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Temperaturkompensierte Transistor-Gleichspannungsvorverstärkerstufe
Die Ereindung betrifft eine temperaturkompensierte, in Emitterschaltung arbeitende
Gleichspannungs-Vorverstärkerstufe.
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Die Lage des Arbeitspunktes eines Transistors ist von seiner Umgebungstemperatur
stark abhängig. Transistorverstärkerstufen, die unabhängig von der Umgebungstemperatur
eine konstante Ausgangsgrdsse haben sollen, müssen daher temperaturkompensiert werden.
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zine Verringerung der temperaturbedingten Arbeitspunktschwankung bringt
ein Emitterwiderstand, eine Anordnung, die jedoch eine starke Verstärkungsverminderung
bewirkt. Eine herkömmliche Methode zur Kompensation des Temperaturganges der Basis-Emitterspannung
eines Transistors ist die Verwendung von NTC-Widerständen im Eingangskreis. Die
Temperaturkompensation einer solchen Anordnung ist aber aufgrund der ungleichen
Charakteristiken
von NTC-Widerstand und des Temperaturganges der
Basis-Emitterspannung des Transistors nie vollkommen.
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Darüber hinaus haben lEC-Widerstände große Exemplarstreuung, wodurch
auch die Temperaturkompensation sehr unterschiedlich ist.
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In der deutschen Auslegeschrift 1 223 887 ist eine überlastungssichere,
in Koolektorschaltung betriebene Transistor-Verstärkerstufe beschrieben, bei der
vom Emitter des in Kollektorschaltung arbeitenden Eingangstransistors ein Segeltransistor
gespeist wird, der seinerseits einen zum Eingangstransistor komplementären Transistor
steuert. Durch diese Rücktopplung wird der maximale Kollektorstrom Icmax des Eingangstransistors
bestimmt, so daß bei zu niederohmigem Lastwiderstand kein größerer Strom als ICmaX
fließen kann. Dadurch wird erreicht, daß der Eingangstransistor überlastungsgeschützt
ist, jedoch ist mit dieser Anordnung die Ausgangsspannung am Lastwiderstand weder
temperaturkompensiert, noch kann sie durch einfache Schaltungsänderung temperaturunabhängig
gemacht werden.
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Das Ziel dieser Erfindung ist es daher, eine temperaturkompensierte
ransistor-Gleichspannungsvorverstärkerstufe zu entwickeln, die trotz hoher Verstärkung
eine möglichst vollkommene Temperaturkompensation aufweist und darüber hinaus auch
einfach in ihrem Aufbau ist.
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Das Ziel wird gemäß der Erfindung bei der eingangs erwähnten Schaltung
dadurch erreicht, daß der in Emitterschaltung arbeitende Eingangstransistor und
der zugehörige erste Emitterwiderstand in Serine zu einem Kompensationstransistor
von gleichem Material, jedoch komplementärem Leitfähigkeitstyp, und einem zu diesem
gehörigen zweiten Emitterwiderstand, welcher gleich groß
wie der
erste Emitterwiderstand ist, an der Betriebsspannung liegen, wobei die Kollektoren
der beiden Transistoren miteinander verbunden sind und die Betriebsspannung an den
Enden der beiden Emitterwiderstände und über einen aus zwei Widerstanden bestehenden
Spannungsteiler an der Basis des Kompens£.tionstransistors liegt.
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illit dem Kompensationstransistor wird ein temperaturabhängiger eingeprägter
Strom erzeugt, der dem Eingangstransistor aufgedrückt wird. Am Emitterwiderstand
des Eingangstransistors verursacht dieser Strom einen temperaturabhängigen Spannungsabfall.
Bei Temperaturschwankungen ändert sich die Basis-Emitterspannung des Eingangstransistors
in umgekehrt gleichem Maße wie die Spannung am Emitterwiderstand, wodurch die Lage
des Arbeitspunktes dieser Stufe temperaturunabhängig ist.
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Die Erfindung soll an Hand eines Ausfuhrungsbeispiels näher beschrieben
werden. Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Gleichspannungsvorverstärkerstufe
in Verbindung mit einem Trigger.
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Der Eingangstransistor 3 liegt mit dem Kompensationstransistor 4
in Serie an einer Hilfsspannung UH.
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Bei steigender Eingangsspannung UE an dem Widerstand 1 verringert
sich die Kollektor-Emitterspannung am Transistor 3. Bei einem bestimmten Spannungswert
der Kollektor-Emitterspannung des '2ransistors 3 bekommt der Transistor 9 über den
Widerstand 8 einen zu kleinen Basisstrom und wird dadurch in den gesperrten Zustand
gesteuert, wodurch der Transisitor 10 über die Widerstände 11 und 12 leitend wird
und das Relais 13 anzieht. Durch die Diode 15 wird ein kippendes Verhalten, ähnlich
wie bei einem Schmitt-Trigger erreicht. Die Diode 14 schützt den Transistor 10 vor
der Selbstinduktionaspannung des Relais 13.
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Die Temperaturkompensation des il1ransistors 3 wird durch den Transistor
4 bewirkt, Mit dem Transistor 4 und den Widerständen 5, 6, 7 wird ein eingeprägter
Strom erzeugt, der dem Transistor 3 aufgedrückt wird. Steigt nun die Umgebungstemperatur,
so wird die Basis-Emitterspannung des Transistors 3 um A U kleiner. Ebenso verringert
sich die Basis-Emitterspannung des Transistors 4 um A U. Der Kompensationstransistor
4 wird von einer konstanten Spannung, welche am WiderstalRd 6 abfällt, angesteuert,
d.h. die Summe der Spannungen, die an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 4
und am Widerstand 5 abfallen, ist konstant.
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Verringert sich nun infolge einer Temperaturerhöhung die Basis-Emitterspannung
des Transistors 4 um #U, so hat dies eine Vergrößerung des eingeprägten Stromes
um # I zur Folge, so daß am Widerstand 5 ein um # U erhöhter Spannungsabfall auftritt
und das Spannungsgleichgewicht wieder hergestellt ist.
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Dieser temperaturabhängige eingeprägte Strom durchfließt den Eingangstransistor
3 und den Emitterwiderstand 2, an welchem er einen Spannungsabfall erzeugt, der
die Änderung der Basis-Emitterspannung des Transistors 3 kompensiert. Durch diese
Maßnahme ist die Lage des Arbeitspunktes dieser Stufe temperaturunabhängig.
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Aus der Gleichheit des Temperaturganges der beiden Transistoren 3
und 4 folgt, daß auch die beiden Emitterwiderstände 2 und 5 gleich groß sein miissen.
Zur Lrreichung der gleichen Arbeitstemperatur der beiden 'l'ransistoren 3 und 4,
die f\1r die }1unttion der Schaltung wesentlich ist, sind beide Transistoren auf
einer gemeinsamen Kühlfläche montiert.