DE2638801A1

DE2638801A1 - Kleinsignaltransistorverstaerker

Info

Publication number: DE2638801A1
Application number: DE19762638801
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokoyama
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1976-08-27
Publication date: 1977-03-10
Also published as: US4103245A; JPS5228878A; JPS5228842A; JPS5228845A; DE2638801B2

Description

NIPPON GAKKI SEIZO KABUSHIKI KAISHA, Nr. 10-1, Nakazawa-cho, Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken, Japan

Kleinsignal-Transistorverstärker ·

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorverstärkerschaltung zur Verstärkung eines Eingangssignals mit niedrigem Pegel (Kleinsignal) mit einem hohen S/N-Verhältnis (Signal/Rausch-Verhältnis; im folgenden Rauschabstand genannt), wobei sich die Erfindung ferner auf einen Transistor mit geringem Rauschen bezieht, der für ein Kleineingangssignal geeignet ist, und der besonders als ein Verstärkungselement in der Eingangsschaltung einer Transistorverstärkerschaltung verwendbar ist.

Bekannte Transistorschaltungen für Kleineingangssignale mit gutem Rauschabstand sind derart ausgebildet, daß sie das von den Transistoren kommende Rauschen minimieren, und zwar durch geeignete Einstellung der Arbeitsbedingungen dieser Transistoren. Insbesondere sind bei einer solchen bekannten Verstärkerschaltung der Emitterstrom und auch der Kollektorstrom der Komponententransistoren auf den kleinstmöglichen Wert eingestellt.Bei einem Transistor üben jedoch die Werte des KollektorStroms und des Emitterstroms beide keinen geringen Einfluß auf die Eigenschaften der Verstärkerschaltung, wie beispielsweise den Stromverstärkungsfaktor

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und die Grenzfrequenz, aus. Dementsprechend ist es nicht einfach, einen optimalen ·Rauschabstand dadurch zu realisieren, daß man auf die oben erwähnten bekannten Verfahren vertraut. Selbst wenn man den Kollektorstrom und den Emitterstrom der Transistoren auf solche Werte einstellt, daß sich der Rauschabstand im optimalen Zustand befindet, so ist es doch noch immer nicht möglich, den Rauschabstand in einem solchen Ausmaß zu verbessern, wie dies gewünscht und erwartet wird.

Nach umfassenden Untersuchungen und Experimenten hat der Erfinder erkannt, daß die oben erwähnten Probleme bei den bekannten Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltungen im wesentlichen auf die Eigenschaften an sich der bekannten für kleine Eingangssignale entwickelten Transistoren zurückzuführen sind. Es sei in diesem Zusammenhang auf die Fig. 1 Bezug genommen, die ein Rauschersatzbild der Transistoren darstellt. In dieser Figur ist mit B die Basis, mit C der Kollektor und mit E die Emitterelektrode bezeichnet, r, . bezeichnet den Basis-Ausbreitungswiderstand (Basis-Bahnwiderstand), r bezeichnet den Kollektorwiderstand

und r bezeichnet den Emitterwiderstand, und zwar basierend auf der Annahme, daß keiner dieser Widerstände Rauschen erzeugt. Die Symbole i bzw. i stellen Rauschstromquellen dar für das vom Emitterteil bzw. Kollektorteil erzeugte Rauschen. Mit ν ,

no

ist eine äquivalente Rauschspannungsquelle bezeichnet, welche das durch den Basisstreuwiderstand r,, erzeugte Rauschen repräsentiert. Demgemäß kann dieses Rauschen durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden, und zwar unter der Annahme, daß das oben erwähnte Rauschen von den oben erwähnten jeweiligen Rauschquellen kein überschüssiges Rauschen (Funkelrauschen) enthält:

i =|f 2q(I + 21 )^f" (1)

ns Γι jus

dabei ist k die Boltzmann'sche Konstante . T die absolute Temperatur
£f die äquivalente Rauschbandbreite

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q die Ladung eines einzigen Elektrons

I_E und I_c den Emitterstrom bzw. Kollektorstrom

¹ES ^^{en s}P^err~^sättigungsstrom an der Emittergrenzschicht

Aus den obigen Gleichungen ist klar, daß bei der bekannten Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung die Anordnung derart getroffen ist, daß der Emitterstrom I„ und der Kollektorstrom I_n der Komponententransistoren, insbesondere des Transistors in der Eingangsstufe, so eingestellt sind, daß sie minimale Werte besitzen, um sowohl das-vom Emitterteil erzeugte Rauschen

i als auch das vom Kollektorteil des Transistors erzeugte Raune _. ³

sehen i zu reduzieren. Der für Kleinsignale gemäß dem Stand der Technik vorgesehene Transistor ist jedoch derart ausgebildet, daß sein Basis ausbreitungswiderstand r,, eine Wertev-crtai-lung aufweist, die im Bereich von einigen zwanzig Ohm bis zu mehreren Hunderten von Ohm liegt. Selbst wenn daher eine Vorrichtung zur Verminderung des Rauschens durch i und i in der oben be-

ne nc

schriebenen Weise gemäß dem Stand der Technik in einer solchen Schaltung vorgesehen ist, so wird noch immer thermisches Rauschen ν , von hoher Größe erzeugt, welches auf den hohen Basisausbreitungswiderstand r, , zurückzuführen j.st. Man erhält demgemäß keine ausreichende Verbesserung des Rauschabstands bei bekannten Verstärkerschaltungen. Diese Tatsache wurde durch den Erfinder aufgeklärt, und zwar infolge ausgedehnter Versuchsreihen ■ sowie ausgedehnter Untersuchungen an bekannten Transistoren für Kleinsignale.

Gemäß Beobachtungen des Erfinders liegen die Gründe für die obigen Nachteile bei bekannten Transistoren für Kleinsignale in einem falschen Konzept beim Aufbau der üblichen Transistorverstärkerschaltungen für kleine Signale. An dieser Stelle soll zunächst auf Fig. 2 Bezug genommen werden.

Fig. 2 zeigt eine allgemeine Anordnung einer Transistorverstärkerschaltung für Kleinsignale. In dieser Figur bezeichnet A eine phasenumkehrende Verstärkerschaltung. R_f stellt einen Rückkopplungswiderstand dar, der die Ausgangsgröße dieser phasenum-

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•II·	^Rf	+ ^Rf =	R_f (R_±	⁺ V
	R g	R. 1	R. ·
^zt *	R..

kehrenden Verstärkerschaltung zur Eingangsseite zurückkoppelt. R₁ stellt einen Widerstand zur Verbindung der Eingangsklemme P mit der Eingangsklemme IN der phaseninvertierenden Verstärkerschaltung A dar. R bezeichnet einen ohmschen (wahren) Eingangswiderstanc der Phasenumkehrverstärkerschaltung A. Nimmt man an, daß diese Phasenumkehrverstärkerschaltung A eine hinreichend große Verstärkung bei offener Schleife besitzt, so ist die Schein-Eingangsimpedanz Z₁, gesehen von der Eingangsklemme IN her, und die Verstärkung G der Transistorverstärkerschaltung für Kleinsignale bei der zuvor erwähnten Anordnung durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

(4) (5)

Nunmehr bildet der wahre Eingangswiderstand R der phaseninvertierenden Verstärkerschaltung A die Hauptrauschquelle dieser Verstärkerschaltung A und demgemäß der Verstärkerschaltung, die als ganzes für ein Kleinsignal vorgesehen ist. Um einen hohen Rauschabstand bei einer solchen Schaltung zu erhalten, ist es erforderlich, den Wert des wahren Eingangswiderstandes R zu minimieren. Insbesondere in dem Fall, wo die Impedanz der Signalquelle, die mit der Schaltung verbunden ist, wird der Rauschabstand deutlich infolge des thermischen Rauschens reduziert, welches vom wahren Eingangswiderstand R erzeugt wird.

Aus Gleichung(5) ist klar zu entnehmen, daß die Eingangsscheinimpedanz Z₁ im wesentlichen durch den Wert des Widerstands R₁ bestimmt ist. Daher wurde bislang beim Entwurf einer Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung die Verminderung dieses ohmschen Eingangswiderstandes R nicht in Auge gefaßt. Es sei hier bemerkt, daß in dem Falle, wo die Eingangsstufenschaltung der phasenumkehrenden Verstärkerschaltung entweder durch die emittergeerdete Schaltung (im folgenden Emitterschaltung genannt) oder die basisgeerdete Schaltung (im folgenden Basisschaltung genannt) eines Transistors gebildet ist, der Ohm'sche oder wahre Widerstand R durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist: 709810/1059

^hie ^ , ^rbb _ kT , ^rbb

^{= r +} 7T~ ⁺ ;—

fe ^{e h}fe ^qIE ^hfe

dabei ist bekanntlich h. die Eingangsimpedanz bei kurzgeschlossenem Ausgang, h_f der Vorwärts-Stromübersetzungsfaktor bei

kurzgeschlossenem Ausgang, r, , der Basisausbreitungswiderstand,

r der Durchlaßwiderstand an der Emittere

grenzschicht, und

I„ der Emitterstrom, ti

Aus Gleichung (6) ergibt sich klar, daß zur Minimierung des Ohm¹sehen Eingangswiderstandes R der Basis-Ausbreitungswiderstand r, . des Transistors zu minimieren ist. Bei der konventionelbb

len Schaltungsentwurfsarbeit ist jedoch das eben genannte Konzept, nämlich den Ohm¹sehen Eingangswiderstand R klein zu machen, nicht vorhanden. Demgemäß werden bei einem konventionellen Transistor für die Verwendung bei Kleinsignalen kaum irgendwelche Mühen aufgewandt, um den Basis-Ausbreitungswiderstand r, , zu reduzieren.

Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine ein geringes Rauschen aufweisende Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung vorzusehen, und zwar besitzt das Kleinsignal einen niedrigen Pegel wie beispielsweise von 50 Mikrovolt (eff.), von einem Aufnehmer mit sich bewegender Spule für eine Plattenspielerkassette. Die Erfindung hat sich weiter zum Ziel gesetzt, eine Transistorverstärkerschaltung der oben beschriebenen Art vorzusehen, die in der Lage ist, mit einem gewünschten Rauschabstand (Signal-zu-Rausch-Verhältnis) ein Eingangssignal von einer Signalquelle mit niedriger Impedanz zu verstärken. Ferner sieht die Erfindung einen Kleinsignal-Transistor vor, der optimal zur Verwendung als ein Verstärkungselement in der Transistorverstärkerschaltung der oben beschriebenen Art verwendbar ist.

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Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung verwendet als Verstärkerelement einen Transistor mit einem Eingangswiderstand/ der kleiner ist als die Impedanz der Signalquelle, die mit dem Eingang der Transistorverstärkerschaltung verbunden ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung wird erfindungsgemäß als Verstärkungselement ein Verbindungs-Transistor verwendet, der aus einer Anzahl von Transistoren besteht, die parallel zueinander geschaltet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in der Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung als Verstärkungselement ein Leistungstransistor benutzt, der einen kleinen Basis-Ausbreitungswiderstand aufweist·: Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kleinsignal-Transistor vorgesehen, dessen Basis-Ausbreitungswiderstand 10 Ohm oder kleiner ist.

Weitere Vorteile, Ziele, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Rauschersatzschaltbild eines Transistors;

Fig. 2 die allgemeine Anordnung einer Kleinsignal-Transistorverstärkers chaltung;

Fig. 3-7 jeweils erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele von Kleinsignal-Transistorverstärkern.

Bevor die Erfindung im einzelnen erläutert wird, seien hier zunächst die Grundmerkmale der erfindungsgemäßen Kleinsignal-Transistorverstärker schaltung erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Übersicht einer Gegenkopplungsverstärkerschaltung, die in maximalem Ausmaß die Wirkungen der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei dieser Anordnung der Gegenkopplungsverstärkerschaltung ist der in Fig. 2 gezeigte Widerstand R. weggelassen. Demgemäß wird die Verstärkung G und die Eingangsscheinimpendanz Z. ausschließlich durch den Widerstand R_f und

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den "wahren oder Ohm¹sehen Eingangswiderstand R des phaseninvertierenden Verstärkers A bestimmt. Gemäß-der Erfindung wird der Ohm'sche Eingangswiderstand R der phaseninvertierenden Verstärkerschaltung A extrem klein gemacht. Durch diese Anordnung wird die Verstärkung G und Eingangsscheinimpedanz Z^ durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

G = R_f/R_g (7)

^Zin|V ^{8)

Um diese Bedingungen zu erfüllen/ wird erfindungsgemäß als ein Verstärkungselement/ welches die Eingangsstufe der phasenumkehrenden Verstärkerschaltung A bildet, ein Transistor mit einem sehr niedrigen Eingangswiderstand verwendet, beispielsweise ein bekannter Leistungstransistor mit einem sehr niedrigen Basisausbreitungswiderstand r, , von beispielsweise 10 Ohm oder kleiner oder alternativ ein Verbindungs-Transistor, der aus einer Anzahl von Komponenten-Transistoren besteht, die miteinander parallelgeschaltet sind oder als weitere Alternative ein erfindungsgemäßer Kleinsignal-Transistor, der weiter unten beschrieben wird.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung. In diesem Beispiel besteht ein Verbindungs-Transistor Q aus einer Anzahl von Transistoren Q-, Q„, ...... Q in der Weise, daß ihre Basiselektroden B, die

^- Il

Kollektorelektroden C und die Emitterelektroden E gemeinsam mit der Basis B¹ bzw. der Kollektorklemme C¹ bzw. der Emitterklemme E' verbunden sind, wobei dann dieser Verbindungstransistor Q als das Verstarkungselement der phasenumkehrenden Verstärkerschaltung, die der bei A in Fig. 3 angedeuteten Schaltung entspricht, verwendet wird. Die Emitterklemme E' dieses Verbindungstransistors Q ist geerdet, die Basisklemme B¹ ist mit der Eingangsklemme IN verbunden und die Kollektorklemme C steht über eine Konstantstromschaltung CC mit einer Leistungsquelle +B in Verbindung. Anders ausgedrückt bildet der Verbindungstransistor Q zusammen mit der Konstantetrumschaltung CC eine phaseninvertierende Verstärkerschaltung der Emitter-

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schaltungsart. Die Ausgangsgröße dieser phasenumkehr enden Verstärkerschaltung wird über einen Rückkopplungswiaerstand R^ zur Eingangskleiraae IN auf dem Prinzip der Gegenkopplung zurückgeführt. Es sei bemerkt, daß R_&1, ^R _e2^f ····* ^R _eIt Widerstände bezeichnen, die triviale Widerstandswerte besitzen und vorgesehen sind, um die Kollektor ströme der entsprechenden Komponententransistoren Q₁, Q₂, , Q_n zu äqualisieren. Biese Widerstände sind jedoch dann nicht erforderlich_r wenn die entsprechenden Komponenten-Transistoren Q^, Q₂, ., Q_n gleiche Eigenschaften besitzen.

Der erwähnte Verbindungstransistor Q besteht, wie oben erwähnt,

aus jeweils parallelgeschalteten Transistoren Q.., Q₂, , Q

Demgemäß besitzt dieser Verbindungs-Transistor Q einen sehr niedrigen Eingangswiderstand. Somit ist die erfindungsgemäße Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung in der Lage, ein von einer eine geringe Impedanz aufweisenden Signalquelle kommendes Signal mit einem hohen Rauschabstand zu verstärken.

Fig. 5 zeigt ein weiteres .Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schaltung derart ausgebildet, daß ein bekannter Leistungstransistor als das Verstärkungselement verwendet wird, um diesen mit einem kleinen Strom in einem Bereich zu betätigen, wo der Emitterwiderstand r die kleinsten Werte zeigt. Fast alle bekannten Leistungstransistoren sind im allgemeinen von solcher Art, daß ihr Basis-Ausbreitungswiderstand r,, einen Wert besitzt, der einige Grade kleiner ist als der Widerstandswert bekannter Transistoren, die ausschließlich für den Kleinsignal-Betrieb vorgesehen sind. Beispielsweise wird ein Transistor 2SC793, der einen maximalen Kollektorverlust von 60 W und einen maximalen Kollektorstrom von 7 A besitzt, mit einem fließenden Kollektorstrom von 0,5 A verwendet. Auf diese Weise wird das thermische Rauschen ν , (vgl, Fig. 1) des Leistungstransistors in großem Umfang verringert, wodurch eine deutliche Verbesserung des Rauschabstands erreicht werden kann. Es entsteht dabei ebenfalls kein Problem im Hinblick auf das Rauschen i und i (vgl. Fig. 1), da deren Werte auf ein so

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niedriges M±veau eingestellt werden können, das mit dem Wert für einen anssiGhlieBlidh. f«r den Kleinsignal-Betrieb vorgesehenen Transistor "veargleiicMäar ist, nand zwar geschieht dies durch Betätigung (des lLelsfcamgsfXaiasistars Mit einem kleinen Strom. Leistungstransisiboareni besitzen große "ciaip"-Größen und infolgedessen einen ikleinen Basis—ÄHSJbreitungswider stand r,, .

In Fig- 5 IbezeiLctaaem Q Tand Q einen pnp—Leistungstransistor und einen mprnHLeisfcEingsitraHsistor, die beide kleine Basis-Ausbreltcmgswiderstaiia.de !besitzen. Die Emitterelektroden dieser Transi-stoarem © wml (OL₃ sind mit einer positiven 3Jeistungsquelle +B bzw- eiiiiear megati^en ILeistrarngsquelle -B über veränderbare Widerstände WR- bzw. W-, verbumden. Die Kollektorelektroden dies er Transistoren Q-^ waü Q sind mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme OÜT -verlsiiiiiden. Die Basiselektroden dieser beiden Transitoren Q_a .iand Q sind mit einer gemeinsamen Eingangsklemme IN* verbunden, und ferner mit der Äusgangsklemme OÜT über einen Rückkoppliangs wider stand R_. Es sei Jaemerkt, daß dieser Widerstand R^ einen Teil der Ausgangsgröße zurück zur Eingangskiemme speist und zudem spannt dieser Widerstand R^ die Transistoren Q und Q_B in Durchlassrichtung vor. Demgemäß arbeiten diese Transistoren Q, und Q„ im Α-Betrieb. Mit C₁ und C₂ sind Signalüberbrückungskondensatoren bezeichnet. Diese Kondensatoren C₁ und C2 sind in der Lage, sowohl den Emitterstrom als auch den Kollektorstrom der Transistoren Q, und Q einzustellen, und zwar durch die veränderbaren Widerstände VR₁ bzw. VR₂.

Die Schaltung des zuletzt erwähnten Ausführungsbeispiels stimmt hinsichtlich der Gesamtanordnung mit Fig. 3 überein, wobei die Gegentakt-Endstufe mit Eintaktausgang der Emitterschaltungsart der Leistungstransistoren Q_A und Q der Phasenumkehrverstärkerschaltung A in Fig. 3 entspricht.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung.

!Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein pnp-Verbindungstransistor , bestehend aus pnp-Transistoren Q_c1, Q_c2, ^fQCn' ^und

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npn-Verbindungstransistor Q , bestehend aus npn-Transistoren Q -ir Q ο' ^f^n ' ^vorgesehen, die gemeinsam eine phasenumkehrende Verstärkerschaltung A der Fig. 1 bilden. Die Emitterelektroden dieser beiden Verbindungstransistoren Q_n und Q sind mit einer positiven Leistungsquelle +B und einer negativen Leistungsquelle -B über Widerstände R₁-If R₁₂ bzw. Widerstände L,, R₁₄ verbunden. Die Kollektorelektroden dieser beiden Verbindungstransistoren Q und Q sind mit einem Ausgang OÜT verbunden, und die Basiselektroden liegen über einen gemeinsamen Widerstand R. an einer Eingangsklemme IN. Ein Widerstand R^ liegt zwischen den Basiselektroden dieser beiden Verbindungstransistoren Q_cund Q_D und der Ausgangsklemme OUT. Dieser Widerstand Rp arbeitet derart, daß er einen Teil des Ausgangssignals zurück in die Eingangsseite des phaseninvertierenden Verstärkers einspeist, und daß zusammen damit der Widerstand R_f eine Vorwärtssparmung (Spannung — in Durchlaßrichtung) den beiden Verbindungstransistoren Q und Q aufprägt. Demgemäß zeigen die entsprechenden Komponenten^-Transistoren Q , Q^, ....... Q_Cn und Q^, Q^, Q_0n dieser

beiden Verbindungstransistoren das Verhalten des Α-Betriebs. Mit C. und C- sind Signalüberbrückungs-Kondensatoren bezeichnet.

^RC1' ^RC2' •"••'»Cn ^{Und 8}DI' ^RD2' V ^{bezeichnen wi}<*er-

stände mit trivialen Widerstandswerten, die nach Erfordernis eingesetzt sind, um die Emitterströme und/oder Kollektorströme

der entsprechenden Komponenten-Transistoren Q₁, Q_n^ _f /Q^

und Q_D1, Q₀₂/ '⁰On ^{zu äc}I^ualisieren.

Das vorliegende Beispiel verwendet als Verstärkungselemente der Phaseninvertier-Verstärkungsschaltung ein Paar von Verbindungstransistoren Q_c und Q , die aus einer Parallelverbindung mehrerer Transistoren Q_r1 , Q₇, , Q_n bzw.

Q₀₁/ Q_D2' ' ^Dn ^bestehen· Infolgedessen wird der Ohm'sche

oder wahre Eingangswiderstand R (nicht die Eingangsscheinimpedanz) dieser Phaseninvertier-Verstärkerschaltung außerordentlich niedrig. Man erhält somit einen hohen Rauschabstand.

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Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung. In diesem Ausführungsbeispiel wird als das verstärkende Element ein neuer erfindungsgemäßer Kleinsignaltransistor verwendet, der einen Basis-Ausbreitungswiderstand r, , von 10 Ohm oder weniger aufweist. Der Erfinder erkannte, daß die üblichen Kleinsignaltransistoren mit niedrigem Rauschverhalten einen Basis-Ausbreitungswiderstand i\v aufweisen, dessen Werte im Bereich von mehreren 20 Ohm bis zu mehreren 100 0hm liegen, und daß im Falle einer Verstärkerschaltung aus solchen Transistoren bei Verbindung mit einer Signalquelle mit einer Impedanz von 10 0hm oder weniger, beispielsweise einer Kassette der beweglichen Spulenart, der Rauschabstand degradiert wird, und zwar infolge des thermischen Rauschens ν , der Transistoren (vgl. Fig. 1). Basierend auf dieser Erkenntnis führte- der Erfinder Versuche durch und untersuchte zahlreiche Aspekte und kam schließlich zu dem Schluß, daß ein außerordentlich hervorragender Kleinsignaltransistor mit geringem Rauschverhalten dadurch realisiert werden kann, daß man den Basis-Ausbreitungswiderstand r, , des Transistors auf 10 0hm oder weniger herabdrückt. Es sei bemerkt, daß es unter den derzeit verfügbaren Leistungstransistoren solche gibt, deren Basis-Ausbreitungswider stand r_bb 10 0hm oder kleiner ist, und daß demgemäß kein Problem bei der Herstellung von Transistoren gemäß der Erfindung auftreten sollte.

In Fig. 7 bezeichnet Q_ und Q_p einen erfindungsgemäßen PNP-Transistor bzw. einen erfindungsgemäßen NPN-Transistor, die beide einen Ausbreitungswiderstand r, , von 10 0hm oder weniger besitzen und die eine ohm'sche Eingangsimpedanz aufweisen, die außerordentlich klein in ihrem Wert hinsichtlich der Impedanz der Signalquelle ist. Die Kollektorelektroden dieser beiden Transistoren Q_ und Q sind mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme OUT verbunden. Ihre Emitterelektroden stehen mit einer positiven Leistungsquelle +B und einer negativen Leistungsquelle -B über veränderbare Widerstände VR₂- und VR»₂ bzw. über

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Widerstände R und R₃₄ in Verbindung. Dioden D₂₁ und D₃₂ sind über Widerstände R₅₁ bzw. R„~ in Durchlaßrichtung vorgespannt. Die Anode der Diode D₃₁ und die Kathode der Diode D„2 sind mit den Basiselektroden der Transistoren Q_, bzw. Q verbunden. Mit C₀₁ und C₀₀ sind Kondensatoren bezeichnet _r die zur Überbrückung und zum Auslöschen des Rauschens der Dioden D«. bzw. D₃₂ dienen. C₂-, und C~. bezeichnen Signalüberbrückungskondensatoren. Ein Gegenkopplungswiderstand R_f liegt zwischen der Ausgangsklemme OUT und der Eingangsklemme IN,

Die Eingangswiderstände der erwähnten Transistoren Q und Q hängen von den Emitterströmen ab, und zwar hauptsächlich deshalb, weil der Emitterwiderstand r von dem Emitterstrom abhängt. Demgemäß kann der ohm'sche Eingangswiderstand R der erfindungsgemäßen Transistorverstärkerschaltung bei diesem Beispiel auf einen optimalen Wert, wie gewünscht, eingestellt werden, und zwar durch Einstellung der Werte der Emitterströme der beiden Transistoren Q_ und Q„ mittels der veränderbaren

-Ει E

Widerstände VR₃.. und VR₃₃. Die Dioden D₃₁ und D₃₃ dienen im leitenden Zustand zur Festlegung, auf ungefähr 0,6 Volt, der invertierten Spannung,, angelegt an die Kollektor-Basis-Grenzschichten der Transistoren Q„ und Q₁-,, und auf diese Weise die-

-Cj Jt!

nen diese Dioden zur Verminderung des Funkelrauschens (Überschußrauschens) der Transistoren Q_ und Q_. Es sei bemerkt,

Jd Jc

daß die oben beschriebenen erfindungsgemäßen Kleinsignalverstärkerschaltungen unter Verwendung der Gegenkopplung beschrieben wurden. Es. ist natürlich darauf hinzuweisen, daß diese erfindungsgemäßen Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltungen auch derart ausgebildet sein können, daß keine Rückkopplung verwendet. Der kleine Basis-Ausbreitungswiderstand ist das wichtigste Merkmal der Erfindung. Der kleine Emitterwiderstand ist ebenfalls von Wichtigkeit. Es sei bemerkt, daß die erfindungsgemäßen Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltungen in einer mehrstufigen Anordnung verwendet werden können.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die Erfindung eine Klein-

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vorsieht, die als Vers tar kramgs element im Mindestens der Eingangsstufenschaltung einen Transistor mit niedrigem Eingangswider stand verwendet. Demgemäß ibesit&t: (diese Transistor—Verstärkerschaltung einen wahren ohm^sc£fa.en Eingangswiderstand (nicht Scheinwiderstand) der lainreichenö kleiner ist als die Impedanz einer Signalquelle „ die mit der Transistorverstärkerschaltung verbunden werden kann- DaJher ist diese Transistorverstärker schaltung in der !Lage,·, Signale anit kleinem Pegel "mit hohem Rauschabstand <ζέι verstärken,, wobei das Signal von einer Signalquelle mit niedriger jCepedanz kommt*

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

/1.) Transistorverstärkerschaltung für Signale mit niedrigem Pegel und mit als Verstärkungselementen dienenden Transistoren, dadurch gekennzeichnet , daß der Transistor zur Verwendung als Verstärkungselement in mindestens der EingangsStufenschaltung der Transistorverstärkerschaltung einen Basis-Ausbreitungswiderstand von 10 Ohm oder weniger aufweist.
2. Transistorverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in der Eingangsstufenschaltung ein Leistungstransistor mit einem Basis-Ausbreitungswiderstand (Basis-Bahnwiderstand) von 10 Ohm oder weniger ist, und daß der Leistungstransistor mit einem kleinen Emitterstrom in einem Bereich betrieben wird, wo ein Emitterwiderstand die kleinsten Werte seiner Kennlinie zeigt.
3. Transistorverstärkerschaltung nach Anspruch j_ und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in der Eingangsstufenschaltung ein Verbindungstransistor (Q) ist, der aus mehreren Transistoren (Q₁, Q„ ... Q ) besteht, die miteinander parallel zueinander geschaltet sind.
4. Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme, einer Leistungsquelle und einer Konstantstromschaltung, gekennzeichnet durch einen Verbindungstransistor (Q) aus mehreren parallel geschalteten

Transistoren (Q₁, Q₂ Q_n) mit einem Eingangswiderstand

kleiner als der Wert der Impendanz einer Signalquelle, die mit der Eingangsklemme (IN) verbunden werden kann, und wobei die Basiselektrode (B¹) des Verbindungstransistors mit der Eingangsklemme verbunden ist, und wobei ferner die Emitterelektrode (E¹) des Verbindungstransistors geerdet ist, und

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wobei schließlich die Kollektorelektrode (C) des Verbindungstransistors mit der Leistungsquelle (+B) über die Konstantstromschaltung (CC) und ebenfalls mit der Ausgangsklemme OUT verbunden ist und ein Widerstand (R_f) zwischen Ausgangsklemme und Eingangsklemme liegt.
5. Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung mit einer Eingangsklemme , einer Ausgangsklemme, einer positiven Leistungsquelle und einer negativen Leistungsquelle, gekennzeichnet durch einen ersten pnp-Leistungstransistor mit einem Eingangswiderstand kleiner als die Impedanz einer Signalquelle, die mit der Eingangsklemme verbunden werden kann,

wobei die Basiselektrode des ersten Leistungstransistors mit der Eingangsklemme verbunden ist, die Emitterelektrode des ersten Leistungstränsistors mit der positiven Leistungsquelle über einen ersten veränderbaren Widerstand in Verbindung steht und ferner über einen ersten Kondensator geerdet ist, die Kollektorelektrode des ersten Leistungstransistors mit der Ausgangsklemme verbunden ist,

einen zweiten NPN-Leistungstransistor mit einem Eingangswiderstand kleiner als die Impedanz der erwähnten Signalquelle, wobei die Basiselektrode des zweiten Leistungstransistors mit der erwähnten Eingangsklemme verbunden ist, die Kollektorelektrode des zweiten Leistungstransistors mit der Ausgangsklemme verbunden ist, die Emittereleketrode des zweiten Leistungstransistors mit der negativen Leistungsquelle über einen zweiten veränderbaren Widerstand verbunden ist und ferner über einen zweiten Kondensator geerdet ist,

und wobei schließlich ein Widerstand zwischen der Eingangsklemme und der Ausgangsklemme liegt.
6. Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme, einer positiven Leistungsquelle und einer negativen Leistungsquelle, gekennzeichnet durch einen ersten Verbindungstransistor (Q-) aus einer Parallelschaltung, einer Vielzahl von PNP-Transistoren und mit ei-

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nem Eingangswiderstand niedriger als die Impedanz einer Signalquelle, die mit der erwähnten Eingangsklemme verbunden werden kann, wobei die Basiselektrode des ersten Verbindungstransistors mit der Eingangsklemme über einen ersten Widerstand (R.) verbunden ist, die Kollektorelektrode des ersten Verbindungstransxstors mit der Ausgangsklemme verbunden ist, die Emitterelektrode des ersten Verbindungstransxstors mit der positiven Leistungsquelle (+B) über eine Serienverbindung eines ersten Widerstands (R₁..) und eines dritten Widerstands (R₁₂) verbunden und ferner über den zweiten Widerstand und einen ersten Kondensator (C₁₁) geerdet ist, einen zweiten Verbindungstransistor (Q_) aus einer Parallelschaltung einer Vielzahl von NPN-Transistoren und mit einem Eingangswiderstand niedriger als die Impedanz der Signalquelle, wobei die Basiselektrode des zweiten Verbindungstransxstors mit der Eingangsklemme über den ersten Widerstand (R.), die Kollektorelektrode des zweiten Verbindungstransistors mit der Ausgangsklemme und die Emitterelektrode des zweiten Verbindungstransxstors mit der negativen Leistungsquelle (-B) verbunden ist, und zwar über eine Serienschaltung eines vierten Widerstandes (R-I₃) und eines fünften Widerstandes (R₁₄), wobei die Emitterelektrode ferner über den vierten Widerstand und einen zweiten Kondensator (C₁₂) mit Erde in Verbindung steht,

und einen sechsten Widerstand (R^) zwischen der Ausgangsklemme und den Basiselektroden der ersten und zweiten Verbindungstransistoren.
7. Kleinsignal-Transistorverstärkerschaltung mit einer Eingangsklemme, einer Ausgangsklemme, einer positiven Leistungsquelle und einer negativen Leistungsquelle, gekennzeichnet durch einen ersten "Kleinsignal-Transistor (Q_) der PNP-Art mit

.Ej

einem Basis-Ausbreitungswiderstand von 10 Ohm oder weniger, wobei die Kollektorelektrode des erwähnten ersten Kleinsignal-Transistors mit der Ausgangsklemme verbunden ist, die Emitterelektrode des ersten Kleinsignal-Transistors mit der posi-

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tivsn ]Leis:fcQsmgsqTasjLle ((+B)) fijber eine Reihenschaltung eines ersten WM-ersitaimdes ■ ((M-^.5 -mid eimes ersten veränderbaren Widerstamöes ((¥M„.-)) TsmrlMiimdeia ist, mrnd ferner über den ersten

eiaioa erstem Kondensator CC-·,) geerdet ist, und woibei die Basiselektrode des ersten Kleinsignaltransistors mit der EimgamgsÖOTm^ .iber eine Parallelschaltung aus einer ersten -Diode CE)^₁₁)) _β -WorgespairMiit im der Etorchlaßrichtung, und ei nein zweitem Äsmäemsatoir {€^,^,3 -^erbumden ist, .

einen zweitem Kleiimsigmal-Txamsistor (Q-,) der npn-Ärt mit einem Basis—SaasbreitimniigsiKiderstaiid 170m IO Ohm oder weniger, wobei die Xoliektoarelefctrode des zweiten Xleinsignal-Transistors mit " der Äusgangskl-eiiiiHe -veEbramdem ist, fmhrend die Snittereleketrode des zweitem JDLeJi imsigmal-Traiasistors mit der negativen Leistxmgsqiielle C~B} Sber eine Eeihenschaltung aus einem dritten Widerstand IM~_AJ miad einem vierten Widerstand (VS„_) verbunden ist, und wobei der Emitter ferner über den dritten Widerstand und einen dritten Kondensator (C^) geerdet ist, und wobei die Basiselektrode des zweiten Kleinsignal-Transistors ,mit der Eingangsklemme über eine Parallelschaltung aus einer zweiten Diode (D«-J, vorgespannt in*der Durchlaßrichtung, und einen vierten Kondensator (C^^) verbunden ist, und einen fünften Widerstand (R ), der zwischen der Eingangsklemme und der Ausgangsklemme liegt.
8. Transistor für Kleinsignalbetrieb,gekennzeichnet durch einen Basis-Ausbreitungswiderstand (Basis-Bahnwiderstand) von TO Ohm oder weniger.

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