DE1154519B - Breitbandiger Transistorverstaerker mit regelbarem Verstaerkungsfaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen breitbandigen Transistorverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor, wie solche vor allem in den Eingangskreisen von Fernsehempfängern verwendet werden.

Die Steuerung des Verstärkungsfaktors bei Hochfrequenzverstärkern und insbesondere solchen, die mit Transistoren ausgerüstet sind, bringt bekanntlich das Problem mit sich, die Durchlaßbandbreite sowie den ihr entsprechenden Mittenfrequenzwert konstant zu halten. In mit Halbleitern arbeitenden Verstärkern bringt nämlich jede Änderung der Ströme oder der Spannungen zwischen den Elektroden der Transistoren Änderungen der elektrischen Daten des betreffenden Elements mit sich. So führt bei Transistoren die Änderung der Stromstärke des Emitterstromes oder der Emitter-Kollektor-Spannung zu Änderungen der Eingangs- und Ausgangsscheinwiderstände dieses Transistors, was demgemäß Änderungen der Kenndaten der betreffenden Verstärkerstufe zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher vor allem die Aufgabe zugrunde, breitbandige Transistorverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor zu schaffen, bei denen Vorsorge getroffen ist, daß die Durchlaßbandbreite sowie der Mittenfrequenzwert im Innern des Verstärkungsregelbereichs konstant bleiben.

Diese Aufgabe ist nun bei dem hier vorgeschlagenen Transistorverstärker im wesentlichen dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Wert des Verstärkungsfaktors jeder Verstärkerstufe durch gleichzeitige Veränderung der Emitter-Kollektor-Spannung und des Emitterstroms des betreffenden Transistors geändert wird und diese Veränderungen derart erfolgen, daß die Eingangs- und Ausgangsscheinwiderstände des jeweiligen Transistors praktisch konstant und die Durchlaßbandbreite jeder Stufe sowie der ihr entsprechende Mittenfrequenzwert unverändert bleiben.

Gewöhnlich führen die in gleicher Richtung erfolgenden Änderungen der Emitter-Kollektor-Spannung und der Stromstärke des Emitterstroms zu Änderungen des Eingangs- bzw. Ausgangsschein-Widerstands des betreffenden Transistors in einander entgegengesetzten Richtungen. Diese gleichzeitigen Änderungen von Spannung und Stromstärke können durch jegliche geeignete Schaltungsmittel, insbesondere allein durch Handsteuerung z. B. eines Vielfachpotentiometers erzielt werden.

In gewissen Fällen ist es von Vorteil, eine völlig automatische Verstärkungsregelung zu erreichen. Dies ist beispielsweise der Fall bei Hochfrequenzstufen von Fernsehempfängern. Hierbei müssen bestimmte Schaltungen vorgenommen werden, um die gewünschten Steuerungen von einer Gleichspannung aus durch-Breitbandiger Transistorverstärker
mit regelbarem Verstärkungsfaktor

Anmelder:

Compagnie Francaise Thomson-Houston,
Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky, Patentanwalt, München-Pasing, Aignes-Bernauer-Str. 202

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. Juli 1961 (Nr. 868 631, Seine)

Rene Fach, Paris,
und Robert Roucache, Croissy-sur-Seine

(Frankreich),
sind als Erfinder genannt worden

zuführen, welche die mittlere Amplitude der einfallenden Hochfrequenzsignale darstellt.

Im Sinne der Zielsetzung der Erfindung ist es daher bei dem hier vorgeschlagenen Transistorverstärker von weiterem Vorteil, wenn zur automatischen Verstärkungsregelung die von einer Gleichrichterschaltung abgegebene Verstärkungssteuergleichspannung über einen Spannungsteiler einerseits am Kollektorkreis und andererseits am Basiskreis jedes Verstärkertransistors liegt und der Spannungsteiler so bemessen ist, daß jede Amplitudenänderung des einfallenden Hochfrequenzsignals gleichzeitige, in gleichen Richtungen erfolgende Änderungen der Emitterströme und der Emitter-Kollektor-Spannungen der Verstärkertransistoren bewirkt.
Weitere Merkmale der Erfindung und der durch sie erzielten Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnungen hervor, die an Hand von beispielsweise gewählten Schaltungsbildern die Erfindung näher erläutern lassen.
Fig. 1 zeigt das Grundschaltbild eines Hochfrequenz-

transistorverstärkers; ·

Fig. 2 stellt diese Verstärkerstufe in einem Ersatzschaltbild dar;

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3 4

Fig. 3 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der rungen der verschiedenen Elemente, woraus sich nach Verstärkungssteuerung des Transistors der Fig. 1; den Gleichungen (1), (2), (3), (4) und (5) eine Änderung

Fig. 4 bringt das Schaltbild eines Zwischenfrequenz- der Durchlaßbandbreite und des Mittenfrequenzverstärkers für einen Fernsehempfänger, bei dem der wertes ergibt.

Stromkreis für die automatische Verstärkungsregelung 5 Die Kennlinien der Fig. 5, 6, 7 und 8 veranschauerfindungsgemäß ausgestaltet ist; liehen in Abhängigkeit der Änderungen des Emitter-

Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen Kennlinien zur Veran- Stroms I_p und der Emitter-Kollektor-Spannung V_ce schaulichung der Änderungen der Eingangs- und die Änderungen der Eingangs- und Ausgangswider-Ausgangsscheinwiderstände eines Transistors in Ab- stände eines Transistors. Genauer gesagt, lassen diese hängigkeit der Stromstärke des Emitterstroms einer- io Kurven die Änderungen der Eingangskapazität C_eev seits und der Emitter-Kollektor-Spannung anderer- und Ausgangskapazität C_sep sowie die Änderungen seits. des Eingangswiderstandes R_eep und des Ausgangs-

Die in Fig. 1 dargestellte Verstärkerstufe besitzt Widerstandes R_sep in Abhängigkeit der Änderungen der einen einzigen Transistor T₁, der von der vorher- Stromstärke des Emitterstroms h und der Emittergehenden Stufe Spannung erhält und durch die nach- 15 Kollektor-Spannung V_ce erkennen, folgende Stufe belastet ist. Das Durchlaßband einer Bei Studium dieser Kurven läßt sich erkennen, daß

solchen Stufe ist bestimmt durch die Gleichung die Änderungen einer gegebenen elektrischen Größe,

z. B. der Eingangskapazität C_eep, in entgegengesetzten

„ _ ^₀ ,,> Richtungen in Abhängigkeit der Änderungen der

~ Q ' ²⁰ Stromstärke des Emitterstroms oder der Emitter-

_wobei Kollektor-Spannung erfolgen.

Die Erfindung macht sich diese Besonderheit zu-

Q = R_p Cp (M₀ (2) nutze, um Änderungen in entgegengesetzten Richtungen des Emitterstroms und der Emitter-Kollektorist. In der Gleichung (2) stellt der Wert Rp den Ersatz- 25 Spannung zu steuern. Diese gleichzeitigen Änderungen widerstand dar, der parallel zu der Induktivität L₁ erlauben, jede der Größen C_sep, C_eep, R_sep und R_eep geschaltet ist und den Dämpfungswiderstand des in solchen Richtungen sich ändern zu lassen, daß die Stromkreises bildet. Dieser Widerstand ist somit Gesamtsumme der Änderungen jedes derselben prakbestimmt durch den Ausgangswiderstand R_sep des tisch Null ist, mit Ausnahme jedoch, was den VerTransistors T₁ in Emitterschaltung, durch den Eigen- 30 Stärkungsfaktor betrifft.

widerstand R der Induktivität und durch den Ein- Ausgehend von einer maximalen Verstärkung ist es

gangswiderstand KR_eep des Transistors T₂ in Emitter- möglich, die Verstärkung herabzusetzen, indem man schaltung, und zwar gesehen durch den kapazitiven die Emitter-Kollektor-Spannung V_ce vermindert. Zur Spannungsteiler, der zur Anpassung zwischen den Kompensierung der Verkleinerung oder Vergrößerung Stufen bestimmt ist. Dieser Spannungsteiler kann 35 der vorerwähnten elektrischen Größen und zur Bedurch einen Faktor k in Abhängigkeit von dem tonung der Herabsetzung des Verstärkungsfaktors

Verhältnis -£- bestimmt werden, wobei C₁ allein durch wird jedoch die Stromstärke des Emitterstrorns um

C₂ . den Betrag reduziert, der notwendig ist, um die ge-

die Eingangskapazität des Transistors T₂ dargestellt wünschten Kompensationen zu erzielen.

werden kann (C₁ = C_sep). 4° Die die Änderungen von F_ce und /_e bestimmenden

Der Wert des Dämpfungswiderstands kann daher Gesetzmäßigkeiten sind abhängig von der Art des

durch folgenden Ausdruck definiert werden: verwendeten Transistors. Selbstverständlich ist es

möglich, eine Steigerung des Verstärkungsgrades durch

1 eine entsprechende Erhöhung der Stromstärke des

Rp- j j j ■ (3) ₄₅ Emitterstroms und der Emitter-Kollektor-Spannung

—η—I—η ^ ΎΊ} ²^ erreichen.

K K_sep KK_{eep p}._{& 3 stellt gemäß der} Erfindung das Schaltbild des

Stromkreises dar, der die Vorspannung eines Tran-

Hierbei stellt der Wert C_p die Gesamtkapazität des sistors mittels zweier Spannungsquellen F₁ und F₂ Stromkreises dar, der die Ausgangskapazität C_seP des 50 erreichen läßt, die dem Pegel des Signals oder irgend-Transistors T₁, die Ersatzkapazität der in Reihe ge- einem anderen Parameter unterworfen sind. Die Ändeschalteten Kondensatoren C₁ und C₂, die Störkapazi- rungsgesetzmäßigkeiten werden so hergestellt, um den täten C und eine Zusatzkapazität C eines gegebenen- Verstärkungsfaktor einerseits verändern und andererfalls an die Anschlüsse der Induktivität L₁ geschalteten, seits die Werte der Größen C_seP, C_eep, R_Se_P und R_eep jedoch nicht dargestellten Kondensators umfassen. 55 konstant halten zu lassen. Aus dem Schaltbild der Der Wert der Kapazität C_p ist bestimmt durch den Fig. 3 ist demnach zu erkennen, daß die Basisvor-Ausdruck spannung des Transistors durch eine Spannungsteiler-

brücke erzielt wird, die aus den Widerständen R₁ und

C = C_s + + C + C (4) -^2 besteht und von den Spannungsquellen F₁ und F₃

ρ se-v C₁-J-C₂ 60 gespeist wird, von denen letztere eine eine konstante

Schließßch ist ω₀ definiert durch Spannung abgebende Stromquelle ist. Die Vor

spannung des Kollektors wird unmittelbar von der

_ω _ 1 _ (5) Spannungsquelle F₂ über den Widerstand i?₄ bewirkt.

LCp Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines Zwischenfrequenz-

65 Verstärkers eines Fernsehempfängers mit einer Ver-

Die Werte von C_sep, C_eep, Rse_P und R_ee_P sind ab- Stärkungsregelschaltung gemäß der Erfindung. Der hängig von den Arbeitspunkten dieses Transistors; Vorspannungskreis P ist dem Pegel des Signals unterjede Änderung des Arbeitspunktes führt zu Ände- worfen. Er liefert einen Strom I_r veränderbarer Strom-

stärke an eine Spannungsteilerbrücke, die aus zwei Widerständen R₁₁ und i?₄₂ besteht. Die Vorspannung jedes Transistors erfolgt mittels üblicher Vorspannungsbrücken, die die thermische Stabilität sicherstellen lassen und die einerseits an die Versorgungsstromquelle E und andererseits an die Vorspannungsstromkreise P über den Spannungsteiler R_4x, R_i2 geschaltet sind. Die Wahl dieses Spannungsteilers ist abhängig von den die Änderungen des Emitterstroms und der Emitter-Kollektor-Spannung beherrschenden Gesetzmäßigkeiten. Bei jedem Anwachsen des Pegels des Signals wächst proportional die Stromstärke I_r. Die Steigerung der Stromstärke I_r ruft eine Erhöhung des Spannungsabfalls an den Widerständen R_a und R_i2 hervor. Diese Erhöhungen machen die Schaltungspunkte A und B mehr positiv, die an die Basisvorspannungsbrücken des Transistors bzw. die Kollektorvorspannungsstromkreise geschaltet sind.

Diese Potentialerhöhungen haben zur Folge, daß die negative Vorspannung der Basen des Transistors gegenüber den Emittern vermindert wird. Dies bringt eine Minderung der Stromstärke des Emitterstroms mit sich. Andererseits wird ebenfalls die Emitter-Kollektor-Spannung geringer. Diese gleichzeitigen Abnahmen werden unter die Abhängigkeit des Spannungsteilers R_n und R_i2 gebracht, der so bemessen sein muß, daß die Eingangs- und Ausgangsscheinwiderstände der Transistoren jeder Stufe praktisch konstant bleiben.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Transistorverstärker mit regelbarem Verstärkungsfaktor, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Verstärkungsfaktors jeder Verstärkerstufe durch gleichzeitige Veränderung der Emitter-Kollektor-Spannung und des Emitterstroms des betreffenden Transistors geändert wird und diese Veränderungen derart erfolgen, daß die Eingangs- und Ausgangsscheinwiderstände des jeweiligen Transistors praktisch konstant und die Durchlaßbandbreite jeder Stufe sowie der ihr entsprechende Mittenfrequenzwert unverändert bleiben.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Gleichrichterschaltung abgegebene Verstärkungssteuergleichspannung über einen Spannungsteiler (R₄₁, i?₄₂) einerseits am Kollektorkreis und andererseits am Basiskreis jedes Verstärkertransistors liegt und der Spannungsteiler so bemessen ist, daß jede Amplitudenänderung des einfallenden Hochfrequenzsignals gleichzeitige, in gleichen Richtungen erfolgende Änderungen der Emitterströme und der Emitter-Kollektor-Spannungen der Verstärkertransistoren bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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