DE1013718B - Abgestimmter Transistorverstaerker - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem abgestimmten Transistorverstärker, zwischen dessen Emitterelektrode und Basiselektrode wenigstens die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität in der erwähnten Reihenfolge liegt, deren Reihenresonanz wenigstens nahezu der Signalfrequenz entspricht.

Es ergibt sich, daß bei Transistorverstärkern im allgemeinen eine störende Rückwirkung vom Ausgang des Verstärkers auf seinen Eingang auftritt. So werden Änderungen des Ausgangskreises, ζ. Β. der Ausgangsimpedanz des Transistors, in seinem Eingangskreis wirksam. Folgt auf den Transistorverstärker ζ. Β. ein zweiter, dessen Verstärkungsgrad durch einen Strom geregelt wird, wobei mit dieser Regelung gewöhnlich eine Änderung der Eingangsimpedanz des zweiten Verstärkers einhergeht, so macht sich diese Änderung infolge der erwähnten Rückwirkung auch im Eingangskreis des zuerst genannten Transistorverstärkers bemerkbar. Schaltet man ferner in den Eingangs- und Ausgangskreis des Transistors abgestimmte Kreise, so bewirkt die erwähnte Rückwirkung eine unerwünschte Kopplung zwischen diesen abgestimmten Kreisen, was vielfach zu einer unerwünschten Unsymmetrie der Resonanzkurven dieser Kreise führt. Auch lassen sich im allgemeinen Schaltungen ohne Rückwirkung, wie Elektronenröhrenschaltungen, wesentlich leichter berechnen und übersehen als Transistorverstärker mit Rückwirkung.

Es wurde bereits vorgeschlagen, zwecks Herabsetzung der Rückwirkung des Ausgangs des Verstärkers auf seinen Eingang das zu verstärkende Signal dem Kreis zwischen der Kollektor- und der Emitterelektrode und dem Kreis zwischen der Kollektor- und der Basiselektrode des Transistors gegenphasig in einem Verhältnis etwa gleich dem Verhältnis zwischen dem Emittor- und dem Basiswiderstand des Transistors zuzuführen. Diese Schaltung eignet sich aber weniger gut zur Verstärkung von Schwingungen mit höherer Frequenz, da dann die parasitäre Kollektorkapazität des Transistors die Rückwirkungsabnahme in unerwünschter Weise beeinflußt und man außerdem bei hohen Frequenzen den Transistor vorzugsweise in geerdeter Basisschaltung betreibt; in diesem Falle ergibt sich eine höhere Grenzfrequenz des Verstärkungsgrades.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art wird die beschriebene Rückwirkung bei hoher Frequenz beseitigt, wenn gemäß der Erfindung zur Herabsetzung unerwünschter Rückwirkung infolge der inneren, zwischen der Kollektor- und Basiszone wirksamen Kapazität C₀ eine im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen geeignet bemessenen Ausgleichswiderstand R an einen Punkt zwischen der erwähnten Induktivität L und Kapazität C zurückgeführt wird.

Abgestimmter Transistorverstärker

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 4. August 1954

Adrianus Johannes Wilhelmus Marie van Overbeek,

Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Es ist zwar bereits bekannt, daß bei Transistorschaltungen ebenso wie bei Röhrenschaltungen positive und negative Rückkopplungen angewendet werden können. Bei der Erfindung wird jedoch weder eine positive noch eine negative Rückkopplung benutzt,

sondern durch die angegebene Einschaltung des Ausgleichswiderstandes wird eine um etwa 90° gegenüber der Ausgangsspannung phasenverschobene Schwingung zurückgeführt, durch die die unerwünschte Wirkung eines Stromes ausgeglichen wird, der über eine innere Kapazität mit entgegengesetzt um 90° verschobener Phase dem Eingangskreis zufließt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar; Fig. 2 zeigt eine Abart und

Fig. 3 eine weitere Abart von Fig. 1 ;
Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild von Fig. 1.
In der Schaltung nach Fig. 1 werden die zu verstärkenden Signalschwingungen über einen Transistor 1

einem Transistor 2 in geerdeter Basisschaltung zugeführt. Darunter ist zu verstehen, daß die Basiselektrode des Transistors 2 seinem Ein- und Ausgangskreis gemeinsam ist, also nicht notwendigerweise ohne Zwischenschaltung von Impedanzen mit Erde verbunden sein muß (siehe

z. B. Fig. 3). Der Eingangskreis, das ist der Kreis zwischen der Emittor- und der Basiselektrode des Transistors 2, enthält in der angegebenen Reihenfolge einen Kondensator C in Reihe mit einer Induktivität L₁ wobei die Resonanzfrequenz des Reihenkreises L-C

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nahezu der Signalfrequenz entspricht. Infolge dieser Schaltweise wird ein hoher Verstärkungsgrad des Transistors 2 erreicht.

Zur Herabsetzung der unerwünschten Rückwirkung wird die im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen Widerstand R an den Verbindungspunkt der erwähnten Induktivität L und Kapazität C zurückgeführt. Wie an Hand des Ersatzschaltbildes nach Fig. 4 nachgewiesen wird, wird die Rückwirkung, die als eine im Ausgangskreis wirksame Spannungsquelle V dargestellt werden kann, bei richtiger Bemessung des Widerstandes R wesentlich herabgesetzt, da die Quelle V dann einen nahezu vernachlässigbaren Strom in der Induktivität L erzeugt.

In Fig. 4 bezeichnet r_e den Emittorwiderstand, r₀ den Kollektorwiderstand, r_b den Basiswiderstand für Signalfrequenzen, welche höher als die Kollektor-Basis-Grenzfrequenz des Transistors sind,und r_b -f- r_b" denjenigen für Signalfrequenzen, welche niedriger als diese Grenzfrequenz sind. Bekanntlich kann das Verhalten eines Transistors bei hohen Frequenzen durch die Annahme einer Kapazität C_c zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände r_b und r_t" und der Kollektorelektrode c des Transistors beschrieben werden.

Bei hohen Signalfrequenzen, bei denen die Impedanz der Kapazität C einen geringen Wert gegenüber dem des Widerstandes r_c hat, wird am Widerstand r_b eine Spannung erzeugt, die gegenüber der Spannung V um nahezu" 90° in der Phase voreilt. Diese Spannung würde bei Abwesenheit des Widerstandes R einen gleichen Strom durch die Induktivität L bewirken, da der Kreis L-C für die Signalfrequenz in Reihenresonanz ist. Über den Widerstand R wird der Induktivität L dann ein zweiter, gegenüber der Spannung V um 90° nacheilender Strom zugeführt, der bei richtiger Größe des Wider-Standes R außerdem die gleiche Amplitude wie der zuerst genannte Strom hat und diesen Strom daher ausgleicht. Wird der Widerstand R zwischen der Kollektorelektrode c und dem Verbindungspunkt von L und C angeordnet, so muß er ungefähr von der Größe.

Die beiden vernachlässigten Einflüsse lassen sich, wie in Fig. 3 dargestellt, praktisch dadurch unterdrücken, daß in den Basiskreis des Transistors 2 eine geringe Induktivität 8 eingeschaltet wird, deren Größenordnung im dargestellten Falle etwa

■L

betragen muß.

gewählt werden; wird er aber angeschlossen, wie es in den Fig. 1 und 4 bzw. in Fig. 2 dargestellt ist, so muß er entsprechend dem Transformationsverhältnis des Ausgangs-Autotransformators 5 größer oder kleiner gewählt werden.

Bei den vorhergehenden Betrachtungen wurde unter anderem weder der Einfluß der parasitären Kapazität 6 parallel zum Widerstand R (s. Fig. 2) noch der des Widerstandes r_c parallel zur Kapazität C _c (s. Fig. 4) berücksichtigt. Der zuerst genannte Einfluß läßt sich, wie in Fig. 2 dargestellt, dadurch herabsetzen, daß der Widerstand R mit einer Anzapfung 7 des Ausgangs-Autotransformators 5 verbunden und/oder ein Kondensator C zwischen den Verbindungspunkt des Widerstandes R mit dem Kondensator C und der erwähnten Induktivität L geschaltet wird, so daß dann der Eingangsreihenkreis aus den Schaltelementen L, C, C besteht. In diesem Falle hat die Kapazität 6 einen geringeren Einfluß auf die Phasendrehung des über den Widerstand R der Induktivität L zurückgeführten Stromes.

Bei einer praktischen Ausführungsform dieser Schaltung S, war L = 1,3 mHenry, C = 100 pF, C kurzgeschlossen, r„' == 20 Ohm, r_c = 25 Ohm, r_c = 100 kOhm, C₀ = 4OpF, S. R = 52 kOhm bei Anschluß an eine Anzapfung 7 auf ein Fünftel des Kollektoranschlusses.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit einem abgestimmten Transistorverstärker, zwischen dessen Emittor- und Basiselektrode wenigstens die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität in der angegebenen Reihenfolge liegt, deren Resonanzfrequenz wenigstens nahezu der Signalfrequenz entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung unerwünschter Rückwirkung infolge der inneren, zwischen der Kollektor- und Basiszone wirksamen Kapazität (C₀) eine im Kollektorkreis erzeugte Spannung über einen Ausgleichswiderstand (R) an einen Punkt zwischen der erwähnten Induktivität (L) und Kapazität (C) zurückgeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichswiderstand (R) zwischen der Kollektorelektrode und dem Verbindungspunkt des Kondensators (C) und der Induktivität (L) eingeschaltet ist und vorzugsweise ungefähr die Größe

hat, wobei L die Größe der Induktivität, C_c die Größe der inneren Kollektor-Basis-Kapazität des Transistors und r_h' der bei der Signalfrequenz wirksame Basiswiderstand des Transistors ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der im Kollektorkreis erzeugten Gesamtspannung über den erwähnten Widerstand zurückgeführt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem erwähnten Punkt der Induktivität (L) und dem Abstimmkondensator des Reihenkreises (C) ein weiterer Kondensator (C) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Herabsetzung der Rückwirkung im Basiskreis eine geringe Induktivität (8) liegt, die vorzugsweise die Größe

r„

JL c

hat, wobei L die Größe der Induktivität, C die Größe des Kondensators, C_c die innere Kollektor-Basis-Kapazität, r_c der Kollektorwiderstand und r_b der bei der Signalfrequenz wirksame Basiswiderstand des Transistors sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: R. F. Shea, "Principles of Transistor Circuits&, 1953, bis 365;

Electronics, Juli 1954, S. 174 bis 178, und April 1954, bis 145;

Wireless World, Januar 1954, S. 2 bis 5; französische Patentschrift Nr. 1 058 626.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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