DE3345496C2

DE3345496C2 - Selektive Verstärkerstufe

Info

Publication number: DE3345496C2
Application number: DE3345496A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7100 Heilbronn Rinderle
Original assignee: Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH; Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1983-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1986-01-30
Also published as: US4613824A; KR930007293B1; DE3345496A1; KR850005047A; JPS60146510A; JPH0797734B2

Abstract

Bei einer selektiven Verstärkerstufe mit einem frequenzselektiven Eingangsfilter, an das ein Verstärkertransistor induktiv angekoppelt ist, ist zur induktiven Ankopplung des Verstärkertransistors an das Filter eine Spule vorgesehen, die magnetisch mit der Spule des Eingangsfilters gekoppelt ist. Die Koppelspule ist derart bemessen, daß bei Abgleich des Eingangsfilters auf maximale Verstärkung der Stufe die den Transistor steuernde Quellenimpedanz größer als die Eingangsimpedanz des Verstärkertransistors ist.

Description

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ters nicht magnetisch gekoppelt, um eine wesentliche Rauschzahl der Verstärkerstufe in Abhängigkeit von

Bedämpfung des Filters 3 durch die niedrige Eingangs- der Quellenimpedanz Zq ein Minimum annimmt. Für die

impedanz des Transistors f zu vermeiden. Die Spule 2 Praxis ist es jedoch, wie bereits erwähnt, im allgemeinen

ist bei bekannten Anordnungen so bemess;n, daß nahe- zweckmäßig, nicht Rauschanpassung einzustellen, son-

zu rauschoptimale Anpassung des Transistors 1 an das 5 dern die minimale Quellenimpedanz so zu wählen, daß

Filter 3 besteht. Durch diese Art der Schaltungsausfüh- ein Kompromiß zwischen Rauschanpassung und Lei-

rung sowie Art der Spulenbemessung wird erreicht, daß stungsanpassung zustandekommt,

bei Abgleich des Eingangsfilters 3 Verstärkungsmaxi- Eine weitere Reduzierung der Rauschzahl läßt sich

mum und minimales Rauschen (Rauschzahl) zusammen- durch eine bestimmte Phaseneinstellung der Quellenim-

fallen. io pedanz Zq erreichen und zwar beispielsweise durch die

Die bekannte Anordnung der F i g. 2 unterscheidet Wahl der Induktivität der Koppelspule 2'. Eine solche

sich von der Anordnung der Fig. 1 dadurch, daß die Phaseneinstellung wird Rauschabstimmung genannt.

Verstärkung steuerbar ist. Bei der Anordnung der Die Verstärkerstufe der F i g. 5 hat zusätzlich eine

Fi g. 2 ist zur Verstärkungssteuerung eine PIN-Diode 6, Verstärkungsregelung, wie sie in Verbindung mit der

ein Gleichstrom-Trennkondensator 7, eine Spule 8, ein is F i g. 2 beschrieben ist Wie ein Vergleich der F i g. 2 und

Abblockkondensator 9 sowie ein Steuertransistor 10 5 zeigt, erfordert die Schaltung der F i g. 5 infolge der

vorgesehen. Die Wirkung der Verstärkungsregelung Erfindung weniger Bauelemente als die bekannte Schal-

bcruht darauf, daß durch den Steuertransistor 10, dessen tung der F i g. 2.

Basis ein Regelpotential zugeführt wird, der Strom Die Verstärkerstufe der F i g. 6 unterscheidet sich von durch die PIN-Diode 6 gesteuert wird. Diese Strom- 20 der Verstärkerstufe der F i g. 5 dadurch, daß zur Versteuerung bewirkt eine Steuerung des Widerstandes der Stärkungssteuerung anstelle einer PIN-Diode 6 ein PIN-Diode 6. Entsprechend der Widerstandsänderung Transistor 6' vorgesehen ist, der für die Signalfrequenz der PIN-Diode wird das Filter 3 unterschiedlich be- parallel zum Transistor 1 geschaltet ist. Der Transistor dämpft, was wiederum eine entsprechende Verstär- 6' wird an seiner Basis vom Regelsignal gesteuert. Die kungsänderung der Schaltung zur Folge hat 25 Steuerung der Verstärkung erfolgt bei der Schaltung Die F i g. 3 zeigt im Gegensatz zu den F i g. 1 und 2 der F i g. 6 durch Übernahme des Emitterstromes des eine selektive Verstärkerstufe nach der Erfindung. Bei Verstärkertransistors 1 durch den Transistor 6'. Der für der Verstärkerstufe der F ig. 3 wird der Verstärkertran- die Signalfrequenz durch den Kondensator 16 übersistor 1 magnetisch über die Koppelspule 2' mit der brückte Widerstand 15 ermöglicht die erwähnte Emit-Filterspule 5 gekoppelt und der Signalstrom dem Ein- 30 terstromübernahme bei Steuerung der Basis des Transigangsfilter über einen Kondensator oder direkt züge- stors 6'.

führt Eine solche magnetische Kopplung ist bei der Die F i g. 7 zeigt eine praktische Ausführung der ma-

Schaltung der F i g. 3, bei der der Verstärkertransistor 1 gnetischen Kopplung zwischen der Koppelspule 2' und

in Basis-Grur.dschaltung betrieben wird, unter Wah- der Filterspule 5. Danach befinden sich die Spule 2' und

rung bestimmter Voraussetzungen wie Selektivität und 35 die Spule 5 auf einem gemeinsamen Träger 17. Während

Rauschzahl allerdings nur dann möglich, wenn gemäß die Spulen 2' und 5 der Anordnung der F i g. 7 überein-

der Erfindung die Koppelspule 2' derart bemessen wird, ander angeordnet sind, sind die beiden Spulen bei der

daß die Induktivität der Koppelspule 2' größer als die Anordnung der F i g. 8 konzentrisch zueinander ange-

Induktivität der Filterspule 5 ist und daß bei Abgleich ordnet und infolgedessen ineinander geschachtelt,

des Eingangsfilters auf maximale Stufenverstärkung die 40 Durch die geometrische Anordnung und Form der FiI-

den Transistor steuernde Quellenimpedanz größer als terspule 5 und der Koppelspule 2' ist der erfindungsge-

die Eingangsimpedanz des Verstärkertransistors 1 ist. In mäße magnetische Kopplungsgrad einstellbar. Zum Ab-

diesem Zusammenhang wird auf die F i g. 4 verwiesen, gleich des Filters 3 auf die Betriebsfrequenz kann die

deren F i g. 4a eine Definition der Quellenimpedanz Zq Filterspulenanordnung z. B. einen justierbaren HF-Ei-

und deren F i g. 4b den Verlauf der Quellenimpedanz Zq 45 senkern aufweisen.

in Abhängigkeit von der Signalfrequenz / zeigt. Die

Quellenimpedanz Zq, die auf den Transistor 1 zwischen Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

seinem Emitter und dem Bezugspotential einwirkt, ist

gemäß der Fig.4a diejenige Impedanz, die zwischen
den Punkten 11 und 12 der Koppelspule 2' wirksam ist. 50
Die Ζρ-Kurve weist gemäß der F i g. 4b ein Maximum
13 und ein Minimum 14 auf. Während es bei den bekannten Verstärkerstufen mit magnetischer Kopplung (Emitter-Grundschaltung) üblich ist, die Schaltung ro zu betreiben, daß das Maximum 13 der Quellenimpedanz Zq 55
bei der Betriebsfrequenz eintritt, wird die Schaltung
nach der Erfindung, bei der ebenfalls magnetische
Kopplung, jedoch in Verbindung mit einer Basis-Grundschaltung vorhanden ist, derart betrieben, daß bei der
Betriebsfrequenz das Minimum 14 der Quellenimpe- 60
danz Zq vorhanden ist Eine solche Einstellung erhält
man durch entsprechende Bemessung der Induktivität
der Koppelspule 2' und durch entsprechende Einstellung des Koppelgrades zwischen der Koppelspule 2'
und der Filterspule 5. So kann z. B. das Minimum 14 der 65
Quellenimpedanz Zq so gewählt werden, daß Rauschanpassung zwischen dem Eingangsfilter 3 und dem Transistor 1 besteht. Rauschanpassung besteht dann, wenn die

Claims

1 2 terspule auf einem gemeinsamen Spulenträger angeord- Patentansprüche: net Denn es besteht die Auffassung, daß bei Betreiben des Verstärkertransistors in Basis-Grundschdtung bzw.

1. Selektive Verstärkerstufe mit einem frequenz- Gate-Grundschaltung die bei anderen Grundschal tunselektiven Eingangsfilter, an das ein Verstärkertran- 5 gen wie Emitter- bzw. Source-Grundschaltung übliche sistor induktiv angekoppelt ist, bei der die Eingangs- magnetische Kopplung der Koppelspule mit der Filterimpedanz des Verstärkertransistors kleiner als die spule nicht Anwendung finden kann, weil bei einer Baihn steuernde Quellenimpedanz bei der Betriebsfre- sis-Grundschaltung bzw. Gate-Grundschaltung die niequenz ist, dadurch gekennzeichnet, daß derohmige Eingangsimpedanz des Verstärkertransizur induktiven Ankopplung des Verstärkertransi- io stors das Eingangsfilter zu stark bedämpft und damit die stors an das Filter eine Spule vorgesehen ist, die Selektion des Eingangsfilters entsprechend vermindert magnetisch mit der Spule des Eingangsfilters gekop- Auf der anderen Seite ist jedoch eine magnetische pelt ist, und daß die Koppelspule derart bemessen Kopplung der Koppelspule mit der Filterspuie wünist, daß bei Abgleich des Eingangsfilters auf maxima- sehenswert, weil diese Lösung platzsparender und auch Ie Verstärkung der Stufe die den Transistor steuern- 15 kostengünstiger ist als eine nichtmagnetische Ankoppde Quellenimpedanz größer als die Eingangsimpe- lung des Verstärkertransistors an das Eingangsfilter,
danz des Verstärkertransistors ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lö-

2. Selektive Verstärkerstufe nach Anspruch 1, da- sung anzugebea die auch bei Betreiben des Verstärkerdurch gekennzeichnet, daß durch die magnetische transistors in Basis- bzw. Gate-Grundschaltung eine Kopplung zwischen den beiden Spulen die Rausch- 20 magnetische Ankopplung der Koppelspule an die Filterzahl und die Leistungsverstärkung der Stufe einge- spule des Eingangsfilters der selektiven Verstärkerstufe stellt werden. ohne eine starke Bedämpfung des Eingangsfilters zu

3. Selektive Verstärkerstufe nach Anspruch 1 oder verursachen ermöglicht Diese Aufgabe wird bei einer 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kopplung selektiven Verstärkerstufe der eingangs erwähnten Art zwischen den beiden Spulen ein Kompromiß zwi- 25 nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zur induktiven sehen optimaler Rauschzahl und optimaler Lei- Ankopplung des Verstärkertransistors an das Filter eine stungsverstärkung hergestellt wird. Spule vorgesehen ist, die magnetisch mit der Spule des

4. Selektive Verstärkerstufe nach einem der An- Eingangsfilters gekoppelt ist, und daß die Induktivität sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Koppelspule größer als die Indukivität der Filter-Induktivität der Koppelspule derart bemessen ist, 30 spule ist und die Koppelspule derart bemessen ist, daß daß Rauschabstimmung zwischen dem Eingangsfil- bei Abgleich des Eingangsfilters auf maximale Verstärter und dem Verstärkertransistor besteht kung der Stufe die den Transistor steuernde Quellenim-

5. Selektive Verstärkerstufe nach einem der An- pedanz größer als die Eingangsimpedanz des Verstärsprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das kertransistors ist

Eingangsfilter abstimmbar ist 35 Durch die magnetische Kopplung zwischen den bei-

6. Selektive Verstärkerstufe nach einem der An- den Spulen werden die Rauschzahl und die Leistungssprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkung der Verstärkerstufe eingestellt. Durch die beiden Spulen auf einem gemeinsamen Träger ange- Kopplung zwischen den beiden Spulen kann auch ein ordnet sind. Kompromiß zwischen optimaler Rauschzahl und opti-

7. Selektive Verstärkerstufe nach einem der An- 40 maler Leistungsverstärkung hergestellt werden. Ein sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompromiß wird deshalb bevorzugt, weil bei optimaler Spulen abgleichbar ausgebildet sind. Rauschzahleinstellung im allgemeinen die Leistungsver-

Stärkung der Stufe zu gering ist. Weiterhin empfiehlt es

sich, die Induktivität der Koppelspule derart zu bemes-

45 sen, daß am Eingang der Verstärkerstufe Rauschabstimmung besteht. Darunter versteht man, daß d5e Phase der

Die Erfindung betrifft eine selektive Verstärkerstufe Quellenimpedanz so abgestimmt ist daß die Rauschzahl

mit einem frequenzselektiven Eingangsfilter, an das ein bei vorgegebener Quellenimpedanz ein Minimum wird.

Verstärkertransistor induktiv angekoppelt ist, bei der Eine solche Einstellung ist dann z. B. erforderlich,

die Eingangsimpedanz des Verstärkertransistors kleiner 50 wenn parallel zum Transistoreingang Kapazitäten wirk-

als die ihn steuernde Quellenimpedanz bei der Betriebs- sam werden, die die Phase der Quellenimpedanz für die

frequenz ist. Signalfrequenz ungünstig beeinflussen.

Solche selektive Verstärkerstufen sind bekannt Die Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbei-

Eingangsimpedanz des Verstärkertransistors ist bei ei- spielen erläutert.

ner solchen selektiven Verstärkerstufe dann kleiner als 55 Die F i g. 1 und 2 zeigen zwei bekannte selektive Verdie ihn steuernde Quellenimpedanz, wenn der Verstär- stärkerstufen, die beispielsweise bei UKW-Rundfunkkertransistor bei Verwendung eines bipolaren Transi- empfängern Anwendung finden. Die F i g. 1 zeigt eine stors als Verstärkertransistor in Basis-Grundschaltung bekannte selektive Verstärkerstufe in der einfachsten und bei Verwendung eines Feidefekttransistors als Ver- Form, bei der ein bipolarer Verstärkertransistor 1 in Stärkertransistor in Gate-Grundschaltung betrieben 60 Basis-Grundschaltung über eine Spule 2 induktiv an den wird. Bei selektiven Verstärkerstufen, bei denen der abstimmbar ausgeführten Abstimmkreis bzw. Eingangs-Verstärkertransistor in Basis-Grundschaltung bzw. Ga- filter 3 angekoppelt ist. Das Empfangssignal wird über te-Grundschaltung betrieben wird und damit die Ein- eine Koppelspule 4 dem Eingangsfilter 3 zugeführt. Zwigangsimpedanz des Verstärkertransistors kleiner als die sehen der Basis des Transistors 1 und dem Bezugspotenihn steuernde Quellenimpedanz ist, ist die zur Ankopp- 65 tial befindet sich ein Kondensator 18, der für die Belung des Verstärkertransistors an das Eingangsfilter er- triebsfrequenz einen Kurzschluß darstellt. Der Basis des forderliche Spule nicht magnetisch mit der Filterspule Transistors 1 wird das erforderliche Basispotential zugekoppelt und damit auch nicht zusammen mit der FiI- geführt. Die Spule 2 ist mit der Spule 5 des Eingangsfil-