DE1135049B - Transistorverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker mit mindestens drei galvanisch gekoppelten Stufen in Emitterschaltung, bei dem die beiden ersten Stufen stabilisiert sind. Die Erfindung befaßt sich damit, die dritte und gegebenenfalls die weiteren Stufen zu stabilisieren, ohne dadurch den Stromverbrauch des Verstärkers zu vergrößern.

Es ist ein zweistufiger galvanisch gekoppelter Transistorverstärker in Emitterschaltung bekannt, welcher dadurch stabilisiert ist, daß die Basis des ersten Transistors am Abgriff eines Spannungsteilers liegt, welcher zwischen den Emitter des zweiten Transistors und den positiven Pol der Stromquelle geschaltet ist. Diese Art der Stabilisierung ist nicht ohne weiteres und nicht ohne erhöhten Leistungsbedarf auf Verstärker mit drei oder mehr Stufen anwendbar.

Es ist weiterhin ein zweistufiger galvanisch gekoppelter Transistorverstärker in Emitterschaltung bekannt, bei dem die Basis des zweiten Transistors über je einem Widerstand mit dem positiven und dem negativen Pol der Stromquelle verbunden ist. Diese Schaltung ist auch auf Verstärker mit drei und mehr Stufen anwendbar. Sie hat aber den Nachteil eines verhältnismäßig großen Strom- und Leistungsverbrauches jeder Stufe.

Bei dem erfindungsgemäßen Verstärker liegt der Kollektor jeder Stufe, mit Ausnahme der vorletzten und letzten Stufe, über je einem Widerstand am Emitter der übernächsten Stufe.

Dabei fließt (wenn der Basisstrom der Transistoren vernachlässigt wird) ein und derselbe erste Strom nacheinander durch den Transistor der ersten, dritten, fünften usw. Stufe, und ein und derselbe zweite Strom nacheinander durch den Transistor der zweiten, vierten, sechsten usw. Stufe, wobei der erste Strom durch den Transistor der als stabilisiert vorausgesetzten ersten Stufe und der zweite Strom durch den Transistor der ebenfalls als stabilisiert vorausgesetzten zweiten Stufe stabilisiert ist, so daß die Stabilisierung der ersten und zweiten Stufe in sämtlichen Stufen zur Wirkung kommt.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstärkers ist der Emitter des Transistors der ersten Stufe über einen Widerstand am Pluspol der Stromquelle, und der Emitter des Transistors der zweiten Stufe über einen Widerstand an der Basis des Transistors der ersten Stufe angeschlossen, welche über einen Widerstand mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden ist.

In der Zeichnung sind zwei Schaltungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verstärkers dargestellt; es zeigt Anmelder:
Hasler Α.-G., Bern

Vertreter: Dr.-Ing. H. Idel

und DipL-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwälte, Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 2. Oktober 1959 (Nr. 78 924)

Dipl.-El.-Ing. Theodor Brenig, Bern,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine dreistufige,
Fig. 2 eine fünf stufige Ausführung.
Der Verstärker nach Fig. 1 hat drei galvanisch gekoppelte Stufen mit je einem Transistor T₁, T₂, T₃ in Emitterschaltung. Die ersten beiden Stufen (Transistoren T₁ und T₂) sind in an sich bekannter Weise dadurch stabilisiert, daß der Emitter des Transistors T₁ der ersten Stufe über einen Widerd R Pll+E/ d (ih dll)

₁
stand R₃ am Pluspol

der (nicht dargestellten)

₃
Stromquelle und der Emitter des Transistors T₂ der

zweiten Stufe über einen Widerstand R₁ an der Basis des Transistors T₁ der ersten Stufe angeschlossen ist, wobei diese Basis ihrerseits über einen Widertand R₂ am Pluspol + U_B der Stromquelle liegt. Der Widerstand R₃ ist durch einen Kondensator C_{E t} und die Widerstände R₁ und R₂ sind durch einen Kondensator C_E2 überbrückt, wodurch die Emitter der Transistoren T₁ und T₂ kapazitiv an der Bezugsleitung + U_B liegen. Dabei beruht die Stabilisierung der ersten beiden Stufen auf folgendem Vorgang: Wenn als Folge einer Temperaturerhöhung oder nach Auswechseln des Transistors T₁ der Kollektorstrom J_{c 1} der ersten Stufe zunimmt, steigt der Spannungsabfall an Widerstand R₁, wodurch das Potential des Kollektors des

Transistors T₁ und der Basis sowie des Emitters des Transistors T₂ und damit auch der Basis des Transistors T₁ fällt. Diese herabgesetzten Potentiale haben eine Verkleinerung des Kollektorstromes J_{c t} zur Folge, welche der durch die Temperaturerhöhung bzw. das Auswechseln des Transistors T₁ ursprünglich verursachten Erhöhung dieses Kollektorstromes J_Cl entgegenwirkt. Da demnach eine Zunahme des

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Kollektorstromes J_{c 1} eine sie kompensierende Abnahme desselben Stromes bewirkt, ist der Kollektorstrom J_Cl der ersten Stufe stabilisiert. Damit ist auch das Potential des Kollektors des Transistors T₁ und der mit diesem Kollektor verbundenen Basis des Transistors T₂ stabil. Das stabilisierte Basispotential des Transistors T₂ bewirkt, daß auch die zweite Stufe stabilisiert ist, d. h. daß sich auch deren Kollektorstrom /_{c 2} bei Temperaturänderungen T₅ und R₈ nach — U_B und ein zweiter Strom von

+ U_B durch R₂, R₁,

T₂, R₅, T₄, und A₇ nach — U_B.

Unter Vernachlässigung der Basisströme gilt für den ersten Strom /_Cl = Zg₃ = J_Cs = J_Es = Jc₅ ™d für den zweitent Srom J_E2 — J.c% — Je«, — Jc 4· Da der Kollektorstrom J_Cl des Transistors T₁ der ersten Stufe I, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, stabilisiert ist, sind daher auch die Emitterströme J_E5 und die Kollektorströme J_C3, J_Cs der Tran-

_{c 2} p

oder beim Auswechseln des Transistors T₂ praktisch 10 stistoren T₃ und T₅ der dritten und fünften Stufe III nicht oder nur unwesentlich ändert. Es ist sogar eine und V stabilisiert, und da der Kollektorstrom /_{c 2} des Überkompensation möglich, derart, daß an Stelle Transistors T₂ der zweiten Stufe II, wie im Zusameiner Stromzunahme, welche durch Temperatur- menhang mit Fig. 1 erläutert, stabilisiert ist, sind auch änderung oder Auswechseln eines Transistors auf- der Emitterstrom J_Ei und der Kollektorstrom J_Ci des treten würde, wenn keine Stabilisierung vorhanden 15 Transistors T₄ der vierten Stufe IV stabilisiert. Daher wäre, eine Stromabnahme infolge der Wirkung der
Stabilisierung auftritt.

Erfindungsgemäß liegt der Kollektor des Transistors!^ der ersten Stufe über den Widerstand R₄ Ei d Ti T d dri Stf D sind die Transistoren T₃ und T₅ der Stufen III und V durch den stabilisierten Transistor T₁ der Stufe I und der Transistor T₁ der Stufe IV durch den stabilisierten

Transistor T₂ der Stufell stabilisiert, indem der KoI-

am Emitter des Transistors T₃ der dritten Stufe. Der 20 lektor des Transistors jeder der Stufen I, II und III Kollektor des Transistors T₂ der zweiten Stufe und über je einen Widerstand R₄, R₅, R₆ mit dem Emitter

des Transistors T₃ der dritten Stufe sind in an sich bekannter Weise über einen Widerstand R₅ bzw. R₈ an den Minuspol —U_B der Stromquelle angeschlossen.

Unter Vernachlässigung der Basisströme fließt in der Schaltung nach Fig.. 1 ein erster Strom von + U_B

T₃ und R₈ nach — U_B und ein

durch R₃, T₁, R₄,

zweiter Strom von +U_ß durch R₂, R₁, nach — U_B,

ströme gilt

Unter Vernachlässigung der für den ersten Strom J_{c x} = J_Ez J d Ti

T₂ und R₅

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Basis-

Da der Kollektorstrom J_{c t} des Transistors T₁ der ersten Stufe wie oben erläutert stabilisiert ist, sind somit auch der Emitterstrom J_Ez und der Kollektorstrom J_C3 des Transistors T₃ der dritten Stufe stabilisiert, denn für die oben dargelegte Stabilisierungswirkung ist es unerheblich, aus welchen Gründen eine Zunahme von/_Cl erfolgt, welche in der angegebenen Weise durch eine Abnahme dieses Stromes kompensiert wird. Daher wird der Transistor T₃ der dritten Stufe vom stabilisierten Transistor T₁ der ersten Stufe stabilisiert, indem dessen Kollektor durch den Widerstand R₄ mit dem Emitter des Transistors T₃ der dritten Stufe verbunden ist, so daß beide Transistoren (unter Vernachlässigung der Basisströme) denselben Strom führen.

Der Verstärker nach Fig. 2 hat fünf galvanisch gekoppelte Stufen I, II, III, IV, V mit je einem Transistor T₁, T₂, T₃, T₄, T₅ in Emitterschaltung. Die ersten beiden Stufen mit den Transistoren T₁ und T₂ sind in der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten, an sich bekannten Weise stabilisiert. Erfindungsgemäß sind der Kollektor des Transistors T₁ der ersten Stufe I durch einen Widerstand R₄ mit dem Emitter des Transistors T₅ der dritten Stufe IIL der Kollektor des Transistors T₂ der zweiten Stufe II über einen Widerstand R₅ mit dem Emitter des Transistors T₄ der vierten Stufe IV und der Kollektor des Transistors T₃ der dritten Stufe III durch einen Widerstand A₆ mit dem Emitter des Transistors T₅ der fünften Stufe V verbunden. Im übrigen entsprechen die Stufen I, II und V in ihrer Ausführung den drei Stufen der Schaltung nach Fig. 1.

Auch in der Schaltung nach Fig. 2 fließen, unter Vernachlässigung der Basisströme, nur zwei Ströme, des Transistors der übernächsten Stufe verbunden ist. Auf diese Weise werden vom Transistor T₁ der ersten Stufe I die Transistoren aller Stufen mit ungerader Ordnungszahl und vom Transistor T₂ der Stufe II die bei fünf Stufen einzige weitere Stufe mit gerader Ordnungszahl (bei mehr als fünf Stufen alle weiteren Stufen mit gerader Ordnungszahl) stabilisiert.

Sowohl bei der Schaltung nach Fig. 1 als auch bei der Schaltung nach Fig. 2 wird der Strom- und Leistungsverbrauch des Verstärkers durch die Stabilisierungsmaßnahmen der dritten bzw. dritten bis fünften Stufe nicht erhöht.

Die Kondensatoren C_El bis C_Es dienen einer wechselstrommäßigen Entkopplung der Stufen untereinander. Der Verstärker kann gewünschtenfalls auch mit einer Wechselstromgegenkopplung an sich bekannter Art ausgeführt werden.

ein erster Strom von + U_B durch R₃, T₁, R₄, T₃, R₆

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Transistorverstärker mit mindestens drei galvanisch gekoppelten Stufen in Emitterschaltung, bei dem die beiden ersten Stufen stabilisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor jeder Stufe, mit Ausnahme der vorletzten und letzten Stufe, über je einen Widerstand (R₄ bzw. R₄, R₅, R₆) am Emitter der übernächsten Stufe liegt.

2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors (T₁) der ersten Stufe über einen Widerstand (R₃) am Pluspol der Stromquelle und der Emitter des Transistors (T₂) der zweiten Stufe über einen Widerstand (R₁) an der Basis des Transistors der ersten Stufe angeschlossen ist, welche über einen Widerstand (R₂) mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 809 207;

»Archiv der Elektrischen Übertragung«, 1959, H. 5, S. 562;

»Electronic Engineering«, 1958 (September);

R. B. Hurley, »Junction Transistor Electronics«, 1958, S. 95 bis 101.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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