Schaltungsanordnung zur Tomperaturstabilisierung einen Trannistorveretärkers
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Temperaturstabilisienuag einen
Trannistorverstärkern, dessen Arbeitspunkt konstant gehalten werden soll. Zur Teaperaturstabilisierung
des Arbeitspunkten von Transistorverstärkern Ist es bekannt, bei Emitter-Schaltung
einen Widerstand vor den Emitter zu schalten@' Diese Maßnahme, die &la Gleichstromgegenkopplung
wirkt, befriedigt nicht, wenn es darauf anko»t, einen auch von äußeren Einflüssen
unabhängigen sehr stabilen A,-rb6,1t"qpunkt zu haben. Einen sehr viel stabileren
Arbeitspunkt erhält man dagegen, wenn eine oder zwei In Serie geschaltete Referanzdioden
zur Basis-Emitter-Strecke einen in Eaitter-Schaltung betr-Lebenen Transistors parallel
geschaltet worden. Bei dieser bekamuten Schaltung wird der Arbeitspunkt einen Transistors
durch die hinsichtlich ihrer Tomperaturkooffizienten aufeinander abgestimmten
Schaltelemente (einschließlich der beidön erwähnten
Referenzdioden)
den Basis-Emitter-Kreiees tomperaturstabilisiert #,siehe Telefunken-Sprecher,
Heft 410/196?1 Seite 8). Diese Schaltungsanordnung hat jedoch den
Nachteil, daß nie sich zwar fÜr Gleichspannungsveratärker, dagegen weniger
fär Hochfrequonzvorstärker eignet, weil die Reterenzdioden xm 2ingang liegen.Circuit arrangement for temperature stabilization of a trannistor amplifier The invention relates to a circuit arrangement for temperature stabilization of a trannistor amplifier, the operating point of which is to be kept constant. To Teaperaturstabilisierung the operating points of transistor amplifiers Is it known to connect a resistor from the emitter with emitter circuit @ 'This measure, & la acts DC negative feedback, not satisfied when it anko "t, an independent and external influences very stable A To have -rb6,1t "qpunkt. A much more stable working point is obtained, however, if one or two series-connected reference diodes are connected in parallel to the base-emitter path of an Eaitter-connected transistor. With this circuit the operating point is a transistor by the terms of their Tomperaturkooffizienten concerted switching elements (including the beidön mentioned reference diodes) the base-emitter Kreiees tomperaturstabilisiert #, see Telefunken speaker, No. 410/196? 1 page 8). This circuit arrangement, however, has the disadvantage That never goes for DC voltage amplifiers, but few r suitable for high-frequency preamplifiers because the retentive diodes are xm 2 input.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundq, eine einfache Temperaturstabilialeruug
zu finden, die den Arbeitspunkt einen auch für die VerstärkiLug von hechfrequenten
Signalen geeigneten Transistorverstärkere In einem möglichet großen Bereich äußerer
Temperatureinflümee konntent hält.The object of the invention is to provide a simple temperature stabilizer
to find the one that is also the working point for the amplification of high-frequency
Transistor amplifiers suitable for signals in as large a range as possible
Temperature influences can keep.
Die Erfindung beeteht bei einer Schaltungsanordnung zur Temperaturstabilinierung
den Arbeitspunktes einen Trannistorverstärkern darin, daß zwei Zenerdioden kathodenseitig
verbundan und über einen Widerstand en der gegenüber den Anoden der Zenerdioden
pieltiven Vermorgungespannung für den Tranzistorverstärker liegen, während die Auede
der einen Zenerdiode mit der dem Ein- und Ausgangskeeit uluen Transistors gezeintamen
Elektrode verbunden und Uber einen Widerstand nach Manne geschaltet ist, und die
Anode der andereu Zenerdiode direkt an Manne liegt, und daß die Differenz der Texperaturkoelfizienten
der Zenerspannungen der Zenerdiodeu im Betrag etwa gleich dem Temperaturkoeffizienten
der Binis-Emitter-3pannung U BE den Tranzietors Ist.In a circuit arrangement for temperature stabilization of the operating point of a trannistor amplifier, the invention consists in that two Zener diodes are connected on the cathode side and are connected via a resistor to the supply voltage for the transistor amplifier which is relevant to the anodes of the Zener diodes, while the outer one of the one Zener diode is connected to the input and output side The electrode is connected to the connected transistor and connected to Manne via a resistor, and the anode of the other Zener diode is directly connected to Manne, and that the difference in the temperature coefficient of the Zener voltages of the Zener diode is approximately equal to the temperature coefficient of the Binis emitter voltage U BE den Tranzietors is.
Ein solcher Traneintorverstärker hat durch einen relativ geringen
zusätzlieben Schaltungsaufwand einen in weiten Grenzen texperaturstabilen Arbeitspunkt
(beispielsweise von -40 0 Oeleius bis 020 0
Geleius).
Er ist vorzugsweise als einstutiger Verstärker ausgeführt und kann als Meß.-
und Regelverstärker, als Antennenveretärker aber auch in Oamillatorschaltungen vorteilhaft
eingesetzt worden. Der Temperaturgang der Zenerspannung einer Zenerdiode ist in
weiten Grenzen praktisch auftretender Tomperaturschwankungen fast linear. Demnach
ist auch die Differenz der durch Temperatureinflüßse hervorgerufenen Änderungen
zweier Zenerspannungen eine faet li»are Funktion der Temperatur. Diese Differenzspannung,
die bei einer Bezugstemperatur, z.B. bei 250 0 Umgebungsteaperaturv
den
Besugswert null hat, kompensiert die tomperaturabhängigen Schwankungen
den Arbeitspunkten, dessen Sollvert bei der Bezugstemperatur eingestellt
iat. Da die Schwankungen des Arbeitspunktee i.a.' eine nichtlineare Punktion
der Temperatur darstellen, ist die Kompensation durch die lineare Differenzepannung
eine Näherung ersten Graden. Die restlichen Schwankungen den Arbeitspunktes
sind jedoch wesentlich kleiner als bei bisher bekannten in Ihrem Aufwand vergleichbaren
Stabilisidrungemethoden und vernachlässigbar klein. Eine individuelle Anpassung
der Differea'zapannung an den unterschiedlichen Texperaturgang den Arbeitspunkten
bei eihs41nin: Transistoren kann dadurch erfolgen, daß die
Zenerdiode, die anodenseitig an Masse liegt, jetzt über einen niederohmigen Widerstand
nach Masse geschaltet wird. Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend
an Hand der Zeichnung beschrieben.
Ein Transistor
1 in Emitterschaltung, dessen Emitter 2 hochfrequenzmäßig geerdet und gleichstrommäßig
über einen Widerstand 3 an Masse gelegt ist, ist mit der Anode einer Zenerdiode
4 verbunden. Die Kathode der Zenerdiode 4 ist mit der Kathode einer weiteren Zenerdiode
5 verbunden, deren.Anode an Masse liegt. Die verbundenen Kathoden der Zänerdioden
4,5 sind über einen Widerstand 6 an die Betriebespannung +U B angeschlossen.
Vom gemeinsamen Kathodenpunkt der Zenerdioden 4,5 führt ein Widerstand
7 zum Kollektor den Transistors 1, an dem die Auskopplung der
verstärkten Signale erfolgt. Die Eingangespannung wird dem Transistor
1
an der Basis zugeführt. Die Wirkungeweine der Schaltungsanordnung ist folgende:
Eine Änderung der Ungebungstemperatur verursacht eine ÄMerung der Basis-Enitter-Spannung
"BE- Es wird angenommen, die Temperatur erhöhe sich um einen bestimmten Betrag
4 T. Dies soll zur Folge haben, daß die Baein-.#E"tter-Spannung UBE um den Betrag
äUBLe absinkt. In Gegensatz daau steigt die Zenerspannung Uz der Zenerdioden
4,5 um bestimmte Beträge 4 UZ4 und &UZ5-1 d-h. die beiden Zenerdioden haben
positive Temperaturkooffizienten. Da die Anode der Zenerdiode 5 auf
Masse liegt, wird sich ihr Potential an der Kathode um den Betrag A
U Z5 erhöhen. Ist nun der Temperaturkoetfizient der Zenerdiode 4 kleiner
als der der Zenerdiode 5,
so wird sich das Potential an der Anodet der Zenerdiode
4 und mithin am Emitter 2 um die Differenz der Änderungen der Zenerspannungen erhöhen
(A U Z5 - AU 4). Bei richtiger Dinensionierung
des
Widerstandes 3 und richtiger Auswahl der Zenerspannungen und Temperaturkoetfizienten
der Zenerdiodän 4 und 5 wird der bei steigender Temperatur absinkenden Basis-Emitter-Spannung
damit durch Anheben des Emitterpotentials entgegengewirkt. Der Arbeitspunkt den
Transistors 1 bleibt so in weiten Temperaturgrenzen sehr konstant. In der
soweit beschriebenen Schaltungeanordnung-ist es erforderlich, daß der Temperaturkoeffizient
der Zenerdiode 5 größer als der der Zenerdiode 4 ist. Dabei enthält die dargestellte
Schaltungsanordnung einen npn-Transistor. Vorläuft der Temperaturgang der Basis-Emitter-Spannung
UBE anderag so kann es erforderlich seing daß der Temperaturkoeffizient der
Zenerdiode 4 größer als der der Zenerdiode 5 &ein muß, d.h. daß die Zenerdiodeagegebenenfalls
vertauscht werden müssen. Bei umgekehrter Polung der Versorungespannun6, z.B. bei
der Verwendung von pnp-Tranaistoren, müssen dagegen die Anachlüsse der Zenerdioden
vertauscht werden.Such Traneintorverstärker has a relatively low circuit complexity zusätzlieben a texperaturstabilen within wide limits operating point (for example, from -40 to 0 Oeleius 020 0 Geleius). It is preferably designed as a single-stage amplifier and can be used advantageously as a measuring and control amplifier, as an antenna amplifier, but also in amplifier circuits. The temperature variation of the Zener voltage of a Zener diode is almost linear within wide limits of practically occurring temperature fluctuations. Accordingly, the difference between the changes in two Zener voltages caused by the influence of temperature is also a functional function of temperature. This differential voltage, which has the target value zero at a reference temperature, for example at 250 0 ambient temperature, compensates for the temperature-dependent fluctuations of the operating points whose target value is set at the reference temperature. Since the fluctuations in the operating point generally represent a non-linear puncture of the temperature, the compensation through the linear differential voltage is an approximation of the first degree. The remaining fluctuations in the operating point are, however, much smaller than with previously known stabilization methods that are comparable in their effort and are negligibly small. An individual adaptation of the differential voltage to the different Texperaturgang the working points at eihs41nin: transistors can be done that the Zener diode, which is connected to ground on the anode side, is now connected to ground via a low-resistance resistor. Advantageous details of the invention are described below with reference to the drawing . A transistor 1 in an emitter circuit, the emitter 2 of which is earthed in terms of high frequency and connected to earth in terms of direct current via a resistor 3 , is connected to the anode of a Zener diode 4. The cathode of the Zener diode 4 is connected to the cathode of a further Zener diode 5 , whose anode is connected to ground. The connected cathodes of the Zener diodes 4, 5 are connected to the operating voltage + U B via a resistor 6. A resistor 7 leads from the common cathode point of the Zener diodes 4, 5 to the collector of the transistor 1, at which the amplified signals are coupled out. The input voltage is fed to the transistor 1 at the base. The effect of the circuit arrangement is as follows: A change in the ambient temperature causes an alteration of the base-emitter voltage "BE- It is assumed that the temperature increases by a certain amount 4 T. This should have the consequence that the components -. # E "tter voltage UBE drops by the amount ubLe. In contrast to this, the Zener voltage Uz of the Zener diodes 4,5 increases by certain amounts 4 UZ4 and & UZ5-1 ie. the two Zener diodes have positive temperature coefficients. Since the anode of the Zener diode 5 is grounded , its potential at the cathode will increase by the amount A U Z5. (- AU 4 A U Z5) is now the Temperaturkoetfizient of the zener diode 4 is smaller than that of the Zener diode 5, so the potential at the Anodet of the zener diode 4, and therefore increase the emitter 2 by the difference of the changes of the zener voltages is. With the correct dimensioning of the resistor 3 and correct selection of the Zener voltages and temperature coefficients of the Zener diodes 4 and 5 , the base-emitter voltage, which decreases with increasing temperature, is counteracted by increasing the emitter potential. The operating point of the transistor 1 remains very constant within wide temperature limits. In the circuit arrangement described so far, it is necessary that the temperature coefficient of the Zener diode 5 is greater than that of the Zener diode 4. The circuit arrangement shown contains an npn transistor. If the temperature curve of the base-emitter voltage UBE precedes otherwise, it may be necessary that the temperature coefficient of the Zener diode 4 must be greater than that of the Zener diode 5 , ie that the Zener diode may have to be interchanged. If the polarity of the supply voltage is reversed, for example when using pnp transistors, the connections of the Zener diodes must be swapped.