DE2555824A1 - Transistorvorspannungskreis - Google Patents

Description

It 3490

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Transistorvorspannungskreis

Die Erfindung betrifft Transistorvorspannungskreise und insbesondere Kreise zur Stabilisierung der Kollektorgleichströme zweier Transistoren unabhängig von Änderungen des Faktors h-^.

Γ Γι

Es wurden bereits Transistorvorspannungskreise zur Erzeugung bestimmter Kollektorströme für zwei Transistoren bei bestimmten Konstruktionskriterien entwickelt, jedoch werden unter anderen Bedingungen wie die Verwendung eines der Transistoren als Dämpfungsglied nicht alle Erfordernisse solch eines Kreises durch den Stand der Technik erfüllt. Z.B. können bestimmte Widerstandswerte in dem Kreis nicht ohne Beeinflussung der Eingangsimpedanz einer der Stufen bzw. des dynamischen Arbeitsbereichs des Kreises beliebig geändert werden. Andere Widerstandswerte müssen aufrecht erhalten werden, um unerwünschtes thermisches Rauschen zu verhindern.

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Eine detaillierte Beschreibung zweier bekannter, in den Fig. 1 und 2 gezeigter Kreise erfolgt später, wobei diese detaillierte Schaltungsbeschreibung in enger Beziehung zu Teilen der Schaltungsbeschreibung der in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Erfindung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Transistorvorspannungskreis für zwei Transistoren zu schaffen, deren Kollektorgleichströme unabhängig von Änderungen des Faktors h_„ stabilisiert werden können.

Ulli

Durch die Erfindung wird ein Transistorvorspannungskreis, wie er zuvor beschrieben wurde, geschaffen, der einen Vorspannungstransistor hat, dessen Emitterkreis mit den Basiskreisen zweier Transistoren verbunden ist, und der zwei als Dioden geschaltete Transistoren aufweist, die in den Basiskreis des Vorspannungstransistors geschaltet sind.

Bei dem Transistorvorspannungskreis, wie er zuvor,beschrieben wurde, können die Widerstände in den Vorspannungskreisen jedes der Transistoren zur Erzielung einer optimalen Stabilisierung in einem bestimmten Verhältnis gewählt werden.

Bei dem Transistorvorspannungskreis, wie er zuvor beschrieben wurde, kann ein dritter, als Diode geschalteter Transistor in den Emitterkreis des Vorspannungstransistors geschaltet sein, um die Stabilisierung weiter zu verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 und 2 Schaltbilder bekannter Schaltungen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Kreise,

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Figur 3 und 4 detaillierte Schaltbilder des Transistorvorspannungskreises gemäß der Erfindung, aus denen die Verwendung bestimmter Widerstände und als Dioden geschalteter Transistoren hervorgeht,

Figur 5 und 6 den Fig. 3 und 4 ähnliche Schaltbilder, wobei die Verbindungspunkte der Basiskreise der Transistoren Q- und Q- vertauscht sind, um die Verstärkung des ersten Transistors hoch und die Verstärkung des zweiten Transistors niedrig zu machen, im übrigen diese Kreise jedoch gleich denen der Fig. 3 und 4 sind, und

Figur 7 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Kreises,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorvorspannungskreis, durch den die Basen zweier Transistoren mit einer stabilisierten Vorspannung unter der Bedingung gleicher Kollektorströme und verschiedener Emitterwiderstände versorgt werden können.

Wenn bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Schaltung die Basis-Emitter-Spannung V__ und der Stromverstärkungsfaktor h-__ eines Vorspannungstransistors Q₀ gleich denjenigen eines Verstärkungstransistors Q^ ist, dessen Basis mit der Vorspannung versorgt wird, können die Werte der KoI-lektorgleichströme beider Transistoren und deren Verhältnis auf einen bestimmten WJBrt festgelegt werden, selbst wenn der Faktor h„„ geändert wird.

Solch ein Vorspannungskreis wird nun anhand der Fig. 1 beschrieben. Der Emitter eines VerstMrkungstransistors Q- ist über einen Widerstand 1 geerdet, sein Kollektor ist über einen Lastwiderstand 3 mit einer Spannungsquelle B verbunden und seine Basis ist über einen Kondensator mit einem Signaleingangsanschluß t- verbunden. Ein Aus-

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gangsanschluß t₂ steht an einem Kondensator 12 zur Verfügung, der mit dem Kollektor des Transistors Q- verbunden ist.

Ein Vorspannungskreis BK, bestehend aus einem Transistor Q₂ und Widerständen 4, 5 und 6, führt der Basis des Transistors Q₁ eine Vorspannung zu. Der Emitter von Q„ ist über einen Widerstand 4 geerdet und sein Kollektor ist über einen Widerstand 6 mit der Spannungsquelle B verbunden. Ein Widerstand 5 bildet einen Vorspannungskreis zwischen Kollektor und Basis und der Kollektor ist über einen Widerstand 2 mit der Basis des Transistors Q- verbunden. Die Widerstandswerte der Widerstände 1 bis 6 sind im folgenden mit R₁ bis R_g bezeichnet, die Spannungen zwischen den Basen und den Emittern der Transistoren Q₁ und Q₂ mit V _E1 und B_BE2» die Basisgleichströme der Transistoren Q- und Q₂ mit I₁ und I_ß2/ ihre Kollektorgleichströme mit I_c1 und !„₂ und ihre Emittergleichströme mit I_E1 und I_E2.

Die Gleichspannungsgleichung für die Spannung an dem Kollektor des Transistors Q₂ ist folgende:

¹EI¹¹I ^{+ V}BE1 ^{+ 1}B^₂ = ¹E₂^ ^{+ V}BE2 ^{+ 1}B₂^₅ — ⁽¹⁾

Wenn in der Gleichung (1) angenommen wird, daß V «. = und der Faktor h eines jeden Transistors Q₁ und Q₂ gleich ist, ergibt sich die folgende Gleichung (2):

^1+hFE 1

h" I_n«R< + ι, I_,-R<>

FE ^{C1 1 h}FE ^{C1 2}

Wenn die folgende Gleichung (3) erfüllt ist:

¹Ci * ^{k X}C2

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wobei k eine Konstante ist, und wenn die Gleichung (2) neu geordnet wird, erhält man die folgende Gleichung (4):

1^+hpp ι

(k R₁ - R,) + IT-(Jc R₉ - R₁.) = 0 ... (4)

^hFE ^{1 4 h}FE ^{2 5}

Die Bedingung zur Erfüllung der Gleichung (4) unabhängiq von Änderungen von h „ ist folgende:

k R₁ = R. ... (5)

]C Ro ⁼ Rr · · . (D)

Wenn die Widerstände R., R₂, R₄ und R₅ sogewählt werden, daß sie die Gleichungen (5) und (6) erfüllen, ergibt sich die folgende Gleichung durch Einsetzen der Gleichungen (5) und (6) in die Gleichung (2):

^1+hPE 1

-K=T ^R1 ^(Ici - ^{k I}c2^{) +} EII ^R2

Γ Γι Γ Γι

- ^{k 1}C₂) ⁽ΊΓ^ ^R1 ⁺ iT~

^^{Δ n}FE FE

I_c1 = k I_c2 ... (3)

Dies bedeutet, daß die Gleichung (3) erhalten wird. Es kann daher gesagt werden, daß die Gleichung (3) erfüllt ist, wenn die Widerstände R₁, R₃, R₄ und R₅ so gewählt werden, daß sie die Gleichungen (5) und (6) erfüllen.

Es ist bekannt, daß der Gleichstrom I ,. temperaturstabilisiert ist, wenn die Gleichung (3) erfüllt ist, und dies bedeutet, daß der Strom I- aus dem folgenden Grund mit der Temperatur nicht geändert wird:

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χ —	R6	VBE2	R6	B
IC2	+ R4	"T" χ\, « /1

Wenn daher die Gleichung (3) erfüllt ist, ist I-.. und damit I - unabhängig von Änderungen von h „ konstant.

Ein Beispiel, bei dem die Basen der beiden Transistoren Q₁ und Q. durch einen Vorspannungstransistor Q_, wie in Fig. gezeigt ist, vorgespannt ist, wird anhand der Fig. 2 beschrieben, in der die entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind.

In Fig. 2 bezeichnet Q₃ einen Verstärkungstransistor, der einen weiteren Transistorverstärker bildet, und hierbei ist der Transistor Q₃ an die Ausgangsstufe des Transistors Q₁ angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand 7 geerdet. Sein Kollektor ist über einen Lastwiderstand 9 mit der Spannungsquelle B verbunden und ein Ausgangsanschluß t₃ ist mit dem Kollektor verbunden. Die Basis des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand 18 mit dem Kollektor des Transistors

verbunden. Der Kollektor des Transistors Q- des Vorspannungskreises BK ist über einen Widerstand 8 mit der Basis des Transistors Q₃ verbunden. Ein Kondensator 19, der zwischen den Kollektor des Transistors Q_ und Erde geschaltet ist, verhindert, daß ein Eingangssignal an der Basis des Transistors Q₃ zu der Basis des Transistors Q₁ über die Widerstände 8 und 2 rückgekoppelt wird.

Die Widerstandswerte der Widerstände 7 bis 9 werden im folgenden mit R₇ bis R_g bezeichnet, die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q₃ wird mit V„₃ bezeichnet, sein Basisgleichstrom mit I_B3f sein Kollektorgleichstrom mit I_₃ und sein Emittergleichstrom mit I_E3· Wenn die Transistoren Q₁ und Q₃ in einem einzigen Halbleiter als integrierter Kreis ausgebildet werden, haben die Transistoren Q₁ und Q₃ im wesentlichen die gleichen Kennlinien. Die Kollektorgleichströme I-.. und I_,₃ sollen daher im wesent-

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lichen auf den gleichen Wert stabilisiert werden, da die günstigsten Arbeitsgleichströme beider Transistoren im wesentlichen die gleichen sind.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 können ähnliche Gleichungen wie die Gleichungen (1) bis (4) im Falle der Fig. 1 aufgestellt werden, und wenn die Widerstandswerte R₄, R₅, R_ und Rg so gewählt werden, daß sie die folgenden Gleichungen (7) und (8) unter der Annahme von V_Bp2 ⁼ V-,-,., erfüllen, wird die sich ergebende Gleichung (9) er-

füllt:

k R"7 ⁼⁼ Ri ... (V)

^{= k}

Daher können durch Erfüllung der Gleichungen (5), (6) , (7) und (8) beide Gleichungen (3) und (9) erfüllt werden, und beide Transistoren Q- und Q₃ werden bezüglich der Umgebungstemperatur unter der Bedingung gleicher Kollektorströme stabilisiert.

Wenn der Transistor Q- als Dämpfungsglied verwendet wird und eine Verstärkung von weniger als 1 hat, dann wird, um den dynamischen Bereich des Transistors Q- ausreichend breit zu machen, der Widerstandswert R₁ groß gewählt. Es kann unzweckmäßig erscheinen, einen Transistorverstärker mit einer Verstärkung weniger als 1 in Kombination mit einem weiteren Transistorverstärker mit einer Verstärkung sehr viel größer als 1 zu wählen. Jedoch wird solch eine Schaltungskonstruktion oft verwendet, um die Gesamtverstärkung beider in Kaskade geschalteter Transistorverstärker zu steuern.

Üblicherweise ist der vorangehende Verstärker, der als Dämpfungsglied arbeitet, ein verstärkungsgesteuerter

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Verstärker, jedoch zeigt die zugehörige Schaltung der Fig. 3 der Kürze halber keine Verstärkungssteuereinrichtung.

Fig. 4 zeigt einen weiteren Fall, bei dem jeder der Transistoren Q₁ und Q₃ eine Verstärkung größer als 1 hat, und der nachfolgende Transistor Q₃ einen bereiteren dynamischen Bereich als der vorangehende Transistor Q-.

Wenn Q₁ als Dämpfungsglied verwendet wird und die Verstärkung des Transistors Q₁ konstant gehalten wird, ist es notwendig, den Widerstandswert R₃ im Verhältnis zu dem Widerstandswert R₁ groß zu machen. Es kann auch notwendig sein, den Kollektorstrom I_c1 konstant zu machen und die Widerstandswerte R~, R₄ und R- müssen im Verhältnis zu dem Widerstandswert R₁ groß sein.

Wenn es möglich ist, die Widerstände R₇, R_fi und R~ zusammen im Verhältnis zu dem Widerstandswert R₁ zu erhöhen, kann kein Problem auftreten. Es kann jedoch der Fall eintreten, daß der Widerstandswert R_g nicht ausreichend groß gemacht werden kann. Der Grund ist folgender: Da der Widerstandswert R_ die Eingangsimpedanz der folgenden Stufe umfaßt, nämlich des Verstärkterkreises, der dem Transistor Q₃ zugeordnet ist, der eine niedrige Eingangsimpedanz erfordert, kann R_g nicht ausreichend groß gemacht werden.

Wenn daher die Widerstandswerte R- und Rg im Verhältnis zu R₁ und R2 groß gewählt werden, um den Kollektorgleichstrom I₃ konstant zu machen, wird die Wechselstromverstärkung klein, die durch das Verhältnis R₉ZR₇ bestimmt wird.

Wenn der Widerstandswert R₇ zu groß wird, kann ein starkes thermisches Rauschen auftreten. Es ist daher nicht

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erwünscht, den Widerstandswert R- groß zu machen. Um den dynamischen Bereich des Verstärkerkreises der ersten Stufe ausreichend breit zu machen, muß der Widerstandswert R₁ unabhängig von dem thermischen Rauschen groß gewählt werden.

Es gibt einen weiteren Fall, bei dem der Widerstandswert R₁ klein sein muß, während der Widerstandswert R_ groß sein muß, um die Verstärkung des Transistors Q₁ ausreichend hoch und den dynamischen Bereich des Transistors Q₃ ausreichend breit zu machen. Wenn die Widerstandswerte R. und Rj. des Vorspannungskreises BK und die Widerstandswerte R₁ und R₂ so gewählt werden, daß der Transistor Q₁ bei dem günstigsten Kollektorstrom stabilisiert ist, kann der Transistor Q₃ nicht bei dem gleichen Kollektorstrom stabilisiert werden. Wenn dagegen die Widerstandswerte R. und Rc des Vorspannungskreises BK und die Widerstandswerte R- und Rg gewählt werden, um den Transistor Q₃ bei dem günstigsten Kollektorstrom zu stabilisieren, kann der Transistor Q₁ nicht bei dem gleichen Kollektorstrom stabilisiert werden.

Im Hinblick auf die Nachteile des Standes der Technik schafft die Erfindung einen einzigen Vorspannungskreis zur Vorspannung der Basen von zwei Transistoren unabhängig von dem Unterschied der Widerstandswerte, der oben erwähnt wurde.

Die Erfindung schafft einen Vorspannungskreis, durch den die Kollektorgleichströme der jeweiligen Transistoren auf einem gewünschten konstanten Wert unabhängig von Änderungen des Faktors h^ durch unabhängige Wahl der Emitterwiderstände der jeweiligen Transistoren gehalten werden können.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Elemente, die denjenigen der Fig. 1 und 2 entsprechen,

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mit den gleichen Bezugsziffern und -buchstaben bezeichnet sind.

In Fig. 3 ist der Emitter eines Vorspannungstransistors Q. über Widerstände 10 und 11 geerdet und dessen Kollektor ist mit der Spannungsquelle B verbunden. Die Spannungsquelle B⁺ ist über einen Widerstand 12, einen als Diode geschalteten Transistor Q₅, einen als Diode geschalteten Transistor Q_g und einen Widerstand 14 geerdet. Der Kollektor und die Basis von Q₅ sind über R₁₂ geerdet, während der Kollektor und die Basis von Q, direkt verbunden sind.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 12 und dem als Diode geschalteten Transistor Q,- ist mit der Basis des Transistors Q. verbunden. Somit wird ein Basisvorspannungskreis für den Transistor Q. geschaffen. Der Emitter des Transistors Q. ist über den Widerstand 2 mit der Basis des ersten Transistors Q₁ verbunden, um an letzteren Transistor eine Basisvorspannung anzulegen, und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 10 und 11 ist über einen Widerstand 8 mit der Basis des zweiten Transistors Q₃ verbunden, um eine Basisvorspannung an ihn anzulegen. Die restlichen Schaltungsmerkmale der Fig. 3 sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen der Fig. 2.

Die Widerstandswerte der Widerstände 10 bis 14 werden im folgenden mit R₁- bis R₁₄ bezeichnet, der Kollektorgleichstrom des als Diode geschalteten Transistors Q₅ wird mit I_₅ und der Kollektorgleichstrom, der durch den Widerstand 10 fließt, mit I₁- bezeichnet. Es wird auch angenommen, daß die Stromverstärkungsfaktoren h_„ der Tran-

J? ill

sistoren Q„ bis Q_c gleich sind (wenn sie geändert werden, ändern sie sich gleich) und ihre Basis-Emitter-Spannungen V_„ sind im wesentlichen gleich, wie dies bei einem integrierten Kreis der Fall sein würde.

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Die Eingangsimpedanz Z. , gesehen vom Emitter des Transistors Q. aus, wird durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückt, wenn angenommen wird, daß der Emitterwiderstand des Transistors Q. mit IL, bezeichnet wird und der äquivalente Widerstand der Parallelschaltung, bestehend aus
dem Widerstand 12 und einer Reihenschaltung aus den als
Dioden geschalteten Transistoren Q₅ und Q_fi und dem Widerstand 14 mit !^bezeichnet wird:

^Zin * V ⁺ *E ···

Aus der Gleichung (10) ist ersichtlich, daß die Eingangsimpedanz Z. ausreichend klein gemacht werden kann, so
daß das Basiseingangssignal an der Basis des zweiten Tran sistors Q_ daran gehindert wird, zur Basis des ersten
Transistors Q₁ über die Widerstände 8, 10 und 2 ohne Verwendung eines Kondensators wie des Kondensators 19 in
Fig. 2 zurückgekoppelt zu werden.

Die Gleichspannung am Emitter des Transistors Q. wird
durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

T^T ¹CI¹¹I ^{+ V}BE ⁺ h_FE ¹C^₂ - h_pE ¹CS¹S 4

⁺ VbE ⁺ V ⁺ ETI¹C₅^₃ - ^vbe ··· ⁽

Wenn die Faktoren der rechten Seite der Gleichung (11)
nach links gebracht werden und die Gleichung neu geordnet wird, erhält man die folgende Gleichung (12):

Wenn angenommen wird, daß I-- = k I_r5» kann die folgende
Gleichung (12) wie folgt geschrieben werden:

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Die Bedingung zur Erfüllung der Gleichung (13) unabhängig von Änderungen des Faktors h__ ist folgende:

r XL

k R₁ = R₁₄ ... (14)

k R₂ = R₁₃ ... (15)

Wenn dagegen die Widerstandswerte R₁, R~, R₁- und R₁ . so
gewählt werden, daß die Bedingungen (14) und (15) erfüllt werden, wird die Gleichung (13) erfüllt und die Bedingung I_c1 = k I₅ erhalten.

Damit werden die Bedingungen für die Stabilisierung von Q erfüllt. Die Gleichspannung am Emitter des Transistors Q. wird durch die folgende Gleichung (16) ausgedrückt:

^1+hFE 1

""K^T ¹CS¹S ^{+ V}BE ⁺ h~ ¹CS¹¹S ^{+ 1}IO¹¹IO

= ^1+hPE 1

■fcf ¹CS^₄ ^{+ V}BE ^{+ V}BE ⁺ !Γ" ¹CS¹¹I₃ " ^VBE ··· <

C ti Γ Γι

Außerdem kann das Glied I_1nR₁-. wie folgt ausgedrückt werden:

/^1+hFE 1

¹CS¹¹? ^{+ V}BE ⁺ K^ ¹CS¹¹S

^Rio

Wenn die Gleichung (17) in die Gleichung (16) eingesetzt
und die Gleichung (16) neu geordnet wird, ergibt sich die folgende Gleichung (18):

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1+h_FE J R₁₀ 1 1

ⁿFE / K₁₁ CJ / ca i« f n_pE

^R8 ^{+ R}10 j ¹CS

Wenn die Widerstandswerte R₀, R₁.- und R₁₁ so gewählt werden,

O IU Il

daß die Bedingungen R₁₀ZR₁₁ <^ 1 und ^_1ο<^ Rg erfüllt werden, kann die Gleichung (18) wie folgt ausgedrückt werden:

1+h_{pE 1}

^(IC₃ ^R7 " ¹CBh 4^{} +} Kp^ ^(IC₃ ^R8 "

Die Gleichung (19) kann wie folgt geändert werden:

_(R

^(R

C₃ ^(R7 1₊h_FE I_c3 R₁₁ ^VBE>

Γ" ^(IC₃ ^R8 - ¹CS¹¹13> ⁼ ° ·'· ⁽²⁰⁾

Die Bedingungen zur Erfüllung der Gleichung (20) unabhännig

von dem Fi

folgende:

von dem Faktor h_pE unter der Annahme von I₃ = k I_c5 sind

wr +
* 7

ν } = R ¹⁺ⁿFE ^{K X}C5 ^R11 ^{BE 1}

k Rg = R₁₃ ... (22)

1 erfüllt ist, dann wird j erfüllt und die Gleichung (21) kann wie folgt geschrieben werden:

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^Rin ^VRE

^{7 Ί4 R}11 ^XC5

Wenn dagegen die Werte R₇, R_, R₁₀/ ^κι 1 ' ^Ri3' ^Ri4^{f 1}CB V so gewählt werden, daß die Gleichungen (22) und (23) erfüllt werden, kann Ι_ρ3 so gemacht werden, daß die Gleichung Ι_₃ = k Ι_₅ unabhängig von Änderungen von h _E erfüllt wird.

Wenn daher die Widerstände R₁, R₂, R-, Rg, R-iqt ^ri 1 ' ^Ri 3 und R-I₄, der Kollektorstrom I_cr des Transistors Qc und die Basis-Emitter-Spannung V so gewählt werden, daß die Gleichungen (14), (15), (22) und (23) erfüllt werden, dann wird die Gleichung I₁ = I₃ = k I₅ erfüllt und beide Transistoren Q₁ und Q_ werden bei den günstigsten Kollektorströmen unter der Bedingung R₁ )> R₇ stabilisiert.

Wenn in Fig. 2 die Spannung der Spannungsquelle B zu 12 V gewählt wird, R₁ = 50 Ohm, R₃ = 5 kOhm, R₃ = O Ohm, R₄ = 150 Ohm, R₅ = 15 kOhm, R_g = 9,1 kOhm, R₇ = 30 Ohm, Rg = 9,1 kOhm, R_g = O Ohm und die Kondensatoren 18 und 19 weggelassen werden, beträgt der Änderungsfaktor von I₁ 0,00114 und der von I₃ 0,14223 bei der Änderung von h„„ von 200 bis 100.

r ü

Wenn bezüglich Fig. 3 die Spannungsquelle B zu 12 V gewählt wird, R₁ = 50 Ohm, R₂ = 1 kOhm, R₃ = 3 kOhm, R₇ = 30 Ohm, Rg = 1 kOhm, R_g = 3 kOhm, R₁₀ = 60 Ohm, R₁₁ = 900 Ohm, R₁₂ = 5 kOhm, R₁₃ = 1,5 kOhm, R₁₄ = 70 Ohm, und die Kondensatoren 18 und 19 weggelassen werden, beträgt der Änderungsfaktor von I₁ 0,0087237 und der von I_₃ 0,0234443 bei der Änderung von h_„ von 200 bis 100. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Fig. 2.

Bei der Schaltung in Fig. 3 ist das Glied V__ in der Gleichung (23) vorhanden, so daß die Beziehung I_r1 = I_- k I _ infolge Streuung und Temperaturänderungen von V „ nicht erfüllt werden kann.

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Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfindung, das die Stabilisierung von Q₃ gegenüber der Schaltung der Fig. weiter verbessert, bei der Teile entsprechend denjenigen in Fig. 3 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind, weshalb ihre Beschreibung der Kürze halber unterbleibt.

In Fig. 4 ist ein als Diode geschalteter Transistor Q₇ zugefügt und in Reihe zu dem Widerstand 11 geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen dem als Diode geschalteten Transistor Q₇ und dem Widerstand 10 ist über den Widerstand 8 mit der Basis des zweiten Transistors Q_ verbunden. Der Kollektor und die Basis des als Diode geschalteten Transistors Q₇ sind über einen Widerstand 15 verbunden. Die anderen Merkmale der Schaltung der Fig. 4 sind im wesentlichen die gleichen wie die der Fig. 3.

Die Analyse der Schaltung der Fig. 4 wird im folgenden unter der Annahme beschrieben, daß der Emittergleichstrom des als Diode geschalteten Transistors Q₇ I _, sein Basisgleichstrom I_ß7/ der Widerstandswert des Widerstandes 15 R₁₅ ist und daß der als Diode geschaltete Transistor Q₇ den gleichen Faktor h__E wie die Transistoren Q₁ bis Q_g hat (wenn sich der Faktor h_„ ändert, ist deren Änderung gleich) sowie die gleiche Basis-Emitter-Spannung V_B„.

Es ist ersichtlich, daß die obigen Gleichungen (10) bis (15) auch für die in Fig. 4 gezeigte Schaltung gelten.

Die Gleichspannung am Emitter des Transistors Q₄ wird durch die folgende Gleichung (24) ausgedrückt, die gleich der Gleichung (16) ist:

^vbe

^1+hPE 1

T=T ^XC5^R14 ^{+ V}BE ^{+ V}BE ⁺ h— ¹CS¹¹I₃ " ^VBE ·" ⁽²⁴⁾

ΣΣι Σ Σι

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Die Gleichspannung am Kollektor des als Diode geschalteten Transistors Q₇ wird durch die folgende Gleichung (25) ausgedrückt :

1+hFE	C3*7	, +	VBE	1+hFE	... (25)
hFE	1		. R11	«,j O π _ ^ / Ii
+ VBE +
5

Wenn die Glieder auf der rechten Seite der Gleichung (25) auf die linke Seite gebracht werden und die Gleichung neu geordnet wird, erhält man die folgende Gleichung (26):

= ^(IC3^R8 - ¹C₇ ¹¹I₅) " ° "· ⁽²⁶>

Wenn R- = k^R-- und R„ = k^R-c ... (26)

(wobei k.. eine Konstante ist) angenommen werden, kann die Gleichung (26) wie folgt neu geschrieben werden:

^1+hFF 1

^1¹C₃ - ¹C₇) huf^{1 R}11 ⁺ ii ^R1₅) ⁼ ° *·· ⁽²⁷⁾

Die Bedingung zur Erfüllung der Gleichung (2"7) unabhängig von Änderungen des Faktors h__ ist folgende:

I_c7 # k₁l_c3 ... (28)

Der Strom I₁ wird wie folgt ausgedrückt:

_ FE 1
¹IO - ~ΪΓ^- ^ki^Ic3 ⁺ E^ ¹CS ··· ⁽²⁹⁾

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Wenn die Gleichung (29) in die Gleichung (24) eingesetzt und letztere neu geordnet wird, erhält man die folgende Gleichung (30):

I_c3 (R₇ + Ic₁R₁₀) ¹Co¹¹U ⁺ ΪΓΓ

rhi

¹CS ^{R8 ^{+ R}10> - ¹CS¹¹I₃ ⁼ ° ·'· ^{30)

Wenn R₁₄ = k(R_? + k..R₁₀) und R₁₃ = k(R_g ⁺ Ri_n) in die Gleichung (30) eingesetzt werden, wird die folgende Gleichung (31) erhalten:

( ^1+hFE 1

^(IC3 " ^{k I}C5⁾ { h_FE ^(R7 ^{+ k}1^R10^{} +} E^ ^(R8 ^{+ R}1O)^ = 0 ..(31)

Die Bedingung zur Erfüllung der Gleichung (31) unabhängig von dem Faktor h_„ ist folgende:

I₀₃ = k I_c5 ... (32)

Wenn daher die Widerstandswerte R₇, R« und R₁₀ so gewählt werden, daß die Gleichungen (33) und (34) erfüllt werden, kann die Gleichung (31) und damit die Gleichung (32) erfüllt werden:

R₁₄ = k (R₇ + Ic₁R₁₀) ... (33)

R₁₃ = k (R₈ + R₁₀) ... (34)

Wenn daher die Widerstandswerte R₁, R₂, R₇, Rg, R₁₀/ R₁₁/ ^R13' ^R14 ^un(^ ^R15 ^so Stählt werden, daß die Gleichungen (14), (15), (26)¹, (33) und (34) erfüllt werden, und wenn Ip₁ = I_₃ = k I_r5 erfüllt wird, dann werden beide Transistoren Q₁ und Q_ bei den günstigsten Kollektorströmen unter der Bedingung R₁ ^> R₇ stabilisiert.

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Aus den Gleichungen (26)', (33) und (34) ist ersichtlich, daß die Schaltung der Fig. 4 die Stabilisierung von Q_ gegenüber der in Fig. 3 gezeigten Anordnung weiter verbessert.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist der Emitter des Transistors Q. über die Widerstände 10 und 11 zur Vorspannung geerdet, sein Kollektor ist mit der Spannungsquelle B verbunden, die Spannungsquelle B ist über den Widerstand 12, die als Dioden geschalteten Transistoren Q₅/ Q₆ und den Widerstand 14 geerdet und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 12 und dem als Diode geschalteten Transistor Q₅ ist mit der Basis des Transistors Q. verbunden, um den Basisvorspannungskreis für den Transistor Q₄ zu bilden. Außerdem ist der Emitter des Transistors Q₄ mit der Basis des ersten Transistors Q. bzw. Q₃ verbunden, um diese mit der Vorspannung zu versorgen, der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 10 und 11 ist mit der Basis des zweiten Transistors Q₃ bzw. Q₁ verbunden, um diese mit der Vorspannung zu versorgen, und die Emitter des ersten und zweiten Transistors Q₁, Q₃ sind über Widerstände 1 und 7 geerdet, um den BasisVorspannungskreis für die Transistoren Q₁, Q₃ zu bilden. Wenn daher die Widerstandswerte R₁ und R- des ersten und zweiten Transistors Q₁ und Q₃ in geeigneter Weise gewählt werden, können ihre Kollektorgleichströme auf den gewünschten konstanten Werten unabhängig von den Änderungen des Faktors h_pE gehalten werden und das Basiseingangssignal am zweiten Transistor Q₃ wird daran gehindert, über die Widerstände 8 und 2 auf die Basis des ersten Transistors Q₁ rückgekoppelt zu werden.

Auch dieser Transistorvorspannungskreis der Erfindung wird bevorzugt verwendet, wenn die Schaltung als IC-Schaltung ausgebildet wird.

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Wenn der Emitter 1 des vorangehenden Transistors Q₁ klein sein soll und der Emitterwiderstand 7 des folgenden Transistors Q_ groß sein soll, um die Verstärkung des vorangehenden Transistors Q₁ hoch und den dynamischen Bereich des folgenden Transistors Q, ausreichend breit zu machen (breiter als Q₁), können die in den Fig. 5 und 6 gezeigten Schaltungen anstelle der Schaltungen der Fig. 3 und 4 verwendet werden.

Der einzige Unterschied zwischen den Fig. 5 und 6 im Vergleich zu den Fig. 3 und 4 besteht darin, daß die Basisvorspannungsanschlüsse für die Transistoren Q₁ und Q_ umgekehrt sind. Insbesondere in Fig. 4 ist die Basis des Kreises von Q₁ direkt mit dem Emitter von Q₄ verbunden und der Basiskreis von Q₁ ist zwischen R₁- und R₁₁ geschaltet, was gerade entgegengesetzt zu den Verbindungen in Fig. 3 ist. Dies sind die gleichen Unterschiede wie zwischen den Fig. 4 und 6.

Es ist daher ersichtlich, daß die Transistoren Q₁ und Q₃ der Fig. 5 und 6 im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Transistoren Q₃ und Q₁ der Fig. 3 und 4 arbeiten, und daß die Transistoren Q₁ und Q₃ der Fig. 5 und 6 unter der Bedingung Ip- = I₃ = k I_₅ und R₁ ^ R_ stabilisiert werden. Daher wäre eine detaillierte Beschreibung der Fig. 5 und 6 eine Wiederholung und wird daher unterlassen.

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Claims (5)

1. Ansprüche

   /1.)Transistorvorspannungskreis, bestehend aus einem Vorspannungstransistor mit Basis, Emitter und Kollektor, einem ersten und zweiten Spannungsanschluß zur Verbindung mit einer Spannungsquelle," einer ersten Einrichtung zur Verbindung des Kollektors des Vorspannungstransistors mit dem ersten Spannungsanschluß, einem ersten Widerstand und einer zweiten Einrichtung, die zwischen den Emitter des Vorspannungstransistors und den zweiten Spannungsanschluß geschaltet ist, eine Serienschaltung mit einem dritten Widerstand, einem ersten und zweiten, als Diode geschalteten Transistor und einem vierten Widerstand, der zwischen den ersten und zweiten Spannungsanschluß geschaltet ist, einem ersten und zweiten Verstärkungstransistor mit Basis, Emitter und Kollektor, einem fünften und sechsten Widerstand, die zwischen den zweiten Spannungsanschluß und die Emitter des ersten und zweiten Verstärkungstransistors geschaltet sind, und einer dritten und vierten Einrichtung zur Verbindung des Kollektors des ersten und zweiten Verstärkungstransistors des ersten Spannungsanschlusses, gekennzeichnet,durch eine erste gleichstromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des ersten Verstärkungstransistors mit dem Emitter des Vorspannungstransistors, und eine zweite gleichstromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des zweiten Verstärkungstransistors mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und der zweiten Einrichtung.
2. 2. Vorspannungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Widerstandswerte des ersten, zweiten, vierten, fünften und sechsten Widerstandes mit R₁, R», R., R₅ und Rg bezeichnet und die Basis-Emitter-Spannung und der Gleichstrom der als Diode geschalteten Transistoren mit V₁₃₁, bzw. I₁ bezeichnet werden, die Werte der Widerstände,

   DL· I

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   der Spannung und des Stroms so gewählt sind, daß die folgenden Gleichungen erfüllt sind:

   wobei k eine Konstante ist.
3. 3. Vorspannungskreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten oder zweiten als Diode geschalteten Transistor ein siebter Widerstand zwischen seinen Kollektor und seine Basis geschaltet ist, daß die gleichstromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des ersten Verstärkungstransistors mit dem Emitter des Vorspannungstransistors einen achten Widerstand aufweist, daß die gleichstromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des zweiten Verstärkungstransistors mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und der zweiten Einrichtung einen neunten Widerstand aufweist, und daß die Widerstandswerte R-, R« und R_q des siebten, achten und neunten Widerstandes so gewählt sind, daß sie die Gleichung

   k Rq ^ss k Rq ⁼ R-

   erfüllen.
4. 4. Vorspannungskreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verbindung der Kollektoren des ersten und zweiten Verstärkungstransistors mit dem ersten Spannungsanschluß eine erste Last aufweist, die zwischen den Kollektor des ersten Verstärkungstransistors und den ersten Spannungsanschluß geschaltet ist, sowie eine zweite Last, die zwischen den Kollektor des zweiten Verstärkungstransistors und den ersten Spannungsanschluß geschaltet ist, und daß der Transistorvorspannungskreis außerdem aufweist:

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   einen Signaleingangsanschluß/ der mit der Basis des einen der beiden Verstärkungstransistoren verbunden ist,

   eine Einrichtung zur Verbindung des Kollektors des einen Verstärkungstransistors mit der Basis des anderen Transistors, und

   eine Ausgangseinrichtung, die mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden ist.
5. 5. Vorspannungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem einen der als Dioden geschalteten Transistoren ein siebter Widerstand zwischen seinen Kollektor und seine Basis geschaltet sind, daß die stromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des ersten Verstärkungstransistors mit dem Emitter des Vorspannungstransistors einen achten Widerstand aufweist, daß die stromleitende Einrichtung zur Verbindung der Basis des zweiten Verstärkungstransistors mit dem Verbindungspunkt des ersten Widerstandes und der zweiten Einrichtung einen neunten Widerstand aufweist, und daß der Transistorvorspannungskreis außerdem aufweist:

   einen dritten, als Diode geschalteten Transistor, der zwischen den ersten Widerstand und die zweite Einrichtung geschaltet ist, und

   einen zehnten Widerstand, der zwischen den Kollektor und die Basis des dritten, als Diode geschalteten Transistors geschaltet ist, wobei die gleichstromleitende Einrichtung, die die Basis des zweiten Verstärkungstransistors mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und der zweiten Einrichtung verbindet, mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem dritten als Diode geschalteten Transistor verbunden ist, und daß die Widerstandswerte R₁, R₂ 1 ^At Rr, Rg f R₇ 1 Rg, Rg und R.. so gewählt sind, daß sie im wesentlichen die folgenden Gleichungen erfüllen:

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   k ^R5 = — ^R4 k ^R8 ⁼ _k R₇ ^R9 ^k1 ^R10 ^R4 k (R₆ + ^R7 k (R₉ +

   wobei k und k₁ Konstante sind.

   6» Vorspannungskreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und vierte Einrichtung zur Verbindung der Kollektoren des ersten und zweiten Verstärkungstransistors des ersten Spannungsanschlusses eine erste und
   zweite Last aufweist, und daßMer Transistorvorspannungskreis weiter aufweist:

   einen Signaleingangsanschluß, der mit der Basis des einen der Verstärkungstransistoren verbunden ist,
   eine Einrichtung zur Verbindung des Kollektors des einen Verstärkungstransistors mit der Basis des anderen Transistors , und

   eine Signalausgangseinrichtung, die mit dem Kollektor des anderen Verstärkungstransistors verbunden ist.

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