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Regelbare Verstärkerstufe Die übliche Verstärkungsregelung bei einer
Verstärkerstufe mit einem Transistor durch Ändern des Kollektorstromes mit einer
Regelgleichspannung an der Basis hat den Nachteil, daß bei Abwärtsregelung die Verzerrungen
zunehmen und daß das erreichbare Regelverhältnis (Verhältnis der maximalen zur minimalen
Verstärkung der Stufe) relativ klein ist. Man könnte daran denken, die Verzerrungen
durch einen gegenkoppelnden Emitterwiderstand zu verringern. Die Gegenkopplung nimmt
jedoch mit abnehmendem Kollektor- und Emitterstrom ab, so daß deren Wirkung im abwärts
geregelten Zustand nahezu verschwindet, also gerade dann, wenn sie wegen der großen
Signalspannungen benötigt wird. Außerdem ist ds nachteilig, daß wegen der abnehmenden
Gegenkopplung die Wirkung der Verstärkungsregelung vermindert wird.
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Man erhält dagegen eine verzerrungsarme Regelung mit einem relativ
großen Regelverhältnis, wenn man in bekannter Weise (deutsche Patentschrift 1 164
497) in der geregelten Stufe zusätzlich'einen ebenfalls an der Basis mit demselben
Signal gesteuerten Hilfstransistor vorsieht, der mit dem Haupttransistor einen Emitterwiderstand
gemeinsam hat, und man die Verstärkung durch Ändern der Basisgleichspannung des
Haupt-oder Hilfstransistors regelt. Welcher der beiden Transistoren geregelt wird,
hängt davon ab, welchen Regelsinn die Regelspannung hat. Die Ausgangsspannung wird
dem Kollektor des
Haupttransistors, in dessen Kollektorleitung der
Lastwiderstand eingeschaltet ist, entnommen, während der Hilfstransistor kollektorseitig
ohne Widerstand arbeitet. Der gemeinsame Emitterwiderstand verursacht eine Stromverteilung
in der Weise, daß gleichzeitig mit der Herunterregelung des Kollektorstromes (Gleich-
und Wechselstromes) des einen Transistors der Kollektorstrom des anderen'Transistors
zunimmt. Bei genügend großem Emitterwiderstand bleibt der durch den Emitterwiderstand
fließnnde Strom und damit auch die Gegenkopplung im Regelbereich praktisch konstant,
wodurch eine verzerrungsarme Regelung bewirkt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebene Verstärkerstufe
mit Stromverteilungsregelung bezüglich ihrer Verzerrungsarmut und des Regelverhältnisses
weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird bei der zuletzt beschriebenen Verstärkerstufe
dadurch gelöst, daß zusätzlich zur Stromgegenkopplung durch den Emitterwiderstand
eine Spannungsgegenkopplung vom Kollektor des mit einem Kollektorwiderstand versehenen
Hilfstransistors auf eine so gewählte Elektrode der Verstärkerstufe angewendet ist,
daß eine zusätzliche Änderung der Verstärkung bewirkt wird.
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Die Zeichnungen zeigen vier Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In Fig 1 haben die beiden Transistoren (Hilfstransistor 1 und Haupttranststor
2), deren Emitter galvanisch verbunden sind, einen gemeinsamen Emitterwiderstand
3. Die Basiselektroden sind durch die Kondensatoren 4 und 5 wechselstrommäßig miteinander
verbunden. Die Regelspannung UR wird in diesem Beispiel der Basis des Hilfstransistors
1 zugeführt (über den Widerstand 6).
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Zur DurchfUhrung der erfindungsgemäß angewandten Spannungsgegenkopplung
wird der Widerstand 8 in den Kollektorkreis des Hilfstransistors 1 gelegt und der
Kollektor dieses Ttånsistors über den Kondensator 9 mit dem Punkt 7 verbunden. Da
zur
Herunterregelung der Verstärkung der Kollektorstrom (Gleich-und Wechselstrom) des
Haupttransistors 2 verkleinert und der Kollektorstrom des Hilfstransistors 1 vergrößert
wird, nimmt die Gegenkopplungsspannung am Widerstand 8 zu. Hierdurch wird die Herunterregelung
der Verstärkung unterstützt, weil durch die Spannungsgegenkopplung der dynamische
Eingangswiderstand abnimmt, so daß das Regelverhältnis (ein großer Innenwiderstand
der Signal quelle vorausgesetzt) um etwa den Faktor 1 + R8/R3 erhöht wird, wenn
mit R3 und R8 die wirksamen Impedanzen am Ort der Widerstände 3 und 8 bezeichnet
werden. Im heruntergerelten Zustand der Verstärkerstufe kann im Vergleich zur bekannten
Schaltung für gleichen Verzerrungsanteil ein um den genannten Faktor größerer Signalstrom
verarbeitet werden.
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Im Falle der Verstarkungseinstellung von Hand, z.B. als Lautstärkeregler,
ergibt sich der weitere Vorteil, daß mit linearer Änderung der Regelgleichspannung
UR der Lautstärkeeindruck praktisch linear zu- oder abnimmt.
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In Fig. 2 ist die Spannungsgegenkopplung auf den Emitter eines der
Regel stufe vorhergehenden Transistors 10 geführt, indem der Kondensator 9 mit dem
Punkt 7 verbunden ist. Bei Ansteuerung der Basis des Transistors 10 von einer Signalquelle
mit kleinem Innenwiderstand wird das Regelverhältnis und die Verzerrungsarmut um
etwa den Faktor 1 + Rai/R3 verbessert, wenn mit R3 und R11 die wirksamen Impedanzen
am Ort der Widerstände 3 und 11 bezeichnet werden.
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Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Spannungsgegenkopplung
wie in Fig. 1 auf die beiden Basiselektroden ausgeübt wird, jedoch ist der Kollektor
des Transistors 1 galvanisch mit dem Punkt 7 (Kollektor des Transistors 10) verbunden,
womit sich der Vorteil ergibt, daß der
Kondensator 9 und der Widerstand
11 (gestrichelt gezeichnet) entfallen, also die Transistoren 1 und 10 einen gemeinsamen
Kollektorwiderstand 8 haben. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß die Verbesserung
des Regelverhältnisses und der Verzerrungsarmut unabhängig vom Innenwiderstand der
Signalquelle wird.
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In Fig. 4 wird der gemeinsame Emitterwiderstand 3 durch den Transistor
12 gebildet, der einen konstanten Gleichstrom liefert, und das Eingangssignal wird
der Basis dieses Transistors zugefuhrt. Auch bei dieser Schaltung wird eine Verbesserung
des Regelverhältnisses und der Verzerrungsarmut erreicht, wenn erfindungsgemäß eine
Spannungsgegenkopplung vom Kollektor des Hilfstransistors 1 auf die Basis des Transistors
12 geführt wird.
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Es soll noch erwähnt werden, daß gleiche Vorteile durch die erfindungsgemäße
Anordnung erreicht werden, wenn in der Verstärkerstufe mehrere Haupt- und/oder mehrere
Hilfstransistoren verwendet werden, die direkt oder über Netzwerke einander-parallel
geschaltet werden. Auch kann bei Verwendung der Anordnungen als Niederfrequenzverstärker
mit regelbarer Verstärkung der Widerstand 8 und/oder der Kondensator 9 durch Netzwerke,
deren übertragungsleitwert frequenzabhängig ist, ersetzt werden, wodurch eine verstärkungsabhängige
Beeinflussung des Frequenzganges möglich ist.