DE1638016C3

DE1638016C3 - Schaltungsanordnung zur Gleichspannunsgsstabilisierung mit frequenzabhängigem Innenwiderstand

Info

Publication number: DE1638016C3
Application number: DE19681638016
Authority: DE
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH, 7800 Freiburg Er{: Keller, Hans, DipL-Ing, 7803 Gundelfingen
Priority date: 1968-02-24
Filing date: 1968-02-24
Publication date: 1978-01-12

Description

In Transistor-Wechselstrom-Verstärkerstufen ist es oft wünschenswert, die Gleichspannung für die Basis oder für den Kollektor des Transistors zu stabiliseren, um den Arbeitspunkt unabhängig von Betriebsspannungs- und Temperaturschwankungen konstant zu halten. Das ist vor allem erforderlich bei monolithisch integrierten Verstärkern, bei denen man eine größere Zahl von Transistorstufen gleichstrommäßig miteinander koppelt.

Die üblichen in Transistorverstärkerstufen angewandten Stabilisierungsmaßnahmen wirken im allgemeinen mittels Gegenkopplung stromstabilisierend auf den Kollektorstrom. Schwankungen der Betriebsspannung werden somit voll auf die Kollektorspannung übertragen, da der Kollektorstrom stabilisiert ist.

Die bekannten Spannungsstabilisierungsschaltungen — im einfachsten Fall eine Z-Diode mit Stromeinspeisung über einen Vorwiderstand — , die bekannten Parallel- oder Serienregelschaltungen (z. B. nach der FR-PS 11 29 706) oder die bekannten Parallelregelschallunger, (z. B. nach »Mesures«, August 1958, Nr. 255, Seite 621) haben zwar den für die Gleichspannungsstabiliserung erforderlichen niedrigen Innenwiderstand, im allgemeinen 1 bis 50 Ω, sind aber für Wechselspannungen ebenfalls sehr niederohmig, so daß man an sie die Basis- oder Kollektorelektrode eines zur Wechselspannungsverstärkung dienenden Transistors nicht direkt anschließen kann.

Aus der Zeitschrift »Wireless World«, Sept. 1961, Seiten 479-82, Fig. 8 ist es ferner bekannt, daß in s Spannungsanordnungen zur Gleichspannungsstabilisierung Kondensatoren sowohl zur Vermeidung von auftretenden Hf-Schwingungen als auch zur Reduzierung von Brummspannungen verwendet werden können.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Gleichspannungsstabilisierung mit frequenzabhängigem innenwiderstand, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Stabilisierungsschaltung anzugeben, die zwar für Gleichstrom einen niedrigen Innenwiderstand besitzt, jedoch für Wechselspannungen einen mit zunehmender Frequenz zunehmenden Innenwiderstand aufweist Dies wird durch die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruchs 1 erreicht

Die Erfindung und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,

F i g. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die es gestattet, höhere Spannungen zu stabilisieren und

Fig.3 din Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der Stabilisierung der Kollektorspannung einer Transistorstufe.

Die in F i g. 1 gezeigte Schaltungsanordnung ist nach der in Patentanspruch 1 angegebenen Weise zusammengeschaltet. Die unstabilisierte Betriebsspannung Ua wird auf den Spannungswert U, stabilisiert, welche Spannung am Verbindungspunkt des Widerstandes R mit der Basis des ersten Transistors 71 und mit dem Kollektor des zweiten Transistors T2 abgenommen wird. Die stabilisierte Spannung U₃ ist gleich der Summe der Basis-Emitter-Schwellspannungen der beiden Transistören. Als Arbeitswiderstand des ersten Transistors Γι wirkt die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors T2, d. h. der Basisstrom des Transistors T2 ist gleich dem Emitterstrom des Transistors 71. Diese Betrachtung gilt jedoch nur für die Gleichstromverhältnisse. Wird am Punkt LO dagegen eine Wechselspannung angeschlossen, so schließt der Kondensator C die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors 7i kurz, wodurch sich der differentielle Innenwiderstand der Schaltung mit zunehmender Frequenz von einigen Ohm auf mehrere

so Kilo-Ohm erhöht.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, daß, insbesondere wenn höhere Ausgangsspannungen stabilisiert werden sollen, an Stelle der Einzeltransistoren 71 und T2 weitere Transistoren nach Art einer an sich bekannten Darlington-Schaltung verwendet werden. Ferner kann zur weiteren Erhöhung der benötigten Ausgangsspannung zwischen den Emitter des ersten Transistors und die Basis des zweiten Transistors eine Z-Diode

fi° eingeschaltet werden. Eine solche Schaltungsanordnung ist in F i g. 2 gezeigt. So ist jeweils dem ersten Transistor 71 ein Transistor 7*3, dem zweiten Transistor 7*2 der Transistor 7i nach Art eines Darlington-Verstärkers vorgeschaltet. In die Verbindung zwischen dem Emitter

''■· des Transistors 71 und der Basis des Transistors Tt ist die Z-Diode Z eingeschaltet. Eine solche Z-Diode kann jedoch auch in der Schaltung nach Fig. 1 in die Verbindungsleitung von Emitter des Transistors 71 und

Basis des Transistors 7} eingefügt werden.

In F i g. 3 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der Stabilisierung einer Verstärkerstufe gezeigt Der Transistor Ts ist mit seinem Kollektor am Pol der Ausgangsspannung U, angeschlossen. Der Widerstand R ist gleichzeitig der Arbeitswiderstand des Transistors 7s.

Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in monolithisch integrierten Verstärkerschaltungen anwenden. In solchen Verstärkern sind die einzelnen Verstärkerstuien meist galvanisch gekoppelt, da die Verwendung von Koppelkondensatoren zwischen den einzelnen Stufen auf technologische Schwierigkeiten stößt Es bestände die Möglichkeit, diese Koppelkondensatoren von außen an die monolithisch integrierte Schaltung anzuschließen; dazu wären jedoch pro verwendeten Koppelkondensator zwei äußere Anschlüsse notwendig. Solche Anschlußmöglichkeiten verteuern aber ein integriertes Bauelement erheblich. Wendet man dagegen die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung an, so können die Transistoren 71 und 72 oder auch die weiteren Transistoren ebenfalls monolithisch integriert werden. Der Kondensator C

ίο wird zwar im allgemeinen auch von außen angeschlossen, benötigt jedoch nur einen zusätzlichen äußeren Anschluß, so daß die integrierte Schaltung wesentlich einfacher herzustellen ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Gleichspannungsstabilisierung mit frequenzabhängigem Innenwiderstand, mit zwei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps und einem im Laststromkreis, zwischen Eingang und Ausgang liegenden Widerstand, wobei der Emitter des ersten Transistors mit der Basis des zweiten Transistors dessen Emitter mit Bezugspotential und dessen Kollektor mit dem Widerstand und der anderen Ausgangsklemme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (Tt) an der unstabilisierten Betriebsspannung (Uo) angeschlossen ist, daß der Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (T\) der Widerstand (R) parallel liegt, daß der Emitter des ersten Transistors (T\) am einen Ende eines Kondensators (C) liegt, dessen anderes Ende mit Bezugspotential verbunden ist, und daß die Basis-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors (T2) der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors (T\) parallel geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem der beiden Transistoren (T₁, Ti) mindestens ein weiterer Transistor (Ti, Ta) nach Art eines Darlington-Verstärkers vorgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Emitter des ersten Transistors (T\) und die Basis des zweiten Transistors (T2 bzw. 7<)eine Z-Diode fZj eingeschaltet ist.

4. Anwendung der Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Stabilisierung der Kollektorspannung einer in einer monolithisch integrierten Schaltung vorhandenen Transistorstruktur (Ts).