DE1163390B - Schaltglied fuer Verstaerker zur Regelung von Wechselspannungen - Google Patents

Description

• Schaltglied für Verstärker zur Regelung von Wechselspannungen Die Erfindung befaßt sich mit einem Schaltglied innerhalb eines Verstärkers, dessen Aufgabe es ist, Wechselspannungen zu begrenzen oder in einer Schaltung mit automatischer Regelung oder Dynamikregelung auf einen Pegel zu reduzieren. Es kann deshalb auch als Begrenzungs- oder als Reduzierungsglied angesprochen werden. Hierbei soll unter Begrenzungsglied ein solches Glied verstanden werden, welches infolge seiner geknickten Kennlinie eine Selbststeuerung der Wechselspannung bewirkt, während unter Reduzierungsglied ein Schaltglied verstanden werden soll, das durch eine fremde gesteuerte Hilfsspannung, die eine Gleich- oder auch Wechselspannung sein kann, in Tätigkeit gesetzt wird. Hierbei ist die Hilfsspannung groß gegenüber der Signalspannung.
• Die bisher bekannten derartigen Schaltglieder bestehen meist aus zwei aniparallel geschalteten Gleichrichtern, von denen der eine für die positive Halbwelle, der andere für die negative Halbwelle wirksam ist. Die Höhe des Spannungspegels wird meist durch eine Vorspannung an den Dioden eingestellt. Diese Schaltglieder haben den Nachteil, daß die antiparallel verwendeten Gleichrichter ausgesucht werden und in ihren Kennlinien sehr gut übereinstimmen müssen, was zeitraubend und teuer ist.
• Die vorliegende Erfindung zeigt einen Spannungsteiler mit einem Schaltglied, welches aus einem einzigen Halbleiter besteht. Dieser erfindungsgemäße Halbleiter kann z. B. ein Transistor oder eine Zenerdiode sein, wobei die letztere noch eine zweite AI-Pille auf der anderen Seite des Si-Körpers besitzt, und bei der die Zuleitungen nur an den AI-Pillen und nicht am Silizium angeschlossen sind. Beide Anordnungen entsprechen zwei in Serie geschalteten Dioden mit vollkommen symmetrischem Aufbau. Transistoren, bei denen der Emitter anders dotiert ist als der Kollektor, haben keine symmetrische Kennlinie. F i g. 1 zeigt die Kennlinie eines Si-Transistors gemäß der Erfindung. Die Schaltung als Begrenzer in F i g. 2 geschieht in der bekannten Weise an die Klemmen einer Wechselspannung, deren Innenwiderstand groß ist gegenüber dem Widerstand im Durchlaßbereich obiger Kennlinie. Die Schaltung als Reduzierungsglied ist in F i g. 3 dargestellt. Hier wird die Öffnung des Schaltgliedes durch eine fremde Wechselspannung höherer Frequenz gesteuert. Die Reduzierung der Verstärkung oder der abgegebenen Wechselspannung geschieht durch eine Spannungsteilerwirkung, sobald die Spannung der Hilfsfrequenz größer als die Knickspannung der Kennlinie wird.
• Der Vorteil dieses Schaltgliedes gemäß der Erfindung besteht neben dem einfachen Aufbau und dem Fortfall eines zweiten gleichartigen Halbleiters in der Tatsache, daß ein und dasselbe Halbleiterstück zu zwei Dioden gehört und dadurch eine wesentlich größere Gewähr für die Kennliniengleichheit gegeben ist.
• F i g. 3 zeigt ein Beispiel der Verwendung des Schaltgliedes gemäß der Erfindung, das als Reduzie, rungsglied innerhalb eines Röhrenverstärkers verwendet worden ist. Die NF-Wechselspannung wird dem Gitter der Röhre 1 zugeführt, die einen Anodenwiderstand 2 undKathodenwiderstand 3 mit Kondensator 4 besitzt. Über den Kondensator 5 wird die Wechselspannung dem eigentlichen Reduzierungsglied zugeführt, was aus dem Serienwiderstand 6 und dem als Parallelwiderstand wirkenden Schaltglied 7 gemäß der Erfindung besteht. Dieses Schaltglied besitzt im Ruhezustand einen sehr hohen Widerstand und wird durch die über den Transformator 8 zugeführte hochfrequente Hilfsspannung mehr oder weniger stark geöffnet. Der Kondensator 9 dient zur Schließung des Kreises für die Hilfs- oder Steuerspannung. Das Verhältnis der Leitfähigkeiten von 6 und 7 bestimmt die Größe der Spannungsreduzierung und damit die Wechselspannung, die in der Röhre 10 mit ihrem Anodenwiderstand 11 und ihrer Kathodenkombination 12 weiter verstärkt wird. Die Zuleitung der steuernden Hochfrequenz erfolgt über die Leitungen 13 und 14.
• Anstatt den quer zur Leitungsrichtung geschalteten Transistor mit einer Hilfsfrequenz zu öffnen, kann man ihn. auch durch eine Gleichspannung UBE an der Basis steuern. F i g. 4 zeigt die Anordnung des Schaltgliedes als gesteuertes Reduzierungsglied in einem Transistorverstärker. Hierin sind 15 und 16 die Transistoren des Verstärkers vor und hinter dem Schaltglied 22. 17 und 18 sind Kollektor- und Emitterwiderstand des ersten Transistors. 19 ist der Ernitterwiderstand des nachfolgenden Transistors. 20 und 21 sind Koppelkondensatoren zur gleichstromfreien Verbindung sowohl der Transistoren 15 und 16 als auch zur gleichstromfreien Ankopplung des Transistors 22. Der Basiswiderstand 23 und der Kondensator 24 bilden zusammen ein Zeitkonstantenglied RC. Durch die Steuerspannung U5,=U$E wird der innere Widerstand des Transistors 22 geändert. Dieses Schaltglied eignet sich auch zur automatischen Regelung mittels einer Gleichspannung. F i g. 5 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung dieses Transistorverstärkers in Abhängigkeit von der Steuerspannung Us, Der Verlauf dieser Kurve macht das Schaltglied besonders geeignet zum allmählichen Öffnen eines Verstärkers durch eine RC-Entladung, da der gekrümmte Verstärkungsanstieg dem anfänglich steilen Spannungsabfall einer Kondensatorentladung entgegenwirkt und so einen unwillkommenen Schaltstoß im Verstärker vermeidet. F i g. 6 zeigt den Verstärkungsanstieg bei Benutzung zweier nicht ausgesuchter Dioden in der bekannten antiparallelen Schaltweise mit einem Schaltstoß durch die RC-Entladung. Im Gegensatz dazu zeigt F i g. 7 denselben Verstärkungsanstieg unter Verwendung des Schaltgliedes gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie aus der Kurve F i g. 6 hervorgeht, ist der Vorteil dieses Schaltgliedes auch dann wirksam, wenn die Steuerung in umgekehrter Richtung vor sich geht, wenn also eine Abschwächung durch ein RC-Glied geschaltet werden soll. Besonders bei der Registrierung seismischer Schwingungen, wo jeder Impuls als Echo gedeutet werden kann, ist die Vermeidung falscher Schaltimpulse von großer Bedeutung

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schaltglied für Verstärker zur Begrenzung oder Regelung von Wechselspannungen als Glied eines Spannungsteilers, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß das Schaltglied aus der Kollektor-Emitter-Strecke eines symmetrisch aufgebauten Transistors besteht, der nicht durch eine an dieser Strecke liegende Gleichspannungsquelle betrieben wird.
2. 2. Schaltglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstrecke zwischen Kollektor und Emitter gleichstromfrei ist und durch Einspeisung von Basisstrom gesteuert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1078 182; deutsche Auslegeschriften Nr. 1077 896, 1057 183; USA.-Patentschriften Nr. 2 863 123, 2 655 608; »Wireless World«, Januar 1960, S. 20; Shea, »Transistortechnik«, 1960, S. 100; Hurley, »Innetion Transistor Electronics«, 1958, S. 301; »Radio und Fernsehen«, 17/1959, S. 552, 553.