DE963617C - Verstaerkerkaskadenschaltung mit einer Transistor- und einer Roehrenstufe - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

N 8395VIIIa/21 a*

ist als Erfinder genannt worden

Röhrenstufe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Verstärken eines elektrischen Signals, die aus der Kaskade zweier Stufen besteht, von denen die erste einen Transistor und die zweite eine Elektronenröhre enthält. Sie bezweckt eine Schaltung, deren Gesamtverstärkung nur mit geringen Verzerrungen verknüpft ist.

Es ist bekannt, daß man die nichtlinearen Verzerrungen einer Verstärkerstufe grundsätzlich durch entgegengesetzte nichtlineare Verzerrungen einer folgenden Stufe aufheben kann. Da der Anodenstrom einer Elektronenröhre bei üblicher Einstellung des Arbeitspunktes im Raumladegebiet im wesentlichen einem ³/2-Potenz-Gesetz folgt, benötigt man zum Verzerrungsausgleich ein Element mit einer Kennlinie, die einem ²/3-Potenz-Gesetz entspricht.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einigen Transistortypen, insbesondere bei sogenannten Legierungsflächentransistoren mit geerdetem Emitter und der Basis als Eingangselektrode, eine ²/3-Potenz-Kennlinie erhalten werden kann. Somit erhält man einen vorzüglichen Verzerrungsausgleich, wenn von zwei aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen die eine eine Röhre enthält, deren Kennlinien einem ³/2-Potenz-Gesetz

70S 513/192

fplgt, und die andere einen Transistor solcher Art, daß sein Ausgangssignal einem ²/s-Potenz-Gesetz seines Eingangssignals folgt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Anzahl Transistorkennlinien.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. ι enthält in Kaskade einen Transistorverstärker ι und einen Röhrenverstärker 2. Eine Signalquelle 3 ist in den Kreis der Basiselektrode b des Transistors eingefügt, dessen Emitterelektrode e für Signalfrequenzen an Erde gelegt ist, so daß an einer in den Kreis der Kollektorelektrode c eingefügten Impedanz 4 ein verstärktes Signal auftritt, das dem Steuergitter der Röhre 2 zugeführt wird, in deren Anodenkreis eine Ausgangsimpedanz 6 liegt.

Die Erfindung gründet sich auf der Erkenntnis, daß bei bestimmten Arten von Transistoren die Beziehung

(i)

— a· i_b

wobei α eine Konstante, i_c der Kollektorstrom und Z₆ der Basisstrom des Transistors ist, verhältnismäßig genau erfüllt wird. In Fig. 2 sind für eine Anzahl solcher Transistoren die Werte von i_c gegenüber den von % in doppellogarithmischem Maßstab aufgetragen. Die Kennlinien ändern sich bei Änderung der Kollektorspannung nur wenig. Ihre Neigung ist praktisch gleich zwei Drittel, dem Exponenten in der Beziehung (1) entsprechend.

Transistoren, die diese Eigenschaft erfüllen, lassen sich als Legierungsflächentransistoren auf an sich bekannte Weise dadurch herstellen, daß von einem Krisfallelement der'einen Leitungsart, beispielsweise einem Germaniumkristall der n-Leitungsart, ausgegangen wird, an dem ein passend gewähltes Material, beispielsweise Indium, angebracht wird, und nach Erhitzen während einer bestimmten Zeit bei einer passend gewählten Temperatur, beispielsweise 500⁰ C, durch Diffusion und bzw. oder Segregation Zonen der entgegengesetzten Leitungsart im Kristall erzeugt werden, die sich bis auf geringe Entfernung, die vorzugsweise kleiner als die kennzeichnende DifEusionslänge der Minderheitsladungsträger ist, im zwischenliegenden Kristallmaterial nähern. Das Verhalten gemäß Beziehung (i) ist vermutlich dem Umstand zuzuschreiben, daß dieses zwischenliegende Kristallmaterial nicht überall gleich dick ist.

Bekanntlich weist eine Elektronenröhre mit gleichmäßig gewundenem Steuergitter im AnlaufStrombereich einen Anodenstrom i_a auf, der als Funktion der Steuergitterspannung V_g, von der Sperrspannung der Röhre gerechnet, die Beziehung

s/a

wobei b eine Konstante darstellt, verhältnismäßig genau erfüllt.

Die Steuergittervorspannungsbatterie 7 in Fig. 1 (die zugleich als Kollektorspeisebatterie dient) hat nun einen dieser Sperrspannung angenäherten Wert, so daß die Verzerrung im Transistor gemäß der Beziehung (1) dadurch ausgeglichen wird, daß die Röhre in dem durch die Beziehung (2) gekennzeichneten Teil ihrer Kennlinie eingestellt ist.

Naturgemäß kann der Transistor auch auf den Röhrenverstärker folgen, in welchem Falle jedoch der Ausgangsimpedanz 6 meist eine geringere Leistung geliefert werden kann. Auch kann zur weiteren Verringerung der Verzerrung Gegenkopplung Anwendung finden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation der nichtlinearen Verzerrungen einer Verstärkerstufe mit einer Elektronenröhre, deren Kennlinie dem ³/2-Potenz-Gesetz folgt, durch eine zweite Verstärkerstufe mit entgegengesetzten Verzerrun-. gen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe einen Transistor, insbesondere einen Legierungsflächentransistor in Emitterschaltung, enthält, dessen Kennlinie im wesentlichen dem ²/3-Potenz-Gesetz folgt.

2. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verstärkende Signal der Basis des Transistors zugeführt wird und daß sein Kollektor mit dem angenähert auf die Sperrspannung vorgespannten Gitter der Röhre verbunden ist, in deren Anodenkreis die Ausgangsimpedanz liegt (Fig> 1).

In Betracht gezogene Druckschriften:

K. Küpfmüller, »Die Systemtheorie der elektrischen Nachrichtenübertragung«, 1949, S. 202 und 203;

N. A. J. Voorhoeve, »Niederfrequenz-Verstärkertechnik«, 1952, S. 30;

»Archiv der elektrischen Übertragung«, 1952 (Aug.-Heft), S. 339 und 340;

»Proc. of the IRE«, 1952 (Nov.-Heft),
S. 1512 fr. (Fig. 6 und 8).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 708/236 1t. 709 513/192 5.57