Leitwertes des Transistors variieren. Soll beispielsweise die Verstärkung der Stufe bei Anwachsen der Größe des empfangenen Signals über eine vorbestimmte Amplitude hinaus verringert werden, so verkleinert sich die dem Anschluß 100 zugeführte Regelspannung, d. h., sie wird negativer. Die Regelspannung vermindert die der Basis des Transistors 14 zugeführte Vorspannung und verringert damit den

so Strom durch diesen Transistor und auf diese Weise den Spannungsabfall am Widerstand 22. War der Transistor 14 ursprünglich auf einen Arbeitspunkt eingestellt, bei dem eine Verringerung seines Ruhestromes seine Leitfähigkeit verringert, so verringert sich bei dieser Wirkung der Regelspannung die Verstärkung der ersten Transistorstufe wie gewünscht.

Bei diesem Verhalten vergrößert sich die der Basis des Transistors 16 zugeführte Spannung und damit der durch diesen Transistor fließende Ruhestrom, ferner der Spannungsabfall am Widerstand 24 und die der Basis des Transistors 18 zugeführte Spannung. Wird der Emitter des Transistors 18 trotz der Verringerung der Verstärkung der ersten Emittergrundstufe auf einen festen Wert gehalten, so verändert die am Anschluß 100 zugeführte Regelspannung die Vorspannung dieses Transistors. Dadurch wird jedoch die Arbeitspunktstabilität der zweiten Emittergrundstufe beeinflußt, und demzufolge steigt der Ruhestrom durch den Transistor

18. Wenn die Änderung der Vorspannung genügend groß ist, so kann das dadurch verursachte Anwachsen des Stromes diesen Transistor in die Sättigung bringen, so daß diese Stufe das dem Eingangsanschluß 400 zugeführte Signal nicht mehr übertragen kann.

Zur Aufrechterhaltung der Stabilität des Betriebs dieser zweiten Emittergrundstufe enthält der gleichspannungsgekoppelte Verstärker zusätzlich eine Steuerschaltung zur Ausschaltung der Wirkungen von Vorspannungsveränderungen an der Basis des Transistors 18 infolge der Wirkung der automatischen Verstärkungsregelung. Zu diesem Zweck enthält die Schaltung einen Widerstand 44, der mit einem Ende an den Regelspannungsanschluß 100 und mit seinem anderen Ende an die Basis eines verstärkenden Transistors 46, welcher in der Emitterleitung des Transistors 18 liegt, geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 46 ist mit dem Emitter des Transistors 18 verbunden, während sein Emitter an Masse liegt. Die Widerstände, Transistoren und die Schaltungsverbindungen der Fig. 1 lassen sich leicht auf einem integrierten Schaltungsplättchen ausbilden.

Die dem Anschluß 100 zugeführte und auf die Basis des Transistors 14 gekoppelte Regelspannung verringert die Verstärkung der Verstärkerstufe 10 und ist außerdem auf die Basis des Transistors 46 geführt. Bei einem Anwachsen des Signalpegels verringert diese Regelspannung die der Basis zugeführte Vorspannung und sucht den Ruhestrom durch den Transistor 46, den Transistor 18 und den Widerstand 26 zu verringern. Da der Ruhestrom durch den Transistor 18 auch durch den Widerstand 26 fließt und sich infolge dieser Regelspannung vergrößert, wirkt die zusätzliche Steuerschaltung der Fig. 1 stabilisierend auf den Stromfluß durch den Widerstand 26. Wenn die Regelspannungsteilerwiderstände 38 und 42 richtig bemessen sind, können die einander entgegengesetzten Wirkungen sich gerade aufheben, so daß der gesamte Stromfluß durch den Widerstand 26 im wesentlichen unverändert bleibt. Damit bleiben auch die Spannungsabfälle über den Widerständen 26 und 30 und die Ruhespannung am Ausgangsanschluß 500 konstant. Die Ausgangsspannung am Anschluß 500 kann dann als Vorspannung für nachfolgende Verstärkerstufen benutzt werden, so daß noch weitere solche Signalübertragungsstufen in Gleichspannungskopplung angeschlossen werden können. Die Übertragungseigenschaften der Transistoren 14, 16 und 46 können so aufeinander abgestimmt werden, daß der Stromfluß durch den Widerstand 26 in einem großen Regelspannungsbereich stabilisiert wird.

Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die Verstärkung der Signalspannung durch den Transistor 18 abhängig von der Signalgegenkopplung in seinem Emitterkreis ist. Je stärker die Gegenkopplung ist, desto weniger wird das Signal verstärkt und umgekehrt. Diese Gegenkopplung hängt ihrerseits von dem durch den Transistor 46 an seinem Kollektor bestimmten effektiven Widerstand ab, der durch eine Veränderung der Regelspannung an der Basis des Transistors 46 gesteuert werden kann. Für eine maximale Signalverstärkung sind die Schaltungsparameter so gewählt, daß der Sättigungswiderstand des Transistors 46 zwischen dem Emitter des Transistors 18 und Masse erscheint. Da der Sättigungswiderstand des Transistors 46 relativ niedrig ist, ist die Verstärkung des Transistors 18 darin maximal. Wird die Regelspannung negativer, so wächst der Kollektorwiderstand des Transistors 46 und vergrößert damit die Gegenkopplung und verringert die Verstärkung der Verstärkerstufe

12. Zusätzlich zur Stabilisierung des Betriebes der zweiten Emittergrundstufe durch Konstanthaltung des Stromes durch den Widerstand 26 bietet die Schaltung nach Fig. 1 auch eine automatische Verstärkungsregelung dieser Stufe.

Durch diese automatische Verstärkungsregelung jeder Verstärkerstufe und überhaupt jeder Stufe eines mehrstufigen Verstärkers in gleicher Weise sind die Signalverarbeitungseigenschaften des Verstärkers nach

ίο Fig. 1 wesentlich besser, als sie es sonst wären. Dies kommt daher, daß auch die letzte Stufe zusätzlich geregelt wird, wobei die Möglichkeit einer Sättigung normalerweise wesentlich größer wäre, da er dann bereits ein schon verstärktes Gleichspannungssignal erhält. Würde man auf diese zusätzliche Regelung verzichten, so würde die verstärkte Möglichkeit dieser Sättigung eine erheblich niedrigere Grenze für die Größe des Eingangssignals setzen, die der Verstärker nach F i g. 1 verarbeiten kann.

Fig.2 zeigt eine Abwandlung des gleichspannungsgekoppelten Verstärkers nach Fig. 1, wobei entsprechende Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Verstärker nach Fig.2 gleicht dem nach F i g. 1 insoweit, als der Transistor 46 ebenfalls stabilisierend auf den Ruhestrom durch den Widerstand 26 wirkt und eine automatische Verstärkungsregelung des Transistors 18 bewirkt. Er unterscheidet sich jedoch darin, daß der Kollektor des Transistors 46 an den Emitter des Transistors 18 über einen Widerstand 28 anstatt unmittelbar wie in Fig. 1 angeschlossen ist. Ein Unterschied liegt auch darin, daß eine Signalgegenkopplung im Emitterkreis des Transistors 14 zur Regelung der Verstärkung der ersten Transstorstufe vorgesehen ist. So ist der Emitter des Transistors 14, anstatt wie in F i g. 1 unmittelbar geerdet zu sein, an den Kollektor eines zusätzlichen Transistors 48 angeschlossen. Der Emitter dieses Transistors liegt am Bezugspunkt Masse, während seine Basis an einem Ende eines Widerstandes 50 liegt, dessen anderes Ende an den Regelspannungseingang 100 angeschlossen ist. Wird der Transistor 48 dann für einen bestimmten Arbeitspunkt vorgespannt, so daß eine Verringerung der seiner Basis zugeführten Regelspannung — wenn sie also negativer wird — seinen Leitwert erniedrigt, dann vergrößert sich der effektive Widerstand im Emitterkreis des Transistors 14, wenn das empfangene Signal stärker wird. Wie bei der Zusammenschaltung der Transistoren 18 und 46 erfolgt hier eine stärkere Emittergegenkopplung und eine Verkleinerung der durch den Transistor 14

so verstärkten Signalamplitude, also eine Verstärkungsverringerung. Bei geeigneter Bemessung des Widerstands 28 läßt sich wiederum der Strom durch den Widerstand 26 konstant halten.
Der mehrstufige Verstärker nach F i g. 2 unterscheidet sich auch von dem nach F i g. 1 durch die Verwendung des Durchlaßspannungsabfalls einer Diode zur Temperaturkompensierung der Vorspannung für den Transistor 14, die im Falle der F i g. 1 vom Anschluß 300 abgenommen wird. In einzelnen sind Kollektor und

bo Basis eines Transistors 52 in F i g. 2 zusammengeschaltet und mit dem einen Ende eines Widerstandes 32 verbunden, dessen anderes Ende an einem zusätzlichen Widerstand 34 liegt, der wiederum mit seinem anderen Ende mit der Basis des Transistors 14 verbunden ist. Der

b5 Emitter des Transistors 52 liegt an Masse. Ist der Transistor 52 in dieser Weise als Diode geschaltet, so entsteht eine Vorspannung, die gleich dem Emitter-Basis-Spannungsabfall des Transistors 52 von 0,7 Volt ist.

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J/ 654

ίο

Diese Vorspannungsanordnung wurde bei einem dreistufigen Verstärker verwendet, dessen Daten in der folgenden Tabelle angeführt sind.

Verstärker	Einheit	33 mW	12mW	3 mW
Lfd. Nr.		Verlust	Verlust	Verlust
		leistung	leistung	leistung
	Ohm	1,8 K	3,4 K	12K
Widerstand 22	Ohm	1,OK	3,9 K	12 K
Widerstand 24	Ohm	3,OK	7,5 K	27 K
Widerstand 26	Ohm	150	750	2,5 K
Widerstand 28	Ohm	2,2 K	3,9 K	12K
Widerstand 30	Ohm	1,5 K	3,9 K	12 K
Widerstand 32	Ohm	1,5 K	3,9 K	12K
Widerstand 34	Ohm	5K	5K	5K
Widerstand 44	Ohm	5K	5K	5K
Widerstand 50

Es versteht sich, daß auch zwei oder mehr Transistoren in dieser Weise angeordnet und in Reihe geschaltet werden können, so daß Vielfache der Spannung von 0,7 Volt für andere Werte der Verstärkerbauteile gewonnen werden können.

Der gleichspannungsgekoppelte Verstärker nach Fig.2 hat auch zwei Gegenkopplungswiderstände 54 und 56. Der eine Widerstand 54 ist zwischen den Kollektor des Transistors 14 und den Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 geschaltet und dient der Stabilisierung des Betriebs des Verstärkers bei Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen. Bei einer Ausführung als nicht integrierter Verstärker können die beiden Widerstände 32 und 34 zu einer einzigen Einheit mit dem Widerstand 54 zusammengefaßt werden und an einem Zwischenabgriff von ihm angeschlossen werden. Für die oben angeführten Verstärker mit Verlustleistungen von 33, 12 und 3 mW hat der Widerstand 54 einen Wert von 5,6, 15 bzw. 33 kOhm.

Der andere Gegenkopplungswiderstand 56 ist zwischen die Kollektoren der Transistoren 14 und 18 geschaltet. Dieser Widerstand hält den Stromfluß durch den Widerstand 26 konstant, indem er die Spannung an der Basis des Transistors 18 jeglichen Spannungsänderungen an seinem Kollektor entgegenwirken läßt. Außerdem gestattet er eine Veränderung der Bandbreite des Verstärkers auf Kosten der Verstärkung und umgekehrt. Beispielsweise läßt sich bei einer Verstärkung von 30 db eine Bandbreite von 65 MHz erreichen, wenn der Widerstand 56 470 Ohm beträgt, während sich bei einem Widerstandswert von 4,7 kOhm eine Verstärkung von 50 db und eine Bandbreite von 20 MHz ergibt.

Bei einer anderen Anordnung kann eine Diode 70 zwischen die Kollektoren der Transistoren 14 und 18 zusätzlich zum Widerstand 56, der in Fig.2 dargestellt ist, geschaltet werden. Wenn die Anode dieser Diode am Transistor 14 und ihre Kathode am Transistor 18 liegt, wirkt die Diode bei negativ gerichteten Signalen am Anschluß 400 als Begrenzer für die Verstärkung. Zur Begrenzung positiv gerichteter Eingangssignale kann eine andere Diode 72 benutzt werden, deren Anode am Emitter des Transistors 20 und deren Kathode am Emitter des Transistors 16 liegt. Benutzt man diese Diodenkombination als Teil eines Verstärkers, der

ίο gemäß der vorstehenden Tabelle bemessen ist, so verarbeitet der Verstärker Signalamplituden bis zu 3 Volt zufriedenstellend.

Wie bereits erwähnt, eignen sich beide gleichspannungsgekoppelte Verstärker nach den F i g. 1 und 2 zum Aufbau in integrierter Form nach bekannten Techniken. Bei einem besonderen integrierten Aufbau, der ausgezeichnete Betriebseigenschaften zeigt, sind alle Bauelemente des Verstärkers nach Fig.2 mit Ausnahme des Widerstandes 56 innerhalb eines einzigen Halbleiterplättchens ausgebildet. Dieser Widerstand war außen mit der Schaltung verbunden, so daß er abgeändert werden konnte, um die Bandbreite bzw. die Verstärkung wie oben erwähnt zu verändern.

Eine Anzahl von am Umfang des integrierten

2) Schaltungsplättchens angeordneten Kontakten diente als Eingangs-, Ausgangs- und Stromzuführungsanschliisse. Ein mit der Basis des Transistors 14 verbundener Kontakt war der Signaleingangsanschluß 400, ein mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 44

jo und 50 verbundener zweiter Kontakt diente als Regelspannungsanschluß 100. Ein dritter und ein vierter Kontakt, die mit den Kollektoren der Transistoren 14 und 18 verbunden waren, dienten als Anschlüsse für den äußeren Widerstand 56. Ein fünfter, mit dem Emitter des

r< Transistors 20 verbundener Kontakt war der Signalausgangsanschluß 500. Ein sechster mit dem Emitter des Transistors 48 verbundener Anschluß war der gemeinsame Masseanschluß des Verstärkers, während ein siebenter mit dem Kollektor des Transistors 16 verbundener Kontakt als Versorgungsspannungsanschluß 200 diente. Ein achter und ein neunter Kontakt verbanden die Anode bzw. Kathode der Begrenzungsdiode 70 für negative Signale, so daß sie für eine äußere Verbindung mit den Kollektoren der Transistoren 14

4·-) und 18 über den dritten und vierten Kontakt zugänglich war. Ein zehnter Kontakt war mit der Anode der Begrenzerdiode 72 für positive Signale verbunden, so daß sie für einen äußeren Anschluß mit dem Emitter des Transistors 20 über den fünften Kontakt zugänglich war.

·-,<> Ein elfter und ein zwölfter Kontakt waren schließlich mit den Kollektoren der Transistoren 46 und 48 verbunden und dienten als Anschlüsse für zusätzliche äußere Verbindungen. Schloß man an diese Kontakte beispielsweise Überbrückungskondensatoren an und

v> legte eine feste Spannung an den zweiten Kontakt, so warder Verstärker für Mischzwecke geeignet.

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Claims (12)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiger geregelter gleichspannungsgekoppelter Verstärker mit mehreren Verstärkerelementen, bei welchem in den Steuerkreis des ersten Verstärkerelements eine Regelspannung eingespeist ist und in die Hauptstromstrecke mindestens eines Verstärkerelements ein steuerbarer Gegenkopplungswiderstand eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der durch die Regelung bedingten Änderung der Gleichstromkomponente im Ausgangsstrom der steuerbare Widerstand als im Emitterkreis eines auf die Eingangsstufe (14) folgenden Transistors (18) angeordneter Gegenkopplungstransistor (46) ausgebildet ist, dessen Steuerelektrode über eine Gleichstromkopplung mit einer Regelspannungseingangsklemme (100) verbunden ist, und daß zwischen die Regelspannungseingangsklemme (100) einerseits und den Steuerkreis des ersten Verstärkerelements (14) sowie die Steuerelektrode des Gegenkopplungstransistors (46) andererseits eine Schaltungsanordnung (38, 42, 44; 44, 48, 50) geschaltet ist, die der Eingangsstufe (14) bzw. dem Gegenkopplungstransistör (46) Regelspannungen in solcher Höhe zuführt, daß sich die durch die Regelung bedingte Änderung der Gleichstromkomponente im Ausgangsstrom der Eingangsstufe (14) und die Änderung der durch den Gegenkopplungstransistor (48) bewirkten Gegenkopplung des folgenden Transistors (18) in ihrer Wirkung auf die Gleichstromkomponente des Ausgangsstromes dieses Transistors (18) kompensieren.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn- s> zeichnet, daß der Gegenkopplungstransistor (46) als Emitterimpedanz zwischen den Emitter des Verstärkertransistors (18) und die Bezugsklemme (Masse) der Betriebsspannungsquelle geschaltet ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch geke.inzeichnet, daß die Regelspannungseingangsklemme (100) mit der Basis des Gegenkopplungstransistors (46) und mit einem Regelspannungsteiler (38, 42) verbunden ist, dessen Abgriff auf die Basis des Vorstufentransistors (14) geführt ist, und daß der Yi Regelspannungsteiler mit Rücksicht auf Vorspannungswiderstände (32, 40) des Vorstufentransistors (14) sowie die Eigenschaften der Transistoren (14, 18, 46) so bemessen ist, daß die regelungsbedingten Gleichstromänderungen im Kollektorstrom des ^r> <> Endtransistors (18) gerade aufgehoben werden.

4. Verstärker nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zwischen die Regelspar.nungsklemme (100) und die Basis des Gegenkopplungstransistors (46) geschalteten Basiswiderstand (44). ">^r>

5. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorstufentransistor (14) die Regelspannung emitterseitig über einen Emitterkreistransistor (48) zugeführt wird, der den Emitter des Vorstufentransistors (14) mit der Bezugsklemme der Betriebsspannungsquelle verbindet und dessen Basis ebenfalls mit der Regelspannungseingangsklemme (100) verbunden ist, während die Basis des Vorstufentransistors (14) mit einem Vorspannungsnetz (32, 34, 52, 54) verbunden ist, daß ferner zwischen den Emitter des Endtransistors (18) und den Kollektor des Gegenkopplungstransistors (46) ein Widerstand (28) eingefügt ist und daß der Vorstufen- und der Endtransistor (14 bzw. 18) sowie deren Emitterkreistransistoren (48 bzw. 46) und der Widerstand (28) so bemessen sind, daß die regelungsbedingten Gleichstromänderungen im Kollektorstrom des Endtransistors (18) gerade aufgehoben werden.

6. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Vorstufentransistors (14) über einen Emitterfolger (16) mit der Basis des Endtransistors (18) verbunden ist.

7. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Emitterkreistransistors (48) über einen Widerstand (50) mit der Regelspannungseingangsklemme (100) verbunden ist.

8. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannungsnetz einen von der Basis des Vorstufentransistors (14) auf das Bezugspotential geführten Spannungsteiler (32,34) enthält, dessen Abgriff über einen Widerstand (54) mit dem Kollektor des Vorstufentransistors verbunden ist.

9. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren des Vorstufentransistors (14) und des Endtransistors (18) über einen Rückführungswiderstand (56) miteinander verbunden sind.

10. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endtransistor (18) über einen Emitterfolger (20) an die Last (75) angel· .haltet ist.

11. Verstärker nach einem der Ansprüche 5, 6, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Rückführungswiderstand (56) eine Diode (70) liegt, die bei Aufbau der Schaltung mit NPN-Transistoren in Durchlaßrichtung vom Vorstufentransistor (14) auf den Endtransistor (18) geschaltet ist, und daß zwischen die Emitter der beiden Emitterfolger (16, 20) eine weitere Diode (72) in Durchlaßrichtung vom Ausgangsemitterfolger (20) auf den ersten Emitterfolger (16) geschaltet ist.

12. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Schaltung in integrierter Form.