DE1286123B - Schaltung zur selbsttaetigen Verstaerkungsregelung eines Gleichstromverstaerkers mit Transistoren, insbesondere fuer integrierte Schaltungen - Google Patents

Description

• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker mit galvanischer Kopplung, der üblicherweise als Gleichstromverstärker bezeichnet wird, zu bauen, bei dem eine selbsttätige Verstärkungsregelung in wenigstens einer Stufe ohne Beeinflussung des Gleichstromarbeitspunktes in dieser Stufe (und damit der Gleichstromarbeitspunkte in allen anderen Stufen) möglich ist. Diese Aufgabe kommt z. B. bei einem Hochfrequenzverstärker vor, der als integrierte Schaltung ausgebildet ist und bei dem deshalb die Selektion von der Verstärkung getrennt werden muß (Selektion am Eingang und/oder Ausgang des Verstärkers). Der Verstärker ist nur als Gleichstromverstärker ausführbar, weil die Herstellung von großen Kopplungskapazitäten nicht oder mit zu viel Aufwand möglich ist.
• Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe folgendermaßen: Eine oder mehrere geregelte Stufen eines Gleichstromverstärkers mit Transistoren sind nach Art eines Differenzverstärkers aufgebaut, der aus einem ersten Transistor mit Emitterwiderstand in Emitterschaltung und mit einem zweiten Transistor mit Emitterwiderstand in Basisschaltung besteht und bei dem den beiden Emitterwiderständen der gemeinsame Emitterstrom aus einer Konstantstromquelle zugeführt wird, wobei die Emitterwiderstände jedoch im Gegensatz zum Differenzverstärker so hochohmig bemessen sind, daß die Verstärkung der Stufe sehr klein ist, und zwischen den beiden Emittern liegen die gegensinnig in Reihe geschalteten Emitter-Kollektor-Strecken von zwei Hilfstransistoren, und die symmetrische Regelspannung wird zwischen den miteinander verbundenen Basiselektroden der beiden Hilfstransistoren einerseits und den miteinander verbundenen Emitterelektroden andererseits angelegt.
• Es sind zwei gegensinnig angeordnete Hilfstransistoren zur Erhaltung der Symmetrie erforderlich, weil die Symmetrie die Vorbedingung für die Konstanz der Emitterströme ist.
• Bei einer solchen Schaltung fließt der Wechselstrom bzw. eine Gleichstromänderung, die auch als Wechselstrom aufzufassen ist, in geregelter Größe von dem Emitter des ersten Transistors über die beiden Hilfstransistoren (über den einen jeweils in inverser Richtung) zum Emitter des zweiten Transistors. Wegen des inversen Betriebes ist die Schaltung nur mit Transistoren durchführbar.
• Liegt eine gegen Erde unsymmetrische Regelspannung vor, so kann diese mit einem Regelspannungsverstärker nach Art eines Differenzverstärkers in eine symmetrische Regelspannung umgewandelt werden. Hierbei kann man an die beiden Basiselektroden dieses Regelspannungsverstärkers gleichzeitig voneinander unabhängige Regelspannungen anlegen.
• An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erklärt.
• F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltung und F i g. 3 eine solche mit Regelspannungsverstärker; F i g. 2 stellt ein Beispiel für eine Konstantstromquelle dar.
• In F i g. 1 ist in einer nach Art eines Differenzverstärkers aufgebauten Verstärkerstufe der erste Transistor mit 1 und der zweite Transistor mit 2 bezeichnet. Die zugehörigen Emitterwiderstände sind die Widerstände 3 und 4, und die zugehörigen Kollektorwiderstände sind die Widerstände 5 und 6. Die Emitterströme für die beiden Transistoren werden einer Konstantstromquelle 7 entnommen. Der gemeinsame Emitterstrom teilt sich bei gleichen Transistoren 1 und 2 und gleichen Emitterwiderständen 3 und 4 in zwei gleiche Teile auf. Die Eingangsspannung UE wird der Basis des Transistors 1 zugeführt, während der Transistor 2 in Basisschaltung betrieben wird. Die verstärkte Ausgangsspannung UA wird zwischen den beiden Kollektoren oder zwischen dem Kollektor des Transistors 2 und Erde entnommen. Im letzteren Fall geht allerdings die halbe Verstärkung verloren. Aus Symmetriegründen ist in die Basiszuleitung des Transistors 2 ein Widerstand 9 von gleicher Größe wie der Widerstand 8 eingeschaltet.
• Zwischen die Emitter der beiden Transistoren werden nun die Emitter-Kollektor-Strecken der beiden Hilfstransistoren 10 und 11 gegensinnig in Reihe geschaltet. Über die Emitter-Kollektor-Strecken dieser Hilfstransistoren fließt niemals ein Gleichstrom (nur über die Basis-Emitter-Strecken), weil die Emittergleichströme in den Transistoren 1 und 2 immer einander gleich groß sind und deshalb zwischen den Emittern der Transistoren 1 und 2 keine Gleichspannung herrscht. Daß die Emittergleichströme in den Transistoren 1 und 2 immer einander gleich groß sind und deshalb zwischen den Emittern der Transistoren 1 und 2 keine Gleichspannung herrscht. Daß die Emittergleichströme in den Transistoren 1 und 2 immer einander gleich groß sind, kommt daher, daß die Emitterwiderstände 3 und 4 sehr viel größer als beim bekannten Differenzverstärker bemessen sind, so daß sie eine starke Gleichstromgegenkopplung ausüben. Beim bekannten Differenzverstärker befindet sich an Stelle der Emitterwiderstände 3 und 4 ein Potentiometer zur Einstellung der Symmetrie. Die Regelspannung UR wird über die Entkopplungswiderstände 12 und 13 zwischen die miteinander verbundenen Basiselektroden einerseits und die Emitterelektroden andererseits angelegt. Die Regelspannung UR muß symmetrisch gegen Erde sein.
• Sind die Hilfstransistoren 10 und 11 durch die Regelspannung UR gesperrt, so fließt nur ein sehr schwacher Strom vom Emitter des Transistors 1 über die beiden Emitterwiderstände 3 und 4 zum Emitter des Transistors 2, weil die Emitterwiderstände 3 und 4 entsprechend groß bemessen sind. Bei gesperrten Hilfstransistoren 10 und 11 hat also die Verstärkerstufe die kleinste Verstärkung. Werden die Hilfstransistoren 10 und 11 durch die Regelspannung leitend gemacht, so fließt über die Hilfstransistoren ein entsprechend großer Wechselstrom vom Emitter des Transistors 1 zum Emitter des Transistors 2. Die Gleichstromarbeitspunkte der Transistoren 1 und 2 bleiben unverändert, weil, wie gesagt, über die Hilfstransistoren 10 und 11 kein Gleichstrom fließt. übrigens haben auch Änderungen der kollektorseitigen Belastung keinen Einfluß auf die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2, weil die Emitterströme durch die großen Emitterwiderstände 3 und 4 und durch die Konstantstromquelle 7 stabilisiert sind.
• F i g. 2 zeigt ein Beispiel für eine Konstantstromquelle. Sie besteht aus einem Transistor 14 (mit Emitterwiderstand 15), dessen Basisspannung von einem Spannungsteiler entnommen wird, der aus der Zenerdiode 16 und dem Widerstand 17 besteht.
• In F i g. 3 ist zusätzlich ein Regelspannungsverstärker mit den Transistoren 18 und 19 vorgesehen, der ebenfalls nach Art eines Differenzverstärkers ausgebildet ist. Er braucht aber keine Emitterwiderstände zu enthalten, sondern gegebenenfalls nur ein Potentiometer 20 zur Einstellung der Symmetrie. Die Emitterströme werden von einer Konstantstromquelle 21 geliefert. Die Kollektorwiderstände 22 und 23 werden hochohmig bemessen, damit ein möglichst kleiner Nebenschluß für den über die Hilfstransistoren 10 und 11 fließenden Wechselstrom vorhanden ist. Man kann entweder nur eine Regelspannung UR bei geerdeter Basis des Transistors 18 anlegen oder gleichzeitig eine unabhängige Regelspannung UR'.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung eines Gleichstromverstärkers mit Transistoren, insbesondere für integrierte Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere geregelte Stufen des Gleichstromverstärkers nach Art eines Differenzverstärkers aufgebaut sind, der aus einem ersten Transistor mit Emitterwiderstand in Emitterschaltung und mit einem zweiten Transistor mit Emitterwiderstand in Basisschaltung besteht und bei dem den beiden Emitterwiderständen der gemeinsame Emitterstrom aus einer Konstantstromquelle zugeführt wird, wobei die Emitterwiderstände jedoch im Gegensatz zum Differenzverstärker so hochohmig bemessen sind, daß die Verstärkung der Stufe sehr klein ist, und daß zwischen den beiden Emittern die gegensinnig in Reihe geschalteten Emitter-Kollektor-Strecken von zwei Hilfstransistoren liegen und daß die symmetrische Regelspannung zwischen den miteinander verbundenen Basiselektroden der beiden Hilfstransistoren einerseits und den miteinander verbundenen Emitterelektroden andererseits angelegt ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung über einen Regelspannungsverstärker nach Art eines Differenzverstärkers zugeführt wird, wobei die auf Masse bezogene Regelspannung die Basiselektrode des einen Transistors dieses Regelspannungsverstärkers steuert, und daß die verstärkte symmetrische Regelspannung zwischen den Kollektoren der beiden Transistoren dieses Regelspannungsverstärkers entnommen und den beiden Hilfstransistoren zugeführt wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite auf Masse bezogene Regelspannung mit gleicher oder entgegengesetzter Polarität der Basiselektrode des anderen Transistors des Regelspannungsverstärkers zugeführt wird.