DE1762561B2

DE1762561B2 -

Info

Publication number: DE1762561B2
Application number: DE1762561A
Authority: DE
Inventors: Hans Hargasser; Ulrich Dipl.-Ing. Renk; Eckart Dipl.-Ing. Schatter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-08
Filing date: 1968-07-08
Publication date: 1978-03-02
Also published as: AT307511B; SE359005B; GB1210366A; FR1602330A; NL6906282A; DE1762561C3; US3546616A; DE1762561A1; CH499922A; CA932820A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen in seiner Verstärkung regelbaren mehrstufigen gleichstromgekoppelten Verstärker gemäß Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei bisher bekannten mehrstufigen Regelverstärkern wurden eine oder mehrere Stufen in ihrer Verstärkung durch Arbeitspunktverschiebung geregelt, wobei das wesentliche Merkmal darin besteht, daß die Kopplung der einzelnen Verstärkerstufen gleichstromtrennend ist.

Will man derartige in ihrer Verstärkung regelbare Verstärker in integrierter Technik aufbauen, so führt die vorgenannte gleichstromtrennende Kopplung der einzelnen Verstärkerstufen zu integrierten Schaltungen, die noch eines relativ großen äußeren Schaltungsaufwandes bedürfen. Aus diesem Grunde sind die vorgenannten in ihrer Verstärkung regelbaren mehrstufigen Verstärker für eine integrierte Ausführung kaum sinnvoll.

Erheblich einfachere Verhältnisse liegen vor, wenn für die Kopplung der einzelnen Verstärkerstufen eine Gleichstromkopplung verwendet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen mehrstufigen, gleichstromgekoppelten monolithisch inlegrierbaren Verstärker eine Möglichkeit der Verstärkungsregelung durch Regelung der Verstärkung der Vorstufen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verstärker der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahme gemäß kennzeichnendem Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

^1U Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verstärkers,

Fig. 2 eine praktische Ausführungsform eines Verstärkers gemäß Blockschaltbild nach Fig.] und

Fig.3 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verstärkers.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 enthält ein erfindungsgemäßer Verstärker eine erste Verstärkerstufe 1 und weitere Verstärkerstufen 2, die der ersten Verstärkerstufe 1 nachgeschaltet sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die weiteren Verstärkerstufen — gegebenenfalls auch eine einzige weitere Stufe — in Form eines einzigen Kästchens in F i g. 1 dargestellt. Das zu verstärkende Signal wird der ersten Verstärkerstufe 1, beispielsweise induktiv über eine Koppelinduktivität 6 an Klemmen 4 und 5 eingespeist. Das verstärkte Signal wird an einem Ausgang 9 der weiteren Stufe 2 entnommen. Von den Verstärkerstufen 2 ist eine Rückführung auf die Eingangsklemme 5 der ersten Verstärkerstufe 1 vorgenommen, mittels der eine Arbeitspunktnachregelung durchgeführt wird. Diese Arbeitspunktnachregelung wird anhand des in F i g. 2 dargestellten praktischen Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Erfindungsgemäß ist nun zur Verstärkungsregelung eine Möglichkeit der Betriebsspannungsänderung der ersten Verstärkerstufe 1 vorgesehen. Die Betriebsspannung wird an einer Klemme 8 zugeführt und gelangt von dieser Klemme direkt an die weiteren Verstärkerstufen 2, so daß deren Betriebsspannung konstant bleibt. In den Zuführungszweig für die Betriebsspannung der ersten Verstärkerstufe 1 ist eine Regelstufe 3 eingeschaltet, der an einem Eingang 7 die Regelspannung zugeführt wird. Damit ist die Betriebsspannung der ersten Verstärkerstufe 1 und als Folge davon auch die Verstärkung regelbar.

F i g. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform eines regelbaren mehrstufigen gleichstromgekoppelten Verstärkers gemäß der Erfindung. Die Vorstufe dieses Verstärkers wird durch einen Transistor Γ 3 gebildet, in dessen Kollektorzweig ein Arbeitswiderstand R 2 vorgesehen ist. Dieser Vorstufe sind zwei weitere Stufen nachgeschaltet, welche durch Transistoren T 4 und Ts gebildet werden. Diese mit Emitterwiderständen R 3 bzw. R 5 beschalteten Transistoren Γ 4 und T 5 werden in Kollektorschaltung (Transistor T₄) bzw. Emitterschaltung (Transistor Γ 5) betrieben. Das Eingangssignal dieses Verstärkers wird von einem Schwingkreis 20 geliefert und induktiv auf den Eingang der Vorstufe Tj gekoppelt. Vom Emitter der letzten Stufe T5 wird über einen Widerstand /?4 die anhand von Fig. 1 erwähnte Arbeitspunktnachregelung vorgenommen. Dieser Regclzwcig führt vom Emitter des Transistors Ts über den Widerstand R 4, eine Klemme 22, die Koppelspule 6 und

eine Eingangsklemme 21 auf die Basis des Transistors Ti. Über diesen Regelzweig können die Kollektorspannung des Transistors Tj und die Kollektorströme der Transistoren T₄ und T₅ konstant gehalten werden. An Klemmen 25 und 26 liegt ein Schwingkreis 30, an dem das Ausgangssignal abnehmbar ist. Die Betriebsspannung der Transistorstufen wird an der Klemme 26 zugeführt. Eine Klemme 23 bildet die Masseklemme der Schaltung. Entkoppelkapazitäten G, Ci und C₃ sind an den Klemmen 22,24 und 26 zugeschaltet.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Änderung der Betriebsspannung der Vorstufe durch einen Transistor Ti vorgenommen, der mit seiner Kollektor-Emitterstrecke in Reihe zum Arbeitswiderstand R 2 des Transistors T_} und mit seinem Kollektor an der Zuführungsklemme 26 für die Betriebsspannung liegt. Die Regelspannung wird dem Transistor Ti an seiner Basis über eine Klemme 28 zugeführt. Darüber hinaus wird mittels eines Widerstandes R 1 ein konstantes Vorpotential an der Basis des Transistors Ti festgelegt, derart, daß der Transistor T2 im ungeregelten Zustand (Regelspannung an der Klemme 28 gleich Null) praktisch als Kurzschluß wirkt.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist die folgende: Zur Erläutertung der Arbeitspunktnachregelung über den Widerstand /?₄ sei beispielsweise angenommen, daß sich der Strom durch den Transistor Ti erhöht. Damit wird dessen Emitterpotential und auch das Basispotential des Transistors Ts positiver. Aufgrund dessen sieigt auch der Strom durch den Transistor T3 und der Spannungsabfall am Widerstand R 2 (der Transistor T2 wirkt im ungeregelten Zustand wie oben erwähnt praktisch als Kurzschluß). Als Folge der Stromerhöhung durch den Transistor T3 sinkt sein Kollektorpotential und gleichsinnig damit auch das Basispotential des Transistors Ts. Damit ist der Stromerhöhung im Transistor Ts entgegengewirkt. Das sich durch diesen Regelvorgang am Kollektor des Transistors T 3 einstellende Potential ist nahezu unabhängig von seinem Kollektorstrom konstant. Der Kollektorstrom des Transistors T₁ kann also für den eigentlichen Regelvorgang geändert werden, ohne daß sich dadurch die Kollektorströme der folgenden Verstärkerstufen Ta und Ts merklich verschieben.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verstärker ist eine Abwärtsregelung vorgesehen, d. h., der Kollektorstrom des Transistors T 3 sinkt mit zunehmender Regelspannung. Wird der Basis des Transistors Ti, der im ungeregelten Zustand wie oben erläutert nahezu einen Kurzschluß darstellt, eine negative Regelspannung zugeführt, so nimmt der Widerstand dieses Transistors mit steigender Regelspannung zu, da er mehr und mehr gesperrt wird. Damit nimmt der Kollektorstrom des Vorstufentransistois Ti ab. Als Folge davon sinkt auch die Verstärkung dieses Transistors.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann ein mit der Regelspannung angesteuerter Regelhilfsverstärker mit wenigstens einer Stufe vorgesehen werden, der mit seinem Ausgangskreis am Eingang des die Betriebsspannung der Vorstufe bzw. die Vorstufen regelnden Transistors liegt. Eine derartige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstärkers ist in Fig. 3 dargestellt, in der gleiche Elemente wie in Fig.2 mil gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Schaltungsteil hinter (in bezug auf die Vorstufe) den Leitungspunkten a, b, c, d ist in F i g. 3 nicht dargestellt, da sich an diesem Schaltungsteil bei Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 nichts ändert.

Der Regelhilfsverstärker wird durch einen Transistor ίο Ti gebildet, der gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung mit seinem Kollektor über ein Koppelglied D — im Ausführungsbeispiel eine Diodenkette — an den Eingang des die Betriebsspannung der Vorstufe bzw. der Vorstufen regelnden Transistors Ti angeschaltet ist. Die Regelspannung wird in diesem Ausführungsbeispiel der Basis des Transistors Ti an der Klemme 28 zugeführt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dem Transistor Ti eine positive Regelspannung zugeführt.

Ober die Diodenkette D wird dabei die Basisvorspannung des Transistors Ti abgesenkt. Damit sinkt auch die Spannung gegen Masse am Emitter des Transistors Ti, die gleichzeitig die Betriebsspannung des Vorstufentransistors T3 ist. Dadurch wird wiederum der Strom durch den Transistor Tz und als Folge davon auch dessen Verstärkung reduziert.

Aufgrund der Diodenkette D wird das Kollektorpotential des Transistors Ti nur so weit abgesenkt, daß dieser Transistor zwar stromlos wird, wobei jedoch sein Kollektorpotential nicht unter einen vorgegebenen Wert sinken kann.

Durch die Diodenkette D wird am Ausgang (Kollektor) des Regelhilfsverstärkers T, gleichzeitig eine vom Regelzustand abhängige Spannung mit vorgebbarem Endwert bei abgeregelter Verstärkung verfügbar gemacht. Wird der erfindungsgemäße Verstärker beispielsweise als regelbarer ZF-Verstärker verwendet, so kann diese Spannung an der Klemme 27 in vorteilhafter Weise zur Regelung von Vorstufe und Mischer des Empfängers verwendet werden.

Bei einer abwärts geregeltpn Stufe, wie sie die Vorverstärkerstufe T₃ darstellt, verkleinert sich mit zunehmender Abregelung das am Ausgang unverzerrt verfügbare Signal. Es kann deshalb erforderlich sein, bei einer abwärts geregelten Stufe einen minimalen Kollektorstrom festzulegen.

Die kann gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung durch ein zusätzliches stromeinprägendes Element erreicht werden, das parallel zu dem im Betriebsspannungszweig der Vorstufe liegenden Transistor T₂ liegt, wobei dieses Element eine Minimalverstärkung bei voller Abregelung festlegt. Bei der Ausführungsform der Fig.3 wird dieses stromeinprägende Element durch einen parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T₂ liegenden Widerstand R gebildet. Um anzudeuten, daß diese Schaltungsvariante eine fakultative zusätzliche Maßnahme ist, ist dieser Widerstand in F i g. 3 gestrichelt dargestellt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der

to Erfindung ist dir im vorstehenden beschriebene Verstärker als integrierter, insbesondere monolithischer, Schaltkreis ausgebildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. In seiner Verstärkung regelbarer mehrstufiger gleichstromgekoppelter Verstärker, bei dem die Verstärkungsregelung durch Arbeitspunktverschiebung in mindestens einer Vorstufe vorgenommen wird, der weitere in ihrer Verstärkung im wesentlichen unbeeinflußte Verstärkerstufen nachgeschaltet sind, und bei dem eine Arbeitspunktnachregelung von den der Vorstufe nachgeschalteten Stufen auf die Vorstufe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung der Vorstufe bzw. der Vorstufen nach Maßgabe einer Regelspannung veränderbar ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einet; mit der Regelspannung angesteuerten Transistor (Ti) im Betriebsspannungszweig der Vorstufe bzw. der Vorstufen zur Änderung der Betriebsspannung nach Maßgabe der Regelspannung.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mit der Regelspannung angesteuerten Regelhilfsverstärker mit wenigstens einer Stufe (Ti), der mit seinem Ausgangskreis am Eingang des die Betriebsspannung der Vorstufe bzw. der Vorstufen regelnden Transistors (T2) liegt.

4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelhilfsverstärker (Ti) über ein Koppelglied (D), beispielsweise eine Diodenkette, an den Eingang des die Betriebsspannung der Vorstufe, bzw. der Vorstufen regelnden Transistors (T2) angeschaltet ist, das am Eingang des Regelhilfsverstärkers (T\) eine vom Regelzustand abhängige Spannung mit regelbarem Endwert bei abgeregelter Verstärkung verfügbar macht.

5. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein zusätzliches stromeinprägendes Element (R), das parallel zu dem im Betriebsspannungszweig der Vorstufe bzw. der Vorstufen liegenden Transistor (T\) liegt, wobei dieses Element eine Minimalverstärkung bei voller Abregelung festlegt.