DE1131274B

DE1131274B - Circuit arrangement for changing the gain of a transistor stage

Info

Publication number: DE1131274B
Application number: DEF34720A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Emil Sennhenn
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1961-08-18
Filing date: 1961-08-18
Publication date: 1962-06-14

Description

Schaltungsanordnung zur Änderung der Verstärkung einer Transistorstufe Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Änderung der Verstärkung einer Transistorstufe, von deren Arbeitswiderstand das verstärkte Signal abgenommen wird und deren Emitter- oder Kollektorwiderstand mit einem Ende eines Schaltungselements mit nichtlinearer Spannungs-Strom-Kennfinie leitend verbunden ist.Circuit arrangement for changing the gain of a transistor stage The invention relates to a circuit arrangement for changing the gain a transistor stage, from whose load resistance the amplified signal is taken and its emitter or collector resistance with one end of a circuit element is conductively connected with a non-linear voltage-current characteristic.

Bekanntlich kann die Verstärkung einer Röhrenstufe durch Abänderung der Gittervorspannung geregelt werden. Dagegen ist die Verstärkung einer Transistorstufe nicht ohne weiteres durch Änderung der Basisspannung regelbar. Der Arbeitspunkt des Transistors wird ja durch Temperaturschwankungen stark beeinflußt, wodurch sich ebenfalls Verstärkungsänderungen ergeben. Außerdem kann eine zu regelnde Transistorstufe nur mit relativ sehr kleinen Eingangsspannungen angesteuert werden.It is known that the reinforcement of a tube stage can be achieved by modifying it the grid prestress can be regulated. In contrast, the gain of a transistor stage not easily adjustable by changing the base voltage. The working point of the transistor is strongly influenced by temperature fluctuations, whereby also result in gain changes. In addition, a transistor stage to be regulated can only be controlled with relatively very small input voltages.

Zur Änderung der Verstärkung einer Transistorstufe ist eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der ein Schaltungselement mit nichtlinearer Spannungs-Strom-Kennlinie entweder mit einem Gegenkopplungswiderstand oder mit dem Arbeitswiderstand der Transistorstufe derart leitend verbunden ist, daß durch Ändern der Vorspannung dieses nichtlinearen Schaltungselements die Verstärkung der Transistorstufe änderbar ist. Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung dieser vorgeschlagenen Schaltungsanordnung.A circuit arrangement is provided for changing the gain of a transistor stage has been proposed in which a circuit element with a non-linear voltage-current characteristic either with a negative feedback resistor or with the working resistance of the transistor stage is conductively connected that by changing the bias of this non-linear Circuit element, the gain of the transistor stage can be changed. The invention relates to a further development of this proposed circuit arrangement.

Bei einer Transistorstufe, deren Emitter- oder Kollektorwiderstand mit einem Ende eines nichtlinearen Schaltungselements verbunden ist, ist erfindungsgemäß das zweite Ende des nichtlinearen Schaltungselements mit der Basis eines weiteren Transistors leitend verbunden, der in gegenkoppelnder Weise auf die Transistorstufe einwirkt, und durch eine Änderung der Vorspannung des nichtlinearen Schaltungselements ist die Verstärkung der Transistorstufe abänderbar. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich durch sehr lineare Arbeitsweise insbesondere auch dann aus, wenn Eingangsspannungen relativ großer Amplituden verstärkt werden sollen.In the case of a transistor stage, its emitter or collector resistance is connected to one end of a non-linear circuit element is according to the invention the second end of the non-linear circuit element with the base of another The transistor is conductively connected to the transistor stage in a negative feedback manner acts, and by changing the bias of the nonlinear circuit element the gain of the transistor stage can be changed. The circuit arrangement according to the invention is characterized by its very linear mode of operation, especially when there are input voltages relatively large amplitudes are to be amplified.

Wenn an die Linearität der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besonders hohe Anforderungen gestellt werden, ist es zweckmäßig, als Emitterwiderstand der Transistorstufe eine Serienkombination zweier Widerstände zu schalten, die auf diese Weise einen Spannungsteiler bilden, dessen Abgriff mit dem einen Ende des nichtlinearen Schaltungselements angeschlossen sein soll. Durch diese Maßnahme wird der Regelhub der Schaltungsanordnung verkleinert. Er kann jedoch durch eine entsprechende Vergrößerung der Verstärkung des zweiten Transistors vergrößert werden.If the linearity of the circuit arrangement according to the invention is particularly important high demands are made, it is useful as the emitter resistor Transistor stage to switch a series combination of two resistors on this Way form a voltage divider, whose tap with one end of the non-linear Circuit element should be connected. This measure increases the control stroke the circuit arrangement is reduced in size. However, it can be increased by an appropriate magnification the gain of the second transistor can be increased.

Zur Erzielung der gegenkoppelnden Wirkung des weiteren Transistors wird dessen Kollektor über einen Kondensator mit der Basis der Transistorstufe verbunden.To achieve the negative feedback effect of the further transistor its collector is connected to the base of the transistor stage via a capacitor.

Im folgenden werden die Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Schaltungselemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und hinsichtlich ihrer Dimensionierung übereinstimmen. Zwecks einfacherer Darstellung sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Details eingezeichnet. Es zeigt Fig.l eine Schaltungsanordnung, bei der als nichtlinearer Widerstand eine Diode an den Emitter der Transistorstufe angeschlossen ist, Fig.2 eine Schaltungsanordnung, bei der eine Serienkombination, bestehend aus einem Kondensator, einer Diode und einem weiteren Kondensator, einerseits an den Emitter der Transistorstufe und andererseits an die Basis eines weiteren Transistors angeschlossen ist, Fig.3 eine Schaltungsanordnung, bei welcher eine Serienkombination, bestehend aus zwei gegensinnig geschalteten Dioden und zwei Kondensatoren, einerseits an einem Spannungsteiler im Emitterkreis der Transistorstufe und andererseits an die Basis des weiteren Transistors angeschlossen ist.The following are the invention and embodiments thereof explained with reference to FIGS. 1 to 3, the same shown in several figures Circuit elements are identified with the same reference numerals and with respect to their dimensions match. For the sake of simplicity, there are only those Details necessary for understanding the invention are shown. It shows Fig.l a circuit arrangement in which, as a non-linear resistor, a diode is connected to the Emitter of the transistor stage is connected, Fig.2 shows a circuit arrangement at the one series combination, consisting of a capacitor, a diode and a another capacitor, on the one hand to the emitter of the transistor stage and on the other hand is connected to the base of a further transistor, FIG. 3 shows a circuit arrangement, in which a series combination, consisting of two oppositely switched Diodes and two capacitors, on the one hand on a voltage divider in the emitter circuit the transistor stage and on the other hand connected to the base of the further transistor is.

Nach Fig. 1 wird das zu verstärkende Signal über die Klemme 1 und den Koppelkondensator 2 (50 J) der Basis des Transistors 3 (Type AF 114) zugeführt und von dessen Kollektorwiderstand 4 (820 S2) das verstärkte Signal über Klemme 5 abgegeben. Die Basisvorspannung des in Emitterschaltung geschalteten Transistors 3 wird durch die Widerstände 6 (100 kS2) und 7 (10 kn) festgelegt. Klemme 8 ist an den negativen Pol einer Betriebsspannung von -10 Volt angeschlossen. Der Emitterwiderstand des Transistors 3 .ist als Spannungsteiler mit den Widerständen 10 (150 SZ) und 11 (47 S2) ausgebildet. Am Abgriff dieses Spannungsteilers ist die Diode 9 (0A 259) und der Kondensator 12 (50 J) mit der Basis des Transistors 13 (AF 114) angeschlossen. Die Diode 9 stellt ein Schaltungselement mit nichtlinearer Spannungs-Strom-Kennlinie dar, dessen dynamischer Innenwiderstand unter Verwendung des Potentiometers 14 abänderbar ist. Die Klemmen 15 bzw. 16 dieses Potentiometers liegen an Spannungen von +1,0 Volt bzw. -1,0 Volt. Durch eine wahlweise Einstellung dieser Vorspannung ist der dynamische Innenwiderstand der Diode und die insgesamt unter Verwendung des Transistors 13, der Widerstände 17 (22 S2), 18 (1 kü) und des Kondensators 19 (100 J) wirksame Gegenkopplung einstellbar, so daß damit auch eine bestimmte Verstärkungseinstellung erzielbar ist. Diese Schaltungsanordnung zeichnet sich durch relativ einfachen Aufbau aus.According to Fig. 1, the signal to be amplified is fed via terminal 1 and the coupling capacitor 2 (50 J) to the base of transistor 3 (type AF 114) and the amplified signal is emitted from its collector resistor 4 (820 S2) via terminal 5. The base bias of the transistor 3 connected in the emitter circuit is determined by the resistors 6 (100 kS2) and 7 (10 kn). Terminal 8 is connected to the negative pole of an operating voltage of -10 volts. The emitter resistance of the transistor 3 is designed as a voltage divider with the resistors 10 (150 SZ) and 11 (47 S2). At the tap of this voltage divider, the diode 9 (0A 259) and the capacitor 12 (50 J) are connected to the base of the transistor 13 (AF 114). The diode 9 represents a circuit element with a non-linear voltage-current characteristic, the dynamic internal resistance of which can be changed using the potentiometer 14 . The terminals 15 and 16 of this potentiometer are at voltages of +1.0 volts and -1.0 volts, respectively. The dynamic internal resistance of the diode and the total negative feedback effective using the transistor 13, the resistors 17 (22 S2), 18 (1 kü) and the capacitor 19 (100 J) can be set by means of an optional setting of this bias voltage a certain gain setting can be achieved. This circuit arrangement is characterized by a relatively simple structure.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß die Diode 9 nunmehr nicht direkt, sondern über den Kondensator 21 an den Abgriff des durch die Widerstände 10 und 11 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen ist und der Widerstand 22 zwecks Vorspannung der Diode 9 vorgesehen ist. Die Widerstände 20 und 20' dienen zur Festlegung des Arbeitspunktes des Transistors 13.The circuit arrangement according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only in that the diode 9 is now not connected directly, but via the capacitor 21 to the tap of the voltage divider formed by the resistors 10 and 11 and the resistor 22 is connected for the purpose of biasing the diode 9 is provided. The resistors 20 and 20 'are used to define the operating point of the transistor 13.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß nunmehr der Abgriff des Spannungsteilers im Emitterkreis des Transistors 3 über den Kondensator 21, über die beiden gegensinnig geschalteten Dioden 9 bzw. 9' und über den Kondensator 12 an die Basis des Transistors 13 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird die an den Dioden anliegende Signalspannung klein gehalten, so daß die durch die Dioden bewirkte Linearitätsverzerrung gering ist. Die Vorspannungen der Dioden werden einerseits durch die Widerstände 22 bzw. 22' und andererseits durch den Widerstand 22" festgelegt, der mit dem Abgriff' des Potentiometers 14 lei-'jnd verbunden ist.The circuit arrangement according to FIG. 3 differs from that according to FIG. 2 essentially in that the tap of the voltage divider in the emitter circuit of the transistor 3 is now connected via the capacitor 21, via the two oppositely connected diodes 9 and 9 'and via the capacitor 12 is connected to the base of the transistor 13. In this way, the signal voltage applied to the diodes is kept small, so that the linearity distortion caused by the diodes is low. The bias voltages of the diodes are determined on the one hand by the resistors 22 and 22 'and on the other hand by the resistor 22 "which is connected to the tap of the potentiometer 14 lei-'jnd.

Wird eine Signalspannung auf die Basis des Transistors 13 gegeben, so wirkt die Kollektorspannung dieses Transistors 13 gegenkoppelnd auf die Eingangsspannung des Transistors 3. Auf diese Weise werden Linearitätsfehler verkleinert. Außerdem sinkt dadurch die an den Dioden anliegende Spannung, wodurch eine weitere Linearitätsverbesserung erzielt wird. Die angegebenen Dimensionierungen der Schaltelemente beziehen sich auf einen Generatorwiderstand Ri (Eingangswiderstand) von 560 SZ.If a signal voltage is applied to the base of transistor 13, so the collector voltage of this transistor 13 has negative feedback on the input voltage of transistor 3. In this way, linearity errors are reduced. aside from that this reduces the voltage applied to the diodes, which further improves linearity is achieved. The specified dimensions of the switching elements relate to to a generator resistance Ri (input resistance) of 560 SZ.

Der Regelhub kann dadurch verändert werden, daß der Abgriff des Spannungsteilers, bestehend aus den Widerständen 10 und 11, oder daß die Verstärkung der Transistorstufe 13 verändert wird. Bei einer Vergrößerung des Regelhubes muß die Eingangssignalspannung verkleinert werden, wenn hinsichtlich der Linearität keine Änderung vorgenommen werden soll. Wenn die Dioden 9 bzw. 9' gesperrt sind, dann ergibt sich eine Eingangsspannung von 0,8 VSs (V. = Wert Spitze-Spitze). Mit zunehmender Gegenkopplung sinkt die Eingangsspannung auf 0,23 V". Dabei ändert sich die Ausgangsspannung von 3,4 Vss auf 1 Vss. Es ergibt sich somit ein Regelhub von 3,4 : 1. Dabei ist das Linearitätsmaß > 0,97.The control stroke can be changed in that the tap of the voltage divider, consisting of the resistors 10 and 11, or that the gain of the transistor stage 13 is changed. If the control stroke is increased, the input signal voltage must be reduced if no change is to be made with regard to the linearity. If the diodes 9 or 9 'are blocked, the input voltage is 0.8 VSs (V. = peak-to-peak value). As the negative feedback increases, the input voltage drops to 0.23 V ". The output voltage changes from 3.4 Vss to 1 Vss. This results in a control range of 3.4: 1. The linearity measure is> 0.97.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for changing the gain a transistor stage, from whose load resistance the amplified signal is taken and its emitter or collector resistance with one end of a circuit element is conductively connected with a non-linear voltage-current characteristic, characterized in that that the second end of the non-linear circuit element (9) with the base of a further transistor (13) is conductively connected, which in a negative feedback manner the transistor stage (3) acts and that by changing the bias of the non-linear circuit element (9, 9 @ the gain of the transistor stage (3) is changeable.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the emitter resistor of the transistor stage (3) consists of a series combination of two resistors (10, 11) which form a voltage divider, and that one end of the non-linear voltage element is connected to the tap of this voltage divider (10 , 11) is connected.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the collector of the transistor (13) via a capacitor (2) is connected to the base of the transistor stage (3).

4. Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the second end of the non-linear circuit element (9) connected to the base of the further transistor (13) via a capacitor (12) and that one electrode of this non-linear circuit element (9) either with an optionally adjustable or adjustable or controllable DC voltage source is conductively connected.

5. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the ends of the non-linear circuit element (9) each have a capacitor (12, 21) to the emitter or collector resistor or to the base of the further Transistor (13) are connected and that one electrode of this circuit element (9) either with an adjustable or adjustable or controllable one DC voltage source is connected.

6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a series combination consisting in sequence of a capacitor (21), of two oppositely polarized circuit elements (9, 9 ') with a non-linear voltage-current characteristic and of a further capacitor (12 ), on the one hand to the emitter or collector resistance of the transistor (3) and on the other hand to the base of the further transistor (13) and that furthermore the switching points between the capacitors (21 or 12) and the non-linear circuit elements (9 or 9 @ are each connected to a fixed potential source, preferably to ground, via a resistor (22 or 22 @) and that the bias voltage of the circuit elements is optionally adjustable or controllable.

7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that as a circuit element with a non-linear voltage-current characteristic either a diode or a VDR resistor is connected.