DE1277380B

DE1277380B - Method for regulating the gain of a selective high-frequency transistor amplifier

Info

Publication number: DE1277380B
Application number: DE1965T0028672
Authority: DE
Inventors: Dr Horst Groll
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-05-28
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1968-09-12

Description

Verfahren zur Regelung der Verstärkung eines selektiven Hochfrequenztransistorverstärkers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Verstärkung eines selektiven Hochfrequenztransistorverstärkers in Emitterschaltung, bei dem zur Erzielung der Verstärkungsregelung der Kollektorstrom variiert wird und zwei an verschiedenen Elektroden anliegende Steuergleichspannungen geändert werden.Method for controlling the gain of a selective high-frequency transistor amplifier The invention relates to a method for regulating the gain of a selective High-frequency transistor amplifier in common emitter circuit, in which to achieve the Gain control of the collector current is varied and two at different Electrodes applied control DC voltages can be changed.

Bekanntlich lassen sich Transistoren in Verstärkerschaltungen dadurch in ihrer Verstärkung regeln, daß man den Kollektorstrom mit Hilfe der Basisvorspannung verkleinert. Infolge des Zusammenhangs zwischen Kollektorstrom und Steilheit nimmt die Verstärkung bei kleinen Strömen ab. Diese Art der Verstärkungsregelung bezeichnet man als Abwärtsregelung. Bei der Aufwärtsregelung liegt ein ohmscher Widerstand im Gleichstromkreis des Kollektors; steigert man den Kollektorstrom über den Punkt maxiimaler Verstärkung hinaus, so nimmt mit steigendem Kollektorstrom und damit verbundenem Abfall der Kollektorspannung die Verstärkung ebenfalls wieder ab.It is known that transistors can be used in amplifier circuits as a result regulate their gain so that the collector current can be adjusted with the help of the base bias scaled down. As a result of the relationship between collector current and slope increases the gain for small currents. This type of gain control is called one as a downward regulation. With the upward regulation there is an ohmic resistance in the DC circuit of the collector; if you increase the collector current over the point maximum gain, so increases with increasing collector current and thus associated drop in the collector voltage, the gain also decreases again.

Es ist zur Erzielung einer Regelung einer Hochfrequenztransistorstufe auch schon bekannt (deutsche Patentschrift 1170 479), sowohl die an der Emitterelektrode des Verstärkungstransistors als auch die an seiner Basiselektrode anliegende Steuerspannung gleichzeitig zu variieren, und zwar gegensinnig. Durch beide Steuerspannungsänderungen soll jedoch nur der Kollektorstrom der Schaltung beeinfiußt werden. Auch hier handelt es sich somit wie bei dem oben beschriebenen Regelungsfall um eine Abwärtsregelung durch Änderung des Kollektorstroms.To achieve regulation of a high-frequency transistor stage, it is already known (German patent specification 1170 479) to vary both the control voltage applied to the emitter electrode of the amplifying transistor and the control voltage applied to its base electrode at the same time, namely in opposite directions. However, only the collector current of the circuit should be influenced by both control voltage changes. Here too, as in the control case described above, it is a downward control by changing the collector current.

Beide Regelarten haben gemeinsam den Nachteil, daß infolge der mit der Kollektorstrom- und Spannungsänderung verbundenen Änderung der Transistorkapazitäten und der Innenleitwerke sich die Resonanzfrequenz und die Bandbreite des an den Verstärker angeschalteten Schwingkreises sehr stark ändern.Both types of rules have the common disadvantage that as a result of with the change in the transistor capacitance associated with the change in collector current and voltage and the inner stabilizers get the resonance frequency and the bandwidth of the amplifier switched on oscillating circuit change very strongly.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bereits bekanntgeworden, bei mehrstufigen Verstärkern einen Teil der Verstärkerstufen aufwärts und einen zweiten Teil abwärts zu regeln. Da sich die Transistorkapazitäten bei diesen beiden Regelungsarten in entgegengesetzter Weise ändern, kompensieren sich die Einwirkungen der Transistorkapazitäten auf die Schwingkreise. Hierdurch wird die Resonanzfrequenz der Schwingkreise weitgehend konstant gehalten.To avoid this disadvantage, it has already become known at multi-stage amplifiers a part of the amplifier stages upwards and a second Part down to regulate. Since the transistor capacities are different in these two types of regulation change in the opposite way, the effects of the transistor capacitances compensate each other on the oscillating circuits. This largely increases the resonance frequency of the oscillating circuits kept constant.

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist die Tatsache, daß zur Kompensation wenigstens zwei Verstärker notwendig sind, die verschieden geregelt werden. Für die beiden verschiedenen Verstärker sind auch verschiedene Regelspannungen notwendig. Es ist schon bekannt, der erwähnten unerwünschten Verwerfung der Resonanzfrequenz des Ausgangskreises eines selektiven Transistorverstärkers bei der Regelung dadurch zu begegnen, daß man diese Verwerfung mittels zusätzlicher, getrennt anzusteuernder Schaltelemente kompensiert. Diese Methode ist jedoch relativ aufwendig. Auch ist es möglich, auf Selektionsmittel bei geregelten Stufen zu verzichten, wodurch jedoch die Selektivität der Schaltung herabgesetzt wird.The disadvantage of this known arrangement is the fact that for Compensation at least two amplifiers are necessary, which are regulated differently will. There are also different control voltages for the two different amplifiers necessary. It is already known, the aforementioned undesired rejection of the resonance frequency of the output circuit of a selective transistor amplifier in the regulation thereby to counteract that this rejection by means of additional, separately controllable Switching elements compensated. However, this method is relatively complex. Also is it is possible to dispense with selection means for regulated levels, which however the selectivity of the circuit is reduced.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Verstärkungsregelung zu schaffen, das es ermöglicht, die Resonanzfrequenzänderungen bei der Verstärkungsregelung auch bei einem einstufigen Transistorverstärker zu beseitigen, ohne daß hierfür besondere steuerbare Schaltelemente benötigt werden.The object on which the invention is based is to provide a method to create gain control that makes it possible to adjust the resonance frequency changes in the gain control even with a single-stage transistor amplifier Eliminate without the need for special controllable switching elements.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zusammen mit der Vergrößerung oder Verkleinerung der den Kollektorstrom beeinflussenden einen Steuergleichspannung die die Emitterkollektorspannung bestimmende Steuergleichspannung vergrößert oder verkleinert wird.This object is achieved according to the invention in that together with the enlargement or reduction of the one influencing the collector current DC control voltage the DC control voltage which determines the emitter collector voltage enlarged or reduced.

In der F i g. 1 der Zeichnung ist die Verstimmung d f der Mittenfrequenz eines an einem Transistorverstärker angeschalteten Resonanzkreises in Abhängigkeit von der Kollektor-Emitter-Gleichspannung UCE dargestellt. In den in F i g. 1 dargestellten Kurven ist der Kollektorstrom 1c Parameter. Man erkennt aus dieser Darstellung, daß man durch gleichzeitige bestimmte Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektorstroms die Verstimmung über einen großen Regelbereich zu Null machen bzw. innerhalb eines sehr schmalen Toleranzbereichs halten kann.In FIG. 1 of the drawing shows the detuning df of the center frequency of a resonant circuit connected to a transistor amplifier as a function of the collector-emitter direct voltage UCE. In the in F i g. 1 is the collector current 1c parameter. It can be seen from this representation that one can make the detuning to zero over a large control range or keep it within a very narrow tolerance range by simultaneously changing the collector-emitter voltage and the collector current.

In einigen Fällen gelingt es auch, gleichzeitig mit der Mittenfrequenz f. die Bandbreite b des Schwingkreises konstant zu halten, wie dies im Diagramm der F i g. 4 an einem Beispiel gezeigt ist. In some cases it is also possible to keep the bandwidth b of the resonant circuit constant at the same time as the center frequency f., As shown in the diagram in FIG. 4 is shown in an example.

Die F i g. 2 zeigt einen Verstärker zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Verstärkungstransistor ist mit 1 und der an seinem Ausgang angeschaltete Resonanzkreis mit 2 bezeichnet. Bei Änderung der Verstärkung wird hier sowohl die an der Klemme 3 als auch die an der Klemme 4 angelegte Gleichspannung UR, bzw. UR, geändert. Hierdurch wird also gleichzeitig sowohl die Kollektor-Emitter-Spannung als auch der Kollektorstrom variiert.The F i g. 2 shows an amplifier for carrying out the invention Procedure. The amplification transistor is switched on with 1 and the one switched on at its output Designated resonance circuit with 2. If the gain is changed, both the at terminal 3 as well as the DC voltage UR or UR applied to terminal 4, changed. As a result, both the collector-emitter voltage is thus at the same time as well as the collector current varies.

Die beiden Regelspannungen werden in gleicher Richtung geändert, sie werden also entweder beide gleichzeitig erhöht oder erniedrigt. Die beiden Regelspannungen UR 1 und UR 2 können aus diesem Grunde von einem gemeinsamen Regelspannungserzeuger bezogen werden. Sie müssen jedoch je nach Dimensionierung der Schaltung eventuell verschieden große Spannungsbereiche durchlaufen, wozu man Spannungsteiler einsetzt. Der zur Temperaturbildung meist notwendige Emitterwiderstand 5 wirkt natürlich durch die gleichzeitige Stromänderung der Spannungsregelung entgegen, ebenso der Siebwiderstand 6, so daß sich eine Abhängigkeit der wirksamen Kollektorspannung von der Regelspannung UR= UR 1= UR 2 ergibt. Die Abhängigkeit der Kollektor-Emitter-Spannung UcE und des Kollektorstroms IC von der Regelspannung UR für den Fall, daß die gleiche Regelspannung für beide Regelungen verwendet wird, ist in F i g. 3 eingezeichnet. Der Kurvenverlauf von UCE kann durch Verwendung eines NTC-Widerstands im Basisteiler des Transistors an Stelle des Emitterwiderstands 5 linearisiert werden. Man kommt dann zu dem Verlauf U'cE. Auch die Verwendung eines NTC-Widerstands ermöglicht an Stelle des Emitterwiderstands eine Temperaturkompensation. Man kann auch den Kurvenverlauf von Ic in F i g. 3 linearisieren, indem man den Anschlußpunkt 4 mit dem Anschlußpunkt 7 verbindet und gleichzeitig den Widerstand 6 vergrößert. Sind beide Kurvenverläufe UCE und Ic linearisiart, dann ist die Beseitigung des Einflusses der Transistorkapazitäten auf den Schwingkreis 2 mit Hilfe einer Regelspannung in einfacher Weise möglich. Besonders enge Toleranzforderung für die Verstimmung d f kann auch die getrennte Erzeugung der Regelspannungen URi und UR-, notwendig machen. Die Regelspannungen weisen dann verschiedenen Kurvenverlauf auf.The two control voltages are changed in the same direction, so they are either both increased or decreased at the same time. For this reason, the two control voltages UR 1 and UR 2 can be obtained from a common control voltage generator. However, depending on the dimensioning of the circuit, you may have to go through voltage ranges of different sizes, for which purpose voltage dividers are used. The emitter resistor 5, which is usually necessary for temperature formation, naturally counteracts the voltage regulation through the simultaneous change in current, as does the screen resistor 6, so that the effective collector voltage depends on the control voltage UR = UR 1 = UR 2. The dependence of the collector-emitter voltage UcE and the collector current IC on the control voltage UR in the event that the same control voltage is used for both controls is shown in FIG. 3 drawn. The curve of UCE can be linearized by using an NTC resistor in the base divider of the transistor instead of the emitter resistor 5. One then comes to the course U'cE. The use of an NTC resistor also enables temperature compensation instead of the emitter resistor. One can also see the course of the curve of Ic in FIG. 3 linearize by connecting the connection point 4 to the connection point 7 and at the same time increasing the resistor 6. If both curves UCE and Ic are linearized, the influence of the transistor capacitances on the resonant circuit 2 can be eliminated in a simple manner with the aid of a control voltage. Particularly tight tolerance requirements for detuning d f can also make it necessary to generate the control voltages URi and UR- separately. The control voltages then have different curves.

Vor allem die Erzeugung der mit größeren Strömen belasteten Regelspannung UR 1 wird eine Regelspannungserzeugung erfordern, die die notwendige Leistung aufzubringen vermag. Man kann hierzu beispielsweise einen Transistor in Kollektorschaltung (Emitterfolger) zwischen Regelspannungserzeuger und Eingang UR 1 einschalten. Bei Vorhandensein mehrerer Verstärkerstufen genügt es, für alle diese Stufen einen gemeinsamen Emitterfolger vorzusehen. In diesem Fall erhält man die folgende Aufteilung der Verlustleistung der Transistoren bei der Regelung: Im Zustand maximaler Verstärkung arbeitet der Verstärkungstransistor 1 im Punkt maximaler Verlustleistung, und amEmitterfolgerliegt nur geringe Spannung. Dagegen wird im Zustand geringer Verstärkung des Transistors 1 die Kollektorspannung und der Kollektorstrom des Transistors 1 stark abgesenkt, und am Emitterfolger liegt ein großer Teil der Betriebsspannung; dieser nimmt also dann den größten Teil der Verlustleistung auf.In particular, the generation of the control voltage UR 1, which is loaded with larger currents, will require a control voltage generation that is able to generate the necessary power. For this purpose, for example, a transistor in a collector circuit (emitter follower) can be switched on between the control voltage generator and the input UR 1 . If several amplifier stages are present, it is sufficient to provide a common emitter follower for all these stages. In this case, the following distribution of the power loss of the transistors is obtained in the regulation: In the state of maximum gain, the amplification transistor 1 works at the point of maximum power loss, and there is only a low voltage at the emitter follower. In contrast, in the low gain state of transistor 1, the collector voltage and the collector current of transistor 1 are greatly reduced, and a large part of the operating voltage is applied to the emitter follower; this then takes up most of the power loss.

Claims

Claim: Method for regulating the gain of a selective High-frequency transistor amplifier in common emitter circuit, in which to achieve the Gain control of the collector current is varied and two at different Electrodes applied control DC voltages are changed, characterized in that that together with the enlargement or reduction of the influencing the collector current a DC control voltage the DC control voltage which determines the emitter-collector voltage enlarged or reduced. Publications considered: German Auslegeschriften Nos. 1121136, 1170 479; U.S. Patent No. 2,961,534.