DE1152442B - Circuit arrangement with combined current and voltage negative feedback to increase the stability of amplifiers - Google Patents
Circuit arrangement with combined current and voltage negative feedback to increase the stability of amplifiersInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
T17980 Vma/21a2 T17980 Vma / 21a 2
ANMELDETAG: 3. MÄRZ 1960REGISTRATION DATE: MARCH 3, 1960
BEKANNTMACHUNG
DEK ANMELDUNG
UNDAUSGABE DEK
AUSLEGESCHRIFT: 8. AUGUST 1963NOTICE
DEK REGISTRATION
ANDOUTPUT DEK
EDITORIAL: AUGUST 8, 1963
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit kombinierter Strom- und Spannungsgegenkopplung zur Steigerung der Stabilität von Verstärkern. The invention relates to a circuit arrangement with combined current and voltage negative feedback to increase the stability of amplifiers.
In Verstärkern verwendet man kombinierte Strom- und Spannungsgegenkopplung zur Verminderung der nichtlinearen Verzerrung, zur Stabilisierung der Verstärkung und Einstellung der inneren Impedanz bzw. Ausgangsimpedanz des Verstärkers. Stromgegenkopplung steigert und Spannungsgegenkopplung verringert die Ausgangsimpedanz des Verstärkers. In der Übertragungstechnik ist es besonders wichtig, die vorgeschriebenen Verstärkerimpedanzen genau einzuhalten, und zwar insbesondere in übertragenen Frequenzband des Verstärkers. Außerhalb dieses Bereiches sind die Anforderungen an die Verstärkerimpedanz nicht sehr streng.Combined current and voltage negative feedback is used in amplifiers to reduce the non-linear distortion, to stabilize the gain and adjust the internal impedance or Output impedance of the amplifier. Current negative feedback increases and voltage negative feedback decreases the output impedance of the amplifier. In transmission technology, it is particularly important to use the prescribed Strictly adhere to amplifier impedances, especially in the transmitted frequency band of the amplifier. Outside of this range, the amplifier impedance requirements are not very high strict.
In einer bekannten Schaltung wird die Gegenkopplung vom Ausgang auf zwei Wegen eingerührt, und zwar wird über einen Weg Spannungsgegenkopplung an die Kathode der Röhre der ersten Stufe gelegt und Spannungs- oder Stromgegenkopplung in den Schirmgitterkreis der erwähnten Röhre über einen Korrektionszweipol LC eingeführt. In der ersten Stufe ist daher eine Schirmgitterröhre erforderlich. Diese Schaltungsanordnung ist für Dreipolröhren und daher auch für die heute üblichen Transistoren unverwendbar. Dreipolröhren sind außerdem nicht nur einfacher als Schirmgitterröhren, sondern gewährleisten im Vergleich zu ihnen eine linearere Kennlinie, so daß sie für Verstärker mit geringerem Klirrfaktor besser geeignet sind. Weiter ermöglicht der geringere Innenwiderstand der Dreipolröhren eine wirtschaftlichere Ausführung des Transformators auch bei höheren Frequenzen. Überdies erscheint die Einführung der Gegenkopplung in das Steuergitter wirkungsvoller als die Einführung in das Schirmgitter.In a known circuit, the negative feedback from the output is introduced in two ways, namely one way voltage negative feedback is applied to the cathode of the tube of the first stage and voltage or current negative feedback is introduced into the screen grid circuit of the tube mentioned via a correction dipole LC . A screen grid tube is therefore required in the first stage. This circuit arrangement cannot be used for three-pole tubes and therefore also for the transistors that are customary today. Three-pole tubes are also not only simpler than screen grid tubes, but also ensure a more linear characteristic curve compared to them, so that they are more suitable for amplifiers with a lower distortion factor. Furthermore, the lower internal resistance of the three-pole tubes enables the transformer to be designed more economically, even at higher frequencies. In addition, introducing the negative feedback into the control grid appears to be more effective than introducing it into the screen grid.
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung der Stabilität von Verstärkern, der obenerwähnten Gattung, deren Stufe, in welche die Gegenkopplung eingeleitet wird, mit Dreipolröhren oder Transistoren bestückt ist, mit Korrektionsgliedern im Gegenkopplungskreis. Das Wesen der Erfindung und die praktische Durchführung derselben wird im weiteren von einer bekannten Ausführungsform ausgehend näher erläutert.The invention aims to improve the stability of amplifiers of the above-mentioned type, the stage in which the negative feedback is initiated is equipped with three-pole tubes or transistors is, with correction elements in the negative feedback circuit. The essence of the invention and its practical implementation the same is explained in more detail below on the basis of a known embodiment.
Die Zeichnungen veranschaulichen inThe drawings illustrate in
Fig. 1 beispielsweise eine übliche Ausführung des Ausgangskreises eines Verstärkers mit Gegenkopplung,Fig. 1, for example, a conventional design of the output circuit of an amplifier with negative feedback,
Fig. 2 die vereinfachte Ersatzschaltung gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows the simplified equivalent circuit according to FIG. 1,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit klassischen Elektronenröhren,3 shows an embodiment of the invention with classic electron tubes,
Schaltungsanordnung
mit kombinierterStf om- und Spannungsgegenkopplung zur Steigerung
der Stabilität von VerstärkernCircuit arrangement
with combined flow and voltage negative feedback to increase
the stability of amplifiers
Anmelder:
Tesla, närodni podnik, Prag-HloubetinApplicant:
Tesla, närodni podnik, Prague-Hloubetin
Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 37Representative: Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,
Göttingen, Groner Str. 37
Beanspruchte Priorität:
Tschechoslowakei vom 9. März 1959 (Nr. PV1417)Claimed priority:
Czechoslovakia from March 9, 1959 (No.PV1417)
Migoslav Pajgrt, Prag,
ist als Erfinder genannt wordenMigoslav Pajgrt, Prague,
has been named as the inventor
Fig. 4 das entsprechende Nyquistsche Diagramm und4 shows the corresponding Nyquist diagram and
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Transistoren.Fig. 5 shows an embodiment of the invention with transistors.
In Fig. 1 bezeichnet E eine Verstärkerendröhre mit Gittervorspannung eg. Im Anodenkreis der Röhre E ist im Punkt 5 der Ausgangstransformator T1. angeschlossen, dessen Sekundärwicklung durch die Belastungsimpedanz Z2 abgeschlossen ist. Die Gegenkopplungsspannung kann von den Punkten 0-1, 0-2 oder 3-4 abgenommen werden. Die Punkte 0-1 liefern Stromgegenkopplung (Spannungsabfall am Widerstand R1). Die Punkte 0-2 liefern kombinierte Strom- und Spannungsgegenkopplung (die erstere durch den Spannungsabfall am Widerstand R2, die letztere von der Wicklung %). Die Punkte 3-4 liefern Spannungsgegenkopplung (aus der Hilfswicklung n2). Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Belastangsimpedanz Z2 und die Übertragungseigenschaften des Transformators T1. die Amplitude und Phase der Gegenkopplungsspannung und dadurch auch die Verstärkerstabilität stark beeinflussen.In Fig. 1, E denotes an amplifier output tube with grid bias e g . In the anode circuit of the tube E , the output transformer T 1 is at point 5. connected, the secondary winding of which is terminated by the load impedance Z 2. The negative feedback voltage can be taken from points 0-1, 0-2 or 3-4. Points 0-1 provide negative current feedback (voltage drop across resistor R 1 ). Points 0-2 provide combined current and voltage negative feedback (the former through the voltage drop across the resistor R 2 , the latter from the winding%). Points 3-4 provide negative voltage feedback (from the auxiliary winding n 2 ). It is readily apparent that the load impedance Z 2 and the transmission properties of the transformer T 1 . strongly influence the amplitude and phase of the negative feedback voltage and thereby also the amplifier stability.
Die Nachteile dieser Schaltungsanordnung folgen aus der Ersatzschaltung in Fig. 2. Der Transformator T1. (ein Vierpol) wird auf den höheren Fre-The disadvantages of this circuit arrangement follow from the equivalent circuit in FIG. 2. The transformer T 1 . (a quadrupole) is on the higher fre-
309 650/175309 650/175
quenzen durch die Streuinduktivität Lr und die Kapazität CT der Wicklungen ersetzt. R( ist der innere Widerstand der Röhre E. R' ist der Widerstand des Stromgegenkopplungskreises. Z/ ist die auf die Primärseite des Transformators bezogene Belastungsimpedanz. Spannungsgegenkopplung wird von einer Anzapfung der Impedanz Z/ abgeleitet. In der Nähe der Resonanzfrequenz des Kreises Lr-CT tritt eine große Änderung der Amplitude und Phase der Gegenkopplungsspannung ein, welche im Verstärker lästige Schwingungen verursachen kann. Die Stromgegenkopplung, welche vom Spannungsabfall am Widerstand R abgeleitet wird, wird jedoch durch diese Resonanz weniger betroffen, da der Strom ζ durch den inneren Widerstand der Röhre R{ stabilisiert wird gemäß der Gleichung:sequences are replaced by the leakage inductance L r and the capacitance C T of the windings. R ( is the internal resistance of the tube E. R ' is the resistance of the current negative feedback circuit. Z / is the load impedance related to the primary side of the transformer. Voltage negative feedback is derived from a tap on the impedance Z /. Near the resonance frequency of the circuit L r -C T occurs a large change in the amplitude and phase of the feedback voltage a which can cause troublesome in the amplifier vibrations. the current feedback, which is derived from the voltage drop across the resistor R, but is less affected by this resonance, since the current ζ through the inner Resistance of the tube R {is stabilized according to the equation:
.. ._ μ eg .. ._ μ eg
Ki + Z5 Ki + Z 5
wo Z- die Anodenimpedanz zwischen den Punkten 0-5 und μ den Verstärkungsfaktor der Röhre E bezeichnet. Diese Tatsache wird erfindungsgemäß zur Verbesserung der Verstärkerstabilität verwendet.where Z- is the anode impedance between points 0-5 and μ denotes the amplification factor of the tube E. This fact is used according to the invention to improve the amplifier stability.
Das Wesen der Erfindung, die von einer Schaltungsanordnung mit kombinierter Strom- und Spannungsgegenkopplung zur Steigerung der Stabilität von solchen Verstärkern, deren Stufe, in welche die Gegenkopplung eingeleitet wird, mit Dreipolröhren oder Transistoren bestückt ist und Korrektionsglieder im Gegenkopplungskreis vorgesehen sind, ausgeht, besteht darin, daß nur im Spannungsgegenkopplungskreis ein Tiefpaßfilter eingeschaltet ist, dessen Grenzfrequenz höher als die obere Grenze des nutzbaren Verstärkerfrequenzbandes liegt.The essence of the invention, that of a circuit arrangement with combined current and voltage negative feedback to increase the stability of such amplifiers, the stage in which the Negative feedback is initiated, equipped with three-pole tubes or transistors and corrective elements are provided in the negative feedback circuit, is that only in the voltage negative feedback circuit a low-pass filter is switched on, the cut-off frequency of which is higher than the upper limit of the usable Amplifier frequency band.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellte Schaltung ist ein vereinfachter Dreistufenverstärker mit den Röhren E1 bis E3 mit kombinierter Strom- und Spannungsgegenkopplung und einem nutzbaren Frequenzband von 16 bis 120 kHz. Der Gegenkopplungskreis führt vom Ausgangskreis der Endröhre E3 zur Kathode der ersten Röhre E1 mit dem Kathodenwiderstand Rr Die Stromgegenkopplung wird vom Spannungsabfall am Widerstand A1 abgeleitet, die Spannungsgegenkopplung ist der Spannung an der Hilfswicklung n2 des Transformators Tr proportional. C1-A2 ist das Tiefpaßfilter, und C0-R3 sind Korrektionsglieder im Verstärkergegenkopplungskreis. Fig. 3 shows an embodiment of the invention. The circuit shown is a simplified three-stage amplifier with tubes E 1 to E 3 with combined current and voltage negative feedback and a usable frequency band of 16 to 120 kHz. The negative feedback circuit leads from the output circuit of the output tube E 3 to the cathode of the first tube E 1 with the cathode resistor R r The current negative feedback is derived from the voltage drop across the resistor A 1 , the voltage negative feedback is proportional to the voltage on the auxiliary winding n 2 of the transformer T r. C 1 -A 2 is the low-pass filter, and C 0 -R 3 are correction elements in the amplifier negative feedback circuit.
Fig. 4 zeigt das entsprechende Nyquistsche Diagramm des Vektors ßA. Die horizontale Achse R entspricht den Realwerten und die vertikale Achse 7 den Imaginärwerten. Alle Frequenzwerte in diesem Diagramm sind in MHz ausgedrückt. Die Kurve α gilt für den Fall der alleinigen Anwendung des allgemein bekannten und verwendeten Korrektionsgliedes A3-C2, wobei demnach der Kondensator C1 gemäß der Schaltungsanordnung in Fig. 3 nicht angeschlossen ist. Die resultierende Kurve α (in der Figur g6-strichelt eingezeichnet) umgibt den kritischen Punkt P (dessen Koordinaten /, / 0 sind). Der Verstärker ist deshalb unstabil. Die Hauptursache der beträchtlichen Phasenverschiebung des Vektors ßA in der Nähe der Frequenz 1,9 MHz ist die Resonanz des Ausgangstransformators T1.. Die Kurve b gilt für den Fall, daß auch der Kondensator C1 angeschlossen ist, wodurch4 shows the corresponding Nyquist diagram of the vector β A. The horizontal axis R corresponds to the real values and the vertical axis 7 to the imaginary values. All frequency values in this diagram are expressed in MHz. The curve α applies to the case of the sole application of the generally known and used correction element A 3 -C 2 , the capacitor C 1 accordingly not being connected according to the circuit arrangement in FIG. 3. The resulting curve α (shown in the figure g6-dashed line) surrounds the critical point P (whose coordinates are /, / 0). The amplifier is therefore unstable. The main cause of the considerable phase shift of the vector β A in the vicinity of the frequency 1.9 MHz is the resonance of the output transformer T 1 .. Curve b applies to the case that the capacitor C 1 is also connected, whereby
ίο die Spannungsgegenkopplung auf den höheren Frequenzen
unterdrückt wird (gemäß der Wahl der Zeitkonstante A2-C1), so daß die Stromgegenkopplung,
die von der Spannung am Widerstand R1 in Fig. 3
abgeleitet wird, überwiegt. Der Verstärker ist stabil, da die Kurve b den kritischen Punkt P nicht umgibt.
Das Tiefpaßfilter C1-A2 setzt den Einfluß der
Eigenresonanz des Transformators Tr auf die Verstärkerstabilität
herab.
Fig. 5 zeigt schematisch ein ähnliches Beispiel der Korrektion im Gegenkopplungskreis eines Transistorverstärkers
mit zwei Transistoren T1 und T2. Die
Spannungsgegenkopplung aus der Wicklung U1 des
Transformators Tr wird auf den höheren Frequenzen
durch das Tiefpaßfilter R2-C1 unterdrückt. Dadurchίο the voltage negative feedback is suppressed at the higher frequencies (according to the choice of the time constant A 2 -C 1 ), so that the current negative feedback, which is derived from the voltage at the resistor R 1 in Fig. 3, predominates. The amplifier is stable because the curve b does not surround the critical point P. The low-pass filter C 1 -A 2 reduces the influence of the natural resonance of the transformer T r on the amplifier stability.
5 schematically shows a similar example of the correction in the negative feedback circuit of a transistor amplifier with two transistors T 1 and T 2 . The negative voltage feedback from the winding U 1 of the transformer T r is suppressed at the higher frequencies by the low-pass filter R 2 -C 1. Through this
a5 wird in diesem Falle auch der Einfluß der Eigenresonanz
des Ausgangstransformators Tr auf die Stabilität
des Verstärkers beseitigt, und der Verstärker ist deshalb stabil.
Es folgt aus der oben angeführten Beschreibung, daß die Erfindung wesentlich auf einer absichtlichen
Verminderung des Einflusses der Spannungsgegenkopplung und einer gleichzeitigen Steigerung des Einflusses
der Stromgegenkopplung im Frequenzbereich oberhalb des nutzbaren Verstärkerfrequenzbandes begründet
ist. Dieses Resultat wird durch Verwendung eines einfachen Tiefpaßfilters erzielt, z.B. in den Ausführungsbeispielen
der Erfindung gemäß Fig. 3 und 5 durch den Widerstand R2 und den Kondensator C1.a5 in this case, the influence of the natural resonance of the output transformer T r on the stability of the amplifier is also eliminated, and the amplifier is therefore stable.
It follows from the above description that the invention is based essentially on an intentional reduction in the influence of the voltage negative feedback and a simultaneous increase in the influence of the current negative feedback in the frequency range above the usable amplifier frequency band. This result is achieved by using a simple low-pass filter, for example in the exemplary embodiments of the invention according to FIGS. 3 and 5 by the resistor R 2 and the capacitor C 1 .
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS868946X | 1959-03-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1152442B true DE1152442B (en) | 1963-08-08 |
Family
ID=5456326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DET17980A Pending DE1152442B (en) | 1959-03-09 | 1960-03-03 | Circuit arrangement with combined current and voltage negative feedback to increase the stability of amplifiers |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE1152442B (en) |
| GB (1) | GB868946A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1295028B (en) * | 1965-01-06 | 1969-05-14 | Marconi Co Ltd | Transistor high-frequency amplifier with current and voltage negative feedback |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10998730B1 (en) | 2019-04-26 | 2021-05-04 | NeoVolta, Inc. | Adaptive solar power battery storage system |
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| DE947622C (en) * | 1953-05-08 | 1956-08-23 | Telefunken Gmbh | Arrangement to prevent self-excitation in negative amplifiers with output transformers |
-
1960
- 1960-03-03 DE DET17980A patent/DE1152442B/en active Pending
- 1960-03-03 GB GB7532/60A patent/GB868946A/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB868946A (en) | 1961-05-25 |
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