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Verstärkeranordnung mit Transistoren Die Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung
mit Transistoren, die zumindest zwei galvanisch gekoppelte Stufen aufweist, von
denen die erste zwischen Basis und Emitter gesteuert wird und die zweite in Kollektorschaltung
arbeitet, und bei der der Emitter der zweiten über einen Widerstand mit der Basis
der ersten Stufe und deren Eingang über zwei Widerstände mit einer wittengeerdeten
Signalquelle verbunden ist. Eine solche Verstärkeranordnung kann z. B. als Leseverstärker
für magnetische Aufzeichnungen verwendet werden.
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Zweck der Erfindung ist es, die Wirkung von Störspannungen in der
Verstärkeranordnung möglichst vollständig zu unterdrücken. Wenn im Verstärkereingang
beispielsweise potentialgesteuerte Dioden liegen, mit deren Hilfe der Verstärker
elektronisch ein- oder abgeschaltet werden soll, so können über deren Spannungszuführungen
induzierte Störspannungen auf den Verstärker gelangen. Des weiteren können Störspannungen
durch Welligkeit der Betriebsspannung des Verstärkers entstehen.
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Zur Unterdrückung von Störspannungen der erstgenannten Art wird von
dem an sich bekannten Prinzip einer Erdsymmetrierung des Eingangs Gebrauch gemacht.
Um eine solche bei einer Verstärkeranordnung der genannten Art zu erreichen, sieht
die Erfindung vor, daß für die Störspannungen eine Brücke gebildet ist, an deren
einer Diagonale die Störspannung liegt, während in der anderen Diagonale die Emitter-Basis-Strecke
des Eingangstransistors liegt, und deren Zweige gebildet sind aus den Widerständen
in der Basiszuleitung, dem Widerstand in der Emitterzuleitung, dem Koppelwiderstand
zwischen beiden Transistoren in Reihe mit dem aus der Parallelschaltung des Ausgangswiderstandes
der Kollektorstufe mit dem Eingangswiderstand der nachfolgenden Verstärkerstufe
gebildeten Widerstand und einem zusätzlichen Widerstand zwischen Emitter und Erde,
mittels dessen die Brücke abgleichbar ist. Bei richtigem Brückenabgleich verschwindet
dann für Störspannungen die Eingangsspannung zwischen Basis und Emitter des ersten
Transistors. Es wird eine hohe Symmetrierdämpfung erzielt, die die Störspannungen
unwirksam macht.
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Um unter Vermeidung besonderer Siebmittel für die Glättung der Speisespannung
die durch Welligkeit der Speisespannung entstehenden Störspannungen zu unterdrücken,
ist weiterhin vorzugsweise vorgesehen, daß ein Teil der Speisespannung über einen
Widerstand auf die Basis des Eingangstransistors derart wirkt, daß auch eine Brummkompensation
herbeigeführt wird, und zwar in einer die Eigenschaften des Transistorverstärkers
in Basisschaltung benutzenden Analogie zu der bei Röhren in Kathoden.-Basis-Schaltung
bekannten Brummkompensation durch Aufprägung einer zu dem störenden Wechselstromanteil
gegenphasigen Wechselspannung auf das Gitter.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Figuren beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Gesamtplan der Verstärkeranordnung; Fig. 2 erläutert
die Symmetrierung des Einganges. Die Verstärkeranordnung ist insgesamt mit vier
Transistoren T1, T2, T3, T4 bestückt. Jeweils ein emittergesteuerter Transistor
T1, T3 ist mit einem zweiten Transistor T2, T4 als Emitter-Folger zusammengeschaltet.
Dadurch ist es möglich, mit nur einem Koppelkondensator C auszukommen. Die Speisespannung
von beispielsweise -30 V wird über U zugeführt. Die Widerstände R1 bis R4, R7 bis
R12 dienen zur Erzeugung der benötigten Vorspannungen. Die Einspeisung des Verstärkers
erfolgt durch die Induktivität L des Magnetkopfes. Der Schalter S ermöglicht eine
Umschaltung des Magnetkopfes auf den Schreibverstärker V.
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Beim Umschalten des Schalters S auf den Schreibverstärker
V gelangen die Dioden Dl und D, in Sperrichtung. Die Diode D3 hält
beim Umschalten das Emitterpotential des Transistors T1 fest und sorgt dafür, daß
sich das am Koppelkondensator C liegende Gleichspannungspotential nicht ändert.
Beim Umschalten auf den Schreibverstärker V kommt der Transistor T1 in den leitenden
Sättigungszustand. Wäre die Diode D3 nicht vorhanden, so würde das Emitterpotential
des Transistors T" einen positiveren
Wert annehmen, als dem normalen
Verstärkerbetrieb entspricht. Dadurch würde sich auch das Gleichspannungspotential
am Koppelkondensator C ändern. Beim Wiedereinschalten des Verstärkers über den Schalter
S müßte der Koppelkondensator C auf seinen Betriebswert umgeladen werden. Um dies
zu vermeiden, ist die Diode D3 mit Hilfe des Spannungsteilers Rg, R$ an ein festes
negatives Potential gelegt. Dieses Potential ist so bemessen, daß beim Umschalten
des Schalters S sich das Gleichspannungspotential am Koppelkondensator C nicht ändert.
Aus Ersparnisgründen wird das Festpotential für die Diode D3 dem Spannungsteiler
R8, R9, welcher auch das Basispotential des Transistors T3 festlegt, entnommen.
Durch die Diode D3 wird eine sonst auftretende, besonders beim Umschalten von Schreiben
auf Lesen störende unerwünschte Einschwingzeitkonstante des Verstärkers infolge
Umladung des Koppelkondensators C vermieden, und der Verstärker ist unmittelbar
nach der Umschaltung empfangsbereit.
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Um die Brummspannung unschädlich zu machen, wird die Speisespannung
über den Widerstand R6 an der Basis des Transistors T1 eingespeist. Die gleichphasig
mit den Emitterpotentialen liegenden Störanteile werden durch die um 180° phasendrehende
Basiseinkopplung gerade kompensiert. Dadurch ergibt sich eine brummarme Ausgangsspannung.
Denn bei den niedrigen Frequezen, für die die Verstärkeranordnung vorgesehen ist,
findet in den einzelnen Verstärkerstufen keine frequenzabhängige Phasendrehung statt.
Die Schaltung ermöglicht es, eine Brutumspannung von 5 % praktisch vollständig zu
unterdrücken.
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Fig. 2 zeigt die Eingangsstufe der Verstärkeranordnung. Über die Schleife
des Kontaktes S können Störspannungen U1 induziert werden. Diese Störspannungen
werden in eine Brückenschaltung eingespeist, in deren Brückenzweig die Emitter-Basis-Strecke
des Eingangstransistors Ti liegt. Die einzelnen Brückenzweige bestehen aus den Widerständen
R, +R22 R3 ; R4, R5. Der Widerstand R3' wird dabei gebildet aus der Serienschaltung
von R3 und der Parallelschaltung des Ausgangswiderstandes der Kollektorstufe (T2)
mit dem Eingangswiderstand der nachfolgenden Verstärkerstufe. Der Widerstand RS
ist so bemessen, daß die Abgleichbedingung für die Brücke (R1+R2)/R3` =R41R5 erfüllt
ist. Bei niedrigen Frequenzen findet keine Phasendrehung in den Brückenzweigen statt.
Daher verschwindet die Eingangsspannung des Verstärkers für Störspannungen U1. Die
Induktivität L kann bei dieser Betrachtung vernachlässigt werden, da sie in der
Mitte angezapft ist. Man erreicht durch diese erfindungsgemäße Maßnahme, daß die
Stör-Ausgangswechselspannung U2 der ersten Verstärkerstufe vernachlässigbar klein
ist. Der Widerstand RB kann für die Brückenbetrachtung vernachlässigt werden, da
derselbe wesentlich größer als R, + R2 ist.
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Die vorliegenden Maßnahmen können auch bei Transistorschaltungen angewandt
werden, bei denen die einzelnen Verstärkerstufen in anderer, aus der Transistortechnik
bekannter Weise miteinander gekoppelt sind. Es ist lediglich die Bedingung zu erfüllen,
daß die Einkopplung der Brummspannung mit einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber
der Eingangsspannung erfolgt.