DE970614C - Kaskadenverstaerker mit Transistoren in geerdeter Basisschaltung und Transformatorkopplung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 9. OKTOBER 1958

N 9261 VIII a / 21 a*

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kaskadenverstärker mit Transistoren in geerdeter Basisschaltung und mit Transformatorkopplung, um die Kollektorimpedanz des jeweils vorangehenden an die Emittorimpedanz des folgenden Transistors der Kaskade anzupassen. Die Erfindung zielt auf einen Verstärker mit hohem Verstärkergrad und geringer Verzerrung· ab und weist das Merkmal auf, daß die Emitterelektrode des letzten Transistors in an sich bekannter Weise über die sekundäre Transformatorwicklung und einen. Kondensator wedhselstrommäßig unmittelbar mit seiner Basiselektrode verbunden ist und daß in die damit gemeinsame Emittor-Basis-Zuleirung dieses Transistors eine Impedanz eingeschaltet ist, an der eine Gegenkopplungsspannung für den ersten Transistor der Kaskade abfallt.

Es ist zwar an sich bekannt, daß Gegenkopplungen grundsätzlich möglich sind und daß zwischen Röhrenschaltungen und Transistorschaltungen gewisse Analogien bestehen. Eingehende Experimente und Berechnungen haben jedoch gezeigt, daß bei Transistorschaltungen insbesondere deswegen, weil alle Elektroden merklich Strom

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führen und daher vielfältigere Rückwirkungen auftreten als bei Elektronenröhren, darüber hinaus zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Daher können praktisch brauchbare Transistorschaltungen nicht ohne weiteres durch ein einfaches Uniformungsschema, z. B. allein auf Grund des Dualitätsprinzips, aus Röhrenschaltungen abgeleitet werden. Vorzugsweise dann, wenn eine Transistorschaltung nur wenig Elemente aufweisen und trotzdem eine Anzahl bestimmter Forderungen gleichzeitig erfüllen soll, sind eingehende Überlegungen, Berechnungen und Experimente notwendig, um zu einer einfachen Lösung zu gelangen.

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, in der

Fig. ι eine Ausbildung mit Spitzenkontakt- - transistoren,

Fig. 2 eine mit Flächentransistoren und so Fig. 3 eine mit einem Flächen- und einem Spitzenkontakttransistor darstellen.

In der Ausbildung nach Fig. 1 werden die Signalschwingungen über einen Eingangstransformator ι der Emitterelektrode des ersten Transistors 2 einer Kaskade von Transistoren 2 und 3 in »geerdeter Basisschaltung« zugeführt, die miteinander durch einen Transformator 4 gekoppelt sind, um die Kollektorimpedanz des Transistors 2 an die Emittorimpedanz des Transistors 3 anzupassen. Die Belastung wird über einen Ausgangstransformator 5 an den Kollektorkreis des Transistors 3 angeschlossen. Unter einer »geerdeten Basisschaltung« ist hierbei zu verstehen, daß die Eingangsschwingung dem Emittorkreis zugeführt und die Ausgangsschwingung dem Kollektorkreis der Transistoren entnommen wird; sie findet namentlich Anwendung bei der Verstärkung von Hochfrequenzsignalen.

Die Transistoren 2 und 3 sind, von der Spitzenkontaktart. Die er forderlichen Vor spannungen ihrer Basiselektroden werden unter Zuhilfenahme eines Spannungsteilers 7-8 erzeugt. Da der Widerstands dieses Spannungsteilers 7-8 also den Basiskreisen der beiden Transistoren 2 und 3 gemeinsam ist und der Transformator 4 außerdem als Umkehrtransformator geschaltet ist, wird eine Gegenkopplung der Signalschwingungen bewirkt, die gewünschtenfalls z. B. durch Parallelschaltung einer geeignet gewählten Impedanz Z daneben eine vorgeschriebene Frequenzabhängigkeit haben kann.

Diese Gegenkopplung allein würde aber bewirken, daß nur der Basisstrom, statt wie erwünscht der Kollektorstrom, des Transistors 3 sich linear mit dem Eingangssignal ändert. Um den Kollektorstrom des Transistors 3 zu Hnearisieren, ist die Emitterelektrode dieses Transistors 3 über die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des Transformators 4 und eines die Signalschwingungen entkoppelnden Kondensators 10 mit der Basiselektrode dieses Transistors 3 verbunden, so daß der Emittorwiderstand 9 mit der für die Signalschwingungen parallel dazu geschalteten Gegenkopplungsimpedanz 8, Z eine gemeinsame Emittor- und Basisimpedanz bildet. Infolgedessen ä'ndert sich die über diese Gegenkopplungsimpedanz ab- €5 fallende Signalspannung im wesentlichen entsprechend dem Kollektorstrom des Transistors 3, der der Summe des Emitter- und des Basisstromes entspricht, und dies bewirktdiegewünschteLinearisierung.

In Fig. 2 sind die Spitzenkontakttransistoren 2 und 3 nach Fig. 1 durch Flächentransistoren 2' und 3' ersetzt. Die Vorspannung der Basiselektrode des Transistors 2' wird in diesem Fall mittels eines entkoppelten Widerstandes 12, die des Transistors 3' mittels des Widerstandes 8' erzeugt. Um wieder eine dem Kollektorstrom des Transistors 3' entsprechende Gegenkopplungsspannung zu erzeugen, ist in den Emittorkreis des Transistors 3' wieder ein Widerstand 9 eingeschaltet, der mittels des Entkopplungskondensators 10 für Signalschwingungen parallel zum Widerstand 8' geschaltet ist und zu dem gewünschtenfalls außerdem wieder eine frequenzabhängige Impedanz Z parallel geschaltet sein kann. Diese Gegenkopplungsspannung wird der Emitterelektrode des Transistors 2' zugeführt.

In Fig. 3 ist der erste Transistor 2' von der Flächenkontaktart, der zweite Transistor 3 von der Spitzenkontaktart. Die in den gemeinsamen Emittorbasiskreis des Transistors 3 eingeschaltete Gegenkopplungsimpedanz 8, Z liegt wieder zugleich im Emittorkreis des Transistors 2', der infolgedessen gegengekoppelt wird. Der Emittorbasiskreis des Transistors 3 enthält weiter neben dem Entkopplungskondensator 10 einen mittels des Kondensators 15 entkoppelten Widerstand 16, an dem eine Spannung erzeugt wird, die ^äüber die Gleichstromverbindung 17 zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung des Transformators 4 als Kollektorspeisespannung des Transistors 2' dient, wodurch der Arbeitspunkt der Transistoren 2 und 3 stabilisiert wird.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei der Kaskade von mehr als zwei in geerdeter Basisschaltung geschalteten und miteinander durch Anpassungstransformatoren gekoppelten Transistoren Anwendung finden. Es läßt sich dann aber schwerer verhüten, daß die Kaskade unerwünscht in Selbsterregung gerät. Auch können noch weitere Impedanzen in die Elektrodenkreise aufgenommen werden, z. B. um die Gleichstromeinstellung der Transistoren zu stabilisieren. Auch könnte in Reihe mit den Widerständen 8, 8' bzw. 9 eine Induktivität geschaltet werden, so daß eine frequenzabhängige für Gleichstrom durchlässige Gegenkopplungsimpedanz entsteht.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Kaskadenverstärker mit Transistoren in iao geerdeter Basisschaltung und Transformatorkopplung zum Anpassen der Kollektorimpedanz des jeweils vorangehenden an die Emittorimpedanz des folgenden Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode des letzten Transistors in an sich bekannter Weise

   über die sekundäre Transformatorwiökliung und einen Kondensator wechselstrommäßig unmittelbar mit seiner Basiselektrode verbunden ist und daß in die damit gemeinsame Emittor-Basis-Zuleitung dieses Transistors eine Impedanz eingeschaltet ist, an der eine Gegerikopplungsspannung für den ersten Transistor der Kaskade abfällt.
2. 2. Verstärker nach Anspruch ι mit zwei Transistoren, von denen wenigstens der erste ein Spitzenkontakittransistor ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppkmgstransformator (4) zwischen den beiden Transistoren ein Umkehrtransformator ist und daß die Basiselektroden beider Transistoren (2, 3) unmittelbar miteinander verbunden sind, so daß die Gegenkopplungsimpedanz (8, Z) gleichzeitig in der Basiszuleitung des ersten Transistors liegt (Fig. i).
3. 3- Verstärker nach Anspruch 1 mit zwei Transistoren, von denen wenigstens der erste ein Flächentransistor ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungstransformator zwischen beiden Transistoren ein Umkehrtransformator ist und daß die Emittorkreise beider Transistoren (2', 3') unmittelbar miteinander verbunden sind, so daß die Gegenkoppkmgsimpedanz (8', Z) gleichzeitig in der Emittorzuleitung des ersten Transistors liegt (Fig. 2).
4. 4. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zwei Transistoren, von denen der erste ein Flächentransistor ist, und mit Maßnahmen zur Stabilisierung der Arbeitspunkte, gekennzeichnet durch eine Gleichstrom kopplung (17) zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung des Kopplungstransformators (4) und durch einen in den Emittor-Basis-Kreis des zweiten. Transistors eingeschalteten Widerstand (16) zum Erzeugen der Kollefctorspeisespannung für den ersten Transistor (Fig. 3).

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Bell Syst. Techn. Journ. 1949, Heft 3, S. 386;

   L'Onde fileetrique 33 (1953), Heft 310, S. 33 (Fig. 22);

   Radio-Electronics 1950/Juni, S. 68;

   Funk-Technik, 1951, Nr. 24, S. 669;.

   H. P i t s ch, »Lehrbuch der Funkempfangstechnik«, 1948, S. 496, 498.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,

   ©60957&333 Τ. («09631/10 10.58)