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Gleichstromgekoppelter Transistorverstärker Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen gleichstromgekoppelten Transistorverstärker, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass derselbe nur eine einzige Speisestromquelle aufweist und dass alle Transistoren gleiche Zonenfolge aufweisen und galvanisch miteinander gekoppelt sind. Es können alle Transisto- ren entweder NP-Transistoren sein, oder es können desgleichen alle NPN-Transistoren sein. Zur Stabilisation können sowohl temperaturabhängige als auch temperaturunabhängige Widerstände verwendet werden.
Die Nachteile bei bisher bekannten betriebsstabilen gleichstromgekoppelten Transistorenverstärkern waren, dass dieselben mehr als eine Speisestromquelle benötigen und dass bei denselben ein Aufbau mit Transistoren wechselnder Zonenfolge erforderlich war.
Der Zweck dieser Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbei- spiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Transistorverstärker, bei dem die Arbeitswiderstände R1 R4 temperaturabhängig sind.
Hierbei sind die Arbeitswiderstände so bemessen, dass die Ströme gegen den Ausgang der Kaskade ansteigen. Sind die Charakteristiken der temperaturanhängigen Widerstände den Transistoren angepasst, so arbeitet diese einfache Schaltung über den Zim- mertemperaturbereich hinaus einwandfrei. Auch der Widerstand R 15 kann durch einen temperaturabhängigen Widerstand gebildet sein.
Je nach der Zonenfolge der Transistorenkaskade werden Widerstände einen negativen oder einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen.
Fig.2 zeigt einen dreistufigen, erfindungsgemäss ausgebildeten Verstärker, welcher aus der Fig. 1 hervorgeht und durch Stabilisations- und Gegenkopplungszweige erweitert ist. Hierbei sind alle Widerstände temperaturunabhängig. Die strichlierten Schaltelemente und Verbindungen können wahlweise weggelassen oder kurzgeschlossen werden. R1 bis R9 sind Arbeitswiderstände. Dieselben können in den ihnen zukommenden Stufen einzeln oder mehrfach vorkommen. So kann z.
B. in der ersten Stufe der Fig. 2 anstelle von R1, R4, R7 auch nur einer dieser drei Widerstände die Gesamtfunktion als Arbeitswiderstand übernehmen. Die Anordnung der Arbeitswiderstände richtet sich auch nach der Zonenfolge der verwendeten Transistoren, ob es sich gesamthaft um PNP- oder NPN-Transistoren handelt. Die Widerstände Rio bis R20 in Fig. 2 dienen zur Stabilisation bzw. Gegenkopplung.
Nach Fig. 1 und Fig. 2 lassen sich stabilisierte gleichstromgekoppelte Transistorenverstärker in beliebiger Stufenzahl aufbauen, wobei die Stromzunahme von den Widerstandsverhältnissen und von ,den Querschnitten der Halbleiterelemente abhängig ist.
Die Fig. 3 zeigt einen dreistufigen erfindungs@ gemäss ausgebildeten Verstärker mit einem verhältnismässig niederohmigen Eingangswiderstand ZE.
Die Fig.4, ähnlich der Fig. 3, zeigt einen Verstärker mit einem verhältnismässig hochohmigen Eingangswiderstand ZE.
Die Schaltung in Fig. 5 zeigt einen stabilen, zweistufigen, erfindungsgemäss ausgebildeten Verstärker für Niederfrequenzen. Seine Merkmale sind: hoher Verstärkungsgrad, guter Frequenzgang und sparsamer Aufbau. Die Ausgangsimpedanz R2, Z kann entweder ein rein ohmischer Widerstand sein oder eine komplexe Impedanz, je nach dem Verwendungs- zweck und dem zu verstärkenden Frequenzbereich.
Der Anschlusspunkt des Gegenkopplungszweiges mit
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R14, Rls richtet sich darnach, wo der Ausgangspunkt der Gegenkopplung liegt, d. h. ob noch weitere Stufen nachfolgen oder nicht.
Die Fig. 6 ist schaltungsmässig ähnlich der Fig. 5. Dieselbe ist bei der Wahl von entsprechenden SpitzenTransistoren und von entsprechenden komplexen Impedanzen für Hochfrequenzverstärkung geeignet.
Die Fig. 7 und 8 sollen veranschaulichen, dass schaltungsmässig angestrebt wird, die einzelnen Transistorenkristalle unmittelbar benachbart zueinander anzuordnen, -so dass dieselben auch thermisch auf engstem Raum zueinander liegen und alle Transisto- renkristalle der gleichen Temperatur ausgesetzt sind.
Die zu verwendenden Spannungen der Speisestromquellen bei den einzelnen Schaltungsbeispielen können minimal unter 1 Volt und maximal über 50 Volt liegen.
Die Schaltungsbeispiele zeigen PN-Transistoren: im Falle von NPN-Transistoren ändern die Polarität der Speisespannung und die Lage der Arbeitswider- stände.
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DC-coupled transistor amplifier The invention relates to a multi-stage DC-coupled transistor amplifier, which is characterized in that it has only a single supply current source and that all transistors have the same zone sequence and are galvanically coupled to one another. All of the transistors can either be NP transistors, or all of them can be NPN transistors. Both temperature-dependent and temperature-independent resistors can be used for stabilization.
The disadvantages of operationally stable DC-coupled transistor amplifiers known to date were that they require more than one supply current source and that they require a structure with transistors in alternating zone sequences.
The purpose of this invention is to remedy the stated drawbacks.
Exemplary embodiments of the invention are described with the aid of the drawing.
Fig. 1 shows a transistor amplifier in which the load resistors R1 R4 are temperature-dependent.
The working resistances are dimensioned in such a way that the currents increase towards the output of the cascade. If the characteristics of the temperature-dependent resistors are adapted to the transistors, this simple circuit works perfectly beyond the room temperature range. The resistor R 15 can also be formed by a temperature-dependent resistor.
Depending on the zone sequence of the transistor cascade, resistors will have a negative or a positive temperature coefficient.
FIG. 2 shows a three-stage amplifier designed according to the invention, which emerges from FIG. 1 and is expanded by stabilization and negative feedback branches. All resistors are temperature-independent. The dashed switching elements and connections can be omitted or short-circuited. R1 to R9 are load resistors. The same can occur singly or several times in the appropriate stages. So z.
B. in the first stage of FIG. 2, instead of R1, R4, R7, only one of these three resistors can assume the overall function as a working resistance. The arrangement of the load resistors also depends on the zone sequence of the transistors used, whether they are all PNP or NPN transistors. The resistors Rio to R20 in FIG. 2 are used for stabilization or negative feedback.
According to FIGS. 1 and 2, stabilized DC-coupled transistor amplifiers can be constructed in any number of stages, the increase in current being dependent on the resistance ratios and on the cross sections of the semiconductor elements.
3 shows a three-stage amplifier designed according to the invention with a relatively low input resistance ZE.
FIG. 4, similar to FIG. 3, shows an amplifier with a relatively high-value input resistance ZE.
The circuit in FIG. 5 shows a stable, two-stage amplifier designed according to the invention for low frequencies. Its features are: high gain, good frequency response and economical construction. The output impedance R2, Z can either be a purely ohmic resistance or a complex impedance, depending on the intended use and the frequency range to be amplified.
The connection point of the negative feedback branch with
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R14, Rls depends on where the starting point of the negative feedback lies, i.e. H. whether there are further stages or not.
In terms of circuitry, FIG. 6 is similar to FIG. 5. The same is suitable for high-frequency amplification when appropriate tip transistors and appropriate complex impedances are selected.
7 and 8 are intended to illustrate that in terms of the circuit, the aim is to arrange the individual transistor crystals directly adjacent to one another, so that they are also thermally in a confined space and all transistor crystals are exposed to the same temperature.
The voltages to be used for the supply current sources in the individual circuit examples can be a minimum of less than 1 volt and a maximum of more than 50 volts.
The circuit examples show PN transistors: in the case of NPN transistors, the polarity of the supply voltage and the position of the working resistors change.