DE2243297A1 - Transistorverstaerker - Google Patents

Transistorverstaerker

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DE2243297A1
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transistors
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transistor
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Bruno Dipl Ing Wenig
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Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
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Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/42Amplifiers with two or more amplifying elements having their dc paths in series with the load, the control electrode of each element being excited by at least part of the input signal, e.g. so-called totem-pole amplifiers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Description

  • Transistorverstärker Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker für große Amplituden, bestehend aus mehreren in Serie geschalteten leistungstransistoren, die über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand an einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind und zur Einstellung des jeweiligen Arbeitspunktes der Transistoren mit einem parallel liegenden Spannungsteiler in Verbindung stehen. Ein solcher Transistorverstärker ist besonders in der medizinischen Reizstromtecbnik notwendig, damit die Applikation der verschiedensten Stromarten erfolgen kann.
  • 3Jie in der medizinischen Reizstromtechnik verwendeten Schaltungsnordnungen müssen zahlreiche Bedingungen erfüllen, z.B.; 1 . Unverzerrte Übertragung und Verstärkung der gewünschen stromformen.
  • 2. Die Ausgangsstufe muß eine stromkonstante Charakteristik aufweisen, d.b., die Intensität des eingestellten Ausgangsstromes muß auch bei einer Änderung des Patientenwiderstandes in einem abgegrenzten Bereich nahezu konstant bleiben.
  • 3. Die geforderten hohen Stromspitzen auch bei verhältnismäßig hohen Werten des Belastungswiderstandes erfordern eine entsprechende Spannungsfestigkeit der Verstärkerelemente.
  • 4. Bei Einstellung des Intensitätsreglers auf den Ausgangswert Null darf der ausgangsseitige Reststrom den Wert der physiologischen Reizschwelle, der in der Größenordnung von 200-300 #A liegt, nicht überschreiten.
  • Die Realisierung dieser Bedingungen wurde mit Hilfe von Leistungsendpentoden durchgeführt. Dabei mußte bei Geräten mit erhöhten Anforderungen an die Genauig-Leit der Ausgangsparameter auf Spezialröhren mit definierten Anforderungen an die Kennlinienform zurückgegriffen werden. Die Zuverlässigkeit und Lebensdauer dieser Spezialröhren ist gering ebenso ist der Aufwand für eine Stabilisierung der Heizspannung sowie die notwendige Anbeizzeit von Nachteil. Mit dem Binsatz von Transistoren können diese Nachteil zwar verbinden werden, jedoch ist die notwendige Spannungsfestigkeit bei der gleichzeitigen hohen leistungsmäßigen Beanspruchung mit den gegenwärtig vorliegenden Transistoren noch nicht realisierbar.
  • Es ist ein Großsignalverstärker bekannt, der aus einer Serienschaltung von Transistoren besteht. Die Prinzipschaltung dieses bekannten Verstärkers ist in der Figur 1 dargestellt. Bei der Reihenschaltung von Transistoren ist es wichtig, daß die Spannungsaufteilung auf die einzelnen Transistoren T1,T2,T3 und T 4 gleichmäßig ist. Die gleichmäßige Spannungsaufteilung wird durch eine Basisspannungsteilerkette gewährleistet, die aus Widerständen R1, R2, R3 und R4 besteht. Der Steuertransistor T 1 arbeitet in Emitterschaltung und wird gegebenenfalls durch einen Vorverstärker V 1 angesteuert. Die übrigen Transistoren T2, T3 und T4 sind in Basissohaltung angeordnet. Sie dienen praktisch nur zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit.
  • Der Transistorreststrom, der auch durch den Lastwiderstand Ra fließt, setzt sich aus dem typenabhängigen Transistorreststrom und dem Strom, der durch den Basisspannungsteiler fließt, zusammen.
  • Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Spannungsteilung im gesamten Arbeitsbereich der Schaltungsanordnung muß der Strom durch den Basisspannungsteiler cirka lo mal so groß sein wie der Basisstrom, der zur Aussteuerung der Transistoren notwendig ist.
  • Da auch bei der Verwendung von Leistungstransistoren mit hoher Stromverstärkung der Strom durch den Teiler in die Größenordnung von einigen mA fallen würde, ist diese Schaltungsanordnung für den obengenannten Anwendungsfall nicht geeignet.
  • Es ist Zweck der Erfindung, eine Transistorverstärkerschaltung anzugeben, mit der die bei einer Reizstrombehandlung geforderten elektrischen Bedingungen erfüllt werden können.
  • Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem rransistorverst?½ker, der mit in Serie geschalteten leistungstransistoren aufgebaut ist und für die Arbeitspunkteinstellung einen parallel geschalteten Spannungsteiler besitzt, die negative Wirkung des Querstromes durch den Spannungsteiler, die als erhöhter Ruhestrom durch den Arbeitswiderstand auftritt, zu beseitigen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spannungsteiler aus einer Serienschaltung mehrerer Transistoren besteht. Diese sind über einen festen rbeitswiderstand mit der Betriebsspannungsquelle verbunden. Der für diese Transistoren notwendige Spannungsteiler kann nunmehr aus ohmschen Widerstanden bestehen, und der durch sie fließende Querstrom belastet nicht den Arbeitswiderstand der ein Serie geschalteten Leistungstransistoren.
  • Als Steuerspannung für die Transistoren wird die über der Serienschaltung der Leistungstransistoren anliegende Spannung benutzt. Jamit bei der Abnahme der Spannung für die Steuerung der Transistoren ein möglichst geringer Strom entnommen wird, erfolgt diese durch einen Verstärker, der über einen hochohmigen Widerstand an den Verbindungspunkt zwischen dem das höchste Potential gegen Masse führenden Leistungstransistor und seinem Arbeitswiderstand angeschlossen ist. Die Ansteuerung des Transistorverstärkers erfolgt durch den auf niedrigstem Potential liegenden leistungstransistor, wodurch alle in Serie geschalteten Transistoren ausgesteuert werden. Als Eingangsspannung, die gegebenenfalls über einen Vor-Verstärker angekoppelt wird, dient eine Impulsspannung oder Gleichspannung.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Figur näher erläutert werden.
  • In der Figur 2 ist das Prinzipschaltbild des Transistorverstarkers dargestellt. An der Eingangsklemme eines Vorverstärkers V1 wird z.B. eine impulsförmige Spannung angelegt. Die Ausgangsseite des Verstärkers ist mit der Basis eines Ieistungstransistors T1 verbanden. Der Leistungstransistor T1, welcher in Emitterschaltung arbeitet, liegt mit weiteren Transistoren T2,T3 und T4, die in Basisschaltung arbeiten, sowie mit einem Arbeitswiderstand Ra1 in Reihe an der Betriebsspannungsquelle Uc. Parallel zu den Ieistungstransistoren ist eine weitere Transistorkaskade angeordnet, die die Funktion der Basisspannungsteilerkette übernimmt. Sie besteht aus den Transistoren T5,T6 und T7 und wird über einen Arbeitswiderstand Ra2 ebenfalls mit der Betriebsspannungsquelle Uc verbunden. Vtährend der Arbeitswiderstand Ral den Patientenwiderstand darstellt, der sich um einige Zehnerpotenzen ändern kann, ist der Arbeitswiderstand Ra2 ein Festwiderstand. Es ist ersichtlich, daß der benötigte Strom zur Einstellung der Arbeitspunkte für die einzelnen Leistungstransistoren nicht mit über den Arbeitswiderstand Ral und somit nicht über den durch den -Patienten gebildeten Widerstand fließt. Die notwendige Information übe-r den Spannungsabfall an den variablen Lastwiderstand Ra2, also die Kollektorspannung an dem Leistungstransistor T4 wird über einen hochohmigen Widerstand R einem Gleichstromverstärker V2 zugeführt. Dieser wiederum steuert den Transistor T 5 an, womit auch T 6 und T 7- angesteuert werden. Der Arbeitswiderstand Ra2 muß so dimensioniert werden, daß der über ihn entstehende Spannungsabfall im stationären Zustand ein Viertel der gesamten Spannung der Betriebsspannungsquelle Uc beträgt. Der durch den Arbeitswiderstand Ra2 fließende Strom setzt sich aus dem Strom, der durch die zu den Transistoren 2 52 T 6 und T 7 gehörenden Basisteilerwiderständen R1, R2 und R3 fließt, sowie aus dem Ruhe strom der Transistoren T 5 , g 6 und T 7 zusammen. Die Aussteuerung der Transistoren T 5, T 6 und T 7 für den Basisspannungsteiler erfolgt durch den Gleichstromverstärker V2 proportional der am Kollektoranschluß T 4 anliegenden Spannung.
  • Der viderstand R kann entsprechend der Stromverstärkung des Gleichstromverstärkers V2 sehr hochohmig, z0B. einige M gewählt werden. Damit stellt der durch diesen Widerstand R fließende Strom einen vernachlässigbar kleinen Wert dar. Der Ruhe strom, der durch den Arbeitswiderstand R fließt, wird damit fast ausschließlich durch den Transistorreststrom der Leistungstransistoren T 1 bis T 4 bestimmt. Dieser liegt in der geforderten Größe unterhalb der Reizstromschwelle des patienten.
  • Durch diese Schaltungsanordnung kann ein transistorisiertes Reizstromgerät mit verhältnismäßig großer Ausgangsleistung gebaut werden. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungsart liegt in der Konstanz des eingestellten Ausgangsstromes bei Änderung des durch den Patienten gebildeten Laststromwiderstandes.

Claims (3)

Patentansprüche
1. Transistorverstärker, bestehend aus mehreren in Serie geschalteten Leistungstransistoren, die über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand an einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind und zur frbeitspunkteinstellung mit einem parallel liegenden Spannungsteiler in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler aus einer Serienschaltung mehrerer Transistoren (T5;T6;T7) besteht, die über einen Arbeitswiderstand (Ra2) mit der Betriebsspannungsquelle verbunden sind, zu den Transistoren (T5; T6; T7) ein aus ohmschen Widerständen (Ri; R2; R3) bestehender Spannungsteiler parallel liegt und als Steuerspannung für die Transistoren (T5 ; TG; T7) die über der Serienschaltung der Leistungstransistoren (T1;T2;T3;T4) anliegende spannung dient.
2. Transistorverstarker nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Transistoren (T5;T6;T7) über einen Gleichstromverstärker (V2) erfolgt und die Eingangsspannung für diesen über einen hochohmigen Widerstand (R) an dem Verbindungspunkt zwischen dem das höchste Potential gegen den Minuspol (-Uc) der Betriebsspannungsquelle führenden Leistungstransistors () und den Arbeitswiderstand (Ra1) @ abgenommen wird.
Patentansprüche
3. Transistorverstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenschaltung der Leistungstransistoren (T1;T2;T3; T4) der auf niedrigstem Potential liegende Leistungstransistor (11) über einen Verstärker (V1) durch eine Impulsspannung oder Gleichspannung angesteuert wird.
Leerseite
DE2243297A 1971-12-14 1972-09-02 Transistorverstärker Expired DE2243297C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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DD15955871 1971-12-14

Publications (3)

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DE2243297A1 true DE2243297A1 (de) 1973-06-20
DE2243297B2 DE2243297B2 (de) 1980-05-14
DE2243297C3 DE2243297C3 (de) 1982-12-23

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DE2243297A Expired DE2243297C3 (de) 1971-12-14 1972-09-02 Transistorverstärker

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DE (1) DE2243297C3 (de)

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US5032799A (en) * 1989-10-04 1991-07-16 Westinghouse Electric Corp. Multistage cascode radio frequency amplifier
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DE1149059B (de) * 1959-10-12 1963-05-22 Franklin Inst Of The State Of Transformatorloser Transistor-Leistungsverstaerker

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Title
"Siemens Halbleiter-Schaltbeispiele", April 1964, Seiten 66 bis 69 *

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Also Published As

Publication number Publication date
DE2243297B2 (de) 1980-05-14
DE2243297C3 (de) 1982-12-23

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