DE1762768A1 - Transistorisierter Leitungsverstaerker mit zwei in Reihe geschalteten Transistoren,die von einem emittergekoppelten Transistorpaar gesteuert werden - Google Patents

Description

Western Electric Company Incorporated ^F·^D· Waldhauer 4 New York, N.Y._ l_0007 U_._S_.A._

Transistorisierter Leitungsverstärker mit zwei in Reihe geschalteten Transistoren, die von einem emitter gekoppelten Transistorpaar gesteuert werden.

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung.

Bekanntlich besteht eine der meistgesuchten Eigenschaften eines Verstärkers darin, daß er eine große Bandbreite und einen hohen Leistungswirkungsgrad ohne Verschlechterung des verstärkten Signals aufweist.

Entsprechend der bekannten Technik ist eine Lösung zur Erzielung einer derartigen Eigenschaft ein Verstärker, der komplementäre Transistoren verwendet, die eine Anpassung der Kennlinien von Transistoren mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp erfordern. Man hat jedoch festgestellt, daß die Anpassung allgemein sehr schwierig zu erreichen ist insbesondere bei hohen Frequenzen.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile und Schwierigkeiten der bekannten Technik durch eine Verstärkerschaltung beseitigt, die aus vier Transistoren desselben Leitfähigkeitstyp besteht, wobei die Emitterelektrode des ersten Transistors und die Kollektorelektrode ' des zweiten Transistors miteinander und mit einer Ausgangsklemme

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verbunden sind, die Kollektorelektrode des ersten Transistors und die Emitterelektrode des zweiten Transistors mit Spannungsmitteln verbunden sind, die Emitterelektrode des dritten und des vierten • Transistors miteinander und mit Spannungsmitteln verbunden sind, die Kollektorelektrode des dritten und des vierten Transistors mit Spannungsmitteln verbunden sind, die Basiselektrode des ersten Transistors mit der Kollektorelektrode des dritten Transistors verbunden ist, die Basiselektrode des zweiten Transietors mit der Kollektorelektrode des vierten Transistors über ein kapazitives Element verbunden ist, die Basiselektrode des dritten Transistors mit einer Eingangsklemme und mit Spannungsmitteln verbunden ist, ein Rückkopplungsweg zur Stabilisierung der Verstärkung der Schaltung vorgesehen ist, sowie eine Schaltanordnung, um sicherzustellen, daß die Eingangs ströme der Basiselektroden des ersten und des zweiten Transistors gleich und außer Phase sind.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Basiselektrode des vierten Transistors und nicht der dritte Transistor mit der Eingangsklemme über einen Gleichstromsperrkondensator verbunden ist, um die Phasenverzögerung eines ersten Signalweges, der aus dem vierten, dem dritten und dem ersten Transistor besteht, an die Phasenverzögerung eines zweiten Signalwegs, der aus dem vierten und zweiten Transistor besteht, anzupassen.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen ersten Leitungsverstärker, der die Erfindung

verkörpert;
Fig. 2 einen zweiten Leitungsverstärker, der die Erfindung

verkörpert, und
Fig. 3 einen dritten Leitungsverstärker, der die Erfindung verkörpert.

Zwei n-p-n Leitungstransistoren 10 und 11 sind mit ihren Emitter-Kollektorkreisen zwischen eine positive Spannungsquelle 12 und eine negative Spannungsquelle 13 geschaltet, wobei die Emitterelektrode 16 und die Kollektorelektrode 17 der Transistoren 10 bzw. 11 miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt der Emitterelektrode 16 und der Kollektorelektrode 17 ist mit dem Belastungswiderstand 18 verbunden, der zwischen der Ausgangsklemme 19 und der Erde liegt. Die Kollektorelektrode 22 des Transistors 10 ist unmittelbar mit der Quelle 12 verbunden, wobei der Betriebsstrom für die Transistoren 10 und 11 durch den Widerstand 20'entsteht, der zwischen die negative Spannungsquelle 13 und die Emitterelektrode 21 des Transistors 11 geschaltet ist. Das Emitterpotential des Transistors 11 entsteht durch die T eiler schaltung, die aus den Widerständen 25 und 26 gebildet ist, die zwischen die Quellen 12 und 13 geschaltet sind, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt

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der Widerstände mit der Basiselektrode 28 des Transistors 11 verbunden ist.

Erfindungsgemäß werden die Basiselektroden 29 und 28 der Transistoren 10 und 11 durch gleiche außer Phase befindlichen Ströme gesteuert, die von den Kollektor elektroden 40 und 41 des emittergekoppelten Transistorpaares 42 und 43 geliefert werden. Das Eingangssignal der Quelle 44 wird bei dieser ersten Ausführung der Erfindung zwischen der Basiselektrode 45 des Transistors 42 und der Erde angelegt, wobei die Basiselektrode 46 des Transistors geerdet ist. Die Widerstände 50 und 51, die die Kollektor elektrode 41 und die Emitterelektrode 43 mit den Quellen 12 und 13 verbinden, dienen dazu, den Transistor 43 geeignet vorzuspannen. Da die Emitterelektrode 55 des Transistors 42 mit der Emitterelektrode des Transistors 43 verbunden ist, vervollständigen die Widerstände 56 und 57, welche die Quelle 12 mit der Kollektorelektrode 40 verbinden, die Vorspannungsschaltung für den Transistor 40. Durch den Widerstand 60, dessen Wert die Verstärkung des Verstärkers bestimmt, ist eine Rückkopplung von der Ausgangsklemme 19 zur Eingangsklemme 30 vorgesehen. Ein Widerstand 61, der zwischen der Eingangsklemme 30 und der Erde liegt, dient dazu, die Spannung der Kollektor elektrode 17 des Transistors 11 zu erzeugen. Um zu verhindern, daß die Gleichspannung an der Kollektorelektrode 41 des Transistors 43 an die Basiselektrode 28 des Transistors 11

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angelegt wird, wird ein Sperrkondensator 62 verwendet. Die Überbrückungskondensatoren 63 und 64 verbinden die Kollektorelektrode 22 des Transistors 10 und die Emitterelektrode 21 des Transistors 11 mit der Erde.

Ohne eine zusätzliche Schaltanordnung würde das Wechselstromsignal in den Widerständen 56 und 57, das an der Kollektorelektrode 40 erhalten wird, größer als das Signal in der Parallelschaltung der Widerstände 50, 25 und 26, die mit der Kollektorelektrode 41 verbunden ist. Dies ist der Fall, weil die Spannung des Kollektors 40 des Transistors 42, welche äie Ausgangsspannung an der Klemme 19 enthält, größer als die Spannung an der Kollektorelektrode 41 ist, welche die Ausgangsspannung nicht enthält. Infolgedessen werden die an die Basiselektroden 29 und 28 der Transistoren 10 bzw. 11 angelegten Ströme nicht gleich sein. Um diese Ströme gleich zu machen, verbindet ein Kondensator 65 die Verbindungspunkte der Widerstände 56 und 57 mit der Ausgangsklemme. Als Ergebnis entsteht eine wesentliche Herabsetzung der Spannung am Widerstand 57, die den Strom in dem Widerstand herabsetzt und den Basiseingangsstrom des Transistors 10 dem Basiseingangs strom des Transistors 11 gleichmacht.

Eine Alternative für die Sicherstellung, daß die Basiseingangsströme der Transistoren 10 und 11 gleich sind, besteht darin, einen Rück-

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kopplungswiderstand zwischen der Ausgangsklemme 19 und der Basiselektrode 28 des Transistors 11 zu verwenden, wie es in der Ausführung der Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Widerstand 75 rückkoppelt einen Signalstrom von der Ausgangsklemme 19 über den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 43 zum Kollektor-Elektroden-Kreis des Transistors 42. Dieser Strom ist zusammen mit dem kleinen Strom im Widerstand 50 etwa gleich dem Strom im Widerstand 77. Infolgedessen sind die an die Basiselektroden 28 und 29 angelegten Ströme gleich. Da der in Fig. 1 dargestellte Kondensator 65 nicht verwendet wird, können die Widerstände 56 und zu einem einzigen Widerstand 77 vereinigt werden, der zwischen der Kollektor elektrode 40 des Transistors 42 und der Quelle 12 liegt. In jeder anderen Hinsicht ist die Schaltung der in Fig. 1 gezeigten gleich, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen versehen sind.

Eine dritte Ausführung der Erfindung, die einen besseren Phasenausgleich und eine konstantere Eingangsimpedanz in Bezug auf die Frequenz ergibt, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Schaltung gleicht derjenigen der Fig. 1 mit folgenden Ausnahmen: Erstens wird das Eingangssignal über einen Eingangs-Gleichstromsperrkondensator 35 an die Basiselektrode 46 des Transistors 43 angelegt, während die Basiselektrode 45 des Transistors 42 über einen Widerstand 36 mit der Erde verbunden ist. Zweitens wird eine Gleichspannung

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an die Basiselektrode 46 des Transistors 43 mit Hilfe einer positiven Spannungsquelle 37 angelegt, die über den Widerstand 38 mit der Basiselektrode 46 verbunden ist.

Der Vorteil der Schaltung der Fig. 3 im Vergleich zur Schaltung der Fig. 1 besteht darin, daß die Phasenverzögerung des oberen Signalweges der Schaltung der aus den Transistoren 43, 42 und 10 besteht, sehr nahe gleich der Phasenverzögerung der unteren Hälfte des Signalwegs der Schaltung ist, der aus den Transistoren 43 und 11 besteht. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung besteht der obere Signalweg aus dem Transistor 42 in Emitterschaltung, dem der Transistor Γ0 in Kollektorschaltung folgt. Der untere Signalweg für das Eingangssignal besteht aus dem Transistor 42 in Kollektorschaltung, dem Transistor 43 in Basisschaltung und dem Transistor 11 in Emitterschaltung. Die Signalverzögerung im unteren Weg der Schaltung der Fig. 1 ist langer als die Verzögerung im oberen Weg, so daß hochfrequente Signale dazu neigen, am Ausgang außer Phase zu sein.

Durch Anlegen des Eingangs signals an die Basiselektrode des Transistors 43, wie es in Fig. 3 dar gesteint ist, besteht nunmehr der obere Signalweg aus den drei Transistoren 43, 42 und 10 in Kollektorschaltung, Basisschaltung und Kollektorschaltung, während der untere Signalweg aus zwei Transistoren besteht, beide in Emitter-

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schaltung. Da Stufen in Emitterschaltung eine längere Eigenverzögerung als Basis- oder Kollektorschaltungen aufweisen, ist die Verzögerung der beiden Stufen in Emitterschaltung im unteren Weg etwa gleich der Gesamtverzögerung, die die drei Transistoren im oberen Weg bringen. Ferner hat man festgestellt, daß die Eingangs impedanz in Bezug auf die Frequenz konstanter ist.

Somit werden erfindungsgemäß zwei in Reihe geschaltete Transistoren durch gleiche außer Phase befindliche Signale gesteuert, die von einem emittergekoppelten Transistor-Paar hergeleitet werden, wobei sämtliche Transistoren den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweisen, und keine Notwendigkeit besteht Transistoren vom komplementären Typ anzupassen, während gleichzeitig ein relativ wirksamer Leistungsverstärker entsteht.

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Claims (5)

F. D. Waldhauer 4 Patentansprüche

1. Verstärkerschaltung
dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltung aus vier Transistoren (10,11, 42, 43) desselben Leitfähigkeitstyps besteht, die Emitterelektrode (16) des ersten Transistors (10) und die Kollektorelektrode (17) des zweiten Transistors (11) miteinander und mit einer Ausgangsklemme (19) verbunden sind, die Kollektorelektrode (22) des ersten Transistors und die Emitterelektrode (21) des zweiten Transistors mit Spannungsmitteln verbunden sind,

die Emitterelektroden (53, 55) des dritten und des vierten Transistors (42, 43) miteinander und mit einem Spannungsmittel verbunden sind, die Kollektorelektroden (40,41) des dritten und des vierten Transistors mit Spannungsmitteln verbunden sind, die Basiselektrode (29) des ersten Transistors mit der Kollektorelektrode (40) des dritten Transistors verbunden ist, die Basiselektrode (28) des zweiten Transistors mit der Kollektorelektrode (41) des vierten Transistors über ein kapazitives Element (62) verbunden ist,

die Basiselektrode (45) des dritten Transistors mit einer Eingangsklemme (30) und mit einem Spannungsmittel verbunden ist, ein Rückkopplungsweg (60) vorgesehen ist, um die Verstärkung der

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Schaltung zu stabilisieren und

eine Schaltanordnung vorgesehen ist, um sicherzustellen, daß die Eingangsströme der Basiselektroden des ersten and des zweiten Transistors gleich und außer Phase sind.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltung einen Rückkopplungskondensator (Fig. 1, 65) enthält, der zwischen der Ausgangsklemme und dem Spannungsmittel für die Kollektorelektrode des dritten Transistors liegt.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltung einen Rückkopplungs wider stand (Fig. 2, 75) enthält, der zwischen der Ausgangsklemme und der Basiselektrode des zweiten Transistors liegt.

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß

die Basiselektrode (Fig. 3, 46) des vierten Transistors (43) und nicht der dritte Transistor, über einen Gleichetromsperrkondensator (Fig. 3, 35) mit der Eingangsklemme verbunden ist, um die Phasenverzögerung eines ersten Signalwegs, der aus dem vierten, dritten und ersten Transistor (43,42,10) besteht, an die Phasenverzögerung

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eines zweiten Signalweges anzupassen, der aus dem vierten und dem zweiten Transistor (43,11) besteht.

5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsmittel mit der Basiselektrode (45) des dritten Transistors verbunden ist.

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