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Schaltungsanordnung mit mindestens einem Transistor in Emitterschaltung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem Transistor
in Emitterschaltung und mit einem über einen Ausgangskreis an eine Speisespannung
geführten Kollektor, bei der in einem die Basis-Emitter-Strecke des Transistors
einschließenden Eingangskreis zusätzlich zu der zu verstärkenden Spannung eine einer
Vorspannung überlagerte Regelspannung eingespeist ist, die von einer durch Gleichrichtung
einer Ausgangsspannung in einer Gleichrichterschaltung gewonnenen Hilfsspannung
abgeleitet ist und durch die bei Abnahme der Ausgangsspannung der Arbeitspunkt des
Transistors im Sinn einer Erhöhung der Steilheit verschoben wird. Derartige Schaltungsanordnungen
können insbesondere zur Verstärkung, Schwingungserzeugung und/oder Modulation dienen.
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Mit »Steilheit« ist hier die Änderung des Kollektorstromes in Abhängigkeit
von Änderungen der Basis-Emitter-Spannung bei konstanter Kollektor-Emitter-Spannung
gemeint.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausgangswechselspannung der Schaltungsanordnung
bei Last- und Eingangsspannungsschwankungen konstant zu halten; weiter soll sie
einen großen Regelbereich besitzen.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, welche die gestellte Aufgabe
mit einem minimalen Aufwand an Schaltungselementen löst, ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Basis des Transistors über den Ausgang der Gleichrichterschaltung an die,
vorzugsweise mit Hilfe einer Zenerdiode stabilisierte, Speisespannung geführt ist,
und daß die Hilfsspannung derart gepolt ist, daß die Regelspannung durch eine Differenzspannung
aus der Speisespannung und der Hilfsspannung gebildet ist. Dabei ist es zweckmäßig,
die Schaltungsanordnung bei Ausbildung als Oszillatorschaltung derart auszubilden,
daß in die Verbindung der Basis des Transistors mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung
die Sekundärwicklung eines mit einer Primärwicklung in den Ausgangsstromkreis eingeschalteten
übertragers im Sinn einer Rückkopplung eingefügt ist. Bei Ausbildung der Schaltungsanordnung
als modulierbarer Oszillator ist es ferner zweckmäßig, in die Verbindung der Basis
des Transistors mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung in Serie zu einer aufmodulierenden
Eingangsspannung die Sekundärspannung eines mit seiner Primärwicklung in den Ausgangsstromkreis
eingeschalteten Übertragers rückkoppelnd einzuschleifen.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die mit der Schaltungsanordnung
erzielbare Verstärkungsänderung innerhalb weiter Grenzen mit einem gegenüber vorbekannten
Schaltungen wesentlich geringeren Aufwand realisierbar ist.
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung einer
Transistorverstärkerstufe mit einem Transistor in Emitterschaltung sind in den F
i g. 1 bis 4 der Zeichnung dargestellt. Schaltungselemente mit gleicher Funktion
in den Schaltungen nach den F i g. 1 bis 4 werden im folgenden auch mit gleichen
Bezugsziffern bezeichnet. F i, g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Transistorverstärkerstufe
mit einem npn-Transistor 1 in Emitterschaltung. Hierbei ist ein Eingangsübertrager
2 vorgesehen, dessen Primärwicklung 3 dem Eingangssignal zugeführt wird.
Ein Ende der Sekundärwicklung 4 des Eingangsübertragers 2 ist an die Basis des Transistors
1 angeschlossen. Das andere Ende der Sekundärwicklung 4 liegt über einen Widerstand
5 am positiven Potential der Speisespannung. An den Widerstand 5 ist parallel zu
diesem ein Kondensator 6 angeschlossen, dem ein Gleichrichter 7 nachgeschaltet ist.
Der Gleichrichter 7 führt weiter zum einen Ende einer Primärwicklung 8 eines Ausgangsübertragers
9, deren anderes Ende an das positive Potential der Speisespannung angeschlossen
ist. Eine Anzapfung der Primärwicklung 8 des Ausgangsübertragers 9 ist an den Kollektor
des Transistors 1 geschaltet. Der Emitter des Transistors 1 liegt am negativen Potential
der Speisespannung. Über eine Sekundärwicklung 10 des Ausgangsübertragers
9 kann das verstärkte Signal entnommen werden.
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Bei fehlendem Eingangssignal ist das Potential der Basis des Transistors
1 durch den Wert des Wider-
Standes 5 bestimmt. Bei dieser Basisspannung
stellt sich ein Arbeitspunkt ein, dem eine bestimmte Steilheit der Eingangskennlinie
entspricht. Bei Auftreten einer Eingangsspannung an der Primärwicklung
3 des Eingangsübertragers 2 wird der Transistor 1 durch den
Sekundärstrom des Eingangsübertragers 2 so gesteuert, daß er einen dem Eingangssignal
entsprechenden Kollektorstrom liefert. Dieser wird mittels des Ausgangsübertragers
9 an den Ausgang übertragen.
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Aus der an den Enden der Primärwicklung 8 des Ausgangsübertragers
9 auftretenden Wechselspannung wird mittels des Gleichrichters 7 eine am
Kondensator 6 und am Widerstand 5 liegende Gleichspannung gewonnen,
deren Höhe gleich ist dem Scheitelwert der Ausgangsspannung. Im Fall eines selektiven
Verstärkers wird der Ausgangsübertrager 9 mittels des Kondensators 11 abgestimmt.
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Der Gleichrichter 7 ist so gepolt, daß die am Widerstand! 5 auftretende
Spannung gegensinnig zur Speisespannung in den Eingangskreis des Transistors 1 eingespeist
wird. Die aus der Betriebsspannung und der Spannung am Widerstand 5 gewonnene Differenzspannung
wirkt als Basisvorspannung, die den Arbeitspunkt des Transistors 1 bei Verringerung
der Ausgangsspannung im Sinn einer Erhöhung der Steilheit über den anfangs erwähnten
Wert, d. h. eine Erhöhung des Kollektorstromes bei gleichbleibender Eingangsspannung
verschiebt. Wird hingegen die Ausgangsspannung höher, so sinkt die Basisvorspannung
und infolge der daraus resultierenden geringeren Steilheit auch das Ausgangssignal.
Mit dieser Schalctung wird also eine konstante Ausgangsspannung erzielt und die
relative Abweichung des Ausgangspegels vom Sollwert entspricht dem Verhältnis der
notwendigen Basis-Emitter-Vorspannungsänderung zur Betriebsspannung.
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Die Ausführung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausführung
nach F i g. 1 nur dadurch, daß zur Stabilisierung der Betriebsspannung eine Zenerdiode
12 vorgesehen ist, wobei in den Kreis der Betriebsspannung ein Widerstand
13 eingeschaltet ist. Mit dieser Schaltung läßt sich eine besonders exakte
Stabilisierung der Ausgangsspannung erzielen, da hierbei der Ausgangspegel auch
bei Schwankungen der Betriebsspannung konstant bleibt.
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Die erfindungsgemäße Schaltung kann aber nicht nur für Verstärkungszwecke
verwendet werden, sondern auch als Oszillator betrieben werden. In diesem Fall wird
die Ausgangsspannung an den Eingang rückgekoppelt, wie in F i g. 3 der Zeichnung
dargestellt ist. Bei dieser Schaltung wird der Kollektorstrom des Transistors
1 einer Wicklung 14 eines übertragers 15 zugeführt, dessen Sekundärwicklung
16 in den Eingangsstromkreis eingeschaltet ist. Diese Anordnung liefert bei Anlegen
der Betriebsspannung eine Ausgangsspannung konstanter Amplitude, deren Frequenz
durch den mittels eines Kondensators 17 abgestimmten Ausgangskreis bestimmt ist.
Die Ausgangsspannung wird hier direkt zwischen Emitter und Kollektor des Transistors
1 abgenommen.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Transistorverstärkerstufe zur
Erzeugung einer amplitudenmodulierten Schwingung zeigt F i g. 4. Diese Schaltung
weist im wesentlichen denselben Aufbau auf, wie die Oszillatorschaltung nach F i
g. 3. Bei der Modulatorschaltung nach F i g. 4 wird die aufzumodulierende Niederfrequenzspannung
mittels der Sekundärwicklung 18 eines Übertragers 19 in den Eingangskreis
in Serie zur Sekundärwicklung 12 des Übertragers 15 eingespeist. Die Primärwicklung
des Übertragers 19, der die aufzumodulierende Niederfrequenzspannung zuzuführen
ist, ist mit 20 bezeichnet. Bei kleinen Änderungen der Basis-Emitter-Spannung
gegenüber der Betriebsspannung ergeben sich geringe Modulationsverzerrungen, weil
die Betriebsspannung gleich ist der Summe aus der gleichgerichteten Hochfrequenzspannung,
der aufzumodulierenden Niederfrequenzspannung und der Basis-Emitter-Spannung; die
Kennlinie des Transistors 1 ist für die Modulationsverzerrungen praktisch nicht
von Bedeutung.
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Die erfindungsgemäßen Schaltungen eignen sich beispielsweise zur Pilotfrequenzerzeugung
in Trägerfrequenzsystemen, zur Regelung von Rundfunkempfängern, weiter als Oszillatoren
mit konstantem Ausgangspegel und kleinem Klirrfaktor bzw. als Modulationsschaltungen
mit kleinen Modulationsverzerrungen usw.