DE2533889B2 - Gegengekoppelter transistor-breitbandverstaerker - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen gegengekoppelten dreistufigen Transistor-Breitbandverstärker, insbesondere Leitungsverstärker für ein Trägerfrequenzsystem, mit einer Emitterstufe als Eingangsstufe, der die Eingangsspannung über eine einen Sparübertrager enthaltende Brückenschaltung zugeführt wird, mit einem Übertrager im Kollektorzweig des Endslufentransistors und mit einem Bode-Entzerrer und einem Hauptentzerrer im Gegenkopplungsweg.

Ein derartiger Verstärker ist beispielsweise bekannt aus »NEC Research & Development, Nr. 16, Jan. 1070«. Er dient als Leitungsverstärker für ein Trägerfrequenzsystem zur Übertragung von 10 800 Telefonkanälen oder bis zu sechs Videokanälen im Übertragungsbereich .so von 4-60 MHz. Dieser Verstärker enthält hintereinander zwei Emitterstufen und eine Basisstufe als Ausgangsstufe. Bei einer solchen Basisstufe muß bereits die Steuerstufe einen großen Stromhub aufbringen. Um den Stromhub des zweiten Transistors und die damit verbundenen Klirrprodukte zu reduzieren, ist diesem ein Steuertransformator nachgeschaltet, der den für die dritte Stufe notwendigen großen Steuerstrom liefert. Weitere Klirrprodukte können bei diesem Verstärker dadurch verursacht werden, daß die eine Wicklung des <>o Ausgangsübertragers vom Versorgungsgleichstrom des Verstärkers durchflossen wird.

Ein solcher gegengekoppelter Transistorverstärker, der in seinem aktiven Teil relativ viele Bauelemente aufweist, hat, abgesehen von einem komplizierten <\s konstruktiven Aufbau, den weiteren Nachteil, daß die strengen Forderungen hinsichtlich der Stabilität schwierig 7Ii erfüllen sind.

889 Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Leitungsverstärker mit einem Überlragungsbereich von 4-60MHz anzugeben, der bei einer gegenüber dem bekannten Verstärker einfacheren Bauweise die gestellten Forderungen erfüllt

Lösung

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln gelöst.

Beschreibung

Die Erfindung wird nun anhand der einzigen Figur beispielsweise näher erläutert Die Figur zeigt die Prinzipschaltung des Verstärkers.

Der Verstärker hat drei Transistoren, von denen der Eingangstransistor Tr 1 ein pnp-Transistor und die beiden anderen Transistoren Tr 2 und Tr 3 npn-Transistoren sind. Die zu verstärkende Eingangsspannung liegt gegen Masse am Eingang E des Verstärkers. Von dort gelangt sie über einen Kondensator Cl an den Verbindungspunkt zweier Wicklungen eines Sparübertragers Ü1, von denen die eine Wicklung IVl mit ihrem anderen Anschluß mit der Basis des Eingangstiansistors und die andere Wicklung W2 mit ihrem zweiten Anschluß mit Masse verbunden ist. Eine dritte Wicklung W3 des Sparübertragers Ü1 liegt im Emitterkreis des Eingangstransistors und ist ebenfalls einerseits mit Masse verbunden. Der Widerstand Al, der im Emitterkreis zwischen der Wicklung W3 und dem Emitter liegt, dient zur Impedanzanpassung der Eingangsbrückenschaltung. Der Kollektor des Eingangstransistors TrX ist galvanisch mit der Basis des zweiten Transistors Tr 2 verbunden, so daß der Eingangstransistor bezüglich der Signalverstärkung in Emitter-Basis-Schaltung arbeitet

Der Kollektor des pnp-Transistors TrI und die Emitter der npn-Transistoren Tr 2 und Tr 3 sind über Widerstände R2,R3 und R 4 jeweils mit dem Minuspol (-) einer Gleichspannungsquelle verbunden, deren Pluspol ( + ) geerdet ist. Dadurch können niederfrequente Störspannungen, die sich manchmal der Versorgungsspannung überlagern, nicht an den Verstärkerausgang gelangen. Der Pluspol und der Minuspol sind mittels eines Kondensators C2 bezüglich der Hochfrequenz kurzgeschlossen. Der Kollektor des Transistors Tr 2 liegt über einen nicht gezeigten Widerstand an Masse, und die am Emitter erscheinende Ausgangsspannung des in Kollektor-Basis-Schaltung betriebenen Transistors Tr 2 steuert direkt die Basis des Transistors Tr 3, der in Emitter-Basis-Schaltung betrieben ist. Mit der Kollektorstufe Tr 2 läßt sich der Endstufentransistor Tr 3 niederohmig und mit niedriger Spannung ansteuern, so daß die zweite Stufe, auch Steuerstufe genannt, im Gegensatz zum eingangs erwähnten bekannten Verstärker, keinen wesentlichen Klirrbeitrag liefert. Außerdem ist durch diese niederohmige Ansteuerung die schädliche nichtlineare Basis-Kollektor-Kapazität, die sogenannte Miller-Kapazität des Endstufentransistors Tr 3 weitgehend ausgeschaltet.

Ein wesentlicher Teil des neuen Verstärkers ist die Ausgangs-Brückenschaltung, die einerseits das verstärkte Ausgangssignal und andererseits das in den Emitter des Eingangstransistors einzukoppelnde Gegenkopplungssigna'i liefert. Außerdem besorgt die Brückenschaltung die Widerstandsanpassung (Lei-Etungsanpassung) der Ausgangsleitung an den Endstu-

fentransistor Tr3. Die Brückenschaltung enthält im Kollektorzweig des Endstufentransistors Tr 3 einen Sparübertrager Ü2 mit zwei Wicklungen W 4 und W5. Statt dieser zwei Wicklungen können auch drei Wicklungen vorgesehen sein. Zwischen dem Sparüber- > trager und Masse liegt ein Widerstand R 5, der zur Impedanzanpassung der Brückenschaltung dient.

Die Gegenkopplungsspannung wird am Verbindungspunkt P der beiden Wicklungen IV 4 und W5 gegen Masse ausgekoppelt und über einen Hauptent- ic zerrer HE und einen Bode-Entzerrer BE, dessen Abschlußwiderstand RA temperaturabhängig steuerbar ist, dem Emitter der Eingangsstufe zugeführt. Bezüglich des Gegenkopplungssignals arbeitet der Transistor Tr 1 in einer Quasi-Basisschaltung. Außer dem Sparübertra- ι > ger Ü 2 enthält die neue Ausgangsbrückenschaltung einen weiteren Übertrager Ü 3 mit dem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 und mit getrennten Wicklungen W% und W7. Die Wicklung W6 verbindet den Kollektor des Endstufentransistors Tr 3 galvanisch mit Masse und hat ze einen Gleichstromwiderstand, der klein ist gegenüber dem des Sparübertragers Ü 2 mit dem Widerstand R 5. Somit ist der zum Gegenkopplungsweg gehörende Sparübertrager Ü2 im Gegensatz zum Übertrager des bekannten Verstärkers nahezu frei vom Versorgungs- ^ gleichstrom des Verstärkers. Es entfällt der Spannungsabfall am Widerstand Λ 5, so daß eine hohe Versorgungsspannung am Endstufentransistor liegt. Die zweite Wicklung Wl des Übertragers Ü3 ist mit dem Verbindungspunkt P der Wicklungen W 4 und W5 ies ja Sparübertragers Ü2 verbunden. Wie leicht zu zeigen isl, ist die zwischen dem freien Anschluß A der Wicklung W 7 und Masse liegende Spannung UA dem Betrag nach gleich der über der Wicklung W4 liegenden Spannung, wenn die Spannungen über den Wicklungen i> VV6 und W7 zueinander gleichsinnig sind. Der Übertrager 0 3 bewirkt also einen einfachen Übergang von den Brückenpunkten fund Q, die gegenüber Masse ein hohes Potential haben, auf die unsymmetrische Ausgangsleitung des Verstärkers mit der Ausgangsspannung UA.

Die Ausgangs-Brückenschaltung hat neben ihrer einfachen Ausführungsform, die eine nur minimale Phasendrehung gewährleistet, den folgenden günstigen Einfluß auf die Klirrdämpfung des gesamten Verstärkers.

Wie bereits erwähnt, führt der Sparübertrager Ü2 praktisch keinen Gleichstrom, so daß in diesem Übertrager keine gleichstrombedingten Klirrprodukte entstehen. Durch Gleichstromdruchflutung verursachtes Übertragerklirren kann nur im Übertrager Ü 3 entstehen, da dessen eine Wicklung W 6 vom Versorgungsgleichstrom durchflossen wird. Diese Klirrprodukte werden jedoch durch die Gegenkopplung um den Faktor der Umlaufverstärkung reduziert.

Würde der Gleichstrom noch wie beim bekannten Verstärker durch den im Gegenkopplungszweig liegenden Übertrager Ü2 fließen, so würde dessen dadurch hervorgerufenes Übertragerklirren ungedämpft die Ausgangsspannung beeinflussen.

Zu erwähnen bleibt noch, daß die Phase der Ausgangsspannung UA, wie leicht einzusehen ist, entgegengesetzt zur Phase der Eingangsspannung UE ist. Dadurch werden die Klirrprodukte zweiter Ordnung des Verstärkers auf der Übertragungsstrecke gedämpft. Zwischen dem Kollektor der Ausgangsstufe und der Masse liegt eine aus zwei Widerständen R6 und R7 bestehende Spannungsteilerschaltung zur Auskopplung eines Pilotsignals am Anschluß PL Dadurch lassen sich die Entkopplungsbedingungen für den Pilotempfänger in einfacher Weise erfüllen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

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   Gegengekoppelter dreistufiger Transistor-Breitbandverstärker, insbesondere Leitungsverstärker > für ein Trägerfrequenzsystem, mit einer Emitterstufe als Eingangsstufe, der die Eingangsspannung über eine einen Sparübertrager enthaltende Brückenschaltung zugeführt wird, mit einem Übertrager im Kollektorzweig des Endstufentransistors und mit einem Bode-Entzerrer und einem Hauptentzerrer im Gegenkopplungsweg, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitfähigkeitstyp des Eingangstransistors (Tr 1) entgegengesetzt zu dem der beiden anderen Transistoren (TrI, Tr3) ist, daß die zweite Stufe (Tr 2) eine Kollektorstufv: und die dritte Stufe (Tr 3) eine Emitterstufe ist, deren Basis galvanisch mit dem Emitter der zweiten Stufe verbunden ist, daß der Übertrager im KoUektorzweig des Endstufentransistors (Tr3) ein Sparübertrager (Ü2) ist, daß am Ausgang ein weiterer Übertrager (Ü3) mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 vorgesehen ist, dessen eine Wicklung (W6) den Kollektor des Endstufentransistors (Tr3) galvanisch mit Masse verbindet und desser, andere Wicklung (W7) mit einem Anschluß mit einer Anzapfung (P) des Ausgangssparübertragers (Ü2) verbunden ist, derart, daß die Ausgangsspannung (UA) des Verstärkers zwischen ihrem anderen Anschluß (Α)\ιηά Masse liegt.