DE1157661B - Umschaltbarer Transistorverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker, welcher auf verschiedene Funktionen umschaltbar ist.

Verstärker, bei welchen eine Umschaltung auf zwei Funktionen erfolgt, liegen beispielsweise bei den für den Empfang frequenzmodulierter und amplitudenmodulierter Sender umschaltbaren Empfängern (FM-AM-Empfänger) vor, die Signale mit sehr unterschiedlicher Frequenz und sehr verschiedener Bandbreite zu empfangen haben. In solchen Empfängern ist häufig eine Stufe so ausgebildet, daß sie bei AM-Empfang als selbstschwingende Mischstufe die AM-Signale unverändert von der Antenne empfängt, während sie bei FM-Empfang als Zwischenfrequenzverstärkerstufe geschaltet ist, wobei sie die zu verstärkenden ZF-Signale von einer eigenen Verstärkereinheit, meistens aus einer Vorstufe und einer Mischstufe bestehend, erhält. Bei AM-Empfang bleibt die Einheit unbenutzt. Derartige Verstärker sind auch mit Transistoren als Verstärkerelementen bekannt. Auch in anderen Kombinationen werden bei einer Funktionsumschaltung oft ganze Verstärkereinheiten zu- bzw. abgeschaltet.

Es ist ferner allgemein bekannt, daß es für die optimale Ausnutzung eines Verstärkerelementes, sei es eine Elektronenröhre oder ein Transistor, notwendig ist, bei Wechsel der Funktion eine Änderung der Arbeitspunkteinstellung vorzunehmen; insbesondere bei Transistoren muß dies geschehen. Es sind dafür verschiedene Methoden bekannt. So werden z. B. für Transistoren, bei denen die Stabilisierung des Arbeitspunktes mit Basisspannungsteilern erfolgt, zwei verschiedene Spannungsteiler vorgesehen, an welche die Basis wechselweise angeschaltet wird. Gemäß einem anderen Vorschlag wird durch Zu- und Abschalten von Widerständen das Spannungsteilerverhältnis des Basisspannungsteilers und damit die Stromeinstellung des Transistors geändert. Die für diese Umschaltungen notwendigen Schaltkontakte werden dabei auf dem Funktionsschalter angebracht, der auch die anderen für den Wechsel der Funktion notwendigen Schaltkontakte aufweist, so daß bei Umschaltung des Verstärkers nur ein Schalter zu betätigen ist.

Die Erfindung zielt nun ab auf eine Vereinfachung und Verbilligung einer Anordnung zur Umschaltung eines Transistorverstärkers auf verschiedene Funktionen bei optimaler Arbeitspunkteinstellung.

Bei einem Transistorverstärker, der unter Zu- bzw. Abschalten einer Verstärkereinheit auf verschiedene Funktionen umschaltbar ist und bei dem in Verstärkerstufen mit wechselnder Funktion mit dem

Anmelder:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 9. März 1961 (Nr. A 1940/61)

Rudolf Rainer, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

Funktionswechsel eine Änderung der Arbeitspunkteinstellung des Transistors, für den ein Basisspannungsteiler vorgesehen ist, erfolgt, wird dazu gemäß der Erfindung der Speisestrom der geschalteten Verstärkereinheit einen Teil des für die Arbeitspunkteinstellung einer anderen Verstärkerstufe verwendeten Gleichstromnetzwerkes durchfließen, derart, daß beim Zuschalten der Verstärkereinheit die ArbeitspunkteinsteHung der anderen Verstärkerstufe in der gewünschten Weise verändert wird. Vorzugsweise wird entsprechend der Wahl der Bezugsleitung zwischen dem Speisepunkt des Kollektorkreises bzw. dem Speisepunkt des Emitterkreises und dem Speisepunkt des Basisspannungsteilers ein Widerstand angeordnet, und die mittels eines am Funktionsumschalter angebrachten Schaltkontaktes unterbrechbar ausgebildete Speiseleitung der Verstärkereinheit 1 wird an den Speisepunkt gelegt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Transistoren, deren Arbeitspunkteinstellung zu ändern ist, ein gemeinsamer Widerstand vorgesehen ist bzw. daß der Widerstand einen Siebwiderstand eines Entkopplungsgliedes bildet. Weiter ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar bei in den Arbeitspunkteinstellungen zu ändernden Transistorstufen, in denen nebeneinander sowohl p-n-p- als auch n-p-n-Transistoren verwendet werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Schaltungen besteht darin, daß mit einem Schaltkontakt eines Funktionsschalters, wel-

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eher an sich bereits zur Zu- bzw. Abschaltung einer Verstärkereinheit benötigt wird, zusätzlich eine weitere Forderung, und zwar die Umschaltung der Arbeitspunkteinstellung beliebig vieler Transistoren erfüllt werden kann, wobei je Stufe maximal ein Widerstand mehr bzw. für alle Stufen zusammen nur ein Widerstand benötigt wird, und daß für die Umschaltung der Arbeitspunkteinstellung in den Transistorstufen selbst keine Schaltmaßnahmen durchzuführen sind und daher z. B. alle Leitungen zu den sonst erforderlichen Schaltkontakten wegfallen. Dadurch wird eine äußerst Störkopplungsfreie Anordnung erhalten. Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist daher mit einem Minimum an Bauteilen und Schaltkontakten realisierbar und ergibt gleichzeitig eine äußerst einfache und stabile Schaltung.

Die Erfindung sei nun an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher er-AM-ZF-Kreis (z. B. 460 kHz) mit 16 bezeichnet. Der der Stufe folgende FM-ZF-Kreis (z. B. 10,7 MHz) hat die Bezeichnung 17. In Stellung AM des Funktionsschalters ist die UKW-Einheit zufolge des Kontaktes 2 abgeschaltet und die Transistorstufe 3 als AM-Mischstufe geschaltet, wobei sie durch die Schaltelemente 5, 6, 8, 10 auf einen für diese Funktionsweise zweckmäßigen, relativ kleinen Strom eingestellt ist.

ίο Wird auf UKW umgeschaltet, so wird die Stufe 3 funktionsmäßig als FM-ZF-Stufe geschaltet und die UKW-Einheit 1 durch Schließen des Kontaktes 2 an den zweiten Speisepunkt 9 angeschlossen. Ihr Strom, der sich aus den Einstellströmen der in dieser Einheit vorhandenen Transistoren zusammensetzt, fließt nun zusätzlich durch den Widerstand 10 und vergrößert dadurch den Spannungsabfall über diesen Widerstand. Die Spannung am Punkt 9 wird also negativer; und da der Widerstand 10 im Basis

läutert, wobei jedoch der Schutzumfang nicht auf die 20 emitterkreis der Transistorstufe 3 liegt, wird auch

Beispiele beschränkt sein soll.

In Fig. 1 ist die Schaltung einer von AM-Mischung auf FM-ZF-umschaltbaren Transistorstufe nach der Erfindung, bei der die Bezugsleitung mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist, dargestellt;

Fig. 2 zeigt eine Prinzipanordnung mit einer Transistorstufe bei positiver Bezugsleitung unter Weglassung aller Wechselstromschaltelemente;

Fig. 3 gibt eine Prinzipanordnung zweier in der Arbeitspunkteinstellung zu verändernder Transistorstufen mit gemeinsamem Widerstand unter Weglassung aller Wechselstromschaltelemente wieder;

Fig. 4 ist eine Prinzipanordnung zweier in der Arbeitspunkteinstellung veränderbarer Transistorstufen, wobei jede dieser Stufen einen eigenen Widerstand besitzt, welcher in Verbindung mit der zu- bzw. die Spannung am Basisspannungsteiler S, 6 negativer und damit die Basisemittervorspannung und der Basisstrom des Transistors vergrößert. Infolgedessen steigt der Kollektorstrom auf einen solchen Wert, wie er für die Funktionsweise als FM-ZF-Stufe optimal ist.

Der Speisestrom der geschalteten Stufe, hier der UKW-Einheit 1, durchfließt also einen Teil des für die Arbeitspunkteinstellung einer anderen Stufe, hier der Stufe 3, verwendeten Gleichstrom-Netzwerkes derart, daß bei der Aus- und Einschaltung der einen Stufe die Arbeitspunkteinstellung der anderen Stufe in der gewünschten Weise verändert wird. Bei dem vorstehenden Beispiel besteht dieses Netzwerk aus dem zwischen den Klemmen der Speisequelle 4 liegenden Basisspannungsteiler 5, 6, 10, dessen Teil 10 vom Speisestrom der UKW-Einheit 1 durchflossen wird und dessen Anzapfung zwischen den Widerständen 5 und 6 mit der Basis des Transistors 3 ver-

abschaltbaren Verstärkereinheit die Arbeitspunktänderung hervorruft.

In allen Figuren sind Schaltelemente der gleichen 40 bunden ist. Bei Verwendung eines Transistors anderer Varianten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In Art, oder wenn eine Arbeitspunktverlagerung in anderer Richtung gewünscht wird, kann der vom geschalteten Speisestrom durchflossene Widerstand 10 auch einen Teil eines anderen Netzwerkes, z. B. des 45 Emitterwiderstandes 8, bilden.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß bekanntlich die Arbeitspunkteinstellung eines Transistors im allgemeinen in erster Linie vom Basisgrundstrom abhängt. Die erwähnten Änderungen der

vorgesehen, in welcher die Empfangssignale in ZF- 50 Vorspannung wirken sich jedoch in einer Änderung Signale umgewandelt werden. Ihr Speisestrom wird des Grundstromes der Basis aus, so daß die Bedurch den Schaltkontakt 2 bei UKW geschlossen, bei trachtung der Änderung der Spannungen im Emitter-AM geöffnet. Umschaltungen innerhalb der Einheit 1
erfolgen nicht. Bei der umzuschaltenden Transistorstufe 3 ist als Bezugsleitung 11 die mit dem negativen 55
Pol der Stromquelle 4 verbundene Leitung gewählt.
Der Basisspannungsteiler des Transistors 3 enthält die
Widerstände 5 und 6. Der Speisepunkt 7 des Emitter-

den Schaltungen sind p-n-p-Transistoren angenommen. Unter Bezugsleitung wird die Leitung verstanden, die wechselstrommäßig das Nullpotential darstellt.

Bei einem AM-FM-Empfänger, dessen als AM-Mischstufe und FM-ZF-Verstärkerstufe umschaltbare Transistorstufe in Fig. 1 dargestellt ist, ist für UKW-(FM)-Empfang eine eigene UKW-Einheit 1

kreises mit dem Widerstand 8 liegt direkt an der mit dem positiven Pol der Stromquelle 4 verbundenen Speiseleitung 12. Mit dieser ist der Basisspannungsteiler 5, 6 über einen Widerstand 10 verbunden, so daß für den Basisspannungsteiler 5, 6 ein (zweiter) Speisepunkt 9 besteht. Die mittels des Schalters 2

60 basiskreis für die Beschreibung der gewünschten Wirkung ausreicht.

In der dargestellten Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dient der Widerstand 10 außerdem als Siebwiderstand, der zusammen mit dem Querkondensator 18 ein Siebglied bildet.

Fig. 2 zeigt die Prinzipanordnung mit einer mit dem Pluspol der Stromquelle 4 verbundenen Bezugsleitung 11, wobei hier wie auch in den Fig. 3 und 4 nur die reinen Gleichstromschaltelemente dargestellt sind und daher alle Wechselstromschaltelemente, wie z. B. Kopplungsglieder der Stufen untereinander,

unterbrechbare Speiseleitung 13 der UKW-Einheit 1 65 Wechselstromarbeitswiderstände oder Entkopplungsist an den zweiten Speisepunkt 9 gelegt. kondensatoren usw., weggelassen sind. In Fig. 2 ist

wieder mit 3 die in der Funktion und der Arbeitspunkteinstellung umschaltbare p-n-p-Transistorstufe

Der AM-Eingangskreis der dargestellten Stufe ist mit 14, der AM-Oszülatorkreis mit 15 und der erste

bezeichnet. Da als Bezugsleitung 11 die mit dem positiven Pol der Stromquelle 4 verbundene Leitung gewählt ist, liegen der Emitterwiderstand 8 und der Widerstand 5 des Basisspannungsteilers direkt an der Bezugsleitung. Der Widerstand 10 ist zwischen den Speisepunkt 20 des Kollektorkreises mit dem Arbeitswiderstand 19 und den Speisepunkt 21 des Basisspannungsteilers 6, S gelegt. Ist der Kontakt 2 des Funktionsschalters geschlossen, so wird durch den Strom der Verstärkereinheit 1 der Spannungsabfall über dem Widerstand 10 vergrößert, wodurch jetzt gegenüber dem in Fig. 1 beschriebenen Fall die Emitterbasisspannung verkleinert und daher der Kollektorstrom verringert wird.

Bei der in Fig. 3 ebenfalls rein gleichstrommäßig dargestellten Anordnung ist der Widerstand 10 mehreren, in diesem Beispiel zwei, in der Arbeitspunkteinstellung umschaltbaren Transistorstufen 3 und 3' gemeinsam, wobei die Arbeitspunktänderung wieder durch Zu- bzw. Abschalten der Verstärkereinheit 1 mittels des Kontaktes 2 erfolgt. Wie beim Beispiel nach Fig. 1 erfolgt beim Umschalten der Verstärkereinheit eine Erhöhung der Kollektorströme in den Stufen 3 und 3'.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Stufen, wieder rein gleichstrommäßig, dargestellt. Der Widerstand 10 ist jedoch diesen Stufen nicht gemeinsam, sondern in jeder der Stufen 3 und 3' ist ein eigener Widerstand 10 bzw. 10' vorgesehen. Damit der durch die unterbrechbare Speiseleitung 13 fließende Strom nicht nur den Widerstand 10 der Stufe 3, sondern auch den Widerstand 10' der Stufe 3' durchfließt, sind die beiden Widerstände 10 und 10' hintereinandergeschaltet. Die Speiseleitung 13 ist somit an den Speisepunkt 9 direkt, an den Speisepunkt 9' indirekt angeschlossen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß bei Ausbildung der Widerstände 10 und 10' als Siebwiderstände die wechselstrommäßige Entkopplung der Stufen untereinander besonders gut ist.

Selbstverständlich können die Anordnungen nach den Fig. 3 und 4 auf mehr als zwei umschaltbare Transistorstufen erweitert werden. Ferner kann eine Anordnung mit hintereinanderliegenden Widerständen 10, 10' auch nach Fig. 2 mit positiver Bezugsleitung ausgeführt werden.

Die in den verschiedenen Beispielen beschriebene Funktionsweise ist nicht nur auf p-n-p-Transistoren beschränkt, sondern gilt auch analog für n-p-n-Typen, wobei jedoch bei gleicher Polarität der Bezugsleitung z. B. entsprechend den Fig. 1 und 2 die Stromänderung im umgekehrten Sinn erfolgt, d. h. bei positiver Bezugsleitung der Strom in n-p-n-Transistoren größer und bei negativer Bezugsleitung kleiner wird. Werden bei mehreren in ihrem Arbeitspunkt umzuschaltenden Transistorstufen sowohl p-n-p- als auch n-p-n-Transistoren verwendet, so kann daher eine gegenläufige Stromänderung in den einzelnen Stufen erzielt werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Transistorverstärker, der unter Zu- bzw. Abschalten einer Verstärkereinheit auf verschiedene Funktionen umschaltbar ist und bei dem in Verstärkerstufen mit wechselnder Funktion mit dem Funktionswechsel eine Änderung der Arbeitspunkteinstellung des Transistors, für den ein Basisspannungsteiler vorgesehen ist, erfolgt, da durch gekennzeichnet, daß der Speisestrom der geschalteten Verstärkereinheit (1) einen Teil des für die Arbeitspunkteinstellung einer anderen Verstärkerstufe (3) verwendeten Gleichstromnetzwerkes durchfließt, derart, daß beim Zuschalten der Verstärkereinheit (1) die Arbeitspunkteinstellung der anderen Verstärkerstufe (3) in der gewünschten Weise verändert wird.

2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Wahl der Bezugsleitung zwischen dem Speisepunkt des Kollektorkreises bzw. dem Speisepunkt des Emitterkreises und dem Speisepunkt des Basisspannungsteilers ein Widerstand (10) angeordnet ist und daß die mittels eines am Funktionsumschalter angebrachten Schaltkontaktes (2) unterbrechbar ausgebildete Speiseleitung (13) der Verstärkereinheit (1) über den Widerstand (10), gegebenenfalls indirekt, mit der Speisequelle (4) verbunden ist.

3. Transistorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Transistoren (3, 3') deren Arbeitspunkteinstellung zu ändern ist, der Widerstand (10) gemeinsam ist.

4. Transistorverstärker nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Siebwiderstand eines Entkopplungsgliedes ist.

5. Transistorverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei den in ihren Arbeitspunkteinstellungen zu ändernden Stufen nebeneinander p-n-p- und n-p-n-Transistoren vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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