-
Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor
und mit über den gesamten Regelbereich konstanter Durchlaßkurve, bei dem eine aus
der Ausgangsspannung gewonnene Regelspannung über die Basisvorspannung des Transistors
dessen Arbeitspunkt regelt.
-
Ein solcher Transistorverstärker ist bekannt und beispielsweise in
der deutschen Auslegeschrift 1154 519 beschrieben. Dabei ist das Problem des Konstanthaltens
der Durchlaßkurve bei einer Regelung des Verstärkungsfaktors zurückgeführt auf ein
Konstanthalten der Ausgangs- und Eingangsimpedanz des Transistorverstärkers und
wird so gelöst, daß über eine aus der Ausgangsspannung gewonnene Regelspannung mit
der Änderung des Emitterstromes gleichzeitig eine Änderung der Emitter-Kollektor-Spannung
eingestellt wird. Diese Art von Regelung weist jedoch den Nachteil auf, daß wohl
die Durchlaßkurve über den ganzen Regelbereich konstant bleibt, daß aber mit der
Regelung ein beträchtlicher Verlust an Aussteuerbarkeit verbunden ist.
-
Um diesen Nachteil zu vermeiden und der gestellten Aufgabe einer konstanten
Durchlaßkurve über den gesamten Regelbereich des Verstärkungsfaktors gerecht zu
werden, wird bei einem Transistorverstärker der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der Transistor einen stromabhängigen Gegenkopplungswiderstand
besitzt, über den gleichzeitig mit dem Arbeitspunkt die Gegenkopplung in Abhängigkeit
von der Regelspannung geregelt wird.
-
Ein Transistorverstärker gemäß der Erfindung weist neben der konstanten
Durchlaßkurve über den gesamten Regelbereich des Verstärkungsfaktors günstige Eigenschaften
bezüglich der Aussteuerbarkeit und von Modulationverzerrungen auf. Weiterhin besitzt
ein erfindungsgemäßer Transistorverstärker gegenüber dem bekannten Transistorverstärker
durch die Kombination der Arbeitspunktregelung mit der Gegenkopplungsregelung einen
größeren Regelbereich des Verstärkungsfaktors.
-
An Hand eines in F i g.1 dargestellten Ausführungsbeispieles soll
die Erfindung näher erläutert werden. Der Transistor des Verstärkers ist mit T bezeichnet.
Er ist in Emitterschaltung betrieben. Eine Signalquelle S ist über einen Kondensator
Cl an den Hochpunkt eines Eingangsschwingkreises K,. gelegt. Der Transistor T ist
mit seiner Basis über den aus den beiden Kapazitäten C2 und C3 bestehenden Spannungsteiler
an den Eingangsschwingkreis K, angekoppelt. Ein Lastwiderstand RL ist über einen
Kondensator C4 an den Hochpunkt eines am Ausgang des TransistorsT vorgesehenen Schwingkreises
K2 gelegt. Ferner ist ein aus einer mit der Induktivität des Schwingkreises K2 induktiv
gekoppelten Induktivität LN und einer Kapazität CN bestehender Neutralisationszweig
vorgesehen. Im Emitterzweig des Transistors T liegt ein Gleichstromgegenkopplungswiderstand
RE und parallel dazu - kapazitiv getrennt - ein Regelheißleiter Rx. Dieser Regelheißleiter
RH bewirkt eine veränderbare Gegenkopplung. Sie wird durch den über eine Drossel
Dr und einen Vorschaltwiderstand Rv fließenden Heißleiterstrom IH geregelt.
Der Heißleiterstrom Ix ist ein Teil des Regelstromes IR, der einem Regelverstärker
VR entnommen wird. Der andere Teil fließt durch einen Spannungsteiler, der
aus einem ohmschen Widerstand RT und aus einer Halbleiterdiode D gebildet ist und
an dem die Regelspannung UR steht. An der Halbleiterdiode D wird eine Spannung
abgenommen, die über einen ohmschen Widerstand RB der Basis des Transistors T zugeführt
wird und zur Steuerung des Arbeitspunktes des Transistors T dient.
-
Zur Erzielung einer konstanten Durchlaßkurve müssen zwischen der Eingangsadmittanz
Y, und der Ausgangsadmittanz Y2 des aus dem gegengekoppelten Transistor T gebildeten
Vierpols die Beziehungen Yi+ - Yi_ (1)
Y2+ = Y2_ (2)
gelten,
wobei Y, = G, +jB" Y2 = G2 +jB2 (j = imaginäre Einheit) ist. Das » +«-Zeichen
im Index bedeutet den »hochgeregelten«, das »-«-Zeichen den »abgeregelten« Zustand.
Die Bedingungen (1) und (2) lassen sich durch Befolgung der Lehre der Erfindung
in der Praxis mit sehr guter Annäherung erfüllen. Die Stabilisierungswirkung der
Regelung ist so vorzüglich, daß auf die Verwendung von Spezialregeltransistoren
verzichtet werden kann.
-
In den F i g. 2, 3 und 4 ist der grundsätzliche Verlauf der Eingangs-
und Ausgangsadmittanz eines in Emitterschaltung betriebenen Transistors in Abhängigkeit
von verschiedenen Regelungen dargestellt. Der Eingangsleitwert ist durch Y, = G1
-E- j. Cl, der Ausgangsleitwert durch Y2 = G2 -E- j , C2 gegeben (c)
= Kreisfrequenz). In den linken Diagrammen sind G, und Cl, in den rechten Diagrammen
G2 und C2 als Ordinaten aufgetragen.
-
F i g. 2 bezieht sich auf den Fall einer Arbeitspunkt-Aufwärtsregelung.
Zur Erläuterung muß gesagt werden, daß man bei der Arbeitspunktregelung zwischen
der sogenannten Aufwärtsregelung und der sogenannten Abwärtsregelung unterscheidet.
Aufwärtsregelung bedeutet, daß, von der optimalen Verstärkung bei einem bestimmten
Ausgangsstrom ausgehend, der Verstärkungsfaktor mit einer Vergrößerung des Ausgangsstromes
des Verstärkers abnimmt. Abwärtsregelung bedeutet dementsprechend Abnahme des Verstärkungsfaktors
mit abnehmendem Ausgangsstrom. Als Abszisse ist in F i g. 2 der KollektrostromIc
aufgetragen. F i g. 3 bezieht sich auf den Fall der Gegenkopplungsregelung. Als
Abszisse ist dementsprechend der Betrag des Gegenkopplungswiderstandes RG gewählt.
F i g. 4 behandelt den Fall einer kombinierten Regelung entsprechend der Lehre der
Erfindung. Als Abszisse dient dementsprechend eine als Ic; RG bezeichnete Hilfsgröße,
deren Wert mit wachsendem Ic und Rc ebenfalls ansteigt, wobei die Abhängigkeit von
diesen beiden Größen von der im Einzelfalle verwendeten Koordinierungsvorrichtung
abhängt. Aus der Überlagerung der Regelungen nach F i g. 1 und 2 ergibt sich die
Konstanz der Eingangs-; und Ausgangsadmittanz und damit die Konstanz der Durchlaßkurve
des Transistorverstärkers über den gesamten Regelbereich des Verstärkungsfaktors.
-
Bei dem in der F i g.1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Transistorverstärkers mit Arbeitspunkt-Aufwärtsregelung und kombinierter Gegenkopplungsregelung
ist der stromabhängige Gegenkopplungswiderstand ein Heißleiter RH. Es wird dessen
Eigenschaft ausgenutzt, daß er bei zunehmendem Strom geringeren elektrischen Widerstand
bietet und damit für den Transistor T eine geringere Gegenkopplung bewirkt. Beide
Arten von Regelungen lassen gleichsinnig bei großer Regelspannung den Verstärkungsfaktor
abnehmen. Das gilt für den Fall, daß die
Regelspannung den beiden
»Regelpunkten« der Basis des Transistors T und dem Hochpunkt des stromabhängigen
Gegenkopplungswiderstandes, gegenphasig zugeführt wird. Statt des Heißleiters
RH könnte auch beispielsweise ein Kaltleiter verwendet werden. Nur müßte
die Regelspannung den beiden »Regelpunkten« gleichphasig zugeführt werden, damit
die gleichsinnige Regelung erreicht wird. Ebenso kann als stromabhängiger Gegenkopplungswiderstand
ein anderes Element mit gekrümmter Strom-Spannungs-Kennlinie verwendet werden, wenn
die Regelspannung dementsprechend zugeführt wird.
-
Die Diode D hat den Zweck, durch ihre Nichtlinearität die Addition
der den F i g. 1 und 2 entsprechenden Regelungen zur Regelung nach F i g. 4 mit
konstantem Verlauf der Admittanzkurve zu unterstützen.
-
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in F i g. 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel. Das Prinzip der kombinierten Arbeitspunkt- und Gegenkopplungsregelung
zum Erreichen konstanter Eingangs- und Ausgangsadmittanz eines Transistorverstärkers
läßt sich auf beliebige Transistorverstärker anwenden. Auch sind bezüglich der Verwendung
von stromabhängigen Gegenkopplungswiderständen keine Grenzen gesetzt; es muß nur
eine sinngemäße Steuerung dieser Widerstände erfolgen.