Mehrstufiger rauscharmer Transistorverstärker mit Arbeitspunktstabilisierung
Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrstufigen, insbesondere einen zwei- oder
dreistufigen, rauscharmen Transistorverstärker in Emitterschaltung mit hochohmigem
Basiswiderstand der ersten Stufe und mit Maßnahmen zur Arbeitspunktstabilisierung.Multi-stage, low-noise transistor amplifier with operating point stabilization
The invention relates to a multi-stage, in particular a two- or
three-stage, low-noise transistor amplifier in common emitter circuit with high impedance
Base resistance of the first stage and with measures to stabilize the operating point.
Zur Stabilisierung des Arbeitspunktes eines Transistors in einer Verstärkerkaskade
hat man schon vorgeschlagen, einen vorangeschalteten Transistor mit stabilisiertem
Arbeitspunkt gleichstrommäßig in den Emitterkreis des zu stabilisierenden Transistors
aufzunehmen, so daß der große Emitter-Kollektor-Innenwiderstand des vorgeschalteten
Transistors stabilisierend auf den Arbeitspunkt des nachgeschalteten Transistors
wirkt. Die Erfindung bezieht sich darauf, dieses Prinzip abzuwandeln, um günstigere
Verhältnisse bezüglich Signalgegenkopplung und Schaltungsaufwand zu erhalten.To stabilize the operating point of a transistor in an amplifier cascade
it has already been proposed to use an upstream transistor with a stabilized
Operating point in terms of direct current in the emitter circuit of the transistor to be stabilized
take up, so that the large emitter-collector internal resistance of the upstream
Transistor stabilizing on the operating point of the downstream transistor
works. The invention relates to modifying this principle to more favorable
To maintain conditions with regard to signal negative feedback and circuit complexity.
Bei einem Verstärker der eingangs erwähnten Art wird dies erreicht,
indem gemäß der Erfindung der Kollektorgleichstrom des zweiten Transistors, dessen
Arbeitspunkt für sich durch Gleichstromgegenkopplung, z. B. mittels eines Emitterwiderstandes
und eines Basisspannungsteilers stabilisiert ist, über die Emitter-Kollektor-Strecke
des ersten Transistors geführt ist.In the case of an amplifier of the type mentioned at the beginning, this is achieved
by according to the invention the collector direct current of the second transistor, its
Working point for itself by direct current negative feedback, z. B. by means of an emitter resistor
and a base voltage divider is stabilized via the emitter-collector path
of the first transistor is performed.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to two in the drawing
Embodiments explained in more detail.
Die Fig. 1 veranschaulicht die Kaskadenschaltung zweier Transistoren
1 und 2, in deren Eingangskreis eine hochohmige Signalquelle 3 eingeschaltet ist;
das Ausgangssignal wird der Klemme 4 entnommen. Der Transistor 1 ist auf einen sehr
niedrigen Vorstrom eingestellt, z. B. 300 #tA, indem ein hochohmiger Basiswiderstand
5 (z. B. 50 bis 500 kOhm) zur Anwendung kommt. Bekanntlich weist nämlich die äquivalente
Rauschstromquelle am Eingang des Verstärkers mit dem Vorstrom einen Minimalwert
auf, d. h. daß das Signalrauschverhältnis bei diesem niedrigen Wert des Vorstromes
ein Maximum aufweist. Bei einem Wert des Widerstandes 5 gleich 50 kOhm zeigt es
sich, daß der äquivalente Rauschstrom etwa 1011/o höher ist, als wenn der Widerstand
unendlich gewählt werden könnte.Fig. 1 illustrates the cascade connection of two transistors
1 and 2, in the input circuit of which a high-resistance signal source 3 is switched on;
the output signal is taken from terminal 4. The transistor 1 is on a very
low bias current set, e.g. B. 300 #tA by adding a high-resistance base resistor
5 (e.g. 50 to 500 kOhm) is used. It is well known that the equivalent
Noise current source at the input of the amplifier with the bias current has a minimum value
on, d. H. that the signal-to-noise ratio at this low value of the bias current
has a maximum. If the value of the resistor 5 is equal to 50 kOhm, it shows
that the equivalent noise current is about 1011 / o higher than when the resistance
could be chosen infinitely.
Bei diesem großen Wert des Widerstandes 5 würde jedoch der Arbeitspunkt
des Transistors 1 erheblich mit der Temperatur schwanken. Zwar könnte man in seinen
Emitterkreis einen Stabilisierungswiderstand aufnehmen und die Basis mit dem vom
Emitter angewendeten Ende dieses Widerstandes über einen kleinen Widerstand verbinden;
aber die Einschaltung dieses kleinen Basiswiderstandes würde andererseits ein erhebliches
Anwachsen des äquivalenten Rauschstromes bewirken.At this large value of the resistor 5, however, the operating point would
of transistor 1 vary considerably with temperature. You could in his
Emitter circuit take up a stabilization resistor and the base with the from
Emitter connected end of this resistor through a small resistor;
but the inclusion of this small base resistance would on the other hand be a considerable one
Cause an increase in the equivalent noise current.
Nach der Erfindung wird der Arbeitspunkt des Transistors 1 dadurch
stabilisiert, daß der Kollektorgleichstrom des Transistors 2, dessen Arbeitspunkt
mittels eines Emitterwiderstandes 6 und eines Basisspannungsteilers 7, 8 auf übliche
Weise stabilisiert ist, durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 geführt
wird. Die im Transistor 1 auftretenden Emitter-Gleichstromschwankungen sind dann
praktisch ebenso groß wie die Gleichstromschwankungen im Transistor 2, die aber
durch die Wirkung des Widerstandes 6 und des Potentiometers 7, 8 innerhalb zulässiger
Grenzen bleiben. Infolge des durch die Gleichstromgegenkopplung erhöhten Innenwiderstandes
des Transistors 2 sind dann die entsprechenden Kollektorstromschwankungen im Transistor
1 nur wenig höher.According to the invention, the operating point of the transistor 1 is thereby
stabilized that the collector direct current of the transistor 2, its operating point
by means of an emitter resistor 6 and a base voltage divider 7, 8 on the usual
Way is stabilized, passed through the emitter-collector path of the transistor 1
will. The emitter direct current fluctuations occurring in transistor 1 are then
practically as large as the DC fluctuations in transistor 2, but that
by the action of the resistor 6 and the potentiometer 7, 8 within permissible
The limits remain. As a result of the increased internal resistance due to the direct current negative feedback
of transistor 2 are then the corresponding collector current fluctuations in the transistor
1 only slightly higher.
Die Emitter der Transistoren 1 und 2 werden vorzugsweise über Entkopplungskondensatoren
9 bzw. 10 an die Speisequelle gelegt. Zur Erzielung einer Gegenkopplung kann zwischen
Emitter des Transistors 1 und Kondensator 9 noch ein Widerstand 11 eingeschaltet
werden, der gleichzeitig die Eingangsimpedanz der Schaltung erhöht.The emitters of the transistors 1 and 2 are preferably via decoupling capacitors
9 or 10 placed on the supply source. To achieve negative feedback, between
Emitter of transistor 1 and capacitor 9, a resistor 11 is turned on
which at the same time increases the input impedance of the circuit.
' Bei Anwendung einer hochohmigen Signalquelle 3 kann auch die in
Fig. 2 veranschaulichte an sich bekannte Gegenkopplung mit gutem Erfolg angewendet
werden. In dieser Figur ist dem Transistor 2 ein weiterer Transistor 15 nachgeschaltet,
und der Basiswiderstand 5 des Transistors 1 ist an den Kollektor dieses Transistors
15 gelegt, so daß eine Gegenkopplung erfolgt. Der Transistor 15 kann z. B. in Kollektorschaltung
betrieben sein, so daß an der mit seinem Emitter verbundenen Augangsklemme eine
niederohrnige
Spannung, z. B. zum Anschluß eines Kabels, erhalten wird.'' When using a high-impedance signal source 3, the in
Fig. 2 illustrates negative feedback known per se used with good success
will. In this figure, the transistor 2 is followed by a further transistor 15,
and the base resistance 5 of transistor 1 is connected to the collector of this transistor
15 placed so that a negative feedback takes place. The transistor 15 can, for. B. in collector circuit
be operated so that at the output terminal connected to its emitter a
low-eared
Voltage, e.g. B. for connecting a cable is obtained.