DE1762133A1 - Verbesserungen an Verstaerkern mit regelbarem Verstaerkungsfaktor - Google Patents

Description

Verbesserungen an Verstärkern mit regelbarem Verstärkungsfaktor

Die Erfindung betrifft Verstärker mit einem Transistor, dessen Verstärkungsfaktor durch Verändern des Transistoremitterstromes verändert wird.

Wenn der Emitterstroin eines in Emitterschaltung geschalteten Transistors erhöht wird, dann verringert sich unter der Voraussetzung, d;.:3 ein gewisser Anfangsemitterstrom überschritten wizde, der Verstärkungsfaktor einer Verstärkerstufe, die den Transistor enthält. Beim Abfall des Verstärkungsfaktors verringert sich die Ausgangsimpedanz der Stufe, wodurch das Frequenzverhalteii des Verstärkungsfaktors des Verstärkers geändert wird. Diese Änderung kann durch widerstandsbehaftete Dämpfung der Lfst des Transistors verringert werdenj da jedoch die Ausgangsimpedanz der Stufe mit steigendem Emitterstrom kleiner wird, muia die Dämpfung groß sein und es ergibt sich somit ein Verlust an Verstärkung bei hohem Verstärkungsfaktor.

009815/1172

BAD

Demgemäß geht die Erfindung.aus von einem Verstärker mit einer einen Transistor in Emitterschaltung enthaltenden Stufe, an · deren Ausgang eine weitere Stufe gekoppelt ist, wobei Vorrichtungen zum Verändern des Emitterstromes des Transistors vorgesehen sind, um den Verstärkungsfaktor der ersten Stufe zu verändern; die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Rückkopplungsvorrichtung, die zwischen den Stufen derart eingeschaltet ist, daß beim Abfall

ein

des Verstärkungsfaktors des Transistorsvdurch die Rückkopplungsvorrichtung angelegtes negatives Rückkopplungssignal ebenfalls geringer wird, bis ein bestimmter Wert des Transistorverstärkungsfaktors erreicht ist, bei dem praktisch keine Rückkopplung auftritt.

Die Rückkopplungsvorrichtung kann auch derart ausgestaltet sein, daß die Größe des negativen-Rückkopplungssignals bei verhältnismäßig hohen und niedrigen Frequenzen kleiner ist, als bei Zwischenfrequenzen, so daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers bei niedrigen und hohen Frequenzen niedrig ist im Vergleich zum Verstärkungsfaktor bei Zwischenfrequenzen.

fc j Es können Vorrichtungen zum Ändern des Emitterstromes des Transistors abhängig von einem automatischen Verstirkungsregelungsslgnal vorgesehen sein.

Die genannte weitere Stufe kann auch einen Transistor in Emitterschaltung enthalten und die Rückkopplungsvorrichtung kann zwischen die Belastungen der beiden Transistoren eingefügt sein...

Die Belastung der weiteren Stufe kann aus einem Schwingkreis mit einem Gütefaktor und einer Resonazfrequenz bestehen, die die '

009815/1172

BAD ORK51NAU

Bandbreite und deren Mittenfrequenz des Verstärkers bei niedrigem Verstärkungsfaktor bestimmen.

Die Belastung der ersten Stufe kann aus einem Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz bei Bandmitte bestehen.

Die Rückkopplungsvorrichtung kann einen Kondensator und einen dazu in Reihe geschalteten Widerstand besitzen, wobei der Wert des Widerstandes derart gewählt ist, daß sich bei maximalem Verstärkungsfaktor die gewünschte B.ndbreite ergibt.

Ausführungsbeispiele der E findung werden nun anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen: ·

Fi^. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßün Verstärkers, wobei das ι eue Kerkinal eine Impedanz "-, ist, die gestrichelt gezeigt wird.

Fig. 2 eine"Kurve Jie angibt, wie sich der Vsrst rkungsfaktor der Stufe-in-Emitterschaltung mit dem Emitterstrom Un-. ■ . - dert.

Fig. 5,5 und 7 Kurven die das Frequenzverhalten des Verstärkungsfaktors gewisser Verstärker wiedergeben.

Fig. k eine Kurve die angibt, wie sich die Ausgangsimpedanz eines in Emitterschaltung geschalteten Transistorverstärkers mit dem' Esr.ltterstrom ändert.

Fig» ö ein ausführlicheres Schaltbild eines erfindungsgemäßen Verstärkers

009815/1 1 72

BAD O

Die beiden Transistoren Tr1 und Tr2 in der Schaltung gemäß Fig. 1 sind ^ Is zwei übliche Emitterschaltungs- Verstärkerstufen ausgebildet mit Eingangsklemmen 1o und Ausgangsklemmen 11. Die Schaltung wird nicht weiter beschrieben, mit der Ausnahme der Belastungen Z. und Z^, der Anwendung der Verstärkungsregelung und der Rückkopplungsvorrichtung Z₇ . · . ■

Eine veränderbare Spannung wird aber eine Klemme 12 und einen Widerstand FL an die Basis des Transistors Tr1 angelegt. Diese veränderbare Spannung stellt eine Verstärkungsregelung für die erste S-ufe dar, da sie die B-sisvorspannung des Transistors Tr1 und damit seinen Emitterstrom ändert. Fig. Ί> zeigt, wie der Verstärkungsfaktor einer typischen Transistorverstärkerstufe, die beispielsweise den Transistor Tr 1 einscnlieiBt^it dem -Emitterstrom sich verringert. Die veränderbare Spannung kann von einer Arnplitudensteuerung, beispielsweise einem Potentiometer . oder von einer Verstärkungsregelungsschaltung stammen.

Soll ein Verstärker als Zwischenverstärker eines Farbfernseh- L· empfängers dienen, dann kann das Frequenzverhalten seines Verstärkungsfaktors, wie in Fig. 3 gezeigt, aussehen. Die Ordinatenachse der Fig. 3 zeigt die relative Amplitude der Ausgangssignale bei gegebenen Verstärkungsregels-ignalbedingungen an, nicht jedoch ■ die absolute Amplitude*! dieser Signale. Eine Linie' 13 stellt die Kennlinie dar, die sich ergibt, wenn kein Verstärkungsregeltingssignal angelegt wird, d. h. wenn der Verstärker seine maximale absolute Verstärkung besitzt. Bei maximalem Verstärkungsregelungssignal ergibt sich eine Kurve 14. Fig. 3 zeigt, wie die Kennlinie

sich mit- dem Verstärkungsregelungssignal ändert, wobei große Unta?· ■·■'.· 009815/1172

BAD ORIGINAL

schiede in der relativen Verstärkung an den Seiten des gezeigten Frequenzbandes,insbesonder bei 34,65 MHz, das ist die Frequenz des 4ü5~Zeilenfernsehträgersignals, und bei 39,5,'MHz, das ist die Frequenz des 625-Z3ilenfernsehträgersignals auftreten. Diese Änderung in den Kennlinien rührt hauptsächlich daher, daß ε, ich die Aasgangsimpedanz der ersten Stufe mit dem Emitterstrom ändert. Eine typische Änderung der Ausgangsimpedanz mit dem Emitterstrom ergibt sich aus Fig. 4. Selbstverständlich können derart große Änderungen in der relativen Verstärkung bei einem Zwischen^verstärker für 625- und 4o5-Zeilensignalen nüit geduldet werden.

Fig. 5 zeigt das Frequenzverhalten der Verstärkung des Verstärkers, wenn die Belastung des ersten Transistors mit einem Widerstand bedämpft ist, wobei die Kurven 15 und 16 die Kennlinie mit bzw. ohne Anlegen eines Verstärkungsregelungssignals darstellen. Diese Kennlinien sind eine Verbesserung gegenüber denjenigen der Fig. J>y doch 1st die anzuwendende Dämpfung hoch, da sie vergleichbar sein muß mit der Ausgangsimpedanz der ersten Stufe, wenn die Verstärkung niedrig ist, d. h. wenn der Emitterstrom hoch ist ( vergl. Fig. 4). ' Somit ist' die Stufenverstärkung bei niedrigem Emitterstrom niedrig im Vergleich zu der Verstärkung ohne Dämpfung.

Diese Nachteile der in Fig. 1 in ausgezogenen Linien gezeigten Schaltung werden durch die Rückkopplungsvorrichtung Zy die ge-

o strichelt gezeichnet ist, und zwischen den Belastungen Z₁ und Z₂

liegt, überwunden. Die Vorrichtung Z- ist mit Rücksicht auf die

■'ijj Belastungen Zj und Z₂ derart ausgeführt, daß an die Belastung Z₁ It ein negatives Rückkopplungssignal angelegt wird, das sich wie folgt K) .ändert: Die Größe des Rückkopplungssignals ist praktisch Null bei minimaler Verstärkung/steigt jedoch mit der Verstärkung an. Dies

' - ■'■'■ -

kann dadurch erreicht werden, daß die Ausgangsimpedanz des Transistors Tr1 als Teil eines Spannungsteilers ausgeführt wird, der eine Rückkopplung an die B.~sis des Transistors Ύτ2 anlegt. W^nn die Ausgangsimpedanz des Transistors Tr1 fällt, dann verringert sich auch der rückgekoppelte Anteil des Ausgangssignais des Transistors Tr2. Besteht die Belastung Z, aus einem Resonanzkreis, dann befindet sich das Rückkopplungssignal nur bei Resonanzfrequenz nicht in Phase mit dem Signal an der Basis des Transistors Tr2. Bei Frequenzen auf der einen oder anderen Seite der Resonanzfrequenz wird deshalb die Antiphasenkomponente des Rückkopplun^ssignals, das ist das negative Ruckkopplungssignal, kleiner als dasjenige bei Resonanzfrequenz sein und die Verstärkung des Verstärkers wird nicnt in dem Maße reduziert, wie bei der Mittenfrequenz. Somit wird beim Anlegen der Rückkopplung die Bandbreite des Verstärkers vergrößert.

Ein praktisches Beispiel eines Verstärkers, der eine oben erwärmte ^; Rückkopplungsvorrichtung verwendet, ist in Fig. 6 gezeig'". Da der Verstärker der Fig. 6 praktjsoh der Verstärker der Fig. 1 ist, jedoch seine Elemente ausführlicher zeigt, werden die gleichen Bezugs-

\ zeichen wie in Fig. 1 verwendet, wo sie die gleichen Funktionen

ι ■ ■ ·

j wahrnehmen. Diejenigen Schaltungsteile, die in widerstandsgekoppelten Zweitransistorverstärkern üblich sind, werden nicht näher beschrieben. Die Kondensatoren C₁ bis Cj, bilden einen Teil einer Neutralisierungsbrücke.

Eine Induktivität L·. und ein Widerstand R₂ bilden eine Belastung für den Transistor Tr1 entsprechen!der Belastung Z₁ der Fig. 1. In ähnlicher Weise stellen eine Induktivität L₂ und ein Widerstand FU eine Belastung entsprechend Z₂ dar. Eine Rückkopplung wird von ·

009815/1172 " ⁷ " ·

BAD ORIGINAL

der Belastung des Transistors Tr<^j zur Belastung Tr1 mittels einer Tiekkopplun-sschaltun3, bestellend aus einem Kondensator C^- und einem V/iderstand :-U hergestellt. Das Riickkjpplun^ssi^nal von der Induktivität L,,-, die mit ihrer 2: ;enkapazität einen Paralielschwin$ kreis bildet, entsteht .an dem Kondensator C_c, dem VJiderstand IU, der Induktivität L₁ und der Aus -angsimpedanz des Transistors Tr1. Die Dasis-Emi tterstrecke des Transistors. Tr-:' ist über iiä Aus- ^an ;simpedanz dös Transistor::; Tr"1 geschaltet, so daß bei . Änderung dieser Impedanz sieh der rückrek ppelte Anteil des Aus^a verUiidert. Bei '^Λϊη·':· Aus :an ;siir.pedans von ungefähr 5 KJl Fi:;. ·^!ί) tritt praktisch -keine. Rückkopplun - :>uf.

■ Um ein ?reqaenav'irhalter. 'i-ίώ. V'-ratUnLur.^sfaktors ;?der der V<-vStärkung z\\ erhalten, . d^sso:. Bandbreite sie:, praktisch nicht mit der ünderunj in der Verstärkur. ; .ändert,' besitzt der die Induktivität L, einschließende R-jScn:i.nakrrfic- eine Oüt-e, . d^:.e zusammen mit etv/a folgenden Stufen dem Verstärker die ■ jewüiisoUte K^nnlir.ie jibt, wenn d^r Transistor Tr 1 rait :;:li₄in.aler Verstärkur.: rbeitet und die Rückkopplung VcTnaehläü.öi.-b.a:· Ist. Die Induktivität L, ^:.st, vorgesehen, um bei .Mittenbrmdrrociuens ^:ir. inx«:imaies Verstärkeri-usjan ;ssi^nal zu ergeben, und die erwähnt·:* lUve 1st derart bervssen, dr-i sie d'-s Verhalten des · Verstärkers bei fehlender ,Hückiopplunj naupsäc.-ilich bestimmt. Die 'induktivität L,, die n;it Ihrer 2i.-;enk-"pazi.tät eoeni'alxS einen Parallel-Suhwln_:;kreis bM-/t, 1st ν jr ;eseheu, damit st<n. b^rai Ξ-ndinittenf requenz : und unterti-oehenen, RUckkopplunjspfad iin naxiir.aies Verstarkerausgan-sss-i-j^ai or-4ibt-, wen:: der Transistor Tr 1 bei rr.a^imaler Verstärkung liegt.

0 09815/1172

Der Widerstand R^ wird empirisch ermittelt, damit sich bei hohem Verstärkungsfaktor und geschlossenem Rückkopplungspfad die gewünschte Ausgangscharakteristik ergibt. Das Frequenzverhalten der Verstärkung bzw. des Verstärkungsfaktors eines Verstärkers, etwa desjenigen der Figur 6^iSt in Figur 7 gezeigt, in der die Kurve 17die Kennlinie bei fehlendem Verstärkungsregelungssignal und die Kurve 18 die Kennlinie bei anliegendem Verstärkungsregelungssignal darstellen. Die Anwendung eines grö .:eren nega- ι tiven Rückkopplungssignals bei Bandmittenfrequenz bei fehlendem VerstärkunKsregelungssignal gleicht die Kennlinie 17 praktisch der Kennlinie Ib an.

009815/1172

BAD ORIGINAL

Claims (8)

1. P a ten t an Sprüche

   \.j Verstärker mit einer einen Transistor in Emitterschaltung enthaltenden Stufe deren Ausgang mit einer weiteren Stufe gekoppelt ist, wobei Vorrichtungen zum Ändern des Emitterstromes des Transistors vorgesehen sind, um den Verstärkungsfaktor der ersten Stufe zu verändern, ge k e η η ζ e i c h - ™ η e t, durch eine Rückkopplungsvorrichtung (Z-, Fig. 1; Rh, Cj- Fig. 6). die derart zwischen die Stufen (TrI, Tr2) geschaltet ist, daß bei fallendem Verstärkungsfaktor des Transistors ein durch die Rückkopplungsvorrichtung angelegtes negatives Rückkopplungssignal abnimmt, bis ein bestimmter Wert des Transistorverstärkungsfaktors erreicht ist, bei dem praktisch keine Rückkopplung mehr auftritt.
2. 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   da.:3 die Werte der Elemente derart gewählt sind, daß die Band- ™ breite des Verstärkers praktisch bei der Änderung des Verstärkungsfaktors des Transistors (TrI) von dem bestimmten Wert bis zum Maximalwert konstant bleibt.
3. 3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i c hn et, daß die Rückkopplungsvorrichtung derart ausgebildet ist, daiB die Größe des negativen Rückkopplungssignals bei vergleichs-

   009815/1172

   - Io -

   weise hohen- und tieferFrequenzen kleiner ist als bei Zwischenfrequenzen, wobei der Verstärkungsfaktor des Verstärkers bei niedrigen und hohen Frequenzen niedrig im Vergleich zu demjenigen bei Zwischenfrequenzen ist.
4. 4. Verstärker nach Anspruch 1,2 oder j5, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, da3 Vorrichtungen vorgesehen sind, die den Emitterstrom des Transistors abhängig von einem Verstärkungsregelungssignal ändern.
5. 5· Verstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekenn zeichnet, da.'i die weitere Stufe einen Transistor (Tr^) in Emitterschaltung enthält.
6. 6. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne t, daß die Rückkopplungsvorrichtung (Z-,; R₂,, C₁.) zwischen die Belastungen (Z.., Z2; oder L , R„ und Lp, R-,) der beiden Transistoren (TrI, Tr2) eingefügt ist.
7. 7. Verstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, da;3 die Belastung der weiteren Stufe (Tr2) eir Schwingkreis (Lp, R,) mit einer Güte (Q,) und einer Resonanzfrequenz ist, die die Bandbreite und deren Mittenfrequenz des Verstärkers bei niederigem Verstärkerfaktor bestimmen. ,
8. 8. Verstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennz ei chne t, daß die Belastung der ersten Stufe (TrI) ein Schwingkreis (L-, R₂) ist, der eine Resonanzfrequen in der Mitte des Frequenzbandes besitzt, über das d©r Verstärk&r

   arbeiten soll. ' . ,,

   009815/1172

   - Ii -

   BAD ORfQtNAL

   9· Verstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch g e k e η η ζ e ic h net, da 3 die Rückkopplungsvürriohtun.; einen Kondensator (C,.) und. einen in Reihe dazugesehalteten '.-,'iderstand (Ru) besitzen.

   009815/1.1 7 2

   Leers'e he