DE820020C - Schaltung zur Verstaerkung einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Stromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Verstärkung einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Stromes mit Hilfe eines Transistors, das ist ein Verstärkungselement, welches aus einem Kristall mit einer Basiselektrode, einer Emissionsoder Eingangselektrode und einer Auffang- oder Ausgangselektrode besteht. Die zu verstärkende Spannung wird z. B. mit einer geringen positiven Vorspannung gegenüber der Basiselektrode der Eingangselektrode zugeführt, und die verstärkte Spannung wird der auf z. B. einer hohen negativen Vorspannung gehaltenen Ausgangselektrode entnommen.

Die Erfindung hat besonders den Zweck, die Eingangsimpedanz eines solchen Verstärkers auf einen gewünschten Wert einzustellen, z. B. der Impedanz einer Telephonleitung anzupassen, über welche die zu verstärkende Spannung dem Verstärker zugeführt wird.

Sie ist gekennzeichnet durch eine Impedanz R_u im Ausgangskreis des Transistors, diegleich b · (R₂₁ — R22)

ist, wo A₂₁ = -?- und R₂₂ =

»2

der Spannung zwischen der Ausgangselektrode und der Basiselektrode des Transistors, i_x ist die Änderung des Eingangsstromes, i₂ ist die Änderung des Ausgangsstromes, und b ist eine Konstante zwischen 0,5 und 1,2), und durch eine einstellbare Impedanz R₀ im Kreis der Basiselektrode des Transistors.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In den Figuren wird die zu verstärkende Spannung bzw. der*, zu verstärkende Strom den Eingangsklemmen i-i eines Transistors 5 mit einer Basiselektrode 6, einer Eingangs,- oder Emissionselektrode 7 und einer Auffang- oder Ausgangselektrode 8 zugeführt. Die verstärkte Spannung wird über eine Ausgangsimpedanz X, erzeugt und Ausgangsklemmen 12 zugeführt. Im Falle eines N-Transistors muß dabei die Eingangsspannung z. B. nach Fig. 1 mit Hilfe einer Batterie 3 auf einem geringen positiven Wert, die Ausgangsspannung dagegen z. B. mit Hilfe einer Batterie 4 auf einem hohen negativen Wert gehalten werden. Im Falle eines P-Transistors muß die Eingangsspannung gerade auf einem geringen negativen Wert und die Ausgangsspannung auf einem hohen positiven Wert gehalten werden.

Nach der Erfindung wird der Ausgangsimpedanz R_u ein ganz bestimmter Wert gegeben, und im Kreis der Basiselektrode liegt eine Basisimpedanz R₀.

ao Man würde in Übereinstimmung mit der üblichen Verstärkertechnik erwarten, daß diese Basisimpedanz 9 eine hohe negative Rückkopplung für die zu verstärkende Spannung bzw. Strom und damit eine Erhöhung der Eingangsimpedanz herbeiführen würde.

»5 Es ergibt sich aber, daß dies bei der erwähnten Wahl der Ausgangsimpedanz R_u nicht der Fall ist, wie es aus nachstehendem hervorgehen wird.

Für einen Transistor kann bei einer bestimmten Gleichstromeiristellung die Beziehung zwischen den Spannungsänderungen e^ e_% und den Stromänderungen i_x, ig an der Eingangselektrode 7 bzw. der Ausgangselektrode 8 gegenüber der Basiselektrode 6 durch nachfolgende Beziehungen wiedergegeben werden:

R_lti

_lti_t

wo die Widerstände durch die .Transistoreigenschaften bedingt werden. Betrachtet man dagegen die Spannungsänderungen gegenüber der Unterseite der Impedanz R₀, so ergeben sich folgende Beziehungen:

(Ä22 + Ro) H-

Ferner gilt e₂ = — i_tR„, so daß als Ausgangsspannung gefunden wird:

(R_n+ R₀) R_n ^

wo« = R_uR_n = (R₁₁R_n — R_ltR_n) + R₀ (R₁₁ — R₁₂) und χ = A« — R_n + Rp-

Ferner wird für die zwischen den Eingangsklemmen i-i gemessene Eingangsimpedanz R gefunden:

R =

Ru + R

Es ergibt sich, daß bei einem Transistor der Ausdruck R₁₁R₂*— A₁J-R₁₁'einen geringen positiven oder in gewissen Fällen einen negativen Wert annimmt; ferner ist der Ausdruck JR₁₁ -— R₁₂ immer klein und positiv. So ist der Wert α normalerweise verhältnismäßig klein, da auch A₁₁ klein ist.

Rg₁ dagegen ist groß, und auch der Ausdruck R_n — i?_2g kann einen wesentlichen positiven Wert annehmen.

Ohne die Basisimpedanz R₀ .war die Eingangsimpedanz des Transistors R = η— . Indem

^r Ku + K₂₂

nach der Erfindung der Größe χ ein niedriger positiver oder negativer Wert gegeben wird, kann mit Hilfe der Impedanz R₀ eine genaue Einstellung der Eingangsimpedanz erzielt werden. Zu diesem Zweck wählt man die Größe der Ausgangsimpedanz

=b (R₂₁ —

wo b eine Zahl ist, deren Größe am günstigsten zwischen 0,5 und 1,2 liegt.

Wird die Größe χ nahezu gleich Null (b = 1) ge wählt, so ergibt sich für das Verhältnis zwischen der Eingangsenergie und der von der Ausgangsimpedanz R„ aufgenommenen Energie:

e\lR

xR₀

so daß trotz der Impedanz R₀ eine wesentliche Energieverstärkung erhalten wird. Wählt man den Wert von χ gerade derart, daß

x = -5—> d. h. R_u = — \- R₂₁ — .R₂₂,

K_n K₂₁

so ergibt sich, daß das Energieverhältnis gleich

wird, also außerdem unabhängig von dem Wert von R₀, so daß sich dann die Eingangsimpedanz ohne Änderung der Energieverstärkung regeln läßt.

In Fig. 2 der Zeichnung ist die Basisimpedanz R₀ derart angebracht, daß gleichzeitig die erforderlichen Vorspannungen zur Einstellung des Transistors mit Hilfe nur einer Speisebatterie 4 erhalten werden. Als effektive Impedanz ist dabei die Parallelschaltung der dann elektrisch leitenden Impedanzteile, z. B. der Widerstände 9 und 10, wirksam. Naturgemäß kann dann noch gewünschtenfalls eine zusätzliche leitende Impedanz (nicht dargestellt) zwischen dem Zu- sammentreflpunkt 13 der Impedanzen 9 und 10 und der Basiselektrode 6 angebracht werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Schaltung zur Verstärkung einer elektrischen Spannung bzw. eines elektrischen Stromes mit Hilfe eines Transistors, gekennzeichnet durch eine im Kreis der Basiselektrode des Transistors liegende, einstellbare Impedanz R₀ und eine im Ausgangskreis des Transistors liegende Impedanz

   R_u—b(R₂₁ — i?₂₂),wo-/?₂₁=^und R₂₂ — -?-, dabei

   ist e₂ die Änderung der Spannung zwischen der Ausgangselektrode und der Basiselektrode des Transistors, I₁ die Änderung des Eingangsstroms,

   I₂ die Änderung des Ausgangsstroms und b eine Konstante zwischen 0,5 und 1,2.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz R₀ im Kreis der Basiselektrode die Reihenschaltung zweier elektrischer leitender Impedanzen enthält, deren Enden mit einer Speisespannungsquelle verbunden sind, und deren Zusammentreffpunkt galvanisch mit der Basiselektrode des Transistors verbunden ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanz R_u derjenige Wert gegeben ist, bei dem das Verhältnis zwischen der Ausgangs- und der Eingangsenergie des Verstärkers von der Impedanz R₀ unabhängig ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   O 2155 10.