DE2430485C3

DE2430485C3 - Adjustable broadband AC voltage amplifier

Info

Publication number: DE2430485C3
Application number: DE19742430485
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kuhr; Heinz Dipl.-Ing. Wellhausen
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1974-06-25
Publication date: 1979-03-22
Also published as: DE2430485B2; DE2430485A1

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren breitbandigen Wechselspannungsverstärker mit einer aus einem ersten und einem zweiten Transistor bestehenden, in Kaskodeschaltung angeordneten Verstärkerstufe, in der eine beliebig gewonnene Regelspannung der Basis des wechselstrommäßig in Basisschaltung betriebenen ersten Transistors zugeführt ist, dessen Kollektor über einen ohmschen Lastwiderstand mit einer Speisespannungsquelle verbunden ist.The invention relates to a controllable broadband AC voltage amplifier with one of a first and a second transistor, arranged in a cascode circuit, amplifier stage in which an arbitrarily obtained control voltage of the base of the first operated in the basic circuit with an alternating current The transistor is fed, the collector of which is connected to a supply voltage source via an ohmic load resistor connected is.

Es ist bekannt, die Regelung des Verstärkungsfaktors einer Transistorstufe durch Absenken des Kollektorstromes zu bewirken. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß ab einer bestimmten Regelstellung der Klirrfaktor erheblich ansteigt, da eine Abschneidung des Signals stattfindet. Ferner ist eine Regelmöglichkeit bekannt, bei der ein Transistor in sein Restspannungsgebiet gesteuert wird. Hierbei ändern sich jedoch die Parameter des Transistors wesentlich, Zudem bewirkt eine Stromänderung in einem Transistor nicht nur bei einem üblichen RC-Verstärker eine Arbeitspunktveränderung, sondern auch bei einem in Kaskode geschalteten, einen ohmschen Lastwiderstand aufweisenden Verstärker, wie er aus der NL-PS 73 17 131 bekannt ist. Der Regelumfang dieser Schältungert wird durch den Einfluß des Klirrfaktors erheblich eingeengt.It is known to regulate the gain factor of a transistor stage by lowering the collector current. However, this has the disadvantage that the distortion factor increases considerably from a certain control position, since the signal is cut off. Furthermore, a control option is known in which a transistor is controlled in its residual voltage range. In this case, however, the parameters of the transistor change significantly. In addition, a change in current in a transistor causes a change in the operating point not only in a conventional RC amplifier, but also in an amplifier connected in cascode and having an ohmic load resistance, as described in NL-PS 73 17 131 is known. The control range of this peeling is considerably narrowed by the influence of the distortion factor.

Einen größeren Regelbereich besitzen in Kaskode geschaltete Verstärkerstufen, die als Lastwiderstand einen Schwingkreis aufweisen!. Derartige, für eine breitbandige Verstärkung von Wechselspannungssignalen jedoch nicht geeignete selektive Verstärkerstufen sind aus der US-PS 31 77 439, der DE-AS 15 12 683, der DE-AS 16 16 238 sowie auch aus der bereits genannten NL-PS 73 17 131 bekanntA larger control range has amplifier stages connected in cascode, which are used as load resistance have an oscillating circuit! Such, for a broadband amplification of AC voltage signals however, unsuitable selective amplifier stages are from US-PS 31 77 439, DE-AS 15 12 683, the DE-AS 16 16 238 as well as from the already mentioned NL-PS 73 17 131 known

Ferner ist aus der DE-AS 16 14 143 ein Verstärker bekannt, der einen gegenüber bekannten SchaltungenFurthermore, from DE-AS 16 14 143 an amplifier is known, which has an opposite known circuits

!0 vergrößerten Regelbereich aufweist. Ein derartiger Verstärker läßt sich jedoch nicht mit üblichen Transistoren aufbauen, sondern erfordert die Verwendung einer speziellen Metall-Oxyd-Silicium-Tetrode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den! 0 has increased control range. However, such an amplifier cannot be built with conventional transistors, but requires the use of a special metal-oxide-silicon tetrode.
The invention is based on the object

Vi Regelbereich des Verstärkungsfaktors eines in Kaskode geschalteten Verstärkers zu vergrößern. Vi to increase the control range of the gain factor of an amplifier connected in cascode.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine weitere, vom Kollektorgleichstrom des ersten Transistors abhängige, aus einer an dem im Kollektorkreis des ersten Transistors angeordneten Widerstand abgegriffenen Spannung abgeieiuete Regdspannung der Basis des in Emitterschaltung betriebenen zweiten Transistors zugeführt ist und daß diese Regelspannung derart bemessen ist, daß der beide TransistorenThis object is achieved according to the invention in that a further, from the collector direct current of the first Transistor dependent, from a resistor arranged in the collector circuit of the first transistor tapped voltage derived regd voltage of the base of the second operated in emitter circuit Transistor is supplied and that this control voltage is dimensioned such that the two transistors

ιί durchfließende Gleichstrom annähern konstant gehalten wird. ιί flowing direct current is kept approximately constant.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Regelspannung für den zweiten Transistor dem Emitter eines dritten, für die RegelungAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the control voltage for the second Transistor to the emitter of a third, for regulation

ι» als Emitterfolger wirkenden Transistors entnommen, wobei dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist.ι »taken from acting as an emitter follower transistor, its base with the collector of the first Transistor is connected.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Auskoppelung der verstärkten WechselspannungAccording to a further embodiment of the invention, the amplified alternating voltage is coupled out

Ji der Kollektorkreis des dritten Transistors ausgebildet. Dadurch läßt sich in vorteilhiifter Weise der dritte Transistor gleichzeitig zur Verstärkung der Wechselspannung heranziehen.Ji formed the collector circuit of the third transistor. This allows the third Use the transistor to amplify the AC voltage at the same time.

Die mit der Erfindung erzielten Vu: teile bestehenThe Vu achieved with the invention: parts exist

■ι« insbesondere darin, daß mit einem derartigen Wechselspannungsverstärker unter Verwendung üblicher Transistoren und bei einem geringen Klirrfaktor ein gegenüber bekannten, in Kaskode geschalteten, breitbandigen Verstärkern erheblich größerer Regelumfang■ ι «in particular that with such an AC voltage amplifier using conventional transistors and with a low harmonic distortion factor, a cascode-connected broadband Amplifiers have a considerably larger control range

•5 erreicht wird. Da der für NF- und HF-Signale gleichsam verwendbare Verstärker für eine Verstärkung von HF-Signalen keine Schwingkreise oder selektive Filter erfordert, läßt er sich 'n Hybrid-Technik aufbauen und damit sehr preiswert herstellen.• 5 is reached. As the one for LF and HF signals at the same time Usable amplifiers for amplifying HF signals no resonant circuits or selective filters requires, he can be built and built on hybrid technology manufacture with it very inexpensively.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described.

Der Kollektor eines ersten nnn-Transistors 1, dessen Emitter mit dem Kollektor eines /weiten npn-Transi-The collector of a first nnn transistor 1, whose Emitter with the collector of a / wide npn transi-

Ti stors 2 verbunden ist, ist über einen Widerstand 3 mit einer Speisespannungsleitung 4 positiver Polarität verbunden. Die mit einem gegen Masse geschalteten Kondensator 5 abgeblockte Spuiscspannungsleitung 4 ist über einen Widerstand 6 an die Klemme 7 einer positiven Speisespannungsquelle angeschlossen. Ein dritter npn-Transistor 8 ist mil seiner Basis an den Kollektor des ersten Transistors; 1, mit seinem Emitter über einen Widerstand 9 an Masse und mit seinem Kollektor über die Ankoppelwidklung 10 eines AM-De-Ti stors 2 is connected, is via a resistor 3 with connected to a supply voltage line 4 of positive polarity. The one connected to ground Capacitor 5 blocked Spuiscspannungsleitung 4 is via a resistor 6 to the terminal 7 of a positive supply voltage source connected. A third npn transistor 8 is mil its base to the Collector of the first transistor; 1, with its emitter via a resistor 9 to ground and with its Collector via the coupling resistance 10 of an AM de-

&■> modulators an die Speisespannungsleitung 4 angeschlossen. Der AM-Deiriödulator, bestehend aus einer Schwingkreisspule 11, einem Schwingkreiskondensator 12, einer Diode 13, einem Ladekondensalor 14 und& ■> modulator connected to the supply voltage line 4. The AM-Deiriödulator, consisting of one Resonant circuit coil 11, a resonant circuit capacitor 12, a diode 13, a charging capacitor 14 and

einem Lastwiderstand 15, ist mit seinem Fußpunkt in den Abgriff eines Spannungsteilers geschaltet, welcher aus zwei Widerständen 16,17 besteht, die zwischen der Speisespannungsleitung 4 und Masse angeordnet sind. Dem an Masse liegenden Widerstand 16 des Spannungsteilers ist ein Kondensator 18 parallel geschaltet. Der Ausgang des AM-Demodulators ist über einen Kondensator 19 an eine Ausgangsklemme 20 gelegt und außerdem über oin aus Widerständen 21, 22 und Kondensatoren 23, 24 bestehendes Siebglied mit der Basis des ersten Transistors 1 verbunden. Die über einen Koppelkondensator 25 mit einer Eingangsklemme 26 verbundene Basis des zweiten Transistors 2 ist über einen ersten Widerstand 27 und einem aweiten Widerstand 28 mit dem über einen Kondensator 29 wechselstrommäßig an Masse geschalteten Emitter des dritten Transistors 8 verbunden. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 27, 28 ist über einen Kondensator 30 mit Masse verbunden.a load resistor 15, is connected with its base in the tap of a voltage divider, which consists of two resistors 16, 17 which are arranged between the supply voltage line 4 and ground. A capacitor 18 is connected in parallel with the resistor 16 of the voltage divider, which is connected to ground. The output of the AM demodulator is connected to an output terminal 20 via a capacitor 19 and also via oin from resistors 21, 22 and Capacitors 23, 24 existing filter element connected to the base of the first transistor 1. The over one Coupling capacitor 25 connected to an input terminal 26 base of the second transistor 2 is over a first resistor 27 and a second resistor 28 with a capacitor 29 AC connected to ground emitter of the third transistor 8. The connection point of the two resistors 27, 28 is connected to ground via a capacitor 30.

Der erste und der zweite Transistor bilden eine Verstärkerstufe in Kaskodeschaltung. Ein der Basis des in Emitterschaltung betriebenen zweiten Transistors 2 über die Eingangsklemme 26 zugeführtes ampliiudenmoduliertes ZF-Signal wird bei gleichzeitiger Verstärkung über den wechselstrommäßig in Basisschaltung arbeitenden ersten Transistor 1 der Basis des dritten Transistors 8 zugeführt Vom Kollektorkreis dieses dritten Transistors 8 gelangt das ZF-Signal zum AM-Demodulator. Das demodulierte Signal wird über den Kondensator 19 der Ausgangsklemme 20 gleichstromfrei zugeführt Die im Demodulator entstehende Gleichspannung wird über die Widerstände 21, 22 der Basis des ersten Transistors 1 als Regelspannung zugeführt. Bei ansteigender ZF-Spannung wird infolge der Regelspannungsänderung der erste Transistor 1 weniger stromdurchlässig und damit die Kollektorspannung am zweiten Transistor 2 geringer. Infolge des sich verringernden, beide Transistoren i, 2 durchfließenden Stromes, wird auch der Spannungsabfall am Widerstand 3 geringer, welches ein Ansteigen der Spannung an der Basis des dritten Transistors 8 bewirkt Dadurch steigtThe first and the second transistor form an amplifier stage in a cascode circuit. An amplitude-modulated IF signal fed to the base of the second transistor 2 operated in the emitter circuit via the input terminal 26 is fed to the base of the third transistor 8 with simultaneous amplification via the first transistor 1, which operates in a base circuit as an alternating current. The IF signal arrives from the collector circuit of this third transistor 8 to the AM demodulator. The demodulated signal is fed direct current-free via the capacitor 19 to the output terminal 20. The direct voltage generated in the demodulator is fed via the resistors 21, 22 to the base of the first transistor 1 as a control voltage. When the IF voltage rises, the first transistor 1 becomes less current-permeable as a result of the control voltage change, and the collector voltage at the second transistor 2 is thus lower. As a result of the decreasing current flowing through both transistors i, 2 , the voltage drop across resistor 3 also decreases, which causes the voltage at the base of third transistor 8 to rise

ίο der den Transistor 8 und den in seinem Emitterweg liegenden Widerstand 9 durchfließender Strom an. Der Spannungsanstieg am Emitter des dritten Transistors 8 bewirkt über die Widerstände 27, 28, weiche den Emitter des dritten Transistors 8 mit der Basis desίο the transistor 8 and in its emitter path lying resistor 9 flowing through current. The rise in voltage at the emitter of the third transistor 8 causes the resistors 27, 28, soft the emitter of the third transistor 8 with the base of the

I) zweiten Transistors 2 verbinden, ein weiteres öffnen des zweiten Transistors 2. Durch diesen zweiten Regelkreis wird der die beiden in Kkskorieschaltung betriebenen Transistoren 1, 2 durchfließende Gleichstrom weitgehend konstant gehalten. Mit einer derarti-I) connect second transistor 2, open another one of the second transistor 2. This second control circuit makes the two in Kkskorieschaltung operated transistors 1, 2 kept flowing direct current largely constant. With such a

»o gen Anordnung ist ein Regelumfang v- .* >60db ohne weiteres möglich. Der eigentliche Verstärker läßt sich sehr vorteilhaft in Hybridtechnik aufbauen und ist sowohl für Hochfrequenz als auch für Niederfrequenz verwendbar.According to the arrangement, a standard range of v- . * > 60db is easily possible. The actual amplifier can be constructed very advantageously using hybrid technology and can be used for both high and low frequencies.

Der Eipsatzpunkt der am Emitter des dritten Transistors 8 entnehmenbaren Regelspannung Ur liegt wesentlich später, als der Einsatz der dem ersten Transistor 1 zugeführten Regelspannung. Daher läßt sich die am Emitter entnehmbare Regelspannung Ur The initial point of the control voltage Ur which can be taken from the emitter of the third transistor 8 is significantly later than the start of the control voltage supplied to the first transistor 1. Therefore, the control voltage Ur

so besonders vorteilhaft zur Regelung von Vorstufentransistoren verwenden.so particularly advantageous to use for regulating pre-stage transistors.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Adjustable broadband AC voltage amplifier with one consisting of a first and a second transistor in a cascode connection arranged amplifier stage in which an arbitrarily obtained control voltage of the base of the AC-wise operated in the base circuit first transistor is supplied, the collector of which is connected to a supply voltage source via an ohmic load resistor, thereby characterized in that a further, from the collector direct current of the first transistor (1) dependent, from a resistor (3) arranged in the collector circuit of the first transistor (1) tapped voltage derived control voltage of the base of the operated in emitter circuit second transistor (2) is supplied and that this Regelspannurtg is dimensioned such that the two Transistors (i, 2) flowing direct current is kept approximately constant.

2. Controllable AC voltage amplifier according to claim 1, characterized in that the control voltage for the second transistor (2) the emitter of a third, for the regulation as an emitter follower acting transistor (8) is taken, whose base with the collector of the first transistor (1) connected is.

3. Controllable AC voltage amplifier according to claim 2, d ^ Jurch characterized in that for Decoupling of the lost alternating voltage of the collector circuit of the '! Ritten transistor (8) is trained.

4. Controllable AC voltage amplifier according to claim 2, characterized in that a delayed control voltage (Ur) is taken from the emitter of the third transistor (8) and fed to pre-stage transistors.