NL7908411A

NL7908411A - Electronische differentiaal regelaar.

Info

Publication number: NL7908411A
Application number: NL7908411A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1981-06-16
Also published as: GB2064249B; DE3043262C2; FR2470492A1; GB2064249A; DE3043262A1; JPS5685913A; US4380739A; FR2470492B1

Description

U ^ 4 PHN 9630 1

N.V. PHILIPS'GLOEILAMPENFABRIEK EINDHOVEN

"Electronische differentiaal regelaar"

De uitvinding heeft betrekking op een electronische differentiaal regelaar, bevattende tenminste een eerste- 'en een tweede transistor, waarvan de emitters via een stroombron met een punt van constante potentiaal verbonden 5 zijn. Dergelijke regelaars worden bijvoorbeeld toegepast in zogenaamde regelversterkers ter automatische compensatie van de demping van telefoonkabels. Een ander toepassingsgebied is bijvoorbeeld in al of niet automatische sterkte-regeling in radioontvangers en in sterkte- en klankrege-10 laars van laagfrequent versterkers.

Een bekende regelaar van deze soort is bijvoorbeeld bekend uit IEEE Journal of Solid. State circuits,

Vol. SC-9, No. 4, van augustus 1974, pagina l60, figuur 2.

In deze bekende regelaar is de basis van een eerste tran-15 sistor verbonden met de signaalbron, terwijl de basis van de tweede transistor verbonden is met een punt van constante potentiaal.

De collector van de eerste transistor is rechtstreeks en de collector van de tweede transistor is via een belastings-20 weerstand verbonden smet een ander punt van constante poten-, tiaal.

Eenvoudige berekeningen aan de bekende schakeling tonen aan, dat blijkt, dat door de aanwezigheid van de zogenaamde bulkweerstanden van de eerste en de tweede tran-25 sistor in hoofdzaak tweede orde vervorming van het te verwerken signaal ontstaat. Deze bulkweerstanden zijn aanwezig in de basisketen en de emitterketen van de beide transis-toren. De som van deze beide weerstanden kan men geconcentreerd aanwezig in de emitterketen van de beide transisto— 30 ren-denken, waarbij geldt: R = REe" + ^b ...... ^

1 + B

790 81 11 £ * PHN 9630 2 waarin ϊ*ΕΕ' de emitter bulkweerstand, R^' de basisbulk-weerstand en B de collector-basisstroomversterkingsfactor van de beide transistoren is. Deze weerstand R is niet kon-stant, maar afhankelijk van de B en de stroom door de beide 5 transistoren.

In de hierboven aangegeven literatuurplaats wordt de optredende tweede harmonische vervorming gereduceerd door de genoemde regelaar gebalanceerd uit te voeren. Dit betekent echter, dat het dubbele aantal onderdelen benodigd 10 is, zoals uit figuur 1 van de genoemde literatuurplaats blijkt.

Een ander nadeel is het feit dat door de balancering het signaal gebalanceerd aan de schakeling moet worden toegevoerd en ook alleen maar gebalanceerd kan worden 15 afgenomen. In het algemeen zijn de te regelen signalen ongebalanceerd. Een omzetting van ongebalanceerd naar gebalanceerd en omgekeerd vereisen extra een in- en uitgangs-transformator of het elektronische substituut daarvan.

De uitvinding beoogt een andere oplossing aan te 20 geven, voor het hierboven aangegeven probleem.

De uitvinding heeft als kenmerk, dat de basiselectroden van de eerste- en de tweede transistor ieder met een weerstand verbonden zijn, waarbij de andere aansluiteinden van deze weerstanden met elkaar gekoppeld zijn, waarbij in de col-25 lectorketens van de eerste en de tweede transistor middelen opgenomen zijn voor het injecteren van stromen in de genoemde weerstanden, welke stromen proportioneel zijn aan de col-lectorstromen, welke door de eerste- en de tweede transistor vloeien.

30 De uitvinding zal beschreven worden aan de hand van de tekening:

Figuur 1 geeft een eerste uitvoeringsvoorbeeld weer van een differentiaalregelaar volgens de uitvinding.

Figuur 2 geeft een tweede uitvoeringsvoorbeeld 35 weer van een differentiaal regelaar volgens de uitvinding.

In figuur 1 is Tl een eerste transistor en T2 een tweede transistor, waarvan de emitters via een regel- 790 84 11 £ » PHN 9630 3 bare stroombron met een punt van constante potentiaal verbonden zijn. Deze stroombron wordt gevormd door de transistor T5, de weerstand R4 en de spanningsbron V2. De basis van de eerste transistor Tl is via de weerstand R2 en de 5 basis van de tweede transistor T2 is via de weerstand R3 en de stuurspanningsbron U verbonden met punt E. Punt E is via de gelijkspanningsbron VI verbonden met een punt van constante potentiaal. De middelen in de collectorketen van de eerste transistor voor het injecteren van stroom in de 10 weerstand R2, welke stroom proportioneel is aan de collec-torstroom van de eerste transistor worden gevormd door de diode Dl en de transistor T3. De diode Dl is opgenomen in de collectorketen van de eerste transistor Tl, welke diode overbrugd is door de emitter-basisweg van de hulp^ transistor T3. De collector van de hulptransistor T3 is verbonden met de basis van de eerste transistor Tl. De middelen in de collectorketen van de tweede transistor T2 voor het,, injecteren van stroom in de weerstand R3, welke stroom proportioneel is aan de collectorstroom van de tweede tran-20 sistor worden gevormd door de diode D2, en de transistor T4.

De diode B2 is opgenomen in de collectorketen van de tweede transistor T2, welke diode overbrugd is door de emitter-basisweg van de hulptransistor Τ4.

De collector van de hulptransistor T4 is verbonden met de 25 basis van de tweede transistor T2. De emitter van de hulptransistor tT4 is via de weerstand R1 verbonden met een punt (l) van constante potentiaal. Van de uitgangsklemmen 1 en 2 is de uitgangsspanning E12 van de differentiaal regelaar afneembaar.

30 In de differentiaal regelaar volgens figuur 1 zijn schematisch de diverse stromen aangegeven, die in deze regelaar lopen. De bulkweerstanden van de transistoren Tl en T2, welke voldoen aan de formule (l) zijn in figuur 1 schematisch aangeduid met rl en r2. In de stuurspannings-35 keten R2, Tl, rl, r2, T2, R3 en U voldoet de volgende relatie : U = -<XI.R2 + UbEl + Oi.I.rl-Ö-C^ .Ir2 - UbE2 + (l-0<)l, R3, . (2) ( 790 8411 PHN 9630 4

Indien R2 = rl = r2 = R3 dan geldt U = UbEl - UbE2 ................................(3)

Uit de relatie (3) blijkt, dat de vervorming, welke veroorzaakt wordt door de bulkweerstanden rl en r2 is gecom-5 penseerd.

Met behulp van de gelijkstroombron V, wordt de potentiaal op punt E zo ingesteld, dat deze groter is dan de potentiaal op punt 3. Met behulp van de gelijkspannings-bron U wordt de factor C< ingesteld.

10 Voor de uitgangspanning E12 tussen de punten (l) en (2) geldt de relatie· E12 = 21.Rl + 2(l-x).I.R10.........(¾)

Met RIO ss N.Rl E12 = 21.Rl l+N.(l-x) ............(5)

Voor x = O geldt E12 (MAX) = 2I.R1. (l+N) . . . . r.......(6)

Voor x = 1 geldt E12 (MIN) = 21.Rl..................(7) 15 Het regelgebied bedraagt dan 20.log (l+N)..............(8)

Omdat N een verhouding is van weerstanden ligt het regelgebied nauwkeurig vast. De stroom I, welke door de transistor T5 vloeit kan bestaan uit een gelijkstroom met daarop gesuperponeerd een wisselstroom. In de in de collectoren 20 van de eerste- en de tweede transistor lopende stromen · treedt geen vervorming meer op.

In het in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvoor-beeld vormen Tl en T2 respectievelijk de eerste- en dé tweede transistor. De weerstanden rl en r2 zijn de bulk-25 weerstanden van de eerste- en de tweede transistor.

Het verbindingspunt van deze weerstanden is via de gezame-lijke stroombron S verbonden met een punt van constante potentiaal (4). Tussen de punten 1 en 4 is de serieschake-ling van de weerstanden R4, R5, R2 en R6 aangebracht. Het 30 verbindingspunt van de weerstanden R2 en R6 is via de serie-schakeling van de weerstanden R3, R9 en R8 verbonden met punt 1. Het laatst genoemde verbindingspunt is tevens via de capaciteit Cl met het punt 4 verbonden. Het verbindingspunt van de weerstanden R2 en R5 is met de basiselectrode 35 van de eerste transistor Tl verbonden.

De basiselectrode van de tweede transistor T2 is via de capaciteit C3 verbonden met het verbindingspunt van de weerstanden R3 en R9. De basiselectrode van de transistor T2 790 8411 PHN 9630 5 is tevens via de serieschakeling van de weerstand R10 en de stuurspanningsbron U verbonden met punt 4 van constante potentiaal. Het verbindingspunt tussen de weerstanden R8 en R9 is via de capaciteit C4 verbonden met de collector g van de transistor Tl en vormt tevens een uitgangsklem 2 van de differenttaalregelaar. Het verbindingspunt van de weerstanden R4 en R5 is via de capaciteit C2 verbonden met de collector van de transistor T2. De collector van de transistor T2 is tevens via de serieschakeling van de weerstan-10 den R7 en R1 verbonden met het punt (l) van constante potentiaal. De collector van de transistor Tl is via de serieschakeling van de weerstanden R10 en R1 verbonden met het punt (l) van constante potentiaal.

Het verschil tussen de basis-emitterspanningen 15 van de eerste en de tweede transistor wordt ingesteld met behulp van de stuurspanningsbron U. Deze instelling bepaalt de grootte van de collectorstromen door de respectieve transistoren Tl en T2. Voor eerder genoemde compensatie van optredende vervorming door de beide bulkweerstanden rl en 20 r2 is het nodig, dat de wisselspanningen over deze beide bulkweerstanden gecompenseerd worden met behulp van de weerstanden R2 en R3//RIO. Door de aanwezigheid van de capaciteit C3 is voor wisselstroom de basis van de transistor T2 verbonden met het verbindingspunt van de weerstanden R3 en 25 R9. Door de aanwezigheid van de capaciteit Cl is voor wis selstroom het verbindingspunt van de weerstanden R2 en R6 verbonden met het punt (4) van constante potentiaal.

Hierdoor staat voor wisselstroom de serieschakeling van de weerstand R10 en de stuurspanningsbron U over de weerstand 30 R3· Voor wisselstroomberekeningen staat dus de weerstand R3 parallel aan de weerstand R10. Voor een volledige compensatie van optredende vervorming door de beide bulkweerstan-den moet voldaan zijn aan onderstaande relatie: x(l_oc).I.R2 + oc.I.rl - (l-o<).I.r2 - χ,ο<Σ .R3//RIO = Ö ....(9) 35 Met x.R2 = rl = r2 = X.R3//R10 = R wordt voldaan aan deze relatie en daarmede de tweede orde vervorming gecompenseerd.

790 84 11

Claims

1. Electronische differentiaal regelaar, bevattende tenminste een eerste- en een tweede transistor, waarvan de 5 emitters via een stroombron verbonden zijn met een punt van constante potentiaal met het kenmerk, dat de basiselectroden van de eerste- en de tweede transistor ieder met een weerstand verbonden zijn, waarbij de andere aansluiteinden van deze weerstanden met elkaar gekoppeld zijn, waarbij in de 10 collectorketens van de eerste— en de tweede transistor middelen opgenomen zijn voor het injecteren van stromen in de genoemde weerstanden, welke stromen proportioneel zijn aan\-de collectorstromen, welke door de eerste- en de tweede transistor vloeien.

2. Electronische differentiaalregelaar volgens con clusie 1 met het kenmerk dat in de collectorketens van de eerste- en de tweede transistor elk tenminste een halfge-leiderdiode opgenomen is, welke overbrugd is door de emitter-basisweg van een hulptransistor, waarvan de collector ver-25 bonden is met de basiselectrode van de bijbehorende eerste-of tweede transistor.

3. Electronische differentiaal regelaar volgens con clusie 1 met het kenmerk, dat de collector van de eerste transistor via de serieschakeling van twee weerstanden ver-25 bonden is met een punt van constante potentiaal, waarbij het verbindingspunt van genoemde beide weerstanden via een weerstand verbonden is met de collector van de tweede transistor, welke collector tevens verbonden is met het verbindingspunt van twee weerstanden, welke in serie zijn aangebracht tussen 35 de basis van de eerste transistor en het eerder genoemde punt van constante potentiaal en waarbij de collector van de eerste transistor verbonden is met het verbindingspunt van twee in serie geschakelde weerstanden, welke zijn aangebracht tussen eerder genoemd punt van constante potentiaal en de 35 basis van de tweede transistor, 790 8411