DE1182302B

DE1182302B - Single stage transistor push-pull amplifier

Info

Publication number: DE1182302B
Application number: DEM36339A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Engelke
Original assignee: H Maihak AG
Current assignee: H Maihak AG
Priority date: 1958-01-07
Filing date: 1958-01-07
Publication date: 1964-11-26

Description

Einstufiger Transistor-Gegentaktverstärker Die technologisch bedingten Exemplarstreuungen der Transistoren machen es bei Transistor-Gegentaktverstärkern erforderlich, die Gegentaktstufe nicht nur statisch, sondern auch dynamisch zu Symmetrieren.Single-stage transistor push-pull amplifier The technological ones Sample variations of the transistors make it with transistor push-pull amplifiers required to symmetrize the push-pull stage not only statically but also dynamically.

Die in Gegentakt arbeitenden Transistoren lassen sich zwar statisch sehr einfach auf den gleichen Arbeitspunkt einstellen, im dynamischen Zustand, d. h. während des Betriebes, wird dieser statisch eingestellte Arbeitspunkt jedoch verschoben, wenn die Stromverstärkung der beiden Transistoren nicht sehr genau übereinstimmt.The push-pull transistors can be static very easy to adjust to the same operating point, in the dynamic state, i. H. during operation, however, this statically set operating point becomes shifted if the current gain of the two transistors does not match very closely.

Eine paarige Auswahl von Transistoren gleicher Stromverstärkung, wie für einen Gegentaktverstärker erforderlich, ist außerordentlich zeitaubend und erfordert das Vorhandensein großer Stückzahlen. Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, Transistor-Gegentaktstufen spannungslinear zu steuern. Die spannungslineare Steuerung hat jedoch den Nachteil, daß die Treiberstufe einen genügend niederohmigen Ausgangswiderstand haben muß, der nur mit großem technischem Aufwand erreichbar ist. Dabei bleibt der Klirrfaktor noch verhältnismäßig hoch, besonders bei Signalen, die nicht eine bestimmte Mindestamplitude erreichen.A paired selection of transistors with the same current gain, such as required for a push-pull amplifier is extremely time consuming and required the presence of large numbers. To get around these difficulties it is known to control transistor push-pull stages with linear voltage. The stress linear Control has the disadvantage, however, that the driver stage has a sufficiently low resistance Must have initial resistance that can only be achieved with great technical effort is. The distortion factor remains relatively high, especially with signals which do not reach a certain minimum amplitude.

Für die statische und dynamische Symmetrierung, insbesondere von mit Röhren bestückten Gegentaktverstärkern, sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Beispielsweise wird ein vollsymmetrischer Gegentaktverstärker mit Röhren mittels einer fest eingestellten Gegenkopplung dynamisch symmetriert, indem die Einstellung vorher durch Auswahl geeigneter Widerstände, die auf 1% genau sind, vorgenommen wurde. Unabhängig hiervon wird noch ein Regler zur statischen Symmetrierung der Endstufe benutzt. Diese Schaltung erlaubt praktisch den statischen Abgleich unabhängig von dem dynamischen Abgleich, bzw. umgekehrt.For static and dynamic balancing, especially with Push-pull amplifiers equipped with tubes, various measures are known. For example becomes a fully balanced push-pull amplifier with tubes by means of a fixed Negative feedback dynamically balanced by setting previously through selection suitable resistances accurate to 1%. Regardless of this Another controller is used for static balancing of the output stage. This circuit practically allows the static adjustment independent of the dynamic adjustment, or vice versa.

Weiterhin ist ein zweistufiger Gegentaktverstärker mit Röhren in vollsymmetrischer Schaltung mit einer Spannungsgegentaktkopplung von den Anoden der zweiten Stufen auf die Kathoden der ersten Stufen bekannt. Ein einstufiger Gegentaktverstärker kann auf diese Weise nicht abgeglichen werden.Furthermore, a two-stage push-pull amplifier with tubes is fully symmetrical Circuit with a voltage push-pull coupling from the anodes of the second stage known to the cathodes of the first stages. A single stage push-pull amplifier cannot be matched in this way.

Weiterhin ist es bekannt, bei dem Abgleich von Röhrenpaaren den statischen und dynamischen Abgleich gleichzeitig vorzunehmen, wenn diese Röhren einen gemeinsamen Kathodenwiderstand besitzen. Soll jedoch bei dieser Schaltung die statische Symmetrie eine gewisse Wirksamkeit zeigen, so muß ein sehr großer Kathodenwiderstand oder ein sehr niederohmiger Spannungsteiler verwendet werden. Der große Kathodenwiderstand bedingt einen großen Verlust an Betriebsspannung, und der niederohmige Spannungsteiler bedingt einen starken Leistungsverlust. Der Wirkungsgrad dieser bekannten Schaltung ist daher schlecht. Mit der Symmetrierung von Gegentaktverstärkern mit Röhren hat diese Schaltung nichts zu tun.It is also known to use the static and make dynamic balancing at the same time when these tubes share a common Have cathode resistance. However, in this circuit the static symmetry should be show a certain effectiveness, a very large cathode resistance or a very low-resistance voltage divider can be used. The great cathode resistance causes a large loss of operating voltage, and the low-resistance voltage divider causes a strong loss of performance. The efficiency of this known circuit is therefore bad. With the balancing of push-pull amplifiers with tubes this circuit has nothing to do with it.

Ein Transistor hat gegenüber einer Verstärkerröhre bekanntlich einen von der Aussteuerung abhängigen Eingangswiderstand. Dies bedingt eine Kennlinie, die nicht genau linear ist, sondern eine leichte Krümmung aufweist. Es kommt hinzu, daß der Transistor in seiner Charakteristik stark temperaturabhängig ist. Die Aufgabe der Erfindung liegt also darin, selbst bei Vorlage einer geeigneten Lösung für eine Röhrengegentaktstufe, die die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht hat, eine Transistorschaltung zu finden, bei der eine Aussteuerung möglich ist, die so linear ist, daß ihr Klirrfaktor ein Minimum aufweist, und bei der gleichzeitig der Temperatureinfluß auf den Klirrfaktor weitestgehend herabgesetzt ist.As is well known, a transistor has one compared to an amplifier tube input resistance dependent on the modulation. This requires a characteristic which is not exactly linear, but has a slight curvature. In addition, that the transistor is highly temperature-dependent in its characteristics. The task the invention is therefore, even when presenting a suitable solution for a Tubular push-pull stage that does not have the disadvantages described above, a To find transistor circuit in which a modulation is possible that is so linear is that their distortion factor has a minimum, and at the same time the influence of temperature is largely reduced to the distortion factor.

Es soll in diesem Zusammenhang auch auf bekannte Gegentaktschaltungen mit Transistoren eingegangen werden. Bei einer dieser Schaltungen dient ein doppelter Spannungsteiler nur zur Einstellung der Basisvorspannung. Da dieser Spannungsteiler nicht von den Kollektoren der Transistoren abgeht, ist er unter anderem nicht in der Lage, eine starke Gegenkopplung zu erzeugen, die zur Lösung der gestellten Aufgabe als Grundbedingung sehr wesentlich ist.In this context, it should also refer to known push-pull circuits to be entered into with transistors. In one of these circuits, a double one is used Voltage divider only for setting the basic bias. Because this voltage divider does not come off the collectors of the transistors, among other things it is not in able to generate a strong negative feedback that is needed to solve the task at hand is very essential as a basic condition.

Es ist weiterhin ein Transistorenverstärker mit Gegentaktstufe bekanntgeworden, bei dem durch Widerstände zwischen Kollektor und Basis eine Gegenkopplung erreicht wird. Allerdings ist bei diesem Verstärker weder die statische noch die dynamische Symmetrie abgleichbar.A transistor amplifier with a push-pull stage has also become known, in which a negative feedback is achieved through resistances between the collector and the base will. However, this amplifier is neither static nor dynamic Symmetry can be adjusted.

Schließlich ist auch ein Gegentaktendverstärker mit Transistoren bekanntgeworden. Dieser Verstärker ist mit zwei Einstellwiderständen von 50 und 100 Ohm versehen, die dazu dienen, die Kollektorruheströme der beiden kollektormäßig in Gegentakt geschalteten Transistoren der letzten Verstärkerstufe vor Inbetriebnahme abzugleichen. Der Symmetriewiderstand von 50 Ohm zwischen den beiden- Transformatorhälften bzw: zwischen den Basiselektroden dient damit nur zur Einstellung der statischen Symmetrie der Gegentaktschaltung. Eine dynamische Symmetrierung ist hiermit nicht möglich; sie verlangt vielmehr weiter gehende Schaltungsmaßnahmen, die in dieser Schaltung nicht beschrieben sind.Finally, a push-pull output amplifier with transistors has also become known. This amplifier is with two setting resistances of 50 and 100 ohms provided, which serve to reduce the collector quiescent currents of the two collectors push-pull transistors of the last amplifier stage before commissioning to match. The symmetry resistance of 50 ohms between the two transformer halves or: between the base electrodes is only used to set the static Symmetry of the push-pull circuit. A dynamic symmetrization is not herewith possible; Rather, it requires more extensive switching measures in this Circuit are not described.

Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Nachteile und zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei einem einstufigen Transistor-Gegentaktverstärker in Emitterschaltung , mit Spannungsgegenkopplung und kollektorseitiger Gleichstromgegenkopplung sowie mit getrenntem induktivem Eingang, dessen Sekundärwicklung in zwei Hälften aufgeteilt ist, und getrenntem induktivem Ausgang, bei dem zur statischen Symmetrietang die Basisvorspannungen mittels zweier veränderbarer Widerstände jeweils zwischen Kollektor und Bezugspunkt einstellbar sind, erfindungsgemäß zusätzlich zur statischen Symmetrierung zwischen den Emittern der beiden Transistoren Ti und T2 ein als Potentiometer ausgebildeter Emitterwiderstand R6 angeordnet; die Größe des Emitterwiderstandes für die beiden Transistoren ist in Abhängigkeit voneinander durch den Schleifer des PotentiometersRe einstellbar. Außerdem ist zwischen den beiden Hälften der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers C ein als Potentiometer ausgebildeter zusätzlicher Basiswiderstand R5 angeordnet; die Größe des zusätzlichen Basiswiderstandes für die beiden Transistoren ist-in Abhängigkeit voneinander durch den Schleifer des Potentiometers RS einstellbar. Der Schleifer des. Potentiorneters R5 ist über den Kondensator CI@. mit dem Bezugspunkt verbunden.To avoid the disadvantages described above and as a solution The task at hand is with a single-stage transistor push-pull amplifier in emitter circuit, with negative voltage feedback and direct current negative feedback on the collector side as well as with a separate inductive input, its secondary winding in two halves is divided, and separate inductive output, with the static Symmetrietang the base biases by means of two variable resistors in each case between Collector and reference point are adjustable, according to the invention in addition to the static Balancing between the emitters of the two transistors Ti and T2 as a potentiometer formed emitter resistor R6 arranged; the size of the emitter resistance for the two transistors is dependent on each other by the wiper of the potentiometer Re adjustable. In addition, the secondary winding is between the two halves of the input transformer C is an additional base resistor designed as a potentiometer R5 arranged; the size of the additional base resistance for the two transistors can be set as a function of each other using the wiper of the RS potentiometer. The wiper of the. Potentiorneters R5 is across the capacitor CI @. with the reference point tied together.

Der neue einstufige. Transistor-Gegentaktverstärker in Emitterschaltung hat den Vorteil, daß durch die Einstellung des zmischen den beiden Emittern liegenden Potentiometers R6 die statische Symmetrierung und durch die Einstellung des zwischen den beiden Hälften der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers liegenden . Potentiometers R5 die dynamische Symmetrierung der Transistor-Gegentaktschaltung in Abhängigkeit voneinander erfolgt. Durch die emitterseitige Gleichstromgegenkopplung über das Potentiometer R, werden Spannungsschwankungen und Temperatureinflüsse kompensiert. Die verschiebbare Anzapfung des gemeinsamen Gleichstromgegenkopplungswiderstandes (PotentiometerRe) ermöglicht es, den Kollektorstrom der beiden Transistoren in Abhängigkeit voneinander einzustellen und damit die statische Symmetrietang der dynamischen Symmetrierung anzupassen. Durch die als Wechselspannungsteiler dienende Potentiometer R5 werden die beiden Transistoren während des Betriebes so eingestellt, daß in Kombination mit der bereits vorgenommenen Kollektorstromeinstellung durch den gemeinsamen Gleichstromgegenkopplungswiderstand Re der Klirrfaktor der Ausgangsspannung einen Minimalwert annimmt. Diese wechselseitige Einstellung der Potentiometer R5 und Re wird so lange wiederholt, bis das absolute Minimum des Klirrfaktors erreicht ist. Die Vorteile einer Wechselspannungsteilung zwischen den getrennten induktiven Eingängen einer Transistor-Gegentaktstufe mittels des Potentiometers R5, an dessen Abgriff ein Kondensator liegt, gegenüber den bekannten Wechselspannungsteilungen mittels induktiver Anzapfung ist die einfache, stetige und billige Ausführung sowie die leichte Einstellbarkeit.The new single-stage. Solid-state transistor push-pull amplifier has the advantage that the setting of the mix between the two emitters Potentiometer R6 the static balancing and by setting the between the two halves of the secondary winding of the input transformer. Potentiometers R5 the dynamic balancing of the transistor push-pull circuit as a function of from each other. Due to the emitter-side DC negative feedback via the Potentiometer R, voltage fluctuations and temperature influences are compensated. The movable tap of the common DC negative feedback resistor (PotentiometerRe) enables the collector current of the two transistors as a function from each other and thus the static symmetry of the dynamic symmetry adapt. The potentiometer R5, which serves as an alternating voltage divider the two transistors set during operation so that in combination with the collector current setting already made by the common DC negative feedback resistor Re the distortion factor of the output voltage assumes a minimum value. This mutual Adjustment of potentiometers R5 and Re is repeated until the absolute Minimum harmonic distortion is reached. The advantages of AC voltage sharing between the separate inductive inputs of a transistor push-pull stage by means of of the potentiometer R5, at the tap of which there is a capacitor, compared to the known ones AC voltage division by means of inductive tapping is the simple, continuous one and cheap design and easy adjustability.

Der Transistor-Gegentaktverstärker nach der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß die Auswahl der Transistoren nach gleicher Stromverstärkung und die unbefriedigende spannungslineare Steuerung entfällt.The transistor push-pull amplifier according to the invention also has the advantage that the selection of transistors for the same current gain and the unsatisfactory linear voltage control is not applicable.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schaltung eines einstufigen Transistor-Gegentaktverstärkers in Emitterschaltung.The drawing shows the circuit as an embodiment of the invention a single-stage transistor push-pull amplifier in common emitter circuit.

Bei dieser Schaltung wird der Basisstrom praktisch durch die Widerstände R1 und R3 bzw. RE und R4 bestimmt. Die Einstellung dieser Widerstände ist für den Arbeitspunkt der Transistoren Ti und T2 maßgebend. Diese Widerstände können einstellbar sein; es können aber auch Festwiderstände verwendet werden. Der zu verstärkende Wechselstrom wird über den Eingangsübertrager Ü erzeugt und gelangt von dort direkt an die Basiselektroden der Transistoren Ti und T2. Hierdurch ist schon ein wechselstrommäßiger Abgleich der Gegentaktverstärkerstufe erfolgt, da die sekundäre Seite des Übertragers C als nahezu gleichwertig angesehen werden kann.In this circuit, the base current is practically through the resistors R1 and R3 or RE and R4 are determined. The setting of these resistors is for the The operating point of the transistors Ti and T2 is decisive. These resistances can be adjusted be; however, fixed resistors can also be used. The one to be reinforced Alternating current is generated via the input transformer Ü and arrives from there directly to the base electrodes of the transistors Ti and T2. This is already an alternating current The push-pull amplifier stage is balanced as the secondary side of the transformer C can be regarded as almost equivalent.

Die statische Feineinstellung des Arbeitspunktes erfolgt mit Hilfe des Potentiometers Re, dessen Widerstand als gemeinsamer Emitterwiderstand den Transistoren Ti und TZ zugeordnet ist.The static fine adjustment of the operating point takes place with the help of the potentiometer Re, the resistance of which is the common emitter resistance of the transistors Ti and TZ is assigned.

Die dynamische Feineinstellung erfolgt mit Hilfe des Potentiometers R5, dessen Widerstand als zusätzlicher gemeinsamer Basiswiderstand den Transistoren Ti und T2 zugeordnet ist. Der. Kondensator C, sorgt dafür, daß der Abgriff des Potentiometers R5 wechselstrommäßig am Bezugspunkt, liegt, jedoch gleichstrommäßig gegen den Bezugspunkt gesperrt ist.The dynamic fine adjustment is made with the aid of the potentiometer R5, its resistance as an additional common base resistance to the transistors Ti and T2 is assigned. Of the. Capacitor C, ensures that the tap of the potentiometer R5 is at the reference point in terms of alternating current, but in terms of direct current against the reference point Is blocked.

Nachdem mit Hilfe des Potentiometers Re der gleiche Ruhestrom für die beiden Transistoren Ti und T, eingestellt wurde, wird durch das Potentiometer R5 der Ausgang des Verstärkers auf Klirrfaktorminimum eingestellt. Da sich der statische Abgleich durch das Potentiometer R6 und der dynamische Abgleich durch das Potentiometer.R5 hinsichtlich des Klirrfaktors gegenseitig beeinflussen, muß die Einstellung der Potentiometer R5 und RB so lange erfolgen, bis das absolute Minimum des Klirrfaktors erreicht ist. Durch die Potentiometer R5 und RB wird infolge der besonders großen Herabsetzung des Klirrfaktors eine Vergrößerung und Linearisierung des dynamischen übertragungsbereiches bewirkt.After using the potentiometer Re the same quiescent current for the two transistors, Ti and T, is set by the potentiometer R5 the output of the amplifier set to minimum harmonic distortion. Since the static Adjustment using potentiometer R6 and dynamic adjustment using potentiometer R5 affect each other with regard to the distortion factor, the setting of the Potentiometers R5 and RB take place until the absolute minimum of the distortion factor is reached. With the potentiometers R5 and RB, as a result of the particularly large Reduction of the distortion factor an enlargement and linearization of the dynamic transmission area causes.

Zur Erreichung einer frequenzabhängigen Gegenkopplung kann ein Teil der Widerstände R1, R2, Ra und R4 durch Zuschalten von Blindwiderständen (vgl. in der Zeichnung die Widerstände R1 und R2) zu frequenzabhängigen Impedanzen ergänzt sein.To achieve a frequency-dependent negative feedback, some of the resistors R1, R2, Ra and R4 can be supplemented to form frequency-dependent impedances by connecting reactances (see the resistors R1 and R2 in the drawing).

Claims

Claim: Single-stage transistor push-pull amplifier in common emitter circuit with negative voltage feedback and DC negative feedback on the collector side, as well as with a separate inductive input, the secondary winding of which is divided into two halves, and a separate inductive output, in which the base biases can be set between the collector and the reference point for static symmetry , characterized in that, in addition to the static symmetry between the emitters of the two transistors (T1) and (T2), an emitter resistor (R6) designed as a potentiometer is arranged and the size of the emitter resistance for the two transistors is determined by the wiper of the potentiometer ( Ra) is adjustable that also between the two halves of the secondary winding of the input transformer (V) an additional base resistor designed as a potentiometer (R5) is arranged and the size of the to additional base resistance for the two transistors can be set in dependence on each other by the wiper of the potentiometer (R5) and that the wiper of the potentiometer (R5) is connected to the reference point via the capacitor (C1). Documents considered: German Patent No. 839 656; German patent application N 5340 VIII a / 21a2 (published on 13 B. 1959); USA. Patent No. 1822 922, 1924469. British Patent Nos. 412,678, 422,207; "Funk-Technik", 1955, No. 14, pp. 405 and 406; 1956, No. 6, p. 150; 1956, No. 8, p. 228; "Funkschau", 1957, issue 3, p. 65; "ETZ-A", 1957, issue 1, p. 24.