DE1078182B - Einen Transistor enthaltender Vierpol mit regelbarem UEbertragungsmass - Google Patents

Description

• Einen Transistor enthaltender Vierpol mit regelbarem Übertragungsmaß Vierpole mit aktiven Schaltungselementen können bezüglich ihres Übertragungsmaßes regelbar sein. Es sind Verstärkerstufen bekannt, denen eine von der Ausgangsspannung abgeleitete Gleichspannung in der Weise zugeführt wird, daß sich der Arbeitspunkt des Verstärkerelements mit zunehmender Signalspannung derart verschiebt, daß die Verstärkung abnimmt. Der Regelbereich und die Regelsteilheit dieser Verstärker sind abhängig von der, Änderung der Steilheit ihrer Kennlinien bei verschiedener Einstellung des Arbeitspunktes.
• Der Verstärkungsfaktor eines Transistors ist abhängig von der Größe des Emitterstromes, die wiederum durch die Basisvorspannung gegeben ist. Bei Transistorverstärkern wird eine Regelung des Übertragungsmaßes daher in bekannter Weise dadurch erzielt, daß die Regelgleichspannung zusätzlich zu der normalenVorspannung derBasis zugeführt wird. Derartige Regelverstärker können in Emitter- oder in Basisschaltung betrieben sein. Da sich mit der Basisvorspannung auch der Widerstand der Emitter-Basis-Strecke ändert, ist der Eingangswiderstand dieser Verstärker nicht konstant. In Fällen, in denen zwischen dem Innenwiderstand der Signalquelle (z. B. dem Leitungswiderstand) und dem Eingangswiderstand des Verstärkers ein vorgegebener Reflexionsfaktor nicht überschritten werden darf, treten bei solchen Regelverstärkern daher Schwierigkeiten auf. Der durch die Transistorkennlinie gegebene Regelbereich kann in diesen Fällen nicht voll ausgenutzt werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Vierpol mit Transistor ist der durch die Änderung der Basisvorspannung gegebene Regelbereich wesentlich erhöht, ohne daß der Reflexionsfaktor einen zulässigen Wert von etwa 1011/o überschreitet. Außerdem wird auch bei großen Eingangsamplituden eine Übersteuerung des Transistors vermieden, so daß der Klirrfaktor gering ist.
• Ein Vierpol mit in Abhängigkeit von der Eingangsspannung regelbarem Übertragungsmaß, in dem ein Transistor angeordnet ist, dessen Basisvorsprung durch eine von der zu übertragenden Signalwechselspannung abgeleitete Gleichspannung geändert wird, enthält erfindungsgemäß imEingangskreiseinenSpannungsteiler aus zwei Widerständen; an dem einen Widerstand ist die Kollektor-Emitter-Strecke, an dem anderen Widerstand die Emitter-Basis-Strecke angeschlossen, und die Ausgangsspannung wird an dem Spannungsteiler abgenommen. An dem der Emitter-Basis-Strecke des Transistors parallel geschalteten Widerstand liegt also sowohl ein Teil der Eingangsspannung als auch die von dem der Basisvorspannung entsprechenden Kollektorstrom erzeugte Wechselspannung. Bei wachsender Eingangsspannung nimmt die Verstärkung infolge der der Basis zugeführten Regelgleichspannung ab. Außerdem wird die Emitter-Basis-Strecke in ihrem Widerstand vermindert. Dadurch vermindert sich die an der Emitter-Basis-Strecke wirksame Steuerspannung, die sich aus einem dem Spannungsteilerverhältnis entsprechenden Teil der Eingangsspannung und der vom Kollektor rückgeführten verstärkten Spannung zusammensetzt. Mit diesen drei zusammenwirkenden Regeleffekten wird eine große Regelsteilheit und ein großer Regelbereich erzielt. Auf den Eingangswiderstand des Vierpols hat die Widerstandsverminderung der Emitter-Basis-Strecke nur geringen Einfluß, sofern der Gesamteingangswiderstand im wesentlichen durch den zwischen Kollektor und Emitter liegenden großen Widerstand bestimmt ist. Der Reflexionsfaktor ist entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis klein. Da die Steuerspannung ebenfalls klein ist und nicht proportional mit der Eingangsspannung ansteigt, wird eine Übersteuerung des Transistors vermieden und so der Klirrfaktor klein gehalten.
• Ein besonders großer Regelbereich kann dadurch erzielt werden, daß dieAusgangsspannung an dem der Emitter-Basis-Strecke parallel liegenden Widerstand abgenommen wird. Das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsspannung des Vierpols ist in diesem Fall wegen des Spannungsteilers im allgemeinen kleiner als Eins. Wird eine Verstärkung gewünscht, so kann dem Vierpol ein Verstärker vor- oder nachgeschaltet werden. Die Regelgleichspannung wird zweckmäßig aus der Eingangsspannung abgeleitet und der Basis zur Änderung der V orspannung derart zugeführt, daß die Basisvorspannung mit wachsender Eingangsspannung negativer wird. Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es ist dargestellt in Fig. 1 ein Vierpol gemäß der Erfindung, Fig.2 ein Vierpol gemäß der Erfindung mit vorgeschaltetem Verstärker.
• Der TransistorTs der in Fig. 1 dargestellten Regelstufe erhält seine Betriebsspannung aus der an die Klemmen 5, 6 angeschlossenen Batterie. Die Basisvorspannung setzt sich aus der an dem Widerstand R 7 liegenden Batteriespannung und der aus dem Gleichrichter GL entnommenen und an den Widerstand R 6 geführtenRegelgleichspannung zusammen. DieSignalspannung aus der Quelle G mit ihrem Innenwiderstand Ri wird den Klemmen 1,-2 der Regelstufe zugeführt und gelangt über den für die Signalfrequenzen niederohmigen Kondensator C 1 an den Spannungsteiler R 1, R 2. Parallel zu dem Widerstand R 1 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke, parallel zu dem WiderstandR2 dieEmitter-Basis-Strecke desTransistorsTs. Die an dem hochohmigen Spannungsteiler z. B. im Verhältnis 6 : 1 geteilte Eingangsspannung steuert den Transistor zwischenEmitter undBasis. Die verstärkte Spannung wird am Kollektor über den Spannungsteiler R 1, R 2 ebenfalls an die Emitter-Basis-Strecke geführt. An dem Spannungsteiler R3, R4 wird ein Teil der Eingangsspannung abgegriffen und an den Gleichrichter GL gelegt. Steigt die Eingangsspannung an, so sinkt infolge der an der Basis liegenden Regelgleichspannung die Verstärkung des Transistors. Gleichzeitig wird der Emitter-Basis-Widerstand kleiner. Dadurch wird das Spannungsteilerverhältnis größer, und es vermindert sich die Steuerspannung des Transistors. Der Regeleffekt beruht also nicht nur auf der Verstärkungsverminderung infolge der Basissteuerung aus dem Gleichrichter GL, sondern zusätzlich auf der Rückführung der verstärkten Spannung in den Eingangskreis und der Erhöhung des Spannungsteilerverhältnisses, so daß eine hohe Regelsteilheit und ein großer Regelbereich erzielt werden. Der Eingangswiderstand des Vierpols ändert sich nur wenig, sofern der Widerstand R 1 hochohmig gegen R2 ist. Zur Anpassung des Eingangswiderstandes an einen niedrigen Innenwiderstand der Quelle ist dem Spannungsteiler der Widerstand R5 parallel geschaltet.
• Die Regelwirkung tritt wegen des veränderlichen Widerstandes der Emitter-Basis-Strecke besonders stark am Widerstand R2 auf. Es ist daher zweckmäßig, die-Ausgangsspannung an diesem Widerstand (über den Kondensator, C 2) abzunehmen, Wie in Fig. 1 dargestellt. Der Innenwiderstand des Vierpols, an den Ausgangsklemmen 3,4 gemessen, ist in diesem Fall natürlich nicht konstant. Der Verbraucherwiderstand Rv soll daher hochohmig gegen den maximalen Innenwiderstand sein.
• Der Verbraucher kann natürlich auch (direkt oder transformatisch) an den Widerstand R 1 angekoppelt werden: In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel mit vorgeschaltetem dreistufigem Transistorverstärker dargestellt. Die Regelgleichspannung wird an dem Spannungsteiler R3, R4 über die Graetzgleichrichter GL gewonnen. Der in Fig. 1 dargestellte Widerstand R5 ist hier entbehrlich, da der Ausgangswiderstand des vorgeschalteten Verstärkers hochohmig ist. Die Arbeitsweise der Schaltung entspricht im übrigen der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vierpol mit in Abhängigkeit von der Eingangssignalspannung regelbarem übertragungsmaß, der einen Transistor enthält, dessen Basisvorspannung durch eine von der Signalwechselspannung abgeleitete Gleichspannung geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen (R1, R2) angeordnet ist, an dessen einen Widerstand (R1) die Kollektor-Emitter-Strecke, an dessen anderen Widerstand (R2) die Emitter-Basis-Strecke des Transistors angeschlossen ist, und daß die Ausgangsspannung am Spannungsteiler abgenommen wird (Fig. 1).
2. 2. Vierpol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung an dem der Emitter-Basis-Strecke parallel liegenden Spannungsteilerwiderstand (R2) abgenommen wird.
3. 3. Vierpol nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Eingangswechselspannung über einen weiteren Spannungsteiler (R3, R4) abgenommen, gleichgerichtet und der Basis zur Änderung ihrer Vorspannung derart zugeführt ist, daß mit wechselnder Eingangsspannung die Basisvorspannung negativer wird.
4. 4. Vierpol nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Eingangswechselspannung abgeleitete Steuergleichspannung in einem solchen Verhältnis zu der Eingangsspannung steht, daß die Ausgangsspannung innerhalb des Regelbereiches konstant bleibt.
5. 5. Vierpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Spannungsteilerwiderstände (R1 : R2) wesentlich größer als Eins ist.
6. 6. Anordnung mit einem Vierpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Übertragungsmaß kleiner als Eins ist und die Signalspannung vor dem Vierpol verstärkt wird (Fig.2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 493 123, 754 298; USA.-Patentschrift Nr. 2 751446; »Elektro-Technik«, 1957, Nr.44, S.358; »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1955, Heft 6, S.131.