NO159396B - Fremgangsmaate ved rensning av en zink-inneholdende damp. - Google Patents

Description

Koplingsanordning for stabilisering av arbeidspunktet i et antall transistorer.

Foreliggende oppfinnelse angår en

koplingsanordning for stabilisering av arbeidspunktet i et antall transistorer overfor temperaturvariasjoner og matespen-ningsvariasjoner ved hjelp av et temperaturavhengig element som er seriekoplet

med emitter-basis-veien i transistorene, særlig i en klasse B push-pull-forsterker med komplementære transistorer hvis basis tilføres signaler med samme fase og er forspent av koplingsanordningen.

I transistoriserte koplingsanordninger

er det ofte behov for å fastlegge arbeidspunktet for transistorene som er stabilisert mot variasjoner i temperatur og mate-spenning. Dette gjelder særlig krafttransistorer.

Det er mulig å stabilisere arbeidspunktet mot temperaturvariasjoner ved å velge emittermotstanden tilstrekkelig stor, men anvendelse av en slik stor emittermotstand er ingen brukbar løsning når det gjelder krafttransistorer fordi det derved innføres store tap. Andre muligheter består i å anvende NTC-motstander og spennings-stabiliseringsdioder, men disse muligheter er ikke alltid brukbare, hvilket vil fremgå av den følgende beskrivelse hvor en kjent koplingsanordning som er meget ofte brukt i forsterkere, skal beskrives nedenfor under henvisning til tegningen. Fig. 1 og 2 viser koplingsskjemaer for forsterkere som inneholder kjente anord-ninger for stabilisering av transistorenes arbeidspunkt. Fig. 1 og 2 viser en drivtransistor T, som er emitterkoplet med en belastningsmotstand R, i kollektorkretsen mellom kollektoren og matespenningskilden V,,. Fra kollektorkretsen tilføres to signaler med samme fase til basisen i to komplementære transistorer T9 og T3 som er koplet som emitterfølgere i en såkalt enkeltutgang push-pull-kopling. Disse transistorers emit-tere er over en kondensator C forbundet med en felles belastningsmotstand R,.

Under hensyntagen til kraftforbruket og i den hensikt å oppnå stor virknings-grad, innstilles forsterkere av denne art til å arbeide i klasse B, men da transistorer ikke er noen ideelle forsterkerelementer, er det nødvendig å anvende en hvilestrøm gjennom transistorene T, og T., i den hensikt å unngå krysstale. Én slik hvilestrøm kan frembringes ved å tilføre basisen i transistorene T2 og T,, en lav innbyrdes forspenning ved hjelp av et kretselement som passeres av drivtransistorens strøm og derved et lite spenningsfall. Dette spenningsfall tilføres mellom basisene i transistorene T„ og T3.

Da verdien av hvilestrømmen i de to transistorer Ts og Ts er meget kritisk, idet en for liten strøm vil bevirke at den ovenfor nevnte krysstale gjør seg gjeldende, mens en for stor strøm foruten å være år-sak til store tap, kan bevirke termisk ustabilitet særlig ved store temperaturer, og det er derfor meget viktig å opprettholde hvilestrømmen så høy som mulig uansett variasjoner i temperatur og mate-spenning. Da transistorene T, og T,, som alle transistorer, i høy grad er avhengig av temperaturen, vil strømmen gjennom transistoren øke med økende temperatur og det må sørges for forholdsregler for å sikre at forspenningen på transistorene minsker når temperaturen øker enten som følge av økning i omgivelsestemperaturen eller som følge av uunngåelige tap som opptrer når kraftige signaler skal forster-kes, mens forspenningen må økes når temperaturen minsker for å unngå forvreng-ning når temperaturen er lav. Videre må det sørges for at det forhindres at variasjoner i matespenningen kan forårsake vesentlig variasjon i spenningen som på-trykkes kretselementet.

For å oppnå temperaturstabilisering av hvilestrømmen er det kjent å anvende en motstand RT (fig. 1) med negativ tem-peraturkoeffisient, hvilken motstand er anordnet i umiddelbar nærhet av transistorene T2 og T., og derfor termisk koplet med disse.

En slik løsning er imidlertid ikke brukbar for å opprettholde forspenningen til transistorene T„ og T3 konstant ved variasjoner i matespenningen.

En annen kjent og vesentlig mer kost-bar fremgangsmåte for temperaturstabilisering av hvilestrømmen gjennom transistorene Tt, og T.j er anvendelse av en eller flere dioder D, og D, (fig. 2) i stedet for motstanden Rr. Hvis det anvendes sjikt-dioder av samme materiale som i transistorene T\, og T.j, vil det opptre tilsvarende temperaturavhengighet i stabiliserings-kretselementet og transistoren eller transistorene som skal stabiliseres. Spenningsfallet over diodene er imidlertid i høy grad uavhengig av strømmen gjennom diodene. Målinger har vist at hvis det anvendes germaniumtransistorer, er det nødvendig å sørge for en reduksjon i forspenningen på ca. 2,5 mV/°C for hver transistor i den hensikt å opprettholde hvilestrømmen konstant ved temperaturendringer, og denne variasjon stemmer forholdsvis godt med spenningsvariasjonen pr. grad Celsius over hver av diodene. For å oppnå maksimal hvilestrøm i transistorene T„ og T:i er det nødvendig i tillegg til diodene å innføre en liten motstand Rn i stabiliseringskretsen. Innføringen av en slik motstand har imidlertid den virkning at forspenningen som tilføres transistorene T2 og T., ikke lenger er uavhengig av matespenningen.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå disse ovenfor nevnte ulemper og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det temperaturavhengige element består av en transistor med en spenningsdeler mellom sin kollektor og emitter, og at transistorens basis er forbundet med et uttak på spenningsdeleren, hvilken transistor er innret-tet som motkoplingsforsterker i forbindelse med en belastningsmotstand, idet transistorens emitter og kollektor er forbundet med basisen i de transistorer som skal stabiliseres.

Noen utførelseseksempler på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene.

Fig. 3 og 4 viser koplingsskjemaer for

koplingsanordninger ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5 og 6 viser diagrammer for for-klaring av virkemåten av koplingsanordningen på fig. 4. Fig. 7 og 8 viser koplingsskjemaer for forsterkere med koplingsanordninger ifølge oppfinnelsen. Fig. 9 viser en modifikasjon av koplingsanordningen på fig. 3. Fig. 10 viser et diagram for å forklare virkemåten av koplingsanordningen som er vist på fig. 9.

Henvisningstallene er de samme for tilsvarende komponenter på de forskjellige figurer.

Koplingsanordningen som er vist på fig. 3 omfatter en transistor T(l mellom hvis emitter og kollektor er forbundet en spenningsdeler som består av to motstan-dere RL, og R.,. Verdien av motstanden R, er større enn den indre basisinngangsmot-stand i transistoren T„. Summen av verdiene av motstandene R, og R„ er valgt slik at emitter-kollektorstrømmen i transistoren Tn er større enn strømmen gjennom motstandene R, og R2. Basisen i transistoren T„ er forbundet med forbindelses-punktet mellom motstandene R9> R., idet transistoren T0 sammen med belastnings-motstanden R, danner en motkoplet like-strømsforsterker. Spenningen VCI, som opptrer over emitter-kollektorveien kan ut-trykkes:

hvor V,.,, er spenningen over emitter-basis-veien.

Da emitter-basis-spenningen V,,,.- er av samme størrelsesorden som forspenningen som skal tilføres de to serieforbundne emitter-basisveier i transistorene hvis arbeidspunkt skal stabiliseres ved koplingsanordningen, er det klart at det er mulig ved egnet valg av spenningsdelerens motstander, over transistoren T0 å stabilisere forspenningen for de serieforbundne emitter-basis-veier i transistorene og samtidig sørge for den ønskede avhengighet av forspenningen med hensyn til temperatur idet en variasjon av temperaturen vil frem-bringe en endring av emitter-basis-spenningen VI;I, som forsterket i transistoren T(l tilføres seriekoplingen av emitter-basis-veiene i transistorene som skal stabiliseres. Hvis matespenningen endrer seg, f. eks. minskes, vil strømmen gjennom spenningsdeleren likeledes minskes og derved vil spenningen som tilføres basisen i transistoren T„ minske slik at transistoren blir mindre ledende, hvorved spenningen på kollektoren øker slik at minskningen av matespenningen som gjennom motstanden R, tilføres kollektoren i transistoren T0, hovedsakelig kompenseres på bekostning av en minskning i strømmen gjennom transistoren T(l. Forspenningen for transistorene som skal stabiliseres gjøres herved praktisk talt uavhengig av matespenningen.

Ved hjelp av den koplingsanordning som er vist på fig. 3 er det ikke mulig å kompensere fullstendig for variasjoner i matespenningen i og med at den spenning som tilføres basisen i transistoren T(l må variere med matespenningen. For å oppnå en bedre kompensering for matespennings-variasjoner, kan det i koplingsanordningen innføres en motstand hvis ene ende er forbundet med basisen i stabiliseringstransistoren og hvis andre ende er forbundet med et punkt hvis spenning er avhengig av matespenningen. Et eksempel på en slik koplingsanordning er vist på fig. 4 hvor en ekstra motstand R(i er forbundet mellom basisen i transistoren og matespenningskilden. På fig. 5 og 6 er vist kurver som er tegnet opp etter målinger på en koplingsanordning av den type som er vist på fig. 4 hvor motstandene R,, R2 og R., var på 4,7 kilo ohm, 1 kilo ohm resp. 470 ohm. Spenningen V( l, over transistoren T„ er tegnet opp som funksjon av matespenningen V,,. På fig. 5 er motstanden R„ valgt som parameter og hadde for kurvene a, b og c verdiene 47 kilo ohm, 100 kilo ohm resp. 220 kilo ohm. Det fremgår at for en be-stemt verdi av Rn er kurven praktisk talt horisontal. Med denne verdi av R„ f. eks. 100 kilo ohm er det på fig. 6 tegnet opp kurver med temperaturen som parameter, idet kurvene d, e og f tilsvarer temperatu-rene + 55, +20 resp. -hl5°C. Det fremgår at kurvene har hovedsakelig horisontalt forløp og at spenningen V,.,, over transistoren T(l faller med økende temperaturer.

Videre muliggjør motstanden R„ mu-ligheten av å innstille hvilestrømmen på

den mest fordelaktige verdi i transistorer som skal stabiliseres ved hjelp av koplingsanordningen.

I en utførelse av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen består spenningsdele-1 ren av to motstander med et forhold — for

n spenningen over kollektor-emitterveien som tilføres basisen i de transistorer som skal stabiliseres, hvor n er den ønskede forsterkning av temperaturavhengigheten for emitter-basis-veien. Som følge derav er det meget enkelt å finne det ønskede spenningsdelerforhold. For stabilisering f. eks. av to transistorer hvis emitter-basis-vei er serieforbundet, parallelt med transistoren T,„ i hvilket tilfelle en forspenning er ønsket hvis variasjon i avhengighet av temperaturen er den dobbelte av en enkelt emitter-basis-vei, er det mulig å anvende motstander R,, og R., med samme verdi, og hvis tre transistorer skal stabiliseres, er det mulig å anvende en motstand R2 mellom kollektor og basis og hvis verdi er den dobbelte av motstanden R,, mellom basis og emitter.

Fig. 7 viser en forsterker som inneholder fire transistorer T.1; T.t, T, og T- i en såkalt Darlingtonkopling. Forsterkeren er stabilisert ved hjelp av en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen. Transistorenes T2, T;t og T, emitterbasisveier er forbundet i serie parallelt med koplingsanordningen som tilveiebringer en egnet forspenning og som består av transistoren T(l og motstandene R2 og R.( samt motstanden RH. Verdien av motstanden R3 er dobbelt så stor som verdien av motstanden R:j slik at transistoren T(1 tilveiebringer en tredobling av temperaturavhengigheten i transistorens T„ emitter-basis-vei.

På denne og de etterfølgende figurer er transistoren T, drivtransistor. Det skal bemerkes at det er mulig å forbinde basisen i transistoren T, på en kjent måte som ikke er vist, gjennom en motstand til et etterfølgende punkt i forsterkeren f. eks. til utgangen som belastningen er forbundet med, og gjennom en annen motstand med et punkt med konstant spenning, for å oppnå tilbakekopling og stabilisere spenningen i det nevnte punkt i forsterkerens utgang.

Ifølge en annen enkel utførelse av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen, kan spenningsdeleren dannes av emitter-basis-veien i de transistorer hvis arbeidspunkt skal stabiliseres, idet basisen i transistoren i koplingsanordningen er forbundet med et punkt i seriekoplingen av emitter-basis-

veiene i de transistorer som skal stabilise-

res. Ved en ytterligere utførelse av en slik koplingsanordning kan seriekoplingen om-

fatte emittermotstander, idet basisen i stabiliseringstransistoren er forbundet med et punkt i seriekoplingen, særlig direkte med en av emitterne, at en ekstra spen-

ning avhengig av strømmen gjennom tran-

sistorene som skal stabiliseres, tilføres ba-

sisen i stabiliseringstransistoren.

Den forsterker som er vist på fig. 8

omfatter to seriekoplede emitter-basis-vei-

er for transistorene T2 og T;t med tilhørende emittermotstander R, og R- forbundet pa-

rallelt med transistoren T(). Spenningsdele-

ren som er nødvendig for transistoren Tn dannes av emitter-basisveien for transis-

toren T2 som den ene gren og motstandene R., og R5 i forbindelse med emitter-basis-

veien i transistoren R,, som den annen gren,

idet basisen i transistoren Tn er forbundet med emitteren i transistoren TV Herved oppnåes en ytterligere stabilisering fordi at hvis hvilestrømmen gjennom transisto-

rene Tg og T.j av en eller annen grunn øker, vil spenningsfallet over motstanden R4 også øke slik at emitter-kollektorspen-

ningen over transistoren T(l vil minske og derved minske hvilestrømmen.

Som nevnt ovenfor er det mulig ved

hjelp av motstanden R„ på fig. 4 og oppnå

fullstendig stabilisering av emitter-kollektorspenningen og for variasjoner i mate-

spenningen. En annen mulighet for å opp-

nå samme virkning er at koplingsanord-

ningen i den ene ende av emitter-kollektor-

veien for stabiliseringstransistoren er for-

bundet med seriekoplingen over en spen-

ningsdeler som tilføres en spenning som er avhengig av matespenningen. En slik koplingsanordning er vist på fig. 9 hvor det mellom matespenningskilden og emitteren i transistoren Tn er anordnet en spennings-

deler som består av motstanden R(. og F7.

Uttaket på denne spenningsdeler har en

spenning som er proporsjonal med mate-

spenningen som vist ved kurven g på fig.

10. Fig. 10 viser videre en kurve h som viser emitter-kollektorspenningen for transisto-

ren T„ som funksjon av matespenningen VH. Det fremgår her at det er mulig å velge

et egnet forhold mellom motstandene R,;

og R7 slik at kurvene g og h vil være paral-

lelle over store deler av sine forløp, slik at spenningsforskjellen mellom spennings-

delerens uttak og kollektoren i transistoren Tfl vil være praktisk talt uavhengig av matespenningen. Denne utførelse gir den ytterligere fordel at forspenningen som tilføres transistorene som skal stabiliseres,

kan bevirke en endring av polariteten med

økende temperatur ved at spenningsfallet over transistoren T„ ved høye temperatu-

rer er mindre enn spenningsfallet over motstanden R7. Dette har den virkning at temperaturstabiliseringen vil være effektiv selv ved høye temperaturer.

For ordens skyld skal nevnes at det i

og for seg er kjent å anvende en transistors temperaturavhengighet for å tilveiebringe stabilisering av en enkelt transistor.

Det er klart at koplingsanordningen

ifølge oppfinnelsen ikke bare kan anvendes for stabilisering av arbeidspunktene for klasse B push-pull forsterkere med kom-,

plementære transistorer, men andre an-

vendelser av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen er også mulig. Selv om figu-

rene viser anvendelse av pnp-trånsistorer er det klart at det også kan anvendes npn-

transistorer og mange modifikasjoner kan gjøres innenfor oppfinnelsens ramme. I

enkelte tilfeller kan det videre være ønske-

lig å innføre et spenningsstabiliserende ele-

ment, f. eks. en zener diode i stabiliseringstransistorens emitterkrets.

Claims (6)

1. Koplingsanordning for stabilisering av arbeidspunktet i et antall transistorer overfor temperaturvariasjoner og mate-spenningsvariasjoner ved hjelp av et temperaturavhengig element som er seriekop-

let med emitter-basis-veien i transistorene, særlig i en klasse B push-pull-forsterker med komplementære transistorer hvis basis tilføres signaler med samme fase og er forspent av koplingsanordningen, karakterisert ved at det temperaturavhengige element består av en transistor (T0) med en spenningsdeler (Rg + R:!) mellom sin kollektor og emitter, og at transistorens basis er forbundet med et uttak på spenningsdeleren, hvilken transistor er innret-tet som motkoplingsforsterker i forbindelse med en belastningsmotstand, idet transistorens emitter og kollektor er forbundet med basisen i de transistorer som skal stabiliseres.

2. Koplingsanordning ifølge påstand 1, karakterisert ved en motstand (RH) hvis ene ende er forbundet med basisen i stabiliseringstransistoren (T0) og hvis andre ende er forbundet med et punkt hvis spenning er avhengig av matespenningen.

3. Koplingsanordning ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at spenningsdeleren består av to motstander hvis 1 verdiforhold er slik at — av spenningen n som opptrer over kollektor-emitterveien tilføres basisen, idet n er antallet emitter-basis-veier i serieforbindelsen.

4. Koplingsanordning ifølge påstand 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det temperaturavhengige element dannes av stabiliseringstransistoren (T(l) hvis kollektor og emitter er forbundet med hverandre med to seriekoplede motstander (R., og R.s) som danner en temperaturavhengig spenningsdeler hvis uttak er forbundet med transistorens basis, og på denne måte i forbindelse med en belastningsmotstand (R,) danner en motkoplet forsterker, idet det over det temperaturavhengige element frembringes en temperaturavhengig spenning som ved valg av forholdet mellom motstandsverdiene i spenningsdeleren (R., enn den temperaturavhengige basis-emit-| ter-spenning for de transistorer som skal stabiliseres.

5. Koplingsanordning ifølge påstand 4, hvor serieforbindelsen omfatter emittermotstander, karakterisert ved at stabiliseringstransistorens (T„) basis er forbundet med et slikt punkt at serieforbindelsen, fortrinnsvis direkte med en av emitterne, at i tillegg blir en spenning som er avhengig av strømmen gjennom transistorene (T,, T„ osv.) som skal stabiliseres, tilført basisen i stabiliseringstransistoren.

6. Koplingsanordning ifølge en eller flere av påstandene 1—5, karakterisert ved at en ende av stabiliseringstransistorens emitter-kollektor-vei er forbundet med serieforbindelsen over en spenningsdeler som tilføres en spenning som er avhengig av matespenningen.