DE2318587C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen auf konstan- 3» ten Ausgangspegel geregelten Wechselstromverstärker mit einem über einen steuerbaren Gegenkopplungszweipol mit zwei wechselstrommäßig antiparallelgeschalteten Dioden gegengekoppelten Transistor, bei dem die Dioden von einem Regelgleichstrom in Serie durchflossen sind, welcher von einer Gleichrichteranordnung erzeugt ist.

Ein Verstärker der vorgenannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1930 926 bekannt. Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 1044 891 ein Verstärker mit zwei galvanisch gekoppelten Transistoren in Emitterschaltung bekannt, bei dem zum Zweck der Stabilisierung des Arbeitspunktes die Vorspannung der Basis des ersten Transistors statt von einem an der Betriebsspannungsquelle liegenden Spannungsteiler von einem in der Emitterreitung des zweiten Transistors liegenden ohmschen Belastungswiderstand über Siebmittel entnommen ist. Hierbei ist der ohmsche Belastungswiderstand des rweiten Transistors als regelbarer Spannungsteiler ausgebildet und der Arbeitspunkt des ersten Transistors so gewählt, daß an seinem Kollektor etwa die halbe Betriebsspannung liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen bei Eingangspegelschwankungen und Laständerungen auf konitanten Ausgangspegel geregelten Wechselstromverttärker anzugeben, der eine hohe Klirrdämpfung aufweist, mit geringem Schaltungsaufwand auskommt lind sich weitgehend in integrierter Technik aufbauen läßt.

Ausgehend von einem Verstärker der eingangs genannten Art, ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der steuerbare Gegenkopplungszweipol zwischen Kollektor und Basis des Transistors eingeschaltet ist.

Durch Anwendung dieser Maßnahme werden die ausgezeichneten Klirr- und Regeleigenschaften der bekannten Schaltungsart mit antiparallel geschalteten Dioden, deren differentieller Widerstand steuerbar ist, ausgenutzt und gleichzeitig erreicht, daß trot; großen Regelbereiches nur geringe Regelgleichströmi für die Dioden benötigt werden, da der aus dieser Dioden bestehende steuerbare Gegenkopplungszwei pol von einem weitaus geringeren Wechselstrom ah bei bekannten Anordnungen durchflossen wird. Da durch ergibt sich erstens der Vorteil, daß die zu den Gegenkopplungszweipol gehörigen Kapazitäten kleir bemessen werden können und daher der Schaltungsaufbau besser miniaturisiert werden kann, und zwei tens der Vorteil, daß die Gleichstromsteuerleistung für die Dioden, welche der Ausgangsleistung des Verstärkers entnommen wird, wesentlich geringer ist Außerdem ergeben schon kleine absolute Änderungen des Steuergleichstromes große Änderungen dei Gegenkopplung.

Eine bevorzugte Aasführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors galvanisch mit der Basis eines zweiten Transistors verbunden ist, daß bei beiden Transistoren je ein Gleichstromgegenkopplungswiderstand in der jeweiligen Emitterstromzuführung liegt und daß die Basis des ersten Transistors über einen Basiswiderstand mit dem Gleichstromgegenkopplungswiderstand des zweiten Transistors verbunden ist.

Diese bevorzugte Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Einfluß von Störspannungen der Versorgur.gsgleichspannung auf das zu verstärkende und zu regelnde Wechselsignal trotz hoher Regelsteilheit stark abgesenkt ist, so daß auf aufwendige Siebmittel verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen und wirkungsvollen Arbeitspunktstabilisierung der beiden galvanisch miteinander verbundenen Transistoren.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt hierbei in

F i g. 1 einen zweistufigen Verstärker nach der Erfindung und in

F i g. 2 einen erfindungsgemäßen zweistufigen Verstärker mit iiachgeschalteter Leistungsstufe.

Der selektive Wechselspannungsverstärker nach Fig. 1 enthält zwei Stufen mit je einem Transistor, von denen der zweite Transistor 2 basisseitig unmittelbar an den Kollektor des ersten Transistors 1 angeschlossen ist. Beide Transistoren arbeiten in Emitterschaltung und weisen je einen Gleichstrom-Gegenkopplungswiderstand 20 bzw. 21 in der jeweiligen Emitterstromzuführung auf. Hierbei ist der Emitter des ersten Transistors 1 unmittelbar über den Widerstand 20 mit dem emitterseitigen Potential (--) der Versorgungsspannungsquelle und der Emitter des zweiten Transistors 2 über die in Serie geschalteten Widerstände 19 und 21 mit dem genannten emitterseitigen Potential (- ) verbunden. Der Schaltungspunkt des kollektorseitigen Potentials ( + ) der Versorgungsspannungsquelle führt das Wechselstrombezugspotential, das über den Abblockkondensator 17 am Emitter des ersten Transistors 1 und über den Abblockkondensator 18 am Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 21 liegt. Diese Abblockkondensaloren !7 und 18 brauchen im allgemeinen lediglich so groß bemessen zu werden, daß sie für Frequenzen der zu verstärkenden Signale niederohmig sind. Da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gegen Störspannungen der Versorgungsgleichspannung weitgehend unempfindlich ist, kann auf aufwendige Siebmittel, wc z. B. eine besonders große

derstand 21 und damit der Basisstrom des ersten Transistors 1 über dea Basiswiderstand 16 an. Dadurch ändert sich das Potential des Kollektors des Transistors 1 bzw. der Basis des Transistors 2 derart, 5 daß weniger Strom über den Transistor 2 fließt und damit ein geringerer Spannungsabfall an dem Widerstand 21 entsteht.

Liegt nun der Fall vor, daß der Momentanwert der Störspannung auf der Versorgungsspannung der-

und ist mit dem Gleichrichter 12 verbunden. Schließ-Ech ist die genannte Primärwicklung mittels des Kondensators 13 auf die Frequenz des zu verstärkenden und zu regelnden Signals abgestimmt.

Zwischen dem Kollektor des Transistors 1 und dessen Basis ist der steuerbare Gegenkopplungszweipol eingeschaltet, welcher aus den beiden wechselstrommäßig antiparallel geschalteten Dioden 9 und

Bemessung der Abblockkondensatoren 17 bzw. 18, verzichtet werden.

Pie Eingangsspannung U_E wird der Basis des ernten Transistors 1 über den Kondensator IS zugeleitet Weiterhin ist die Basis des ersten Transistors 1 über den Basiswiderstand 16 mit dem Verbindungspuokt des wechselstromgegenkoppelnden Widerstan-Jg₅ 19 und des Gleichstromgegenkopplungswiderftandes 21 des zweiten Transistors 2 verbunden. Der

Kollektor des ersten Transistors 1 ist über den Ar- io art ist, daß das Minuspotential (—) noch stärker nebeitswiderstand 22 mit dem kollektorseitigen Poien- gativ wird, dann werden die Potentiale von Kollektor dal (+) de» Versorgungsgleichspannung und der und Basis des ersten Transistors 1 ungefähr um den-Kollektor des zweiten Transistors 2 über die Teil- selben Betrag zum negativen Potential hin verschowicklung der angezapften Primärwicklung des Aus- ben, da der Großteil der Versorgungsspannung an gangsübertragers 14 mit dem koüektorseitigen Poten- i₅ dem Arbeitswiderstand 22 liegt Die Gleichrichtertial (+) ^der Versorgungsspannung verbunden. Die diode 12 wird erst bei einer um die Störspannung Ausgangsspannung U_A ist an der Sekundärwicklung größeren Wechselspannung leitend, so daß eine Amdes Ausgangsübertragers 14 abnehmbar. Der span- pütudenmodulation mit dem Störabstandsverhältnis nungsführende Endanschluß der Primärwicklung des der Kollektorwechselspannung des zweiten Transi-Ausgangsübertragers 14 liefert eine höhe.« Wechsel- ao stors 2 zur Störspannung entsteht. Ist dieses Verhältipannung als die des Kollektors des Transistors 2 nis nun groß genug gewählt, so kann auf zusätzliche ν .. . ·. _,._ ^i„:„u.:„u.„. *■> ..„u.._.^_ c_i-,_:.o Maßnahmen zur Siebung der Versorgungsspannung

verzichtet werden.

F i g. 2 zeigt einen Verstärker mit zwei Stufen, deren Transistoren 1 und 2 den gleich bezeichneten Transistoren der Anordnung nach F i g. 1 entsprechen und einer Gegentakt-Leistungsstufe mit den Transistoren 4 und 5.

Die Transistoren 4 und 5 arbeiten in Kollektor-

10 sowie den Kondensatoren 8 und 11 besteht. Dabei 30 Basis-Schaltung, ihre Kollektoren sind mit dem geist die Diode 10 anodenseitig unmittelbar an den erdeten, kollektorseitigen Potential (+) der Versor-Kollektor des Transistors 1 und kathodenseitig mit gungsspannungsquelle verbunden. Basisseitig sind die der Anode der Diode 9 und über den Kondensator 8 Transistoren 4 und 5 je an einen Endanschluß der mit der Basis des ersten Transistors 1 verbunden. mittelangezapften Sekundärwicklung des Zwischen-Weiterhin ist die Diode 9 kathodenseitig mit der 35 Übertragers 27 angeschlossen, dessen Primärwicklung Anode des Gleichrichters 12 und über den Konden- im Kollektorkreis des Transistors 2 liegt. Die Primärsator 11 mit dem Kollektor des ersten Transistors 1 wicklung des Zwischenübertragers 27 ist mittels des verbunden. Die Kathode des Gleichrichters 12 liegt Kondensators 26 auf die Frequenz des zu verstärkenan dem spannungsführenden Endanschluß der Pri- den und regelnden Signals bzw. Trägers abgestimmt märwicklung des Ausgangsübertragers 14. Hinsicht- 40 und mittels des Widerstandes 25 definiert bedämpft, lieh des von dem Gleichrichter 12 gelieferten Gleich- Emitterseitig sind die Transistoren 4 und 5 über je stromes werden die beiden Dioden 9 und 10 in Serie eine Schutzdiode 31 bzw. 32 je an einen Endanschluß durchflossen und verändern dadurch ihren differen- der mittelangezapften Primärwicklung des Ausgangstiellen Widerstand. Die in ihren differentiellen Wi- Übertragers 40 angeschlossen, an dessen Sekundärderstand gesteuerten, wechselstrommäßig antiparallel 45 wicklung die Ausgangsspannung U_A abnehmbar ist. geschalteten Dioden bedingen ausgezeichnete Klirr- Mittels des Kondensators 39 ist die Primärwicklung und Regeleigenschaften. Durch die Anordnung die- des Ausgangsübertragers 40 auf die Frequenz des Siser Dioden an einer hochohmigen Stelle des Verstär- gnals bzw Trägers abgestimmt, kers, nämlich zwischen dem Kollektor und der Basis Für Überwachungszwecke besitzt der Verstärker

eines Transistors, wird erreicht, daß trotz großen Re- 50 einen Gleichspannungsausgang für die Gleichspangelbereiches nur geringe Regelgleichströme benötigt nung U₀, welche der Ausgangsspannung U_A proporwerden, da der durch die Dioden 9 und 10 gebildete tional ist. Gewonnen wird diese Spannung U_G mittels steuerbare Gegenkopplungszweipol von einem sehr einer Spannungsverdopplerschaltung mit den Gleichkleinen Wechselstrom durchflossen wird. Auch die richterdioden 41 und 42, dem längs nachgeschaltezugehörigen Kondensatoren 8 und 11 können hierbei 55 ten Widerstand 43, der quergeschalteten Parallelsehr klein bemessen werden. Die von dem Gleich- schaltung, bestehend aus dem Ladekondensator richter 12 gelieferte Gleichspannung wird mit der an und dem Entladewiderstand 45, sowie der längsgedem Arbeitswiderstand 22 abfallenden Gleichspan- schalteten Entkopplungsdiode 46. Teil der Spannung verglichen, und die Differenzspannung fällt an nungsverdopplerschaltung ist auch der Kondensator dem Kondensator 11 ab. Hierbei ergeben bereits 60 37, welcher den Verbindungspunkt der Gleichrichterkleine absolute Änderungen des Steuergleichstromes dioden 41 und 42 über den Widerstand 38 mit dem große Änderungen der Gegenkopplung. einen Endanschluß der Primärwicklung des Aus-

Die Wirkungsweise der Arbeitspunktstabilisierung gangsübertragers 40 verbindet. Der Fußpunkt der des Verstärkers und die Kompensation der auf der Spannungsverdopplerschaltung, d. h. die Kathode dei Versorgungsgleichspannung liegenden Störspannun- 65 Gleichrichterdiode 41 sowie jeweils ein Anschluß des gen kann folgendermaßen dargelegt werden. Würde Kondensators 44 und des Widerstandes 45, liegen der Gleichstrom durch den zweiten Transistor 2 an- auf dem kollektorseitigen Potential ( + ) der Versorsteigen, so steigt auch der Spannungsabfall am Wi- gungsspannungsquelle.

Die Kathode der Gleichrichterdiode 12 ist bei der nung U_A eines (nicht dargestellten) parallelgeschalte-Anordnung nach F i g. 2 an den Verbindungspunkt ten Verstärkers gleicher Art erzeugt wird. Ist der Moder Anode der Gleichrichterdiode 41, der Kathode mentanwert am Emitter des Transistors 4 positiv der Gleichrichterdiode 42 und den einen Anschluß und am Emitter des Transistors 5 negativ, wird die des Kondensators 37 angeschlossen. Hierdurch wird 5 Basis-Emitterstrecke des Transistors 4 in Sperricherreicht, daß hinsichtlich des durch die Dioden 9 tung betrieben, so daß über die Primärwicklung des und 10 fließenden Regelgleichstromes die Gleich- Ausgangsübertragers 40 auch ohne den Hilfstranrichterdioden 41 und 12 zusammen eine weitere sistor 3 kein Strom fließen könnte. Weiterhin be-Spannungsverdopplungsschaltung bilden. Diese Span- treibt die in der Primärwicklung des Ausgangsübernungsverdopplung bringt den Vorteil, daß der erfor- io tragers 40 induzierte Spannung die Basis-Emitterderliche Wert der Regelgleichspannung ohne zusatz- strecke des Transistors S in Durchlaßrichtung, jedoch liehe Wicklung am Ausgangsübertrager 40 erzeugt die Kollektor-Basisstrecke des Hilfstransistors 3 werden kann. sperrt, so daß auch über den Transistor 5 kein Strom Die Eingangsspannung U_E wird der Basis des er- fließt. Um nun zu gewährleisten, daß die zulässige sten Transistor 1 über die Serienschaltung des Wi- 15 Emitter-ßasis-Sperrspannung der Transistoren 4 und derstandes 23 und des Kondensators 24 zugeführt. 5 nicht durch die in der Primärwicklung des Aus-Der Kondensator 8 des Gegenkopplungszweipols ist gangsübertragers 40 induzierte Spannung überschrithierbei an den Verbindungspunkt des Widerstandes ten werden kann, sind die bereits erwähnten Schutz-23 und des Kondensators 24 angeschlossen. Im übri- dioden 31 und 32 jeweils in eine der beiden Emittergen gleicht der die Transistoren 1 und 2 umfassende ao Zuleitungen der Transistoren 4 und 5 eingeschaltet. Verstärkerteil dem Verstärker nach Fig. 1. Um die Endstufe mit den Transistoren 4 und 5 Der Verstärker nach F i g. 2, insbesondere die aus gegen eine beispielsweise durch Kurzschluß herbeiden Transistoren 4 und 5 bestehende Gegentaktend- geführte Überlastung zu schützen, ist eine Schutzstufe ist weiterhin derart ausgestaltet, daß sie als Trä- schaltung vorgesehen, die die Transistoren 6 und 7 gerverstärker in einem Frequenzmultiplexsystem die- 45 enthält, von denen der Transistor 7 vom gleichen und nen kann, bei dem zum Zweck der Erhöhung der Be- der Transistor 6 vom entgegengesetzten Leitfähigtriebssicherheit jeweils zwei Trägerverstärker aus- keitstyp ist, wie die Endstufentransistoren 4 und 5. gangsseitig unmittelbar parallelgeschaltet sind und Die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 7 ist wahlweise der eine oder der andere Verstärker durch derart längs in den Versorgungsgleichstrom einge-Ein- bzw. Ausschalten der jeweiligen Versorgungs- 30 schaltet, daß ihr Kollektor mit der Mittelanzapfung spannung in Betrieb genommen wird. der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 40 und Um nun zu erreichen, daß im Falle der Abschal- ihr Emitter über den Widerstand 36 mit dem emittertung der Versorgungsspannung der Ausgang des Ver- seitigen Potential (—) der Versorgungsspannungsstärkers hochohmig wird, ist im Basiskreis der End- quelle verbunden ist. Der weitere Transistor 6 ist stufe der Hilfstransistor 3 vorgesehen, welcher vom 35 emitterseitig mit der Basis und kollektorseitig mit entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie die Transi- dem Emitter des längsgeschalteten Transistors 7 verstoren 4 und 5 der Endstufe ist. Dieser Hilfstransistor bunden und mit diesem thermisch eng gekoppelt. 3 ist kollektorseitig mit der Mittelanzapfung der Se- Parallel zur Versorgungsspannungsquelle liegt ein kundärwicklung des Zwischenübertragers 27, emitter- aus den Teilwiderständen 29 und 30 bestehender seitig über den Widerstand 28 mit dem emitterseiti- 40 Spannungsteiler, dessen Abgriff mit der Basiselekgen Potential (+) der Versorgungsspannungsquelle trode des weiteren Transistors 6 verbunden ist. Der und basisseitig mit der Mittel anzapfung der Primär- zu begrenzende Versorgungsgleichstrom wird durch wicklung des Ausgangsübertragers 40 verbunden. Wahl des Teilerverhältnisses des Spannungsteilers Durch diese Schaltungsanordnung ist nun der Kollek- 29, 30 festgelegt. Ferner ist ein weiterer Widerstand tor des Hilfstransistors 3 um die Diffusionsspannung 45 34 vorgesehen, über den der Emitter des weiteren der beiden gleichstrommäßig parallelgeschalteten Transistors 6 mit Gleichstrom versorgt wird. Der Emitter-Basisstrecken der Transistoren 4 und S po- weitere Widerstand 34 ist dabei an den Kollektor des sitiver als seine Basis. Der Großteil des über den Wi- längsgeschalteten Transistors 7 angeschlossen, was derstand 28 fließenden Emitterstromes fließt über zur Folge hat, daß die Kollektor-Emitterspannung die Basis des Hilfstransistors 3 ab, und ein kleiner 50 V_CF dieses Transistors 7 immer größer als dessen Teil fließt zum Kollektor des Hilfstransistors und er- Basis-Emitterspannung sein muß. Im einzelnen ergibt zeugt in den Endtransistoren 4 und 5 einen Ruhe- sich die Kollektor-Emitter-Spannung U_CE als Summe strom. Angenommen, die Steuerspannung sei wäh- aus der Basis-Emitterspannung des Transistors 7 und rend einer Halbwelle so gerichtet, daß der Strom dem Spannungsabfall am weiteren Widerstand 34. durch den Transistor 4 vergrößert wird, so fließt in 55 Hierdurch erreicht man den Vorteil, daß die Betriebsdie Basis des Hilfstransistors 3 entgegengesetzt zum spannung für die Endstufentransistoren 4 und 5 im Gleichstrom die momentane Halbwelle des Basis- Kurzschlußfalle besonders gering ist. Bei Erreichen Wechselstromes des Transistors 4 und wird vom KoI- des Wertes, bei dem der Versorgungsstrom der Endlektor des Transistors 3 abgesaugt. Der Spitzenwert stufe begrenzt werden soll, wird die Emitter-Basisdes Basiswechselstromes muß hierbei immer etwas 60 spannung des weiteren Transistors 6, der leitend kleiner als der Gleichstrom durch den Widerstand wird, gleich der Basis-Emitterspannung des längsge-28 sein. schalteten Transistors 7. Damit fließt ein Teil de; Die Wirkungsweise der Endstufe bei abgeschalte- über den Widerstand 34 fließenden Stromes über der ter Versorgungsspannung ist nachstehend für den weiteren Transistor 6 ab. Da sich die Diffusionsspan-Fall erläutert, daß die zulässige Kollektor-Basis- 65 nungen der beiden Transistoren 6, 7 infolge derer Sperrspannung des Hilfstransistors 3 größer als die thermischer Kopplung in Abhängigkeit von der Tem· Spitzenspannung an der Primärwicklung des Aus- peratur in gleicher Weise ändern, kompensiert sid gangsübertragers 40 ist, die durch die Ausgangsspan- der Temperatureinfluß.

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Schließlich ist ein Kondensator 35 zwischen die Basiselektrode des längsgeschalteten Transistors 7 und das emitterseitige Potential (—) der Versorgungsspannung eingeschaltet. Da der Transistor 7 nicht ganz durchgeschaltet ist, wird die Schutzschaltung schon bei relativ kleinen Kapazitätswerten des

Kondensators 35 für Wechselströme der Endstufentransistoren 4 und 5 hochohmig, wodurch eine unzulässige Störung der Versorgungsspannungsquelle vermieden wird. Zugleich ergibt sich aber auch der Vorteil, daß Störspannungen auf der Versorgungsgleichspannung gesiebt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 622/275

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Auf konstanten Ausgangspegel geregelter Wechselstromverstärker mit einem über einen steuerbaren Gegenkopplungszweipol mit zwei wechselstrommäßig antiparallelgeschalteten Dioden gegengekoppelten Transistor, bei dem die Dioden von einem Regelgleichstrom in Serie durchflossen sind, welcher von einer Gleichrichteranordnung erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Gegenkopplungszweipol (8, 9, 10, 11) zwischen Kollektor und Basis des Transistors (1) eingeschaltet ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Transistors (1) galvanisch mit der Basis eines zweiten Transistors (2) verbunden ist, daß bei beiden Transistoren (1 und 2) je ein Gleichstromgegenkopp-Jungswiderstand (20 bzw. 21) in der jeweiligen ao Emitterstromzuführung liegt und daß die Basis des ersten Transistors (1) über einen Basiswiderstand (16) mit dem Gleichstromgegenkopplungswiderstand (21) des zweiten Transistors (2) verbunden ist. as