DE1766654C - Begrenzerverstarkerstufe - Google Patents

Description

V_2b =

R₂₄ +

wobei K_2f, der Betrag der ersten Betriebsspannung (Klemme 26), V_belf> der Ruhespannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke und /_cl6 der Emitterruhestrom des zweiten Transistors (16), /_rl4 der Kollektorruhestrom des ersten Transistors (14), R₂₄ der Kollektorwiderstand (24) des ersten Transistors (14) und R₂₆ der Emitterkreiswiderstand (28) des zweiten Transistors (16) sind.

2. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des ersten Transistors (14) an einem Bezugspotential liegt und sein über einen Emitterwiderstand (20) an der zweiten Betriebsspannung (Klemme 22) liegender Emitter mit dem Emitter eines dritten Transistors (12) zusammengeschaltet ist, dessen Kollektor an der ersten Betriebsspannung (Klemme 26) liegt und dessen Basis mit einer Signalquelle (18) verbunden ist, deren Gleichspannungskomponente gleich dem Bezugspotential ist, und daß das Verhältnis von Kolbktorwiderstand (24) zu Emitterwiderstand (20) des ersten Transistors (14) durch die Gleichung

«24

Vr

35

40

45

55

bestimmt ist, wobei R₁₄ der Kollcktorwidcrstand (24), R₂o der Emitterwidcrsland (20) des ersten Transistors (14), V_MA die Basis-Ejnittcr-Durchlaßspannung des zweiten Transistors (14) und K₂₂ der Betrag der zweiten Betriebsspannung (Klemme 22) sind.

3. Begrenzerverstärkestufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die l>y-is des ersten Transistors (14) an einem Bezugspotential liegt und sein Emitter mit dem Emitter eines dritten Transistors (12) zusammengeschaltet ist, dessen Kollektor an der ersten Betriebsspannung (Klemme 26) liegt und dessen Basis mit einer Signalquelle (18) verbunden ist, deren Gleichspannungskomponente gleich dem Bezugspotential ist und daß die zusammengeschalteten Emitter des zweiten und dritten Transistors (14,12) mit dem Kollektor eines vierten Transistors (40) verbunden sind, dessen Emitter die zweite Betriebsspannung (Klemme 22) und dessen Basis eine Vorspannung zugeführt wird.

4. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (40) eine Temperaturstabilisierungsdiode (44) geschaltet ist und die Basis dieses Transistors über einen Basiswiderstand (42) an die erste Betriebsspannung (Klemme 26) geschaltet ist und daß das Verhältnis von Kollektorwiderstand (24) des ersten Transistors (14) zu Basiswiderstand (42) des vierten Transistors (40) durch die Gleichung

R₂

R₄₂

V_2b-

bestimmt ist, wobei V_be4._Q der Ruhespannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (40) ist.

5. Begrenzerverstärkerstufe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (40) eine remperaturstabilisierungsdiode (44) geschaltet ist und die Basis dieses Transistors über einen Basiswiderstand (42) an das Bezugspotential angeschlossen ist und daß das Verhältnis von Kollektorwiderstand (24) des ersten Transistors (14) zu Basiswiderstand (42) des vierten Transistors (40) durch die Gleichung

■24

_ 2 f ^M

bestimmt ist, wobei V^₀ der Ruhespannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (40) ist.

6. Begrenzerverstärkerstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des zweiten Transistors (16) über einen unterteilten Emitterwiderstand mit der zweiten Betriebsspannung (Klemme 22) verbunden ist und daß der betriebsspannungsseitige Teilwiderstand (30) durch die Gleichung

*Mn — ' .,

I/ V J J?

¹ 2h ~~ 'N-Ih ~ '.14 ^K24

bestimmt ist.

7. Begrenzerverstärkerstufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Transistoren und Widerstände in an sich bekannter Weise in einer integrierten Schaltung ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine Begrcnzervcrstärkerstufc mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor

über einen Kollektorwiderstand an einer ersten Be- thoden-Strecke einer Kathodenfolgerröhre entspricht,

triebsspannung liegt und dessen Basis-Emitter-Strecke keineswegs ausreichend sein, um die Röhre Vernünftig

durch eine Signalquelle angesteuert wird, ferner mit zu betreiben. Ein einfacher Austausch zwischen Röhren

einem zweiten Transistor, der als Emitterfolger ge- und Transistoren ist somit im vorliegenden Falle

schaltet ist und mit seiner Basis unmittelbar an den 5 nicht möglich.

Kollektor des ersten ■ Transistors angeschlossen ist Bei der Entwicklung integrierter Schaltungen treten und dessen Emitter über eine galvanische Verbindung zahlreiche Probleme auf. So sind beispielsweise mit einem zu einer Ausgangsklemme führenden Emit- Koppelkapazitäten zwischen aufeinanderfolgenden terkreiswiderstand an eine zweite Betriebsspannung Stufen Widerstands- und kapazitätsgekoppelter Vergeführt ist. ίο stärker manchmal unerwünscht. Selbst kleine Koppel-Es ist eine mit Röhren aufgebaute Begrenzer- kapazitäten benötigen nämlich in integrierten Schalschaltung bekannt, bei welcher zwei Röhren mit tungen eine beträchtliche Fläche, und kleine Koppelihren Kathoden zusammengeschaltet und über einen kapazitäten begrenzen nicht nur den unteren Fre-Kathodenwiderstand an eine negative Spannung ge- quenzbereich des Verstärkers, sondern auch den legt sind. Dem Gitter der ersten Röhre, welche als 15 oberen und damit die Verstärkung bei der gewünschten Kathodenfolger arbeitet, wird ein Eingangssignal zu- Signalfrequenz; außerdem wird der Frequenzbereich geführt, das über den gemeinsamen Kathodenwider- am oberen Ende auch durch die schaltungsmäßig stand auf die Kathode der zweiten, in Gitter-Basis- parallelliegenden Streukapazitäten, welche bei der Schaltung betriebenen Röhre gekoppelt wird. Die Ausbildung integrierter Kondensatoren auftreten, beAnoden beider Röhren sind über je einen Widerstand 20 grenzt.

an Masse gelegt. Von der Anode der zweiten Röhre Bei hintereinandergeschalteten, direkt gekoppelten wird das Signal dem Gitter einer nachgeschalteten Verstärkerstufen wird die an der Ausgangselektrode Kathodenfolgerröhre zugeführt, deren Anode über einer Stufe auftretende Spannung auch der folgenden einen Widerstand eine positive Spannung zugeführt Stufe zugeführt. Für die Aufrechterhaltung des gewird und deren Kathode über ein Potentiometer 25 wünschten Arbeitspunktes jeder der hintereinanderan Masse liegt. Vom einstellbaren Schleifer des geschalteten Stufen sind daher aufwendige VorPotentiometers kann die Ausgangsspannung mit einer spannungsnetze erforderlich. Außerdem muß für die einstellbaren Amplitude abgenommen werden. Die Arbeitspunktstabilisierung eine Gleichstromrück-Bemessung der Schaltung ist dabei so getroffen, daß kopplung vorgesehen sein. Wenn in einer einzigen die Kathodenfolgerröhre gesperrt ist, wenn die zweite, 30 integrierten Schaltung eine hohe Verstärkung erreicht als Begrenzerröhre wirkende Röhre leitet, und um- werden soll, dann treten in der Rückkopplungsgekehrt. Ferner ist die bekannte Schaltung für einen schleife solche Phasenverschiebungen auf, daß die Betriebsfrequei;'bereich bis 12OkHz ausgelegt. Wahrscheinlichkeit von Schaltungsinstabilitäten verGegenüber dieser bekannten Schaltung besteht größert wird.

die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer 35 Die vorstehend erwähnte Aufgabe der Schaffung symmetrisch arbeitenden, mit Transistoren aufge- eines symmetrisch arbeitenden transistorisierten Bebauten Begrenzerstufe für eine wesentlich höhere grenzers für hohe Betriebsfrequenzen mit gleichen Betriebsfrequenz. Ferner sollen die Ruhepotentiale Ruhepotentialen an den Signaleingangs- und -ausan den Signaleingangs- und -ausgangsklemmen gleich gangsklemmen wird bei einer Begrenzerverstärkersein, damit sich mehrere derartige Stufen ohne 40 stufe mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor Zwischenschaltung von Koppelkapazitäten unmittel- über einen Kollektorwiderstand an einer ersten Bebar hintereinanderschalten lassen. Die besondere triebsspannung liegt und dessen Basis-Emitter- Strecke Problematik bei mit hohen Frequenzen arbeitenden durch eine Signalquelle angesteuert wird, ferner mit Transistorbegrenzerstufen besteht in der Auswirkung einem zweiten Transistor, der als Emitterfolger geder kapazitiven Belastung am Emitter des nach- 45 schaltet ist und mit seiner Basis unmittelbar an der geschalteten Emitterfolger: Wenn nämlich der Emit- Kollektor des ersten Transistors angeschlossen isi terfolger mit einer Signalhalbwelle angesteuert wird, und dessen Emitter über eine galvanische Verbindung welche den ihn durchfließenden Strom herabsetzt mit einem zu einer Ausgangsklemme führenden Emit· und welche sich schneller ändert, als sich die am terkreiswiderstand an eine zweite Betriebsspannung Emitter des Transistors wirksame Belastungskapazität 50 geführt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß di( entladen kann, dann wird der Emittertransistor in beiden Betriebsspannungen hinsichtlich der der Basi: den Sperrzustand gesteuert, so daß er nicht mehr als des ersten Transistors zugeführten Ruhegleichspan Emitterfolger arbeitet und eine Unsymmetrie des nung für einen normalen Betrieb des Transistor: Ausgangssignales verursacht. Wegen der ganz anderen entgegengesetzt gepolt sind und daß der Emitter Vorspannungsverhältnisse bei Elektronenröhren treten 55 kreiswiderstand wesentlich größer als der innen die Probleme der kapazitiven Belastung eines Emitter- Emitterwiderstand des zweiten Transistors bemessei folgers bei der bekannten Röhrenschaltung überhaupt ist, derart, daß die Basis-Emitter-Strecke dieses Tran nicht auf, da die Differenz der Gittervorspannung sistors im Betriebsfrequenzbereich von der am Aus im Arbeitspunkt zur Sperrspannung einige Volt gangsanschluß wirksamen Kapa-'ität ausreichend zu beträgt, während diese Spannungsdifferenz bei einem 60 Verhinderung eines Sperrens dieser Basis-Emitter Transistor ganz erheblich geringer ist. Während ferner Strecke entkoppelt ist und daß die Schaltungspara ein Begrenzertransistor bereits mit einer Kollektor- meter zur Übereinstimmung der Ruhepotentiale al Basis-Spannung in der Größenordnung der Basis- der Ausgangsklemme und an der Basis des erste: Ernitlcr-Abschaltspannungdes Emitterfolgetransistors Transistors so gewählt sind, daß die Gleichun; bereits zufriedenstellend arbeitet, würde bei einer 65 erfüllt ist:
Röhrenschaltung eine Spannung in der Größenordnung von 5 bis 10 Volt zwischen Anode und
Gitter, welche der Sperrspannung der Gitter-Kj- ^2<, = Ku ' ^24 + ^* + ^28 " -.·!* ■

wobei K₂₆ der Betrag der ersten Betriebsspannung, V_hl,u, der Ruhespannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke und l_clb der Emitterruhestrom des zweiten Transistors, /_fl4 der Kollektorruhestrom des ersten Transistors, R₂^ der Kollektorwiderstand des ersten Transistors und R₂g der Emitterkreiswiderstand des zweiten Transistors sind.

Der emitterseitige Teilwiderstand sorgt für eine Entkopplung der an der Signalausgangsklemme wirksamen Kapazität vom Emitter des Emitterfolgertransistors, so daß auch bei schnellen Signaländerungen, beispielsweise bei einer Betriebsfrequenz von 10,7 MHz für den Fall eines Zwischenfrequenzverstärkers, die Emitterspannung der Basisspannung genügend schnell nachfolgt, so daß ein Sperren des Transistors verbindert wird und die Begrenzung symmetrisch bleibt. Die angegebene Bemessung sichert weiterhin eine Gleichheit der Ruhepotentiale an der Signaleingangs- und Signalausgangsklemme, so daß sich mehrere derartige Stufen ohne weiteres hintereinanderschalten lassen. Für den Aufbau eines Begrenzerverstärkers in integrierter Form ist dies insbesondere von Vorteil, da man den für die Ausbildung von Koppelkondensatoren erforderlichen Platz auf dem Schaltungsplättchen einsparen kann.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen von AusführungSbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Begrenzerversiärkerstufe,

F i g. 2 eine Begrenzerverstärkerstufe ohne Trennwiderstand zwischen Emitter und Ausgangsspannungskapazität,

F i g. 3 einen in integrierter Form aufgebauten Zwischenfrequenzverstärker mit Demodulator für phasenmodulierte Wellen und

Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Begrenzerverstärkerstufe.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung zeigt eine Gleichspannungsverstärkerstufe 10, welche eine Grundstufe für integrierte Schaltungen sein kann. Die Verstärkerstufe 10 enthält drei Transistoren 12, 14 und 16, die als emittergekoppelter Verstärker geschaltet sind, der einen Emitterfolger ansteuert.

In dem emittergekoppelten Verstärker ist der Transistor 12 in Kollektorgrundschaltung geschaltet und steuert den in Basisgnindschaltung geschalteten Transistor 14. Der Basis des Transistors 12 werden die Signale von einer Signalquelle 18, welche nicht notwendigerweise ein Bestandteil der integrierten Schaltung sein muß, zugeführt. Die Kopplung zwischen den Transistoren 12 und 14 erfolgt über eine direkte Emitterverbindung über den Widerstand 20, welcher zwischen die Emitter der Transistoren 12 und 14 und den negativen Anschluß 22 der Betriebsspannungsquelle geschaltet ist Die Basis des Transistors 14 ist an ein Bezugspotential, beispielsweise Masse, geschaltet Zwischen den Kollektor des Transistors 14 und eine positive Klemme 26 mit der Betriebsspannung ist ein Lastwiderstand 24 geschaltet Die am Widerstand 24 auftretenden verstärkten Signale werden unmittelbar auf die Basis des Transistors 16 geführt, der als Emitterfolger geschaltet ist und in seinem Emitterkreis ein Paar in Reihe geschaltete Widerstände 28 und 30 enthält Der Widerstand 30 wirkt als Lastwiderstand, an dem Ausgangssignale der Stufe 10 entstehen. Der Widerstand 28 dient der Trennung des Emitters des Transistors 16 von der AusgangskapaziUit 32 des Verstärkers 10, die in gestrichelten Linien angedeutet ist.

Die nicht dargestellte Betriebsspannungsquelle hat drei Anschlußklemmen für eine erdsymmetrische Speisung mit positiver und negativer Spannung. Beispielsweise können die Spannungen an den Klemmen 26 und 22 plus bzw. minus 2,1 Volt gegenüber Masse als Bezugspotential betragen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der emittergekoppelte Verstärker für einen symmetrischen Betrieb dadurch abgeglichen, daß die Basen der Transistoren 12 und 14 auf praktisch der gleichen Spannung (Massepotential) gehalten werden. Weitere Verstärkerstufen der gleichen Schaltung, wie die Ver-

stärkerstufe 10, kann unmittelbar von dieser Stufe angesteuert werden, wenn die Gleichspannung am Verbindungspunkt der Emitterfolger-Widerstände 28 und 30 auf Massepotential gehalten wird. In diesem Falle sind die emittergekoppelten Verstärker der folgenden Stufen abgeglichen, da die Basen ihrer ersten Transistoren gleichstrommäßig auf Massepotential liegen.

Eine vorentwickelte Stufe ist in F i g. 2 dargestellt. Sie war für Fernsehempfänger vorgesehen und arbeitet bei niedrigeren Frequenzen als der erfindungsgemäße Verstärker. Ein Vergleich der beiden Verstärkerstufen zeigt, daß die erfindungsgemäße Stufe gemäß F i g. 1 zusätzlich einen Widerstand 28 im Emitterkreis des Emitterfolger-Transistors 16 enthält.

Bei dem Verstärker nach F i g. 2 betrug das Verhältnis der Widerstände 24 und 20 zur Stabilisierung gegen Temperatur- und Versorgungsspannungsschwankungen 2:1. Bei der Erfindung ist dieses Verhältnis aus noch zu erläuternden Gründen etwas anders gewählt.

F i g. 3 zeigt ein Schaltbild eines Verarbeitungskanals für eine phasenmodulierte Welle bei Frequenzmodulationsempfängern-; diese Schaltung kann in _ integrierter Bauweise ausgeführt sein. Der gestrichelte Kasten 300 veranschaulicht schematisch ein monolithisches Halbleiterschaltungsplättchen für die Verwendung als Zwischenfrequenzverstärker des Empfängers. Das Piäitchen hat an seinem Umfang mehrere Kontaktflächen, über welche die Verbindungen hergestellt werden können. Beispielsweise können über die Kontaktflächen 302 und 304 des Plättchens 300 die frequenzmodulierten Signale zugeführt werden. Die Abmessungen des Plättchens können in der Größenordnung von 14 mm² oder noch weniger betragen.

Die von einer geeigneten Signalquelle, beispielsweise der Mischstufe des Frequenzmodulationsempfängers kommenden frequenzmodulierten Signale werden zwischen dem Anschluß 306 und Masse zugeführt und über einen Kondensator 308 auf eine Resonanzschaltung 310 gegeben, welche auf die Zwischenfrequenz von 10,7 MHz abgestimmt ist Die Resonanzschaltung 310 und der Koppelkondensator 308 werden im dargestellten Beispiel extern an das Plättchen über die Kontaktflächen 302 und 304 angeschlossen.

Die Kontaktfläche 302 ist unmittelbar mit einer ersten Verstärkerstufe 312, welche drei Transistoren 314,316 und 318 enthält, gekoppelt Die beiden ersten Transistoren 314 und 316 sind mit Widerständen 320 und 322 zusammengeschaltet und bilden einen emittergekoppelten Verstärker, während der dritte Transistor 318 mit HiUe der Widerstände 324 und 326

als Emitterfolger geschaltet ist. Das von der Verslärkcrstufe 321 gelieferte Ausgangssignal erscheint am Verbindungspunkt der Widerstände 324 und 326. Die Verstarkerstufe312 ist unmittelbar an eine Bleiche Vcrsiärkcrstufc 328 gekoppelt, welche ebenfalls drei Transistoren 330, 332 und ^enthalt. Die ersten beiden Transistoren 330 und 332 sind mit Hilfe eines Paares Widerstände 336 und 338 zu einem emittergekoppelten Verstärker zusammengeschaltet, während der dritte Transistor 334 mit Hilfe der Widerstände 340 und 342 als Emitterfolger geschaltet ist. „ _{r ΛΛΛ}

Die Verstärkerstufe 328 ist an eine gleiche Stufe 344 gleichspannungsgekoppelt. Der emittergekoppelte Verstärker der Stufc 344 enthält die Transistoren 346 und 348, den Lastwiderstand 350 und den gemeinsamen Emitterwiderstand 352. Der Emitterfolger cmhält den Transistor 354 und die in Reihe falteten W.derstände356 und 358, deren Verbindungspunkt die Ausgangsklemme der Verstärkerstufe 344 bildet Die A⁸usgangssignale von der Verstärkern e 344 entstehen am Widerstand 358 und werden auf eine Begrenzungsstufe 360 gegeben, welche einer.hohen Belrenzunispegel hat und die Transistoren 362,364 und 366 sowie eine Diode 368 und einen Widerstand 370 enthält. Der Transistor 366 wirkt als Konstantstromquelle für die Begrenzerstufe 360 und ist m bekannter Weise mit Hilfe der Diode ³M temperaturkompensiert. Der Transistor 364der Stufe 360 ist über eine Kontaktfläche 372 mit der Pnmarwicl^ng eines Diskriminatorübertragers 374 verbundenJessen Sekundärwicklung über ein Paar ^ntak^chen 376 und 378 mit dem Rest der Disknminatorschalung380 verbunden ist. Der Diskriminator380'ist so abge glichen, daß er an der Mittelanzapfung der Sekundär wicklung des Hhertragers 374 eine Ausgangsgloch spannung liefert, die sich nicht mit dem Signalpegel ^VeSeXkriminator380 ist als Ratio-Detektor aufgebaut, er enthält jedoch nicht den gr weise für die Spitzengleichnchtung Kondensator, welcher sich nicht in ■" herstellen läßt. Die entgegengesetzt lichter des Diskriminator 380 sind ziffern 382 und 384 bezeichnet, wahrend die Kapazitäten der integrierten Lastwiderstande 386und 388 eine Siebung der Signalfrequenz und ihrer Har

monischen bewirkt. j~r,/»Hnliprten

Die vom Diskriminator erzeugten demoduherten Sisnale werden mit Hilfe der dritten Wicklung^es Diskriminatorübertragers 374 einem ^P"m£_e densator390 und einer Tonfrequenzausgangsklemme

392 zugeführt. unterscheidet sich von

Die Schaltung nach Fig. 3 «^^ _{die Be}_ der nach den F ι e. 1 und

triebssp^memdj^
nunaen der Schaltung sind
Zu diesem Zweck ist die positive Spannungsquelle, deren Spannung « mn der Kontaktfläche 496 ^J klemme mit der Kontaktflache 4U» zwischen den Kontaktflachen 406 und sehende ungeregelte Spannung ^" Transistor 362 der hochpegelig Die ri^

Die und

^"S zugeführt. Stute Jou S

spannung werden durch die tmmer _der

bruchsspannung des Transistors 410 ausgereg ^ mit der Kontattfläche 406 über einen Widerstand verbunden ist und dessen Kollektor unangeschlossen bleibt. Die mit der Kontaktfläche 406 bzw. dem Transistor 410 verbundenen Transistoren 414 und 416 dienen als Emitterfolger zur Trennung der der Verstärkerstufe 312 zugeführten geregelten Spannung von der dui Stufen 328 und 344 zugeführten Spannung. Die Schaltung nach F i g. 3 enthält ferner ein Paar Transistoren 418 und 420 und drei Widerstände 422, 424 und 426, die eine Vorspannungsquelle 428 für die Verstärkerstufen 312, 328 und 344 bilden. Die Vorspannungsquelle 428 erzeugt über dem Widerstand 426 eine Spannung, die halb so groß wie die Versorgungsspannung an dem Ende des Widerstandes 422 ist, welches nicht an den Kollektor des Transistors 420 angeschlossen ist, und diese Spannung ist unabhängig von Temperatur und Versorgungsspanmmgwhwankungen. Die Stabilität des Arbeitspunktes der Verstärkerstufen 312, 328 und 344 wird durch eine Gleichspannungsrückkopplung über den Widerstand 430 um diese drei Stufen gewährleistet, bei der über die Kontaktfläche 434 ein überbrückungskondensator 432 mit dem Widerstand 430 verbunden ist Die Begrenzerstufe 360 wird dann automatisch auf dem richtigen Betriebspunkt gehalten, da die Rückkopplung um die Verstärkerstufen 312,. 328 und 324 die Basisspannung des Transistors 362 auf der Hälfte der vorei wähnten Betriebsspannung hält. Die Begrenzerstufe 360 arbeitet auf diese Weise spannungssymmetrisch, ohne in die Rückkopplungsschleife einbezogen zu sein. Dies ist erwünscht, da die Neigung zu Schwingungen mit der Rückkopplungsschleife durch eine möglichst geringe Stufenzahl verringert wird. Eine geeignete Vorspannung für die Begrenzerstufe 360 ist infolge der Verwendung des Widerstandes 436, der in der Basisrückführung des Transistor= 314 liegt und den gleichen Wert wie der in der Basisrückführung des Transistors 360 liegende Widerstand 430 hat praktisch unabhängig von der Stromverstärkung des Transistors. über die Kontaktflächen 402 und 304 sind mit dem Widerstand 436 Uberbrückungskondensatoren und 438 verbunden.

Die in F i g. 3 beschriebene Schaltung enthält vier Verstärkerstufen, welche sich für einen Frequenzmodulationsempfänger eignen, bei dem das dem Verstärker zugeführte Eingangssignal einen geringeren" Signalpegel hat, wenn es mit 10,7 MHz von der Mischstufe geliefert wird, als beispielsweise bei einem Fernsehempfänger, wo es mit 4,5 MHz entweder vom Videogleichrichter oder Videoverstärker geliefert wird. Aus diesen Gründen ist ein dreistufiger Verstärker für einen Frequenzmodulations-Rundfunkempfänger ungeeignet, und es wird eine vierte Verstärkerstufe benötigt Es sei nun angenommen, daß die Verstärkerschaltung nach F i g, 3 einen vierstufigen Verstärker von der in F i g. 2 dargestellten Art bedeutet, d. Il, daß die Widerstände 324, 340 und 356 in den Stufen 312, 328 bzw. 344 weggelassen sind und daß das Verhältnis der Widerstände 320 und 322,336 und 60 und 350 und 352 in diesen Stufen immer 2:1 ist Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Anordnung ein übertragungsverhalten zeigt das etwas schlechter als erwartet ist, weil bei der Zwischenfrequenz von 10,7 MHz die Ausgangskapazität jeder der gemäß 65 F i g. 2 aufgebauten Verstärkerstufen zur Folge haben, daß der Emitterfolger der Stufe bei einem negativ anwachsenden Signal nicht abgeschaltet wird. Das übertragungsverhalten des Emitterfolgers bei positiv

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1

anwachsenden Signalen wird durch die Vergrößerung der Belriebsfrequenz nicht beeinflußt, so daß die Verstärkercharakteristik des Emilterfolgcrs unsymmetrisch ist. Diese Unsymmetrie erzeugt eine Gleichrichtungskomponente, die in Fig. } unerwünscht ist und noch stärker hervortritt, wenn bis auf die letzten Stufen der Verstärkerkette gleichspannungsgekoppell wird und durch diese verstärkt wird. Diese verstärkte Komponente wird zusätzlich durch den Widerstand 430 auf die Basis des Transistors 316 der Verstärkerstufe 312 zurückgeführt und führt zu einer Gesamtwirkung hinsichtlich einer Verschlechterung der Amplitudenmodulationsunterdrückung bei der Frequenzmodulationsgleichrichtung, insbesondere bei sehr starkem Amplitudenmodulationsgrad.

Durch eine Trennung des Emitterfolgertransistors jeder Verstärkerstufe von ihrer Ausgangskapazitäi. wie es die F i g. 1 im Gegensatz zur F i g! 2 zeigt, werden jedoch die Auflade- und die Entladezeitkonstanten dieser Stufen wesentlich symmetrischer, so daß hierdurch die Größe der gleichgerichteten Gleichspannungskomponente verringert wird. Hierdurch verringert sich die verteilte Kapazität über den Emitterfolger-Transistoren, und die Amplitudenmodul?tionsunterdrückung bei hohen Frequenzen wird verbessert.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung im Hinblick auf die Schaltung nach F i g. 2 liegt in folgendem: Dadurch, daß der Lastwiderstand des emittergekoppelten Verstärkers jeder Stufe doppelt so groß ist wie der gemeinsame Emitterwiderstand, ist die am Emitterfolgerausgangswiderstand entstehende Gleichspannung in ihrem Wert gleich der Eingangsbasisspannung des emiUergekoppelten Paares. Diese Gleichspannung wird zusätzlich gegen Temperatur und Versorgungsspannungsschwankungen stabilisiert. In diesem Fall ist die Gleichspannung am Kollektor des zweiten Transistors des emittergekoppelten Verstärkers etwa 0,7 V größer als die Ausgangsspannung, wobei der Spannungsabfall von 0,7 V die Basis-Emitter-Spannung des Emitterfolger-Transistors ist Die Einfügung des Trennwiderstandes in die Verstärkerstufe nach F i g. 3 erfordert somit eine Erhöhung der Gleichspannung am Kollektor, damit derselbe Spannungsabfall am Ausgangswiderstand aufrechterhalten wird, so daß eine Kaskadenschaltung der Stufen möglich ist. Dies wird durch die Verstärkerstufen der F i g. 1 und 3 durch Verringerung des Wertes des Lastwiderstandes des emittergekoppelten Verstärkers und damit des vorerwähnten Widerstandsverhältnisses erreicht, bis die sich daraus ergebende Vergrößerung der Gleichspannung am Kollektor des zweiten Transistors der Verstärkerstufe den zusätzlichen Spannungsabfall am Trennwiderstand der Stufe ausgleicht Die sich ergebende AM-Unterdrückung überwiegt die leichte Temperaturabhängigkeit und Spannungsabhängigkeit, welche durch eine Abweichung vom Widerstandsverhältnis 2:1 entsteht, bei weitem.

Bei der Verstlrkerstufe344 der Fig.3 beträgt das Verhältnis des Widerstandes 350 des emittergekoppelten Verstärkers zum gemeinsamen Emitterwiderstand 352/1,7Z Das gleiche Verhältnis besteht Rir die entsprechenden Widerstände 336 und ß38 in ler Stufe 328 und die Widerstände 320 und 322 in der Stufe 312. Die absoluten Werte für diese Widerstandsiruppen sind jedoch jeweils uns den Faktor 3 vergrößert, um den Stromverbrauch der Stufen 312 und $28 zu verringern. Verwendet man niedrigere Werte

er,/.

Ί·

10

für die Widerstände in der Vcrslürkcrslufe 344, se tritt die unerwünschte Gleichrichtung stärker auf jedoch verringert sich andererseits die Wirkung del Ausgangskapazität auf Emitterfolger - Signalspan nungsändcrungen.

Das genaue Widerstandsvcrhäitnis für den emitter gekoppelten Verstärker zum Ausgleich des zusätzlichen Glcichspannungsabfalls infolge des Emitter folger-Tren η Widerstandes kann durch die folgende

ίο Gleichung wiedergegeben werden:

Ή·3

Hierbei ist

R_L = Last widerstand des emittergekoppelten Verstärkers,

R_c = gemeinsamer Emitterwiderstand, R, = Emitterfolger-Trennwiderstand, R₀ = Emitterfolger-Ausgangswiderstand, £r = hohe Gleichspannung an den Basen der emittergekoppelten Verstärkertransistoren, K^₃ = die Basis-Emitter-Durchlaßspannung des Emitterfolgcrtransistors, die bei monolithischen integrierten Siliziumschaltungen 0,7 Volt ist.

Das Widerstandsverhältnis kann auch aus der Gleichung

bestimmt werden, bei der V der Spannungsabfall am Emitterfolgertrennwiderstand ist, da gilt

—- = Ä

Der am Kollektor des zweiten Transistors des emittergekoppelten Verstärkers erforderliche Gleichspannungsanstieg ist so gerichtet, daß eine Sperrung dieser Stufe verhindert wird. Dadurch wird eine Abstrahlung harmonischer Schwingungen, welche durch

die Verstarkerstufe erzeugt werden können, verringert, und die AM-Unterdrückung bei der FM-Demodulation wird verbessert. Wird dem Kontaktbereich 406 m 11 g. 5 eine ungeregelte Spannung von plus 5 Volt zugeführt und haben die Bauelemente die einge-

tragenen Werte, so entsteht am Ausgangsanschluß jeder Verstärkerstufe eine Ruhegleichspannung von etwa 2,1 Volt Dies ist dieselbe Gleichspannung, wie sie am Basiseingang der Stufe durch die Betriebsspannun^queUe428 und die Rückführungswider-

stände 430 und 436 erzeugt wird.

F i g. 4 zeigt eine Abwandlung des gleichspannungsgekoppelten Verstärkers. Ein Vergleich der beiden Stufen zeigt, daß der gemeinsame Emitterwiderstand 20 der t ig. 1 hier durch die Emitter-Kollektor-Strecke

eines Konstantstromtransistors ersetzt ist, dessen Basis über einen Widerstand 42 mit der positiven Betaebsspannungsklemme 26 verbunden ist Ferner ist über den Emitter-Basis-Übergang des Transistors 40

zur Temperaturkompensation eine Diode 44 gekoppelt. Die Durchlaßspannung über diesem übergang ist praktisch gleich der entsprechenden Spannung am Basis-Emitter-Ubergang des Transistors 16.

Ebenso wie bei den Verstärkerstufen nach den F i g. 1 und 3 erzeugt die Verstärkerstufe nach F i g. 4 praktisch gleiche Eingangs- und Ausgangsgleichspannungspotentiale, wenn der Emitterfolger-Trennwiderstand 28 vorhanden ist und die Widerstände der emittergekoppelten Verstärker richtig gewählt sind. Insbesondere ergibt sich dieser Zusammenhang, wenn die folgende Gleichung gilt:

= Ί

1 -

E - V_h,

(4)

werden die Gleichspannungspotentiale aufrechterhalten, wenn die Gleichung gilt:

±JIJ

- K„„

Wenn für eine der Verstärkerschaltungcn nach den F i g. 1,3 oder 4 die geeigneten Widerstandverhältnisse gewählt werden und die Basis-Emitter-Durchlaßspannungen der Transistoren alle gleich sind, läßt sich zeigen, daß

Vc = E- Ve +

AV

Vc = Ruhegleichspannung am Kollektor des zweiten Transistors des emittergekoppelten Paares,

Ruhegleichspannung am Emitter des zweiten Transistors des Paares und
E und A V wie oben.

Ve =

wobei R₈ der Wert des Widerstandes 42 und E die der Klemme 26 zugeführte Betriebsgleichspannung ist, während die Werte R_L, E_R, R, und R₀ den vorerwähnten entsprechen. In Abhängigkeit vom Spannungsabfall 1 F am Trennwiderstand R, des Emitterfolgers Anders ausgedrückt läßt sich zeigen, daß

Vc-E_n = V_he3 + A V (7)

ist, wobei Vc, E_R, V_bCi und V die vorerwähnten Größen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Begrenzerverstärkerstufe mit einem ersten Transistor, dessen Kollektor über einen Kollektorwiderstand an einer ersten Betriebsspannung liegt und dessen Basis-Emitter-Strecke durch eine Signalquelle angesteuert wird, ferner mit einem zweiten Transistor, der als Emitterfolger geschaltet ist und mit seiner Basis unmittelbar an den Kollektor des ersten Transistors angeschlossen ist und dessen Emitter über eine galvanische Verbindung mit einem zu einer Ausgangsklemme führenden Emitterkreiswiderstand an eine zweite Betriebsspannung geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Betriebsspannungen (Klemmen 22, 26) hinsichtlich der der Basis des ersten Transistors (14) zugeführten Ruhegleichspannung für einen normalen Betrieb des Transistors entgegengesetzt gepolt sind und daß der Emitterkreiswiderstand (28) wesentlich größer als der innere Emitterwiderstand des zweiten Transistors (16) bemessen ist, derart, daß die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors (16) im Betriebsfrequenzbereich von der am Ausgangsanschluß wirksamen Kapazität (32) ausreichend zur Verhinderung eines Sperrens dieser Basis-Emitter-Strecke entkoppelt ist und daß die Schaltungsparameter zur Übereinstimmung der Ruhepotentiale an der Ausgangsklemme und an der Basis des ersten Transistors (14) so gewählt sind, daß die Gleichung erfüllt ist: