DE1955962C - Klirrarmer Verstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen klirrarmen Verstärker zur Vermeidung kubischer Verzerrungen, besonders fur Trägerfrequenzverstärkung unter Verwendung einer Transistorverstärkerstufe in Basisschaltung.

In der Verstärkertechnik ist ein wichtiges Erfordernis, den Klirrfaktor, d. h. den Oberwellengehalt der zu verstärkenden Grundfrequenz, klein zu halten. Die zu diesem Zweck am häutigsten angewendete Methode ist eine Gegenkopplung vom Ausgang auf den Eingang der betreffenden Stufe zurück oder auch über mehrere Stufen zurück. Für viele Anwendungsgebiete, speziell bei schaltbaren Verstärkern von Trägerfrequenzen, ist jedoch im allgemeinen keine Gegenkopplung zulässig. Hier hilft man sich normalerweise dadurch, daß der Ruhestrom gegenüber dem Signalstrom sehr groß, gemacht wird. Durch dieses Verfahren (geringe Aussteuerung) ist man jedoch entweder auf sehr kleine Pegel beschränkt, oder aber die Stromversorgung wird dauernd mit einem großen Ruhestrom belastet. Eine weitere Möglichkeit zur Linearisierung der Ausgangsspannung besteht in der Serienschaltung eines größeren Widerstandes, wodurch jedoch eine häufig unzulässige Dämpfung auftritt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die in Trägerfrequenzsystemen besonders störenden Verzerrungen dritten Grades zum Verschwinden zu bringen. Voraussetzung für die vorliegende Erfindung ist es, daß die auftretenden Verzerrungen s.-» klein bleiben, daß Verzerrungen fünfter und höherer Ordnung vernachlässigt werden können. Alle geradzahligen tfarmcitischen (Verzerrungen 2., 4., 6. Ordnung) können ja erforderlichenfalls durch eine Gegentaktschaltung unterdrückt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß am Transistoreingang ein Vorwiderstand angeordnet ist, dessen Betrag ungefähr gleich ist dem Quotienten aus der Temperaturspannung und dem doppelten Emitterstrom, wobei dieser Quotient dem halben Eingangswiderstand bei kurzgeschlossenem Ausgang entspricht.

Eine günstige Ausbildungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand durch den ohmschen Widerstand der Sekundärwicklung eines an den Emitter der betreffenden Transistorverstärkerstufe angeschlossenen Eingangstransformators gebildet ist, wobei dieser Eingangstransformator zur Vermeidung quadratischer Verzerrungen vorzugsweise als Gegentakttranslormator ausgebildet ist, dessen die Vorwiderstände bildenden Sekundärwick ■ lungshälften zwei in Gegentakt-Basisschaltung betriebene Transistoren ansteuern.

Der Vorteil in der letztgenannten Ausführung ist vor allem darin zu sehen, daß ohne zusätzliche Schaltmittel, lediglich durch geeignete Dimensionierung des ohnehin vorhandenen Gegentakt-Eingangsübertragers eine weitgehende Dämpfung der Verzerrungen dritten Grades erreicht werden kenn, wahrend ja et» Vw zerrungen iwtiuii Grades durch die OegeninkticbBl· tung zum Verschwinden gebracht werden.

An Hand dei Zeichnungen wird im folgenden die *° Erfindung ntther erläutert.

Fig. I zeigt ein Prinzipschaltbitd zur Ableitung der Größe de· VorwiderMandes;

F i g. 2 zeigt eine beispielsweise AusfUhrungsfnrm

In F i g. I MeIIl R den Vorwiderstand dar. dessen ·» GrHUe ermittelt werden »oll, während D die /um Eingangs«rei» gehörende Diodenstrecke eine» Tranm BttftiMchtfhung darstellt.

Für die praktische Anwendung bei kleinen Aussteuerungen kann die Eingangskennlinie des Transistors bzw. der betreffenden Diodenstrecke mit hinreichender Genauigkeit durch

u = L'_rln (f +

dargestellt werden.
Dabei ist U_T die Temperaturspar.nung, die durch

U = -— definiert ist, worin k die Boltzmannkon- ⁷ <?

stante, T die absolute Temperatur und q die Elementarladung darstellt. J₀ ist der Sättigungssperrstrom der Diodenstrecke.

Da die Kennlinie der Diode nicht linear ist, ist die Spannung an der Diode

u = n'i + r₂i² + r,/³ + . (2)

Darin entspricht r, dem in Basisschaltung bei kurzgeschlossenem Ausgang gemessenen Eingangswiderstand h_{n b} des Transistors.

Die Glieder höherer als dritter Ordnung sollen voraussetzungsgemäß vernachlässigbar sein, was in der Praxis auch meist der Fall ist.

Die Spannung M₀ am ganzen System beträgt

«0 = (Ί -> ^R)' + ^r2'² + ^r³ + - (3)
Auflösung nach / ergibt

r_t

Soll das dritte Glied verschwinden, so muß der Faktor bei u% gleich Null werden, d. h.

2t\ - r₃(R + r,) = 0. (5)

Formel (1) nach Potenzen von / entwickelt ergibt

Das ergibt, eingesetzt in Formel (S) und nach R aufgelöst.

^K -

υ,

Man muß also dem Vorwiderstand R den Wert nach Formel (7) getan, um die kubischen Verzerrungen zum Verschwinden zu bringen.

Fig. 2 zeigt eine praktisch durchgeführte Ausruhrungsform in Gegentakischaltung, um aucn die quadratischen Verzerrungen atm Verschwinden zu bringen.

1 stellt die Primärwicklung eines von der zu verstärkenden Wechselspannung V f gespeisten Ein· gungsiransformaton 2 dar.

Mil 3 und 4 sind die Sekundärwicklungen des TrunftfnrmiMnr* 2 br/eichnel. Der Verbindungspunk l S der beiden Sekundarwicklungshulflen ist über die Parallelschaltung des Widerstände« 6 und

»ν

des Kondensators 7 tin Müsse gelegt. Du dadurch der Punkt 5 bei entsprechender Auslegung des Kondensators 7 wechselstrommäßig an Masse liegt, so ist für die zu verstärkende Wechselspannung nur der ohmsche Widerstand der entsprechenden Sekundärwicklungshälfte 3 oder 4 uls Vorwiderstand für den zugehörigen Transistor fl oder 9 maßgeblich. Dieser ohmsche Widerstand der Sekundärwicklungshlilfte muß also den Wert

RiA)= ^

κ 2

haben. Gleichstrommäßig kann man die Vorspannung für die Transistoren 8 und 9 noch durch den Widerstand 6 wählen. Die Basis der beiden Transistören E und 9 liegt wechselstrommäßig an Masse, da der Kondensator 10 für die Wechselspannung keinen nennenswerten Widerstand darstellt. Die Widerstände U und 12 dienen durch die mit ihnen einstellbare Vorspannung zur Wahl des Arbeitspunktes.

Die Kollektoren der Transistoren 8 und 9 sind an die beiden Wicklungshälften 13 und 14 eines symmetrischen Ausgangsübertragers 15 geführt. Der Verbindungspunkt der beiden Wicklungshälften ist über den Widerstand 16 an den positiven Pol der Speisespannung geführt, da über ihn der Kollektorstrom der Transistoren 8 und 9 fließt. Über die Sekundärwicklung 17 des AusgungstrHnsformmors 15 kann die verstärkte klirrfreie Wechselspannung UJ abgenommen werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   I. Klirrarmer Verstärker zur Vermeidung kubischer Verzerrungen, besonders Tür Trägerfrequenzverstärkung unter Verwendung einer Trnnsistorverstürkerstufe in Basisschaltung, dadurch ι gekennzeichnet, daß am Transistoreingang ein Vorwiderstand angeordnet ist, dessen Betrag (R) ungefähr gleich ist dem Quotienten aus der Temperaturspannung (Uj) und dem doppelten Emitterstrom (2J_E), wobei dieser Quotient dem halben Eingangswiderstand (H±\ bei kurzgeschlossenem Ausgang entspricht. '

   2, Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand durch den ohmschen Wideband der Sekundärwicklung eines an den Emitter der betreffenden Transistorverstärkerstufe angeschlossenen Eingangstransformators gebildet ist, wobei dieser Eingangstransformator zur Vermeidung quadratischer Verzerrungen vorzugsweise als Gegentakttransformator ausgebildet ist, dessen die Vorwiderstände bildenden Sekundärwicklungshälften zwei in Gegentakt-Basisschaltung betriebene Transistoren- ansteuern.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen