DE3043262C2

DE3043262C2 -

Info

Publication number: DE3043262C2
Application number: DE3043262A
Authority: DE
Inventors: Henri Jan Hilversum Nl Velo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-15
Publication date: 1988-11-10
Also published as: NL7908411A; JPS5685913A; US4380739A; FR2470492B1; GB2064249A; GB2064249B; FR2470492A1; DE3043262A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen geregelten Verstärker, der mindestens einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, deren Emitter über eine Stromquelle mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind. Derartige Verstärker werden z. B. zum automatischen Ausgleich der Dämpfung von Fernsprechkabeln verwendet. Eine andere Anwendung liegt z. B. auf dem Gebiet der gegebenenfalls automatischen Stärke regelung in Rundfunkempfängern und in Stärke- und Tonreglern von Niederfrequenzverstärkern.

Ein bekannter geregelter Verstärker dieser Art ist z. B. in I.E.E.E. Journal of Solid State Circuits, Band SC-9, Nr. 4, August 1974, S. 160, Fig. 2, beschrieben. In diesem bekannten geregelten Verstärker ist die Basis eines ersten Transistors mit der Signal quelle verbunden, während die Basis des zweiten Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

Der Kollektor des ersten Transistors ist un mittelbar und der Kollektor des zweiten Transistors ist über einen Belastungswiderstand mit einem anderen Punkt konstanten Potentials verbunden.

Einfache Berechnungen an der bekannten Schaltung zeigen, daß durch das Vorhandensein der sogenannten Massen- Widerstände des ersten und des zweiten Transistors im wesentlichen eine Verzerrung zweiter Ordnung des zu ver arbeitenden Signals entsteht. Diese Massenwiderstände sind im Basiskreis und im Emitterkreis jedes der beiden Transis toren vorhanden. Die Summe dieser beiden Widerstände kann als in den Emitterkreis konzentriert vorhanden gedacht werden, wobei gilt:

wobei R _EE′ den Emittermassenwiderstand, R _BB′ den Basismassen widerstand, und B den Kollektor-Basis-Stromverstärkungs faktor der beiden Transistoren darstellen. Dieser Wider stand R ist nicht konstant, sondern von dem B-Wert und dem Strom durch die beiden Transistoren abhängig.

In der oben angegebenen Literaturstelle wird die auftretende Verzerrung zweiter Ordnung dadurch herab gesetzt, daß der genannte Regler balanciert ausgeführt wird. Dies bedeutet aber, daß die doppelte Anzahl Einzelteile benötigt wird, wie aus Fig. 1 der genannten Literaturstelle hervorgeht.

Ein anderer Nachteil ist die Tatsache, daß durch die Balancierung das Signal balanciert der Schaltung zuge führt werden muß und auch nur balanciert entnommen werden kann. Im allgemeinen sind die zu regelnden Signale unbalan ciert. Eine Umwandlung von dem unbalancierten in den balan cierten Zustand und umgekehrt erfordert zusätzlich einen Ein- und einen Ausgangstransformator oder deren elektro nisches Äquivalent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Lösung für das obenerwähnte Problem aufzufinden und anzugeben. Gelöst wird die Aufgabe durch einen geregelten Verstärker mit den Merkmalen des Anspruchs. Die Erfindung besteht im wesentlichen daraus, daß die Basis-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors mit je einem Widerstand verbunden sind, wobei die anderen Anschlußenden dieser Widerstände miteinander gekoppelt sind, und wobei in den Kollektorkreisen des ersten und des zweiten Transistors Schaltungen zum Injizieren von Strömen in die genannten Wider stände angeordnet sind, wobei diese Ströme den Kollektor strömen proportional sind, die den ersten und den zweiten Transistor durchfließen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines geregelten Verstärkers nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines geregelten Verstärkers nach der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet T₁ einen ersten Transistor und T₂ einen zweiten Transistor, deren Emitter über eine regelbare Stromquelle mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind. Diese Stromquelle wird durch einen Transis tor T₅, einen Widerstand R₄ und eine Spannungsquelle V₂ ge bildet. Die Basis des ersten Transistors T₁ ist über einen Widerstand R₂ und die Basis des zweiten Transistors T₂ ist über einen Widerstand R₃ und eine Steuerspannungsquelle U mit einem Punkt E verbunden. Der Punkt E ist über eine Gleichspannungsquelle V₁ mit einem Punkt konstanten Poten tials verbunden. Die Schaltung im Kollektorkreis des ersten Transistors zum Injizieren von Strom in den Widerstand R₂, welcher Strom dem Kollektorstrom des ersten Transistors proportional ist, wird durch eine Diode D₁ und einen Hilfstransistor T₃ gebildet. Die Diode D₁ ist in den Kollek torkreis des ersten Transistors T₁ aufgenommen und diese Diode ist von der Emitter-Basis-Strecke des Hilfstransistors T₃ überbrückt. Der Kollektor des Hilfstransistors T₃ ist mit der Basis des ersten Transistors T₁ verbunden. Die Schaltung im Kollektorkreis des zweiten Transistors T₂ zum Injizieren von Strom in den Widerstand R₃, welcher Strom dem Kollektorstrom des zweiten Transistors proportional ist, wird durch eine Diode D₂ und einen Hilfstransistor T₄ gebildet. Die Diode D₂ ist in den Kollektorkreis des zweiten Transistors T₂ aufgenommen und diese Diode ist von der Emitter-Basis-Strecke des Hilfstransistors T₄ über brückt.

Der Kollektor des Hilfstransistors T₄ ist mit der Basis des zweiten Transistors T₂ verbunden. Der Emitter des Hilfstransistors T₄ ist über eine Reihenschaltung zweier Widerstände R₁₀ und R₁₁ mit einem Punkt 1 konstanten Potentials verbunden. Den Ausgangsklemmen 1 und 2 kann die Ausgangsspannung E₁₂ des geregelten Verstärkers entnommen werden.

Im geregelten Verstärker nach Fig. 1 sind schema tisch die unterschiedlichen Ströme angegeben, die diesen geregelten Verstärker durchlaufen. Die Massenwiderstände der Transistoren T₁ und T₂, die der Formel (1) entsprechen, sind in Fig. 1 schematisch mit r₁ und r₂ angegeben. In dem Steuerspannungs kreis R₂, T₁, r₁, r₂, T₂, R₃ und U trifft die folgende Beziehung zu:

U = - α · I · R₂ + U _BE + α · I · r₁ - (1 - α) · Ir₂ - U _BE + (1 - α) I · R₃ (2)

Wenn R₂ = r₁ = r₂ = R₃ ist, gilt:

U = U _BE₁ - U _BE₂ (3)

Aus der Beziehung (3) geht hervor, daß die Verzerrung, die durch die Massenwiderstände r₁ und r₂ herbeigeführt wird, ausgeglichen ist.

Mit Hilfe der Gleichstromquelle V₁ wird das Potential am Punkt E derart eingestellt, daß es höher als das Potential am Punkt 3 ist. Mit Hilfe der Gleichspannungs quelle U wird der Faktor α eingestellt.

Für die Ausgangsspannung E₁₂ zwischen den Punkten 1 und 2 gilt die Beziehung:

E₁₂ = 2I · R₁ + 2 (1 - α) · I · R (4)

mit R₁₀ = N · R₁

E₁₂ = 2I · R₁ [1 + N · (1 - α)] (5)

Für α = 0 gilt:

E₁₂ (MAX) = 2I · R₁ · (1 + N) (6)

Für α = 1 gilt:

E₁₂ (MIN) = 2I · R₁ (7)

Der Regelbereich beträgt dann

20 · log (1 + N) (8)

Da N ein Verhältnis von Widerständen ist, liegt der Regel bereich genau fest. Der Strom I, der den Transistor T₅ durch fließt, kann aus einem Gleichstrom und einem diesem Gleich strom überlagerten Wechselstrom bestehen. In den durch die Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors fließen den Strömen tritt keine Verzerrung mehr auf.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bilden T₁ und T₂ den ersten bzw. den zweiten Transistor. Die Widerstände r₁ und r₂ sind die Massenwiderstände des ersten bzw. des zweiten Transistors. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist über eine gemeinsame Stromquelle S mit einem Punkt 4 konstanten Potentials verbunden. Zwischen den Punkten 1 und 4 ist die Reihenschaltung der Widerstände R₄, R₅, R₂ und R₆ angeordnet. Der Verbindungspunkt der Wider stände R₂ und R₆ ist über die Reihenschaltung der Wider stände R₃, R₉ und R₈ mit dem Punkt 1 verbunden. Der letztere Verbindungspunkt ist weiter über eine Kapazität C₁ mit dem Punkt 4 verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände R₂ und R₅ ist mit der Basis-Elektrode des ersten Transis tors T₁ verbunden.

Die Basis-Elektrode des zweiten Transistors T₂ ist über eine Kapazität C₃ mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R₃ und R₉ verbunden. Die Basis-Elektrode des Transistors T₂ ist weiter über die Reihenschaltung eines Widerstandes R₁₀₀ und der Steuerspannungsquelle U mit dem Punkt 4 konstanten Potentials verbunden. Der Verbindungs punkt zwischen den Widerständen R₈ und R₉ ist über eine Kapazität C₄ mit dem Kollektor des Transistors T₁ verbunden und bildet zugleich eine Ausgangsklemme 2 des geregelten Verstärkers. Der Verbindungspunkt der Widerstände R₄ und R₅ ist über eine Kapazität C₂ mit dem Kollektor des Transistors T₂ verbunden. Der Kollektor des Transistors T₂ ist weiter über die Reihenschaltung der Widerstände R₇ und R₁ mit dem Punkt 1 konstanten Potentials verbunden. Der Kollektor des Tran sistors T₁ ist über die Reihenschaltung der Widerstände R₁₀ und R₁ mit dem Punkt 1 konstanten Potentials verbunden.

Der Unterschied zwischen den Basis-Emitter- Spannungen des ersten und des zweiten Transistors wird mit Hilfe der Steuerspannungsquelle U eingestellt. Diese Ein stellung bestimmt die Größe der Kollektorströme durch die Transistoren T₁ bzw. T₂. Für den obengenannten Ausgleich der auftretenden Verzerrung durch die beiden Massenwiderstände r₁ und r₂ ist es erforderlich, daß die Wechselspannungen über diesen beiden Massenwiderständen mit Hilfe der Wider stände R₂ und R₃//R₁₀₀ ausgeglichen werden. Durch das Vor handensein der Kapazität C₃ ist wechselstrommässig die Basis des Transistors T₂ mit dem Verbindungspunkt der Wider stände R₃ und R₉ verbunden. Durch das Vorhandensein der Kapazität C₁ ist wechselstrommäßig der Verbindungspunkt der Widerstände R₂ und R₆ mit dem Punkt 4 konstanten Potentials verbunden. Dadurch liegt wechselstrommäßig die Reihenschaltung des Widerstandes R₁₀₀ und der Steuerspannungs quelle U über dem Widerstand R₃. Für Wechselstromberechnun gen liegt also der Widerstand R₃ zu dem Widerstand R₁₀₀ parallel. Für einen vollständigen Ausgleich der auftreten den Verzerrung durch die beiden Massenwiderstände muß die nachstehende Beziehung erfüllt sein:

x (1 - α) · I · R₂ + α · I · r₁ - (1 - α) · I · r₂ - x · α I · R₃//R₁₀₀ = 0 (9)

Mit x · R₂ = r₁ = r₂ = x · R₃//R₁₀₀ = R wird diese Beziehung erfüllt und damit die Verzerrung ausgeglichen.

Claims

1. Geregelter Verstärker, der mindes tens einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, deren Emitter über eine Stromquelle mit einem Punkt kon stanten Potentials verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektroden des ersten (T₁) und des zweiten (T₂) Transistors mit je einem Widerstand (R₂, R₃) verbunden sind, wobei die anderen Anschlußenden dieser Widerstände miteinander gekoppelt sind, und wobei in den Kollektor kreisen des ersten (T₁) und des zweiten (T₂) Transistors Schaltungen zum Injizieren von Strömen in die genannten Wider stände (R₂, R₃) angeordnet sind, wobei diese Ströme den Kollektorströmen proportional sind, die durch den ersten und den zweiten Transistor fließen.

2. Geregelter Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kollektorkreisen des ersten und des zweiten Transistors je mindestens eine Halbleiterdiode (D₁, D₂) angeordnet ist, die von der Emitter-Basis-Strecke je eines Hilfstransistors (T₃, T₄) überbrückt ist, dessen Kollektor mit der Basis-Elektrode des zugehörigen ersten oder zweiten Transistors verbunden ist.

3. Geregelter Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (T₁) über die Reihenschaltung zweier Widerstände (R₁₀, R₁) mit einem Punkt konstanten Potentials (1) ver bunden ist, wobei der Verbindungspunkt der genannten beiden Widerstände über einen Widerstand (R₇) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T₂) verbunden ist, welcher Kollek tor weiter mit dem Verbindungspunkt von zwei Widerständen (R₄, R₅) verbunden ist, die in Reihe zwischen der Basis des ersten Transistors (T₁) und dem vorgenannten Punkt (1) konstanten Potentials angeordnet sind, wobei der Kollektor des ersten Transistors (T₁) mit dem Verbindungspunkt zweier in Reihe geschalteter Widerstände (R₉, R₈) verbunden ist, die zwischen dem vorgenannten Punkt (1) konstanten Potentials und der Basis des zweiten Transistors (T₂) ange ordnet sind.