DE1537658B2 - Begrenzerverstaerker - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Begienzerverstärkerstufe
mit zwei Transistoren gleichen Leitungstyps, deren Kollektoren über je einen Kollektorwiderstand an einer
Betriebsspannungsquelle liegen, wobei der erste Transistor an seinem Emitter angesteuert wird, mit seiner
Basis galvanisch an eine Vorspannungsquelle angeschlossen ist und mit seinem Kollektor mit der Basis
des zweiten Transistors verbunden ist, während der Emitter des zweiten Transistors über einen Emitterwiderstand
an einem Bezugspotential liegt.
Beim Aufbau von Verstärkerschaltungen in integrierter Form ergeben sich verschiedene Probleme.
Beispielsweise bei in Kaskade geschalteten RC-Verstärkern
ist in manchen Fällen die Verwendung von Koppelkondensatoren zwischen den einzelnen Stufen
nachteilig. Und zwar nimmt der Koppelkondensator auch bei verhältnismäßig kleiner Kapazität ziemlich
viel Platz in der integrierten Schaltung ein. Durch die kleine Koppelkapazität werden im Frequenzgang des
Verstärkers nicht nur die niedrigen, sondern auch die hohen Frequenzen beschnitten, so daß die Verstärkung
bei der gewünschten Signalfrequenz beschränkt ist, wobei die bei Kondensatoren in integrierten Schaltungen
auftretende parasitäie Nebenschlußkapazität die hohen Frequenzen zusätzlich noch beeinträchtigt.
Außerdem läßt die derzeitige Technologie der Kondensatorherstellung in integrierter Form insofern zu
wünschen übrig, als nicht selten Kurzschlüsse zwischen den Kondensatorplatten oder -belägen auftreten.
Bei galvanisch gekoppelten Verstärkern in Kaskadenschaltung bildet die am Ausgang einer Stufe anstehende
Gleichspannung die Eingangsspannung für die nächstfolgende Stufe. Man verwendet daher für
die Einstellung des gewünschten -Arbeitspunktes der einzelnen Stufen komplizierte Vorspann-Netzwerke.
Zusätzlich muß eine Gleichstromrückkopplung für die Arbeitspunktstabilisierung vorgesehen werden. Wenn
mit einem einzigen integrierten Schaltungsbaustein eine beträchtliche Verstärkung erzielt werden soll,
erhöht sich durch die Phasenverschiebung in der Rückkopplungsschleife die Wahrscheinlichkeit, daß
die Schaltung unstabil wird.
Begrenzerverstärkerstufen, die sich galvanisch in
Reihe schalten lassen, sind bereits vorgeschlagen. Sie enthalten in Kaskade je einen Transistor in Kollektorgrundschaltung,
in Basisgrundschaltung und wiederum in Kollektorgrundschaltung. Die ersten beiden Transistoren
sind als emittergekoppelter Verstärker zusammengeschaltet, während der letzte Transistor eine
Verschiebung des Gleichspannungspotentials bewiikt, damit das Ausgangsruhepotential gleich dem Eingangsruhepotential
wird, so daß sich mehrere derartige Stufen ohne Kondensatorkopplung hintereinanderschalten
lassen. Der Begrenzungsmechanismus derartiger Begrenzerverstärker beruht auf den Eigenschaften
der Basisgrundschaltung. Für Signalhalbwellen einer Polarität wird der die Kollektor-Emitter-Strecke
des Basisgrundschaltungstransistors durchfließende Stiem herabgesetzt, für Signalhalbwellen der
entgegengesetzten Polarität wird dieser Transistor in die Sättigung gesteuert. Der Sättigungsmechanismus
für die beiden entgegengesetzten Polaritäten ist also unterschiedlich. Dadurch ergibt sich ein unterschiedliches
Begrenzungsverhalten. Dies resultiert daraus, daß sich ein Transistor zwar relativ schnell in die Sättigung
steuern läßt, daß sich dagegen beim Heraussteuern eines Transistors aus dem Sättigungszustand
normalerweise eine Verzögerung ergibt, die durch eine Ladungstiägerspeicherung . bedingt ist. Die
Größe dieser Verzögerung hängt davon ab, wie weit der Transistor gesättigt gewesen ist. Durch diesen Effekt
führt eine Amplitudenmodulation der Eingangssignale eines derartigen Begrenzers in unerwünschter Weise
zu einer Phasenmodulation seiner Ausgangssignale.
Begrenzerverstärker werden üblicheiweise im Tonteil
von Fernsehempfängern oder im Zwischenfrequenzkanal von Empfängern für frequenzmodulierte Signale
ίο zur Ausschaltung der Auswirkungen von Amplitudenmodulationen
des Signals verwendet. Phasenmodulationen werden aber vom Demodulator in' Niederfrequenzsignale
umgesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung derartiger Nachteile durch eine Verbesserung der Eigenschaften der Begrenzerverstärkerstufen. Zu diesem Zweck soll das unterschiedliche Verhalten hinsichtlich entgegengesetzter Signalpolaritäten beseitigt werden, und es soll statt dessen ein symme-
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung derartiger Nachteile durch eine Verbesserung der Eigenschaften der Begrenzerverstärkerstufen. Zu diesem Zweck soll das unterschiedliche Verhalten hinsichtlich entgegengesetzter Signalpolaritäten beseitigt werden, und es soll statt dessen ein symme-
ao irisches Verhalten erreicht werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Begrenzerverstärkerstufe mit zwei Transistoren gleichen Leitungstyps,
deren Kollektoren über je einen Kollektorwiderstand an einer Betriebsspannungsquelle liegen, wobei der
erste Transistor an seinem Emitter angesteuert wird, mit seiner Basis galvanisch an eine Vorspannungsqvelle
angeschlossen ist und mit seinem Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, während
der Emitter des zweiten Transistors über einen Emitterwiderstand an einem Bezugspotential liegt, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Ausgangsanschluß der Stufe mit dem Emitter "des "zweiten Transistors
verbunden ist, und daß das Widerstandsverhältnis des Kollektorwiderstandes zum Emitterwiderstand des
zweiten Transistors der Gleichung
Rc _/l +ß*tt\ , / Vto - Vce satt \
Re \ β AU ) ' \ Vb+- V„e j 40
genügt, wobei Rc der Kollektorwiderstand, Re der
Emitterwiderstand, /3Bätt das Verhältnis von Kollektorzu
Basisstrom des zweiten Transistors, F&e die Basis-Emitter-Sättigungsspannung
des zweiten Transistors, Vce satt die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung des
zweiten Transistors und Vb+ die Betriebsspannung
gegenüber dem Bezugspotential ist, derart, daß bei Überschreiten einer bestimmten Amplitude in einer
ersten Polarität durch die Eingangsspannung der erste
Transistor gesättigt wird, während bei Überschreiten dieser Ampltude in der entgegengesetzten Polarität
der Kollektorstrom des ersten Transistors so weit erniedrigt wird, daß der zweite —Transistor in die
Sättigung gesteuert wird.
Die Erfindung sieht somit einen Transistor in Basisgrundschaltung vor, dem . ein Transistor in
Kollektorgrundschaltung galvanisch nachgeschaltet ist, wobei in die Kollektorleitung des zweiten Transistors
ein Kollektorwiderstand eingefügt ist, der so bemessen ist, daß der zweite Transistor bei Ansteuerung
des ersten Transistors an einem Emitter vor Sperren des ersten Transistors bei der gleichen Eingangssignalamplitude
in die Sättigung gerät wie der erste Transistor bei der entgegengesetzten Polarität des Eingangssignals.
Die Sättigung des zweiten Transistors bewirkt eine Signalbegrenzung in einer Richtung, während die
Sättigung des ersten Transistors eine Signalbegrenzung in der anderen Richtung bewirkt. Auf diese Weise
3 4
wird für beide Signalrichtungen der gleiche Begren- geschaltet ist. Die Basis des Transistors 14 liegt an
zungsmechanismus sichergestellt, so daß für beide einem Bezugspotentialpunkt, beispielsweise Masse.
Signalrichtungen dieselben durch die Ladungsträger- Ein Arbeitswiderstand 24 ist zwischen den Kollektor
speicherung bedingten Verzögerungsverhältnisse vor- des Transistors 14 und den positiven Pol 26 der
liegen und die Begrenzung somit für beide Signal- 5 Betriebsspannungsquelle geschaltet. Die am Arbeitsrichtungen symmetrisch erfolgt. Es tritt lediglich eine widerstand 24 erscheinenden veistärkten Signale wer-Gesamtveizögerung
des Signals auf, die aber keinen den galvanisch auf die Basis des Transistors 16
Einfluß auf die Demodulation hat. Unerwünschte gekoppelt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Die
Amplitudenmodulationen des Signals können sich Ausgangssignale der Stufe 10 erscheinen am Arbeitssomit
nicht auf die Demodulation auswirken. io widerstand 28 des Emitterfolgers. Ein zweiter Wider-Bei
einer Ausführungsform der Erfindung enthält stand 30 ist zwischen den Kollektor des Transistors 16
die Begrenzerverstärkerstufe zwei Transistoren gleichen und den positiven Pol 26 geschaltet.
. Leitungstyps, deren Kollektoren über je einen Kollek- Die Betriebsspannungsquelle (nicht gezeigt) ist eine
torwiderstand an einer Betriebsspannung liegen, wobei Dreipoleinrichtung, die gegenüber Masse symmetrische
ferner die Basis des zweiten Transistors an den Kollek- 15 positive und negative Spannungen liefert. Beispielsweise
tor des ersten Transistors angeschlossen ist und die können die Spannungen an den Klemmen 26 und 22
Basis des ersten Transistors an einem Vorspannungs- +2,0 bzw. —2,0 Volt gegenüber Masse betragen,
potential liegt, während seinem Emitter die Eingangs- Im vorliegenden Falle ist der emittergekoppelte
signale zugeführt werden. Der Emitter des zweiten Verstärker ,dadurch symmetriert, daß die Basen der
Transistors liegt über einem Emitterwiderstand an 20 Transistoren 12 und 14 auf im wesentlichen dem
einem Bezugspotential und bildet außerdem den gleichen Potential (Masse) gehalten werden. . Die
Ausgang der Stufe. Der erste Transistor ist auf diese Verstärkerstufe 10 kann weitere in der gleichen Weise
Weise in Basisgrundschaltung geschaltet, und der aufgebaute Verstärkerstufen direkt aussteuern, wenn
zweite Transistor ist in Kollektorgrundschaltung der Emitter des Transistors 16 gleichspannungsmäßig
galvanisch an den ersten angeschlossen. Eine derartige 25 auf Massepotential gehalten wird. In diesem Fall ist
Schaltung erlaubt eine symmetrische Signalbegrenzung, der emittergekoppelte Verstärker der nachgeschalteten
wobei Signalhalbwellen in einer Polarität bei Über- Stufen symmetriert, da die Basen des ersten Transistors
schreiten des Begrenzungspegels den ersten Transistor dieser Stufen gleichstrommäßig Massepotential führen,
in die Sättigung steuern, während Signalhalbwellen Die Verstärkerstufe läßt sich gegen Temperaturder
entgegengesetzten Polarität bei Überschreiten 30 änderungen und Betriebsspannungsschwankungen dadesselben
Begrenzungspegels den Kollektorstrom des durch stabilisieren, daß man den Widerstand 24 dopersten
Transistors so weit verringern, daß der zweite pelt so groß wie den Widerstand 20 bemißt. Die vorTransistor
in die Sättigung gesteuert wird. liegende Verstärkerstufe enthält zusätzlich den Wider-Die
Erfindung ist im folgenden an Hand der stand 30 im Kollektorkreis des Emitterfolgertran-Darstellungen
einiger Ausführungsbeispiele näher 35 sistors 16. Die sich aus dieser Maßnahme ergebenden
erläutert. Es zeigt Voiteilewerden aus der nachstehenden Beschreibung
F i g. 1 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen ersichtlich werden.
Begrenzerverstärkerstufe,
F i g. 2 das Schaltschema einer mit einer Betriebs- Ableitung der Widerstandsgleichung
spannungsversorgungsschaltung kombinierten Begren- 40
zerverstärkerstufe, Für eine symmetrische Begrenzung der erfindungs-
F i g. 3 das Schaltschema einer kombinierten Schal- gemäßen Begrenzerverstärkei stufe lassen sich die
tungsanordnung nach dem Stande der Technik zur Werte der Widerstände 28 und 30 in der nachfolgend
Erläuterung der Unterschiede zu der in beschriebenen Weise allgemein bestimmen. Wenn
F i g. 4 dargestellten Schaltung nach der Erfindung, 45 der Transistor 16 gesättigt ist, gilt die Spannungs-
F i g. 5 das Schaltschema der Verstärkerstufe nach gleichung für den Widerstand 30, die Kollektor-
F i g. 4 in Verbindung mit einer anderen Betriebs- Emitter-Strecke des Transistors. 60 und den Wider-
spannungsversorgungsschaltung und stand 28
Fig. 6" ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Begrenzerverstärker im Tonkanal eines 50 /eiesätt #30 + Vcnes&tt + (—/eiesätt) U28 = Vb+,
Fernsehempfängers. (1)
F i g. 1 zeigt eine galvanisch gekoppelte Verstärkerstufe 1Oi die einen Grundbaustein für integrierte wobei /cieSätt und /ei6Sätt der Kollektorsättigungsstrom
Schaltungen bilden kann. Die Verstärkerstufe 10 ent- bzw. der Emittersättigungsstrom des Transistors 16,
hält drei Transistoren 12, 14 und 16, die als emitter- 55 Kcesätt die Kollektor-Emitter-Spannung für seilen
gekoppelter, einen Emitterfolger aussteuernder Ver- Sättigungsstrom und Vb+ die an der Klemme 74
stärker geschaltet sind. (F i g. 4) liegende Betriebsspannung ist. Für den
Der emittergekoppelte Verstärker enthält den Sättigungszustand gilt ferner
Transistor 12 in Kollektorschaltung, der den in Basisschaltung arbeitenden Transistor 14 aussteuert. Ein- 60 /ciesätt = ßsätt /siesätt und (2)
gangssignale aus einer Quelle 18, die nicht unbedingt
im integrierten Schaltungsbaustein enthalten zu sein — /eiesätt = {ßaUt + 1) /siesätt, (3)
braucht, werden der Basis des Transistors 12 zugeführt.
Die Kopplung zwischen den Transistoren 12 und 14 wobei /3Sätt die Stromverstärkung im Sättigungszustand
erfolgt durch die Emitter-Direktverbindung und den 65 (die normalerweise bei 1 liegt oder etwas größer ist,
Widerstand 20, der zwischen die beiden zusammen- jedoch erheblich unter der normalen Durchlaßstrom-
geschalteten Emitter der Transistoren 12 und 14 und verstärkung liegt) und /ß16sätt der Basissättigungsstrom
den negativen Pol 22 einer Betriebsspannungsquelle des Transistors ist.
5 6
Die Ausgangsspannung Vout am Emitter des Tran- der minimale Wert der Ausgangsspannung Vout durch
.sistors 16 hat im Sättigungszustand ihr Maximum die Gleichung
° ° Vout min = Vbias — Vbeusütt + Vceusätt — Vbeiemin,
Voutmax = —leiesätt RiZ, (4) 5 '
wobei Vbias die Vorspannung an der Basis des Tran-
Vout max = (^sätt } 28 ( ~ Kcei6Sätt) . (5) sistors 14, F6ei4Sätt und Fcei4Sätt die Basis-Emitter-
(/Ssätt + 1) i?28 + ßsätt -R30 bzw. Kollektor-Emitter-Spannung des Transisors 14
im Sättigungszustand und Vbeiemin die Basis-Emitter-Wenn,
der Transistor 14 bei negativen Halbwellen io Sättigungsspannung des Transistors 16 für den Strom
des Eingangssignals gesättigt wird, dann ergibt sich VOut minlRis ist.
Der Sättigungsstrom des Transistois 14 soll doppelt so groß wie sein Mittelwert Zc14 sein, wenn die Begrenzung
symmetrisch erfolgen soll. Daher gilt die Gleichung
T 1 / Vb+ — Vbias + Vbe satt — Fcesätt \ fn,
■ 7^" TI ^ j" (7)
Aus diesem Mittelwert läßt sich Vout berechnen nach der Gleichung
Vout av = Vb+ — -^514^24 ~ Vbeieav , (8)
wobei 6e16ao die Basis-Emitter-Sättigungsspannung des Transistors 16 für den Strom Vout av/Rzs ist.
Durch Zusammenfassen der Gleichungen (7) und (8) ergibt sich
Durch Zusammenfassen der Gleichungen (7) und (8) ergibt sich
T, Vb+ Vbias Vbeu&äti , Fce14 satt T, fr,~.
ν out αν = 1 I Vbeits αν · (?)
2 2 2 2
Für eine symmetrische Begrenzung muß die Gleichung
V0Ut av = 1Ii (V0Ut max + Vout min) (10)
erfüllt sein, und durch Einsetzen der Gleichungen (5), (6) und (9) in Gleichung (10) und Auflösung nach R30
ergibt sich
ergibt sich
„ D / 1 + ßsätt \ /2 Vbeieav—Vbeiemin — Vcei6 satt \
XVqn — Jtioa
\ Psätt / \ Vb+ ■— I Vbeisav + Vbewmin /
.- Da der Emitterstrom des Transistors 16 sich normalerweise weniger als im Verhältnis 2:1 ändert, ändern sich
die Spannungen Vbeieav und Vbeiemin weniger als 25 Millivolt von 650, wenn der Transistor 16 ein Siliziumtransistor
ist. Nimmt man ferner vereinfachend an, daß
Vbeiemin = 'beie = 'bei&av . . (12)
ist, wobei nur ein geringfügiger Fehler gegenüber Gleichung 11 auftritt, so ergibt sich
1+^sätt \ ( Vbeie — FOe16 satt \ n ,.
1 (13)
Psätt / V Vb+ — Vbeie
• · F i g. 2 zeigt eine Verstärkerstufe 11 in Verbindung Kollektorspannung ungefähr 4,2 Volt, während zwi-
mit einer unsymmetrischen Betriebsspannungsver- sehen den Basen der Transistoren 12 und 14 und Masse
sorgungsschaltung 45, bei der sämtliche Spannungen eine Spannung von ungefähr 2,1 Volt liegt. Dadurch,
positiv gegenüber Masse sind. Einander entsprechende daß die Basisspannung der Transistoren 12 und 14
Elemente in F i g. 1 bis 5 sind jeweils mit gleichen 50 die Hälfte der Kollektorbetriebsspannung, beträgt und
Bezugszeichen versehen. der gemeinsame Emitterwiderstand 20 halb so groß
Ih F i g. 2 sind ein Widerstand 50 und sechs bemessen wird wie der Kollektorarbeitswiderstand 24,
Gleichrichter 51, 52, 53, 54, 55 und 56, die alle auf erreicht man, daß der Spannungsabfall an diesen
einem integrierten Schaltungsplättchen ausgebildet Widerständen gleich ist.
sind, in Reihe zwischen den positiven und den nega- 55 Der Gleichspannungspegel an den zusammenge-
tiven Pci 60 bzw. 62 einer Gleichstromquelle gcs:haltet, schalteten Emittern der Transistoren 12 und 14 im
deren Spannung etwas schwanken kann. Die Gleich- Ruhezustand ist um einen Betrag, der gleich ist dem
richter 51 bis 56 sind so gepolt, daß sie durch die Spannungsabfall (Vbe) am Basis-Emitter-Übergang des
Spannungsquelle in der Duichlaßrichtung gespannt Transistors 14, kleiner als der Gleichspannungspegel
werden und bei verhältnismäßig starken Schwankungen 60 an der Basis dieses Transistors. Da dieser Spannungs-
der Speisespannung einen im wesentlichen konstanten abfall Vbe ebenfalls 0,7 Volt beträgt, ist die Spannung
Spannungsabfall liefern. Die volle Spannung an den an den Emittern ungefähr 1,4 Volt gegenüber Masse,
sechs Gleichrichtern dient als Kollektorspannung für Der Spannungsabfall am Widerstand 20 und folglich
die Transistoren 12, 14 und 16, während die Spannurg auch der am Widerstand 24 beträgt somit 1,4 Volt, so
an den Gleichrichtern 54 bis 56 die Basisspannung 65 daß am Kollektor des Transistors 14 eine Spannung
für die Transistoren 12 und 14 liefert. von +2,8 Volt gegenüber Masse herrscht.
Da der Spannungsabfall pro Gleichrichter des Da die Spannung am Emitter des Transistors 16
verwendeten Typs ungefähr 0,7 Volt beträgt, ist die um 1 Vbe oder 0,7 Volt kleiner ist als die Kollektorspan-
nung des Transistors 14 (der Spannungsabfall am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 16), ist deren
Ruhewert 2,1 Volt in bezug auf Masse. Bei die gleiche Ruhespannung führendem Basiseingang des Transistors
12 und Emitterausgang des Transistors 16 können nachgeschaltete Verstärkerstufen direkt in Kaskade
geschaltet werden, ohne daß komplizierte Vorspann-Netzwerke vorgesehen werden müssen.
Ein Merkmal der kombinierten Verstärker-Spannungsversorgungsschaltung
nach F i g. 2 besteht darin daß sie die der Basis des Transistors 12 zugeführten
Signale symmetrisch begrenzt. Wenn die von der Quelle 18 gelieferten Signale in ihrer Amplitude
ansteigen (positiver werden), wird der Transistor 12 stärker leitend. Der Transistor 14 wird entsprechend
schwächer leitend und bei Erreichen einer bestimmten Eingangssignalamplitude schließlich gesperrt. Bei Erreichen
des Sperrzustandes steigt die Kollektorspannung des Transistors 14 auf 4,2 Volt, d. h. um
1,4 Volt gegenüber dem Ruhezustand an.
Wenn die von der Quelle 18 gelieferten Signale in ihrer Amplitude abnehmen (weniger positiv werden),
erfolgt der umgekehrte Vorgang, d. h., der Transistor 12 wird weniger leitend, während die Leitfähigkeit des
Transistors 14 zunimmt. Die Kollektorspannung des Transistors 14 nimmt dann entsprechend ab, während
die Emitterspannung dieses Transistors ansteigt, und zwar so lange, bis eine Signalamplitude erreicht ist,
bei welcher der Stromfluß durch den Transistor 14 sein Maximum erreicht und dieser Transistor gesättigt
wird. Die Kollektorspannung des Transistors 14 fällt dann auf den Pegel der Emitterspannung, d. h. auf
1,4 Volt (die Basisspannung minus den Abfall Vbe) ab,
was einem Abfall von ungefähr 1,4 Volt vom Ruhespannungswert entspricht.
Starke Eingangssignale an der Basis des Transistors 12 bewirken also, daß die Signalspannung am
Kollektor des Transistors 14 um im wesentlichen gleiche Beträge bis zum positiven und zum negativen
Spitzenwert ausschwingt. Wird dieses symmetrisch begrenzte Signal über den Emitterfolgertransistor 16
auf z. B. einen FM-Diskriminator gekoppelt, so sind etwaige Amplitudenverzerrungen im Eingangssignal
praktisch beseitigt, so daß der Diskriminator verzerrungs- und störungsfrei arbeiten kann.
F i g. 3 zeigt die Verstärkerstufe in Verbindung mit einer Betriebsspannungsversorgungsschaltung, die der
Gleichrichtelschaltung nach F i g. 2 insofern ähnlich ist, als sie für die Transistoren 12 und 14 eine Basisvorspannung
liefert, die halb so groß ist wie die Kollektorbetriebsspannung. Außerdem wird in beiden
Fällen die Vorspannung auch bei Temperaturschwankungen und Speisespannungsschwankungen (ζ. B. an
der Spannungsklemme 62 in Fi g. 2) auf diesem Verhältniswert gehalten. Die Spannungsversorgungsschaltung
nach F i g. 3 unterscheidet sich jedoch von der Gleichrichterschaltung nach F i g. 2 insofern, als
der Absolutwert der Vorspannung zusätzlich bei Temperaturänderungen konstant gehalten wird. Durch
Temperaturänderungen können die Spannungsabfälle Vu an den einzelnen Gleichrichtern in F i g. 2 verändert
werden, so daß die von den Gleichrichtern 54 bis 56 gelieferte Vorspannung sich entsprechend
ändert.
In F i g. 3 enthält die Betriebsspannungsversorgungsschaltung 65 zwei Transistoren 70 und 72. Der
Transistor 70 arbeitet in gegengekoppelter Emitterschaltung mit über einen ersten Widerstand 76 mit
einer Speisespannungsklemme 74 verbundenem Kollektor und über einen zweiten Widerstand 80 mit einem
Bezugspotentialpunkt 78 verbundenem Emitter. Der andere Transistor 72 arbeitet in Kollektorschaltung
mit direkt an die Speisespannungsklemme 74 angeschaltetem Kollektor und über einen dritten Widerstand
82 mit dem Bezugspotentialpunkt 78 verbundenem Emitter.
Der Emitter des Transistors 72 ist außerdem mit der
Der Emitter des Transistors 72 ist außerdem mit der
ίο Basis des Transistors 70 und mit der Basis des Transistors
14 der Verstärkerstufe 10 verbunden, während der Kollektor des Transistors 70 zusätzlich mit der
Basis des Transistors 72 verbunden ist. Die Speisespannungsklemme 74 und der Bezugspunkt 78 sind
über eine Speisespannungsquelle entsprechender Polung (nicht gezeigt) schaltbar, wobei die Klemme 74
außerdem die Kollektorbetriebsspannung für die Transistoren 12, 14 und 16 der Verstärkerstufe liefert.
Beispielsweise können die Klemmen 74 und 78 an +7,0 Volt bzw. Masse angeschlossen sein, wähend
der Widerstand 76 ungefähr den gleichen Wert hat wie der Widerstand 80. Bei so bemessenen Widerständen
76 und 80 herrscht am Emitter des Transistors. 72 eine Gleichspannung von 3,5 Volt, d. h. die Hälfte
der Spannung am vom Transistor 70 entfernten Ende des Widerstands 76.
Der Gleichspannungspegel an den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 12 und 14 im
Ruhezustand beträgt in diesem Fall 2,8 Volt, d.h.
dievonderVersorgungsschaltung65gelieferten3,5Volt,
abzüglich des Spannungsabfalls Vbe des Transistors 14
von 0,7 Volt. Der Spannungsabfall am Widerstand 20 und folglich der am Widerstand 24 beträgt, wie
beschrieben, 2,8 Volt, so daß die Kollektorspannung des Transistors 14 einen Wert von 7,0 Volt minus
2,8 Volt, also +4,2 Volt hat. Da die Emitterspannung des Transistors 16 den Wert 1 Vbe oder 0,7 Volt
minus der Kollektorspannung hat, beträgt die Ruhespannung 3,5 Volt in bezug auf Masse. Wie in F i g. 2
führen der Basiseingang des Transistors 12 und der Emitterausgang des Transistors 16 die gleiche Ruhespannung,
wodurch sich die Kaskadenschaltung mehrerer Verstärkerstufen vereinfacht.
Die Anordnung nach F i g. 3 kann jedoch außerstände sein, die der Basis des Transistors 12 zugeführten Signale symmetrisch zu begrenzen. Und zwar wird bei zunehmendem Amplitudenanstieg (in positiver Richtung) der von der Quelle 18 gelieferten Signale schließlich ein Wert erreicht, bei dem der Transistor 14 gesperrt wird. Die Kollektorspannung des Transistors 14 ist dann auf 7,0 Volt, d. h. um 2,8 Volt gegenüber dem Ruhezustand angestiegen. Umgekehrt wird bei Amplitudenverringerung der Signale von der Quelle 18 schließlich ein Wert erreicht, bei dem der Transistor 14 gesättigt ist. Da die Kollektorspannung des Tranistors 14 dann auf den gleichen Wert wie die Emitterspannung, nämlich 2,8 Volt (die Basisspannung von 3,5 Volt minus den Abfall Vbe) abgefallen ist und nicht mehr niedriger werden kann, ist dann die Kollektorspannung um 1,4 V gegenüber der Ruhespannung abgefallen.
Die Anordnung nach F i g. 3 kann jedoch außerstände sein, die der Basis des Transistors 12 zugeführten Signale symmetrisch zu begrenzen. Und zwar wird bei zunehmendem Amplitudenanstieg (in positiver Richtung) der von der Quelle 18 gelieferten Signale schließlich ein Wert erreicht, bei dem der Transistor 14 gesperrt wird. Die Kollektorspannung des Transistors 14 ist dann auf 7,0 Volt, d. h. um 2,8 Volt gegenüber dem Ruhezustand angestiegen. Umgekehrt wird bei Amplitudenverringerung der Signale von der Quelle 18 schließlich ein Wert erreicht, bei dem der Transistor 14 gesättigt ist. Da die Kollektorspannung des Tranistors 14 dann auf den gleichen Wert wie die Emitterspannung, nämlich 2,8 Volt (die Basisspannung von 3,5 Volt minus den Abfall Vbe) abgefallen ist und nicht mehr niedriger werden kann, ist dann die Kollektorspannung um 1,4 V gegenüber der Ruhespannung abgefallen.
Dies bedeutet, daß bei der Anordnung nach F i g. 3 die Signalspannung am Kollektor des Transistors 14
in der positiven Richtung um einen größeren Betrag (2,8 Volt) ausschwingt als in der negativen Richtung
(1,4 Volt). Diese unsymmetrische Begrenzung der Eingangssignale der Verstärkerstufe 11 hat eine Verschiebung
der Abtrenn- oder Abkappachse des Ver-
109 550/401
9 ίο
stärkers zur Folge, wodurch die Leistungsfähigkeit des ausschwingungen am Kollektor des Transistors 14
Verstärkers beeinträchtigt wird. Dadurch können läßt sich mit einer entsprechend gepolten Diode an
Verzerrungen und Störungen in das Ausgangssignal Stelle des Widerstands 30 oder mit einer oder mehreren
eines nachgeschalteten FM-Diskriminators, der von Dioden in Verbindung mit einem Serienwiderstand und
den Kollektorsignalen über den Emitterfolgertran- 5 ebenso auch mit einem an den Kollektor des Transistor
16 gespeist wird, eingeführt werden. Diese sistors 14 angeschalteten Diodenbegrenzer erreichen,
unmittelbaren Wirkungen einer unsymmetrischen Be- Derartige Anordnungen sind jedoch komplizierter als
grenzung treten ferner im allgemeinen immer dann die nach Fig. 4, die sowohl bei geregelten als auch
auf, wenn die Verstärkerstufe 11 nach F i g. 3 mit bei ungeregelten Betriebsspannungsversorgungsschal-Kollektor-
und Basisspannungen arbeitet, die von den io tungen besonders gut arbeitet.
im Zusammenhang mit F i g. 2 genannten Werten Das Problem der unsymmetrischen Begrenzung
von 4,2 bzw. 2,1 Volt abweichen. entstand deshalb, weil die Ruhespannung am Kollektor
F i g. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verstärkerstufe des Transistors 14 einen Wert hat, der von der Hälfte
10 in Verbindung mit der Spannungsversorgungs- der Summe der Kollektorbetriebsspannung und der
schaltung 65 nach Fig. 3, die von 2,4 bzw. 2,1 Volt 15 Ruhespannung am Emitter des Transistors 14 ababweichende
Kollektor- und Basisspannungen liefert. weicht. Die Kollektorspannung des Transistors 14
Wie bei der Anordnung nach F i g. 3 haben die kann in diesem Fall stärker in der einen Richtung,
Ruhespannunen an der Basis und am Kollektor des beispielsweise beim Sperren des Transistors 14, als
Transistors 14 den Wert von 3,5 bzw. 4,2 Volt. in der anderen Richtung, bei Sättigen des Transistors
Jedoch werden bei dieser Anordnung die Eingangs- 20 14, ausschwingen.
signale der Stufe 10 symmetrisch begrenzt, so daß ein Beim Verstärker 11 nach F i g. 2 führt der Kollektor
nachgeschalteter Diskriminator verzerrungs- und stö- des Transistors 14 eine Ruhespannung von 2,8 Volt,
rungsfrei arbeiten kann. das ist die Hälfte der Summe der von der Gleichrichter-
Es soll zunächst der Fall betrachtet werden, daß die anordnung gelieferten Speisespannung von 4,2 Volt
von der Quelle 18 gelieferten Signale in ihrer Amplitude 25 und der Ruhespannung von 1,4VoIt am Emitter des
abnehmen (weniger positiv werden). Dabei wird Transistors 14. Die Schaltung 11, wie erwähnt, be-
schließlich ein Wert erreicht, bei dem der Tranisstor 14 grenzt symmetrisch.
sich sättigt und seine Kollektorspannung auf +2,8 Volt, Andererseits ist beim Verstärker 11 nach Fig. 3,
den Wert der Emitterruhespannung, abfällt. Der wo die Kollektorruhespannung des Transistors 14
Kollektorspannungsabfall gegenüber dem Ruhewert 30 den Wert von 4,2 Volt hat, diese Spannung kleiner als
beträgt wiederum 1,4 Volt, und es ergibt sich die die Hälfte der Summe der 7,0-Volt-Speisespannung
gleiche Situation wie bei der Anordnung nach Fig. 3. an der Klemme 74 und der 2,8-Volt-Emitterruhe-
Wenn die von der Quelle 18 gelieferten Signale in spannung des Transistors 14. Die Schaltung 11, wie
ihrer Amplitude ansteigen (positiver werden), wird erwähnt, begrenzt in diesem Fall nicht symmetrisch,
wiederum schließlich ein Wert erreicht, bei dem der 35 Durch Einschalten des zusätzlichen Widerstands 30
Transistor 14 gesperrt wird. Während jedoch zuvor die entsprechend Fig. 4 kann man jedoch mit der
Kollektorspannung des Transistors 14 in positiver Anordnung nach F i g. 3 eine symmetrische Be-
Richtung auf den 7,0-Volt-Pegel der Klemme 74 grenzung erhalten, obwohl die Kollektorruhespannung
ausschwingen konnte, wird jetzt durch den Wider- des Transistors 14 nicht diese Halbwertbeziehung
stand 30 im Kollektorkreis des Transistors 16 ver- 40 aufweist.
hindert, daß dieser Pegel erreicht wird. Und zwar F i g. 5 zeigt die Vei stärkerstufe 10 in Verbindung
nimmt, wenn die Kollektorspannung des Transistors 14 mit einer anderen Betriebsspannungsversorgungspositiver
wird als +4,2 Volt, der Spannungsabfall am schaltung 85. Die Schaltung 85 enthält einen in
Widerstand 30 zu und fällt die Kollektorspannung Kollektorschaltung arbeitenden Transistor 90, dessen
des Transistors 16 ab. 45 Kollektor direkt an eine Speisespannungsklemme 92
Der Widerstand 30 wird so bemessen, daß der Tran- angeschaltet und dessen Emitter über einen Wider-
sistor 16 sich sättigt, wenn die Ausschwingung der stand 94 mit dem Bezugspunkt oder Masse verbunden
Kollektorspannung des Transistors 14 den Wert ist. Die Reihenschaltung zweier Widerstände 96 und 98
+5,6 Volt erreicht. Der Basis-Kollektor-Übergang des und einer Diode 100 ist zwischen die Klemme 92 und
Transistors 16 wird dann in der Durchlaßrichtung 50 Masse geschaltet, wobei die Diode 100 mit ihrer
gespannt, und die Spannung am Kollektor des Tran- Kathode an Masse liegt.
sistors 14 wird auf den Wert der Spannung am Die Basis des Transistores 90 liegt am Verbindungs-
Kollektor des Transistors 16 minus den Abfall von punkt der Widerstände 96 und 98, während der
1 Vbe angeklammert. Der Widerstand 28 wild in bezug Emitter dieses Transistors mit einer Klemme 102 und mit
auf den Widerstand 30 so bemessen, daß die Kollektor- 55 der Basis des Transistors 14 der Verstärkerstufe 10
spannung des Transistors 14 auf diesen Pegel von verbunden ist. Die Schaltung 85 enthält außerdem
5,6 Volt angeklammert wird. Dadurch wird außerdem eine zweite Diode 106, deren Anode mit der Klemme 92
die positive Ausschwingung der Kollektorspannung und deien Kathode über eine Klemme 108 und eine
des Transistors 14 auf diesen 5,6-Volt-Pegel, d. h. einen Leitung 110 mit der Speisespannungsklemme 74 der
Pegel, der um 1,4 Volt vom 4,2-Volt-Ruhepegel ab- 60 Verstärkerstufe 10 verbunden ist. In der Praxis sind
weicht, begrenzt. unter Umständen die Klemmen 74, 102 und 108 nicht
Bei dieser Anordnung wird das Signal am Kollektor als getrennte Kontakte ausgebildet, indem bei einer
des Transistors 14 symmetrisch begrenzt, indem es in integrierten Schaltung, wo am Rand eines Schaltungspositiver
Richtung um nicht mehr als 1,4 Volt gegen- plättchens eine nur beschränkte Anzahl von äußeren
über dem Ruhepegel von 4,2 Volt und um nicht mehr 65 Anschlüssen vorhanden sind, diese Klemmenpunkte
als 1,4 Volt von diesem Pegel in negativer Richtung intern verschaltet statt gesondert herausgeführt sind,
ausschwingt. Die Spannungsversorgungsschaltung 85 liefert wie
Die gleiche Begrenzerwirkung für positive Signal- die Schaltung 65 in F i g. 3 und 4 zwei Gleichspan-
11 12
nungen im Verhältnis von ungefähr 2:1. Wenn die Klemmen 108 und 102 dem Widerstandsverhältnis der
Widerstände 96 und 98 gleiche Werte haben, ist die Widerstände 96 und 98 plus 1 proportional ist.
Gleichspannung an der Basis des Transistors 90 Die Diode 100 und/oder die Diode 106 in der gleich der Hälfte der Differenz zwischen der Speise- Schaltung 85 können durch einen Transistor in Emitterspannung an der Klemme 92 und dem Durchlaß- 5 folgerschaltung ersetzt werden, ohne daß die Stabilisierspannungsabfall an der Diode 100 plus diesem eigenschaften der Schaltung 85 bei Temperatur- und Durchlaßspannungsabfall. Die Gleichspannung am Spannungsschwankungen beeinträchtigt werden, da Emitter des Transistors 90 ist dann gleich dieser der Spannungsabfall V^ des Transistors im wesent-Spannung minus dem Spannungsabfall am Basis- liehen gleich ist und sich in der gleichen Weise ändert Emitter-Übergang des Transistors 90, der typischer- io wie das Kontaktpotential der Diode. Eine derartige weise gleich dem Spannungsabfall an der Diode 100 Transistorschaltung ist auf der rechten Seite von ist. F i g. 5 gezeigt, wobei die Basis des Transistors 399 Dadurch wird die Gleichspannung an der Klemme mit entweder dem Widerstand 98 oder dem Wider-102 gleich der Hälfte der Differenz zwischen der stand 96 und der Emitter des Transistors 399 mit Speisespannung an der Klemme 92 und der Dioden- 15 Masse bzw. der Klemme 108 verbunden sind,
kontaktspannung. Die Gleichspannung an der Klemme F i g. 6 zeigt den Tonkanal eines Fernsehempfängers, 108 ist andererseits gleich der Speisespannung an der der sich in integrierter Form aufbauen läßt. Der Klemme 92 minus dem Durchlaßspannungsabfall an gestrichelte Block 200 stellt ein monolithisches HaIbder Diode 106, d. h. gleich der Differenz zwischen der leiterplättchen dar, das eine Größe von ungefähr Speisespannung und der Diodenkontaktspannung. 20 1,5 · 1,5 mm 'oder weniger haben kann.
Die Gleichspannung an der Klemme 108 ist also Von einem auf die Ton-ZF abgestimmten Resonanzdoppelt so groß wie die an der Klemme 102. kreis 210 gelangen die ZF-Signale über das Anschluß-Wenn beispielsweise die Spannung an der Klemme 92 plättchen 202 der integrierten Schaltung zur ersten 7,7 Volt und das Kontaktpotential oder der Spannungs- Verstärkerstufe 212, welche drei Transistoren 214, abfall an den Dioden 100 und 106 je 0,7 Volt betragen, 25 216 und 218 enthält. Die Transistoren 214 und 216 sind die Gleichspannungen an den Klemmen 108 und sind als emittergekoppelter Verstärker über Wider-102 7,0 bzw. 3,5 Volt. Bei diesen Spannungsverhält- stände 220 und 222 im Widerstandsverhältnis 2:1 nissen begrenzt die an diese Klemmen in F i g. 5 verbunden, während der dritte Transistor 218 mittels angeschaltete Verstärkerstufe 10 symmetrisch, wäh- der Widerstände 224 und 226 als Emitterfolger rend die Verstärkerstufe 11 nach F i g. 2 ohne den 30 geschaltet ist. Wie im Zusammenhang mit F i g. 1 Kollektorwiderstand 30 im Emitterfolgerkreis dies erwähnt ist, bewirkt der Widerstand 224 eine symmenicht tut. trische Begrenzung der Eingangssignale der Verstärker-Die Spannungsversorgungsschaltung 85 hat außer- stufe 212. Die Verstärkerstufe 212 ist galvanisch mit dem die wünschenswerte Eigenschaft, daß sie zwei einer gleichartigen Verstärkerstufe 228 gekoppelt, die Spannungen liefert, deren gegenseitiges Verhältnis 35 ebenfalls mit drei Transistoren 230, 232, 234, zwei auch bei Temperaturänderungen und Spannungs- Widerständen 236 und 238 im Widerstandsverhältnis Schwankungen an der Klemme 92 erhalten bleibt. 2:1 und zwei weiteren Widerständen 240 und 242 Beispielsweise bei einer Temperaturänderung wird eine aufgebaut ist. Die am Widerstand 242 abgenommenen etwa sich ergebende Änderung des Spannungsabfalls Ausgangssignale der Verstärkerstufe 228 werden einer am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 90 durch 40 mit einem hohen Signalpegel arbeitenden Begrenzereine entsprechende Änderung des Kontaktpotentials stufe 244 mit Transistoren 246 und 248 und einem der Diode 100 verschoben. Bei gleichbemessenen Emitterkoppelwiderstand 250 zugeführt, an die über Widerständen 96 und 98 und einer Speisespannung einen Diskriminatortransformator 254 eine Diskrimivon 7,7 Volt an der Klemme 92 und bei einer Tempe- natorschaltung 260 angeschlossen ist, die so symmeraturänderung, die eine Abwanderung des Spannungs- 45 triert ist, daß sie am Anschlußkontakt 262 eine Ausabfalls Vbe von 0,7 auf 0,9 Volt hervorruft, ergibt gangsgleichspannung liefert, die sich bei Schwansich an der Klemme 102 eine Gleichspannung von kungen des Signalpegels oder der Betriebsspannung 3,4 Volt. Die Gleichspannung an der Klemme 108 nicht ändert. Die vom Diskriminator gelieferten beträgt dann 6,8 Volt, d. h. die Speisespannung von NF-Signale gelangen über einen NF-Verstärker 276 7,7 Volt minus das Kontaktpotential der Diode 106 50 und eine Treiberstufe 286 auf die Lautsprecherend-(jetzt 0,9 Volt), was dem Doppelten der Spannung stufe 328.
Gleichspannung an der Basis des Transistors 90 Die Diode 100 und/oder die Diode 106 in der gleich der Hälfte der Differenz zwischen der Speise- Schaltung 85 können durch einen Transistor in Emitterspannung an der Klemme 92 und dem Durchlaß- 5 folgerschaltung ersetzt werden, ohne daß die Stabilisierspannungsabfall an der Diode 100 plus diesem eigenschaften der Schaltung 85 bei Temperatur- und Durchlaßspannungsabfall. Die Gleichspannung am Spannungsschwankungen beeinträchtigt werden, da Emitter des Transistors 90 ist dann gleich dieser der Spannungsabfall V^ des Transistors im wesent-Spannung minus dem Spannungsabfall am Basis- liehen gleich ist und sich in der gleichen Weise ändert Emitter-Übergang des Transistors 90, der typischer- io wie das Kontaktpotential der Diode. Eine derartige weise gleich dem Spannungsabfall an der Diode 100 Transistorschaltung ist auf der rechten Seite von ist. F i g. 5 gezeigt, wobei die Basis des Transistors 399 Dadurch wird die Gleichspannung an der Klemme mit entweder dem Widerstand 98 oder dem Wider-102 gleich der Hälfte der Differenz zwischen der stand 96 und der Emitter des Transistors 399 mit Speisespannung an der Klemme 92 und der Dioden- 15 Masse bzw. der Klemme 108 verbunden sind,
kontaktspannung. Die Gleichspannung an der Klemme F i g. 6 zeigt den Tonkanal eines Fernsehempfängers, 108 ist andererseits gleich der Speisespannung an der der sich in integrierter Form aufbauen läßt. Der Klemme 92 minus dem Durchlaßspannungsabfall an gestrichelte Block 200 stellt ein monolithisches HaIbder Diode 106, d. h. gleich der Differenz zwischen der leiterplättchen dar, das eine Größe von ungefähr Speisespannung und der Diodenkontaktspannung. 20 1,5 · 1,5 mm 'oder weniger haben kann.
Die Gleichspannung an der Klemme 108 ist also Von einem auf die Ton-ZF abgestimmten Resonanzdoppelt so groß wie die an der Klemme 102. kreis 210 gelangen die ZF-Signale über das Anschluß-Wenn beispielsweise die Spannung an der Klemme 92 plättchen 202 der integrierten Schaltung zur ersten 7,7 Volt und das Kontaktpotential oder der Spannungs- Verstärkerstufe 212, welche drei Transistoren 214, abfall an den Dioden 100 und 106 je 0,7 Volt betragen, 25 216 und 218 enthält. Die Transistoren 214 und 216 sind die Gleichspannungen an den Klemmen 108 und sind als emittergekoppelter Verstärker über Wider-102 7,0 bzw. 3,5 Volt. Bei diesen Spannungsverhält- stände 220 und 222 im Widerstandsverhältnis 2:1 nissen begrenzt die an diese Klemmen in F i g. 5 verbunden, während der dritte Transistor 218 mittels angeschaltete Verstärkerstufe 10 symmetrisch, wäh- der Widerstände 224 und 226 als Emitterfolger rend die Verstärkerstufe 11 nach F i g. 2 ohne den 30 geschaltet ist. Wie im Zusammenhang mit F i g. 1 Kollektorwiderstand 30 im Emitterfolgerkreis dies erwähnt ist, bewirkt der Widerstand 224 eine symmenicht tut. trische Begrenzung der Eingangssignale der Verstärker-Die Spannungsversorgungsschaltung 85 hat außer- stufe 212. Die Verstärkerstufe 212 ist galvanisch mit dem die wünschenswerte Eigenschaft, daß sie zwei einer gleichartigen Verstärkerstufe 228 gekoppelt, die Spannungen liefert, deren gegenseitiges Verhältnis 35 ebenfalls mit drei Transistoren 230, 232, 234, zwei auch bei Temperaturänderungen und Spannungs- Widerständen 236 und 238 im Widerstandsverhältnis Schwankungen an der Klemme 92 erhalten bleibt. 2:1 und zwei weiteren Widerständen 240 und 242 Beispielsweise bei einer Temperaturänderung wird eine aufgebaut ist. Die am Widerstand 242 abgenommenen etwa sich ergebende Änderung des Spannungsabfalls Ausgangssignale der Verstärkerstufe 228 werden einer am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 90 durch 40 mit einem hohen Signalpegel arbeitenden Begrenzereine entsprechende Änderung des Kontaktpotentials stufe 244 mit Transistoren 246 und 248 und einem der Diode 100 verschoben. Bei gleichbemessenen Emitterkoppelwiderstand 250 zugeführt, an die über Widerständen 96 und 98 und einer Speisespannung einen Diskriminatortransformator 254 eine Diskrimivon 7,7 Volt an der Klemme 92 und bei einer Tempe- natorschaltung 260 angeschlossen ist, die so symmeraturänderung, die eine Abwanderung des Spannungs- 45 triert ist, daß sie am Anschlußkontakt 262 eine Ausabfalls Vbe von 0,7 auf 0,9 Volt hervorruft, ergibt gangsgleichspannung liefert, die sich bei Schwansich an der Klemme 102 eine Gleichspannung von kungen des Signalpegels oder der Betriebsspannung 3,4 Volt. Die Gleichspannung an der Klemme 108 nicht ändert. Die vom Diskriminator gelieferten beträgt dann 6,8 Volt, d. h. die Speisespannung von NF-Signale gelangen über einen NF-Verstärker 276 7,7 Volt minus das Kontaktpotential der Diode 106 50 und eine Treiberstufe 286 auf die Lautsprecherend-(jetzt 0,9 Volt), was dem Doppelten der Spannung stufe 328.
an der Klemme 102 entspricht. Die Schaltung nach Fig. 6 ist der nach den Fig. 2
Wenn andererseits die Spannung an der Klemme 92 bis 5 insofern ähnlich, als die Betriebsspannung nicht
von 7,7 auf 7,9 Volt bei konstant bleibender Tempe- symmetriert ist. d. h., daß sämtliche Spannungen in
ratur ansteigt, ergibt sich an der Klemme 108 eine 55 der Schaltung positiv gegenüber Masse sind. Zu
Spannung von 7,2 Volt und an der Klemme 102 eine diesem Zweck ist eine Gleichspannungsquelle (deren
Spannung von 3,6 Volt. Wiederum bleibt das Ver- Spannung etwas schwanken kann) mit ihrem positiven
hältnis der beiden Gleichspannungen von 2:1 er- Pol an den Kontakt 300 und mit ihrem geerdeten
halten. negativen Pol an den Kontakt 302 angeschlossen.
Mit der Spannungsversorgungsschaltung 85 nach 60 Die ungeregelte Spannung zwischen den Kontakten
F i g. 5 lassen sich auch andere Spannungsverhältnisse 300 und 302 wird direkt dem Transistor 246 der
als 2: 1 erhalten, indem man für die Widerstände 96 hochpegeligen Begrenzerstufe 244 zugeführt,
und 98 entsprechend andere Widerstandsverhältnisse Die Speisespannungsschwankung wird durch die
wählt. Ist beispielsweise der Widerstand 96 doppelt Emitter-Basis-Durchbruchsspannung eines Transistors
so groß wie der Widerstand 98, so ist die Gleich- 65 308 reguliert, der über einen Widerstand 310 an den
spannung an der Klemme 108 dreimal so groß wie die Kontakt 300 angeschlossen und dessen Kollektor
Gleichspannung an der Klemme 102. Allgemein gilt, anschlußfrei ist. An den Kontakt 300 und den Tran-
daß das Verhältnis der Gleichspannungen an den sistor 308 angeschlossene Transistoren 312 und 314
in Emitterfolgerschaltung isolieren die geregelte Spannung, die den Verstärkerstufen 212 und 228 als
Kollektorspeisespannungen zugeführt werden.
Zwei Transistoren 316 und 318 und drei Widerstände 320, 322 und 324 dienen als Vorspannschaltung 325
für die Verstärkerstufen 212, 228 und 244. Die Vorspannschaltung 325 ist der Betriebsspannungsversorgungsschaltung
65 nach F i g. 3 insofern ähnlich, als sie am Widerstand 324 eine Spannung liefert, die
ungefähr gleich der Hälfte der Speisespannung am vom Kollektor des Transistors 316 abgewandtenEnde
des Widerstands 320 und unabhängig von Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen ist.
Eine Arbeitspunktstabilisierung der Verstärkerstufen 212 und 228 wird mittels einer Gleichstrom-Rückkopplung
über den Widerstand 334 über diese beiden Stufen erhalten, wobei ein Überbrückungskondensator
336 mittels des Kontaktes 338 an den Widerstand 334 angeschlossen ist. Die Begrenzerstufe
244 wird dadurch automatisch in ihrem Arbeitspunkt stabilisiert, weil die Rückkopplung über die
Verstärkerstufen 212 und 228 die Spannung an der Basis der Stufe 244 auf dem halben Wert der vorerwähnten
Speisespannung hält.
Die Begrenzerstufe 244 wird somit symmetriert, ohne daß sie in der Rückkopplungsschleife liegt.
Dies ist deshalb wünschenswert, weil die Schwingneigung der Rückkopplungsschleife um so geringer ist,
je weniger Stufen die Schleife enthält. Die Vorspannung für die Begrenzerstufe 244 wird dadurch weitgehend
unabhängig von der Transistorstromverstärkung gemacht, daß ein Widerstand 340 in die Basisrückleitung
des Transistors 214 eingeschaltet ist, der den gleichen Wert hat wie der in der Basisrückleitung des Transistors
216 liegende Widerstand 334.
Claims (6)
1. Begrenzerverstärkerstufe mit zwei Transistoren gleichen Leitungstyps, deren Kollektoren über je
einen Kollektorwiderstand an einer Betriebs-Spannungsquelle liegen, wobei der erste Transistor
an seinem Emitter angesteuert wird, mit seiner Basis galvanisch an eine Vorspannungsquelle
angeschlossen ist und mit seinem Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist,
während der Emitter des zweiten Transistors über einen Emitterwiderstand an einem Bezugspotential liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgangsanschluß der Stufe mit dem Emitter des zweiten Transistors (16) verbunden
ist, und daß das Widerstandsverhältnis des Kollektorwiderstandes (30) zum Emitterwiderstand
(28) des zweiten Transistors (16) der Gleichung
Re
1 + ßsätt
— Vce satt
55
Rc \ jffrttt j \ Vb- Vbe
genügt, wobei R0 der Kollektorwiderstand, Re der
Emitterwiderstand, /3Sätt das Verhältnis von Kollektor-
zu Basisstrom des zweiten Transistors (16), Vu die Basis-Emitter-Sättigungsspannung des zweiten
Transistors, Vce satt die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung
des zweiten Transistors und Vb+ die Betriebsspannung gegenüber dem Bezugspotential ist, derart, daß bei Überschreiten einer
bestimmten Amplitude in einer ersten Polarität durch die Eingangsspannung der erste Transistor
(14) gesättigt wird, während bei Überschreiten dieser Amplitude in der entgegengesetzten Polarität
der Kollektorstrom des ersten Transistors (14) so weit erniedrigt wird, daß der zweite Transistor
(16) in die Sättigung gesteuert wird.
2. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen als Emitterfolger
geschalteten Eingangstransistor (12), dessen Basis mit einer Eingangssignalquelle (18) und dessen
Emitter mit dem Emitter des ersten Transistors (14) verbunden ist.
3. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Emitter
des Eingangstransistors (12) und des ersten Tran- . ( sistors (14) mit Bezugspotential (Klemme 22)
verbindende Emitterwiderstand (20) halb so groß wie der Kollektorwiderstand (24) des ersten Transistors
ist.
4. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle durch einen als Emitterfolger geschalteten
vierten Transistor (72) gebildet wird, dessen Basis mit dem Kollektor eines fünften Transistors (70)
und dessen Vorspannung liefernde Emitter mit der Basis des fünften Transistors verbunden ist,
und daß der fünfte Transistor (70) kollektorseitig über einen fünften Widerstand (76) an der Betriebsspannung
und emitterseitig über einen sechsten Widerstand (80), der gleich dem fünften Widerstand
(76) ist, an dem Bezugspotential liegt (Fig. 3 und 4).
5. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung
(Klemme 100) über eine erste in Durchlaßrichtung gepolte Diode (106) von der Betriebsspannungs- (
quelle (Klemme 92) abgeleitet wird, daß die Vorspannung am Emitter eines als Emitterfolger
geschalteten vierten Transistors (90) abgenommen wird, dessen Basis über einen fünften Widerstand
(96) mit der Betriebsspannungsquelle (Klemme 92) und über einen sechsten Widerstand (98) gleicher
Größe sowie eine in Durchlaßrichtung gepolte zweite Diode (100) mit dem Bezugspotential
(Masse) verbunden ist (F i g. 5).
6. Begrenzeiverstärkerstufe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch eine vom Ausgangsanschluß abgenommene
galvanische Rückführungsverbindung, welche einen Tiefpaß (334, 336) enthält, geliefert wird (F i g. 6).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |