DE1537657C

DE1537657C - DC voltage amplifier with at least two counter-coupled transistors

Info

Publication number: DE1537657C
Authority: DE
Inventors: Sander Leman Tappan N Y Knamshu (V St A )
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Publication date: 1972-01-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsverstärker mit mindestens zwei gegengekoppelten Transistoren, deren Kollektoren über Widerstände an einen Pol einer Spannungsquelle geschaltet sind und zwischen deren Basen die zu verstärkende Spannung angelegt wird.The invention relates to a DC voltage amplifier with at least two negative feedback transistors, whose collectors are connected to a pole of a voltage source via resistors and between the bases of which the voltage to be amplified is applied.

Es sind in dieser Weise aufgebaute Differenzverstärker bekannt, welche durch die Differenz ihrer Basisspannungen gesteuert werden und zwischen ihren Kollektoren die Abnahme eines verstärkten Differenzsignals gestatten. Zur Ansteuerung der beiden Transistoren ist jedoch eine Steuerleistung erforderlich, da die Kollektorströme von den Basisströmen abhängig sind und diese Basisströme von der ansteuernden Signalquelle geliefert werden müssen.Differential amplifiers constructed in this way are known which, by the difference between their Base voltages are controlled and the decrease of an amplified between their collectors Allow difference signal. To control the two transistors, however, a control power is required, since the collector currents depend on the base currents and these base currents on the controlling signal source must be supplied.

Nicht immer ist jedoch die Signalquelle, welcher das zu verstärkende Signal entnommen wird, belastbar, sondern es besteht häufig die Aufgabe, eine Signalspannung zu verstärken, wobei der Signalquelle so gut wie kein Strom entnommen werden darf. Insbesondere bei hochohmigen Signalquellen würde sich andernfalls eine Signalverfälschung einstellen. Ferner ist es bei Meßverstärkern häufig nicht zulässig, daß der Verstärker für die Quelle der zu messenden Spannung eine Belastung darstellt, da hierbei das Meßergebnis ebenfalls verfälscht würde.However, the signal source from which the signal to be amplified is taken is not always reliable, instead there is often the task of amplifying a signal voltage, the signal source being as good as no electricity may be drawn. In particular with high-impedance signal sources otherwise set a signal corruption. Furthermore, it is often not allowed in measuring amplifiers that the amplifier for the source of the voltage to be measured represents a load, since this is the measurement result would also be falsified.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen transistorisierten Gleichspannungsverstärker so auszubilden, daß er sich leistungslos ansteuern läßt, also rein spannungssteuerbar ist, wie es beispielsweise bei Eingangsverstärkern von Röhrenvoltmetern und Oszillographen der Fall ist.The object of the invention is now to provide a transistorized DC voltage amplifier so to train that it can be driven without power, so it is purely voltage controllable, as it is for example is the case with input amplifiers of tube voltmeters and oscilloscopes.

Diese Aufgabe wird bei einem Gleichspannungsverstärker mit zwei gegengekoppelten Transistoren, deren Kollektoren über Widerstände an einen Pol einer Spannungsquelle geschaltet sind und zwischen deren Basen die zu verstärkende Spannung angelegt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vom Kollektor jedes der Transistoren zur Basis des jeweils anderen Transistors ein Rückkopplungswiderstantl geschaltet ist und die Emitter der Transistoren, zwischen denen das Ausgangssignal abgenommen wird, über je eine Emitterimpedanz an den anderen Pol der Spannungsquelle angeschlossen sind und daß die Rückkopplungswiderstände und Kollektorwiderstände so bemessen sind, daß praktisch der gesamte Basisstrom jedes der Transistoren als aus dem Kollektorkreis des jeweils anderen Transistors rückgekoppelter Strom geliefert wird.This task is performed with a DC voltage amplifier with two negative feedback transistors, whose collectors are connected to a pole of a voltage source via resistors and between whose bases the voltage to be amplified is applied, according to the invention achieved in that from Collector of each of the transistors to the base of the other transistor is a feedback resistor is connected and the emitters of the transistors, between which the output signal is taken is connected via an emitter impedance to the other pole of the voltage source and that the feedback resistances and collector resistances are dimensioned so that practically the entire Base current of each of the transistors as fed back from the collector circuit of the respective other transistor Electricity is supplied.

Hierdurch wird erreicht, daß der die Transistoren ansteuernden Signalquelle kein Strom mehr entnommen wird, da bei einer Änderung des Basisstroms die Basisstromdifferenz sofort von der Kollektorseite des jeweils anderen Transistors geliefert wird. Der effektive Eingangswiderstand des erfindungsgjinäßen Cileichspaniningsverstärkers wird dadurch außerordentlich hoch, so daß die Belastung der ansteuernden Spannungsquelle praktisch vernachlässigbar klein bleibt. Durch die ejfindungsgemäßc Maßnahme wird praktisch eine reine Spannungssteuerung der Eingangstransistoren erreicht.This ensures that the signal source driving the transistors no longer draws any current is, because if the base current changes, the base current difference immediately from the collector side of the respective other transistor is supplied. The effective input resistance of the invention This makes cileichspaning amplifiers extraordinary high, so that the load on the driving voltage source is practically negligible remains. The measure according to the invention practically results in a pure voltage control of the input transistors achieved.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können die Transistoren npn-Transistoren sein. Ferner können die limitterimpedan/en ohnisclie Widerstände (.•Inhalten; zusätzlich können in den HiniUerimpudan-λ.·ιι auch die Basis-Emitter-Strecken je eines weiteren Transistors vorgesehen sein, zwischen deren über Kolleklorwiderständc an einer weiteren Spannungsquelle liegenden Kollektoren das Ausgangssignal abgenommen wird. Auf diese Weise läßt sich ein mehrstufiger Gleichspannungsverstärker mit einer entsprechend höheren Verstärkung ausbilden.In a particular embodiment of the invention, the transistors can be npn transistors. Furthermore can the limitterimpedan / s without resistances (. • Contents; in addition, the HiniUerimpudan-λ. · Ιι the base-emitter paths of a further transistor can also be provided, between them via Kolleklorwidererstandc at another voltage source lying collectors, the output signal is removed will. In this way, a multistage DC voltage amplifier with a corresponding train higher reinforcement.

Der erfindungsgemäße Verstärker eignet sich insbesondere als Meßverstärker. So können beispielsweise zur Bildung eines Vielfachinstrumentes die Basen der Eingangstransistoren an einen einstellbaren Spannungsteiler angeschlossen sein und dieThe amplifier according to the invention is particularly suitable as a measuring amplifier. For example to form a multiple instrument the bases of the input transistors to an adjustable one Voltage divider connected and the

ίο Kollektoren der beiden Ausgangstransistoren mit einem Meßinstrument verbunden sein. Da hierbei einerseits die Meßspannungsquelle praktisch nicht belastet wird und andererseits dem Meßinstrument ein verstärktes Signal zugeführt wird, ist die erreichbare Meßgenauigkeit sehr hoch. Es sind zwar Voltmeter bekannt, die bei vollem Skalenausschlag des Meßinstruments nur wenige Mikroampere aufnehmen, jedoch ist die absülute Meßgenauigkeit derartig hochgezüchteter Meßinstrumente für viele Zwecke nicht mehr ausreichend.ίο collectors of the two output transistors with be connected to a measuring instrument. Since, on the one hand, there is practically no load on the measurement voltage source and, on the other hand, an amplified signal is fed to the measuring instrument, that is achievable Measurement accuracy very high. There are voltmeters known that work with the full scale deflection of the measuring instrument only take up a few microamps, but the absolute accuracy of measurement is more sophisticated in this way Measuring instruments are no longer sufficient for many purposes.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur das Schalt- r schenia eines Voltmeters zeigt, das zum Messen von ( Spannungen, Strömen oder Widerständen verwendet werden kann und den erfindungsgemäßen Verstärker enthält.The invention is explained below with reference to the drawing, the single figure of the switching r schenia shows a voltmeter that can be used for measuring (voltages, currents or resistances and includes the amplifier according to the invention.

Eine durch den Pfeil 10 angedeutete Tastspitze, die zum Voltmeter gehört, ist an denjenigen Punkt (nicht gezeigt) ansetzbar, an dem die Spannung gegenüber einem Bezugspunkt 12 gemessen werden soll. Eine Anzahl von Meßbereichs- oder Vorschaltwiderständen 14, 16, 18, 22, 24, 26 und 28 sind zwischen die Tastspitze 10 und den Bezugspunkt 12 geschaltet. Ein verstellbarer Bereichswählerkontakt 30 ist wahlweise an einen der Verbindungspunkte zwischen den verschiedenen Widerständen 14,16,18,20,22,24,26 und 28 anschaltbar. Der Wählerkontakt 30 ist über einen Isolier- und Strombegrenzungswiderstand 32 · mit der Basis eines npn-Siliciumtransistors 34 mit hohem Betawert verbunden. Der Bezugspunkt 12 ist über einen ähnlichen Widerstand 36 mit der Basis eines zweiten npii-Siliciumtransistors 38 mit hohem Betawert verbunden. Zwei in Reihe zwischen die Basen der Transistoren 34 und 38 geschaltete Filter- ([A probe tip indicated by the arrow 10, which belongs to the voltmeter, is at that point (not shown), at which the voltage is to be measured with respect to a reference point 12. One Number of measuring range or series resistors 14, 16, 18, 22, 24, 26 and 28 are between the Stylus tip 10 and the reference point 12 switched. An adjustable range selector contact 30 is optional to one of the connection points between the various resistors 14,16,18,20,22,24,26 and 28 can be switched on. The selector contact 30 is connected to an insulating and current limiting resistor 32 connected to the base of a high beta npn silicon transistor 34. The reference point 12 is through a similar resistor 36 to the base of a second high npii silicon transistor 38 Beta value connected. Two filter ([

kondensatoren 40 und 42 halten etwaige Wechselstromkomponenten von den Transistoren 34 und 38 fern. Der Verbindungspunkt der Kondensatoren 40 und 42 ist mit dem Bezugspunkt 12 verbunden. Durch Umschalten des Wählerkontakts 30 wird zwischen die Basen oder Steuerelektroden der Transistoren 34 und 38 jeweils ein entsprechender Bruchteil der zwischen der Tastspitze 10 und dem Bezugspunkt 12 liegenden Spannung gelegt. Wie bekannt, wird der Bereichswählerkoritakt 30 so eingestellt, daß der Ausschlag der Anzeigenadel des zum Gerät gehörigen Meßinstruments 44 für die zwischen den Basen der Transistoren 34 und 38 liegenden Spannungsdiffereiizen maximal ist, ohne daß die Nadel dabei über den Skalenbereich des Meßinstruments 44 hinausschlägt.Capacitors 40 and 42 hold any AC components from transistors 34 and 38 remote. The connection point of the capacitors 40 and 42 is connected to the reference point 12. Through The selector contact 30 is switched between the bases or control electrodes of the transistors 34 and 38 each have a corresponding fraction of that between the stylus tip 10 and the reference point 12 lying tension. As is known, the range selector 30 is set so that the deflection the indicator needle of the instrument belonging to the device 44 for the between the bases of the Transistors 34 and 38 lying voltage differences is maximum without the needle striking beyond the scale range of the measuring instrument 44.

Die Kollektoren oder einen Hauptelektroden der Transistoren 34 und 38 sind über zwei Regelwiderstände 44 und 46 und ein Potentiometer 48 zusammengeschaltet. Die Widerstände 44 und 46 sind mechanisch so gekuppelt, daß ihre Werte beim Verstellen einander gleich bleiben. Ferner sind der Kollektor des Transistors 34 über einen Rückkopplungswiderstand 50 mit der Basis des Transistors 38 und der Kollektor des Transistors 38 über einenThe collectors or a main electrode of the transistors 34 and 38 are connected via two variable resistors 44 and 46 and a potentiometer 48 are interconnected. Resistors 44 and 46 are mechanically coupled in such a way that their values remain the same when adjusted. Furthermore, the Collector of transistor 34 through a feedback resistor 50 to the base of transistor 38 and the collector of transistor 38 via a

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Rückkopplungswiderstand 52 mit der Basis des Tran- sistors 34 erfolgt über den Widerstand 50, die Basissistors 34 verbunden, wobei die Widerstände 50 und Emitterstrecke des Transistors 38, die Basis-Emitter-52 gleiche Werte haben. Die Werte der Widerstände strecke des Transistors 56, den Widerstand 60, die 50 und 52 sind so hoch bemessen, daß die Anord- Batterie 62, den oberen Teil (gesehen in der Zeichnung nicht durch zu starke Rückkopplung ins 5 nung) des Potentiometers 48 und den Widerstand 44 Schwingen gerät. Die Transistoren 34 und 38 haben eine Stromrückkopplung auf die Basis des Transistors ungefähr gleiche Betawerte. Die Rückkopplung zwi- 38. Bei geeigneter Einstellung der Widerstände 44 sehen Kollektor und Basis ist jeweils positiv, d. h., sie und 46 und des Potentiometers 48 ist der durch dieändert sich in der gleichen Richtung wie die Span- sen Kollektorspannungsabfall des Transistors 34 ernung an der entsprechenden Basis, und sie erfolgt io zeugte Stromfluß im wesentlichen gleich dem Basisjeweils vom Kollektor des einen zur Basis des ande- strom des Transistors 38 im normalen Betrieb, so ren Transistors. daß der Transistor 38 von den Widerständen 14,16,The feedback resistor 52 to the base of the transistor 34 takes place via the resistor 50, the base transistor 34 connected, the resistors 50 and emitter path of the transistor 38, the base-emitter 52 have the same values. The values of the resistors stretch of the transistor 56, the resistor 60, the 50 and 52 are so high that the array battery 62, the upper part (seen in the drawing not due to excessive feedback in the 5 voltage) of potentiometer 48 and resistor 44 Swinging device. Transistors 34 and 38 have current feedback to the base of the transistor roughly equal beta values. The feedback between 38. With a suitable setting of the resistors 44 see collector and base is positive in each case, i.e. i.e., them and 46 and the potentiometer 48 is the one changed by the in the same direction as the voltage of the collector voltage drop of the transistor 34 at the corresponding base, and it occurs io generated current flow substantially equal to the base in each case from the collector of the one to the base of the other current of the transistor 38 in normal operation, see above ren transistor. that the transistor 38 of the resistors 14, 16,

Die Emitter oder anderen Hauptelektroden der 18, 20, 22, 24, 26 und 28 keinen Strom entnimmt und Transistoren 34 und 38 sind mit den Basen oder sich daher so verhält, als wenn er einen praktisch Steuerelektroden je eines npn-Siliciumtransistors 54 15 unendlich großen Eingangswiderstand hätte. In ent- bzw. 56 mit hohem Betawert verbunden. Die Emitter sprechender Weise erzeugt der Kollektorspannungsder Transistoren 54 und 56 sind über zwei in Reihe anstieg des Transistors 38 einen erhöhten Stromfluß liegende Widerstände 58 und 60 gleichen Wertes zu- zur Basis des Transistors 34 über den Widerstand 52, sammengeschaltet, und der Verbindungspunkt der die Basis-Emitterstrecke des Transistors 34, die Widerstände 58 und 60 ist an den negativen Pol einer 20 Basis-Emitterstrecke des Transistors 54, den WiderBatterie 62 angeschlossen, deren positiver Pol mit stand 58, die Batterie 62, den anderen Teil des r, dem Schleifkontakt des Potentiometers 48 verbunden Potentiometers 48 und den Widerstand 46, wobei !■ ist. Überbrückungskondensatoren 64 und 66 gleichen dieser Strom im wesentlichen gleich dem Basisstrom Wertes sind in Reihe zwischen die Kollektoren der des Transistors 34 ist, so daß dieser Transistor den Transistoren 34 und 38 geschaltet. Der Verbindungs- 25 Widerständen 14,16,18, 20, 22, 24, 26 und 28 keinen punkt der Kondensatoren 64 und 66 ist mit dem Strom entnimmt und sich ebenfalls so verhält, als Schleifkontakt des Potentiometers 48 verbunden. Ein hätte er einen praktisch unendlich großen Eingangs-Kondensator 67 ist zwischen den Schleifkontakt 48 widerstand. Die Emitterstromänderungen der Tran- und den Bezugspotentialpunkt geschaltet. Die Batterie sistoren 34 und 38 steuern die Verstärkertransistoren 62 speist daher die Transistoren 34 und 38 über die 30 54 bzw. 56. Da die Emitter der Transistoren 34 und Basis-Emitterstrecken der Transistoren 54 und 56, 38 die Basen der Transistoren 54 und 56 aussteuern, und die an den Emittern der Transistoren 34 und 38 wirkt sich der Umstand, daß der für die Aussteueerscheinenden Ausgangsspannungen gelangen zu den rung der Transistoren 54 und 56 erforderliche Strom Basen der Transistoren 54 bzw. 56. Die Transistoren den Transistoren 34 und 38 entnommen wird, auf 54 und 56 haben im wesentlichen gleiche Betawerte. 35 die Stromrückkopplung zu den Basen der Transisto-■: Die Kollektoren der Transistoren 54 und 56 sind über ren 34 und 38 nicht aus. Ferner liefert der Span- > Serienwiderstände 68 und 70 gleichen Wertes und ein nungsabfall am Widerstand 58 eine negative Rück- : Potentiometer 72 zusammengeschaltet. Der Schleif- kopplung zwischen Emitter und Basis des Transistors kontakt des Potentiometers 72 ist an den positiven 54, während der Spannungsabfall am Widerstand 60 Pol einer Batterie 74 angeschlossen, deren negativer 40 eine negative Rückkopplung oder Gegenkopplung : Pol mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 58 zwischen Emitter und Basis des Transistors 56 liefert. und 60 verbunden ist. Das Meßinstrument 44 ist je Durch diese Gegenkopplungen wird an den Basen ' nach der Stellung eines Schalters 80 über einen Regel- der beiden Transistoren 54 und 56 ein hoher Einp widerstand 76 oder einen Regelwiderstand 78 über gangswiderstand erzeugt, so daß die Belastung der die Kollektoren der Transistoren 54 und 56 geschal- 45 Emitter der Transistoren 34 und 38 durch die Träntet. Die Widerstände 76 und 78 dienen zur Skalen- sistoren 54 und 56 entsprechend verringert wird. j eichung des Meßinstruments 44 für verschiedene Die Transistoren 34, 38 dienen also zwei Zwecken:The emitters or other main electrodes of 18, 20, 22, 24, 26 and 28 draw no current and Transistors 34 and 38 are to the bases or therefore behave as if it were a handy one Control electrodes each of an npn silicon transistor 54 15 would have an infinitely large input resistance. In ent- and 56 associated with high beta. The emitter is generated by the collector voltage Transistors 54 and 56 are over two in series rise of the transistor 38 an increased current flow lying resistors 58 and 60 of the same value to the base of transistor 34 via resistor 52, connected together, and the connection point of the base-emitter junction of the transistor 34, the Resistors 58 and 60 is connected to the negative pole of a 20 base-emitter path of the transistor 54, the WiderBatterie 62, whose positive pole stood with 58, the battery 62, the other part of the r, the sliding contact of the potentiometer 48 connected potentiometer 48 and the resistor 46, wherein ! ■ is. Bypass capacitors 64 and 66 equal this current substantially equal to the base current Value are in series between the collectors of the transistor 34, so that this transistor the Transistors 34 and 38 switched. The connection resistors 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 and 28 do not have any point of the capacitors 64 and 66 is drawn with the current and also behaves as Sliding contact of the potentiometer 48 connected. One would have a practically infinitely large input capacitor 67 is resistance between the sliding contact 48. The emitter current changes of the tran- and the reference potential point switched. The battery transistors 34 and 38 control the amplifier transistors 62 therefore feeds transistors 34 and 38 via 30, 54 and 56, respectively. Since the emitters of transistors 34 and Base-emitter paths of transistors 54 and 56, 38 control the bases of transistors 54 and 56, and the at the emitters of the transistors 34 and 38 affects the fact that the for the Aussteuende appear Output voltages are applied to the current required by transistors 54 and 56 Bases of transistors 54 and 56, respectively. The transistors are taken from transistors 34 and 38, on 54 and 56 have essentially the same beta values. 35 the current feedback to the bases of the transistor ■: The collectors of transistors 54 and 56 are not off via Ren 34 and 38. Furthermore, the chip > Series resistors 68 and 70 of the same value and a voltage drop at resistor 58 a negative reverse : Potentiometer 72 connected together. The slip coupling between the emitter and base of the transistor Contact of the potentiometer 72 is to the positive 54, while the voltage drop across the resistor 60 Pole of a battery 74 connected, the negative 40 of which has a negative feedback or negative feedback : Pole with the connection point of the resistors 58 between the emitter and base of the transistor 56 supplies. and 60 is connected. The measuring instrument 44 is due to this negative feedback at the bases 'after the setting of a switch 80 via a control of the two transistors 54 and 56, a high Einp resistor 76 or a variable resistor 78 generated via contact resistance, so that the load of the the collectors of the transistors 54 and 56 are connected by the 45 emitters of the transistors 34 and 38 through the treads. The resistors 76 and 78 are used to reduce the scale sistors 54 and 56 accordingly. j calibration of the measuring instrument 44 for different The transistors 34, 38 thus serve two purposes:

Spannungsbereiche. Jeder Transistor liefert mittels der Überkreuzkopp-Voltage ranges. Each transistor provides by means of the cross coupling

! Die Arbeitsweise des Meßgerätes mit dem Ver- lung von seinem Kollektor an die Basis des anderen! The working of the measuring device with the distribution from its collector to the base of the other

j stärker hohen Eingangswiderstandes ist wie folgt: 50 Transistors eine kontrollierte positive Rückkopp-Da, wie erwähnt, die Messung von Strömen und lung, wodurch die Eingangswiderstände nahezu un-] Widerständen tatsächlich auf dem Wege einer Span- endlich groß werden. Außerdem wirken sie über ihre nungsmessung erfolgt, wird nur der Spannungsmeß- Emitter, welche die Basen der Transistoren 54, 56 Vorgang erläutert. Beim Anschalten der Tastspitze 10 aussteuern, als Vorverstärker. Die Transistoren 54, und des Bezugspunktes 12 über eine Meßspannungs- 55 56 liefern ihrerseits über die Emitterwiderstände 58, quelle steigt die zur Basis des Transistors 34 gelan- 60 eine Gegenkopplung, durch die ein hoher Eingende Spannung gegenüber der Spannung an der gangswiderstand an ihren Basen erzeugt und da-Basis des Transistors 38 in positiver Richtung an, durch eine Belastung der Emitter der Transistoren während die zur Basis des Transistors 38 gelangende 34, 38 vermieden wird. Die Transistoren 54, 56 die-Spannung in negativer Richtung gegenüber der Span- 60 nen außerdem als Verstärker für die Aussteuerung nung an der Basis des Transistors 34 ansteigt. Ent- des Meßinstruments oder einer anderweitigen Last, sprechend nimmt der Kollektorstrom des Transistors Die beschriebene Anordnung läßt sich nicht nurj stronger high input resistance is as follows: 50 transistor a controlled positive feedback-Da, As mentioned, the measurement of currents and lung, which means that the input resistances are almost un-] Resistances actually get large on the way of a chip- finally. They also work through theirs voltage measurement takes place, only the voltage measuring emitter, which is the bases of the transistors 54, 56 Process explained. When switching on the probe tip 10, control it as a preamplifier. The transistors 54, and the reference point 12 via a measuring voltage 55 56 in turn deliver via the emitter resistors 58, source, the negative feedback that reaches the base of transistor 34 rises, through which a high input Voltage versus voltage generated at the input resistance at their bases and there-based of the transistor 38 in the positive direction, due to a load on the emitters of the transistors while the 34, 38 reaching the base of the transistor 38 is avoided. The transistors 54, 56 die-voltage in the negative direction compared to the voltage, it is also used as an amplifier for the modulation voltage at the base of transistor 34 increases. Either the measuring instrument or some other load, speaking, the collector current of the transistor takes the described arrangement can not only

34 zu und der Kollektorstrom des Transistors 38 ab. als Voltmeter sondern auch zum Messen von Ampere Die Kollektorspannung des Transistors 34 fällt ab, oder Ohm in bekannter Weise verwenden. Soll beiwährend die Kollektorspannung des Transistors 38 65 spielsweise ein Strom gemessen werden, so können ansteigt. Durch den Kollektorspannungsabfall des die Tastspitze 10 und der Bezugspunkt 12 in Reihe Transistors 34 wird die Basisspannung des Transistors mit dem zu messenden Stromkreis geschaltet werden. 38 entsprechend negativer. Vom Kollektor des Tran- In diesem Falle werden mittels eines Schalters an34 to and the collector current of transistor 38 from. as a voltmeter but also for measuring amperes The collector voltage of transistor 34 will drop, or use ohms in a known manner. Should be while the collector voltage of the transistor 38 65 can be measured, for example, a current increases. Due to the collector voltage drop of the probe tip 10 and the reference point 12 in series Transistor 34 will be switched to the base voltage of the transistor with the circuit to be measured. 38 correspondingly more negative. From the collector of the Tran- In this case, a switch is used

Stelle der Widerstände 14,16,18, 20, 22, 24, 26 und ein oder mehrere sehr kleine Widerstände (nicht gezeigt) in Reihe eingeschaltet. Die Spannung an einem oder mehreren dieser sehr kleinen Widerstände kann mittels eines Wählerkontaktes nach Art des Kontaktes 30 auf die Basen der Widerstände 34 und geschaltet werden, und man kann den Meßwert am Meßinstrument 44 ablesen. Um eine Widerstandsmessung vorzunehmen, kann eine örtliche Spannungsquelle, z.B. eine Batterie in Reihe mit einem oder einer Anzahl von Bezugswiderständen (nicht gezeigt) und mit dem Element, dessen Widerstand gemessen werden soll, mittels eines geeigneten Schalters gelegt werden. Die am zu messenden Element auftretende Spannung kann zwischen die Basen der Transistoren und 38 gelegt werden. In jedem Falle zeigt, wenn man die Einstellung des Wählerkontaktes 30 kennt und weiß, ob eine Spannung, ein Strom oder ein Widerstand gemessen wird, die Stellung der Anzeigenadel des Meßinstruments 44 den unbekannten Meßwert genau an.Place of the resistors 14,16,18, 20, 22, 24, 26 and one or more very small resistors (not shown) connected in series. The tension on one or more of these very small resistors can be by means of a selector contact in the manner of Contact 30 can be connected to the bases of resistors 34 and, and you can get the measured value read on measuring instrument 44. To take a resistance measurement, a local voltage source, e.g. a battery in series with an or a number of reference resistors (not shown) and with the element whose resistance is measured should be placed by means of a suitable switch. The one occurring on the element to be measured Voltage can be applied between the bases of transistors 16 and 38. In any case, shows if one knows the setting of the selector contact 30 and knows whether a voltage, a current or a Resistance is measured, the position of the needle of the measuring instrument 44 the unknown measured value exactly on.

Die beschriebene Verstärker- und Vielfachinstrumentanordnung hat unter anderem die folgenden Merkmale und Vorteile:The amplifier and multiple instrumentation arrangement described includes the following Features and Benefits:

1. Durch direktes Zuleiten der Eingangssignale an die beiden Basen der Eingangstransistoren 34 und 38, die Siliciumtransistoren sein können, wird der Vorteil der hohen Kollektor-Basisisolation und der geringen Leckleitung von npn-Siliciumtransistoren ausgenutzt.1. By feeding the input signals directly to the two bases of the input transistors 34 and 38, which can be silicon transistors, will take advantage of the high collector-base isolation and the low leakage conduction of npn silicon transistors.

2. Anders als bei üblichen Differenzverstärkern, wo die Eingangsspannung zwischen Basis und Emitter eines Transistors in Emitterschaltung mit gemeinsamem Emitterwiderstand gelegt wird, ist die Einstellung oder der Abgleich der Transistorkreise 34 und 38 unabhängig von der Symmetrie der Ausgangstransistoren 54 und 56 und ist außerdem die Spannungsabweichung am Eingang innerhalb des linearen Arbeitsbereiches der Schaltung Null.2. Unlike conventional differential amplifiers, where the input voltage is between base and The emitter of a transistor is connected in an emitter circuit with a common emitter resistance, the setting or the adjustment of the transistor circuits 34 and 38 is independent of the Symmetry of the output transistors 54 and 56 and is also the voltage deviation am Input within the linear working range of the circuit zero.

3. Durch die Uberkreuzkopplung zwischen den Kollektoren und Basen in Verbindung mit den veränderlichen Kollektorwiderständen 44 und 46 wird der Eingangskreis mit einer symmetrierten und kontrollierten positiven Rückkopplung versorgt, so daß ein annähernd unendlich großer Eingangswiderstand erhalten werden kann.3. By the cross coupling between the collectors and bases in connection with the variable collector resistors 44 and 46 is the input circuit with a balanced and controlled positive feedback, so that an almost infinitely large Input resistance can be obtained.

4. Da die Stabilität und Genauigkeit der Anordnung hauptsächlich vom Vorverstärker mit den Transistoren 34 und 38 abhängt und da die Stromentnahme dieses Vorverstärkers sehr klein, nämlich in der Größenordnung von einigen Mikroampere ist, kann man durch Verwendung getrennter Batterien 62 und 64 erreichen, daß die Batterie 62 sich über ihre normale Abnutzung hinaus praktisch kaum erschöpft, während bei der Batterie 74 ein Spannungsabfall um bis zu 25 °/o in Kauf genommen werden kann, ohne daß die Meßgenauigkeit darunter leidet.
Die Anordnung läßt sich im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise abwandeln und anders ausgestalten.4. Since the stability and accuracy of the arrangement depends mainly on the preamplifier with the transistors 34 and 38 and since the current consumption of this preamplifier is very small, namely on the order of a few microamps, you can achieve by using separate batteries 62 and 64 that the Battery 62 is practically hardly exhausted beyond its normal wear and tear, while with battery 74 a voltage drop of up to 25% can be accepted without the measurement accuracy being impaired.
The arrangement can be modified and configured differently within the scope of the invention.

Claims

Patent claims:

1. DC voltage amplifier with at least two negative feedback transistors, whose Collectors are connected via resistors to a pole of a voltage source and between the bases of which the voltage to be amplified is applied, characterized in that the collector of each of the transistors (34, 38) a feedback resistor (50 or 52) is connected to the base of the respective other transistor is and the emitters of the transistors (34, 38) between which the output signal is taken is via an emitter impedance (54, 58 or. 56, 60) to the other pole of the voltage source (62) are connected and that the feedback resistors (50,52) and collector resistors (44, 46, 48) are dimensioned so that practically the entire base current of each of the transistors (38, 34) than from the collector circuit of the respective other transistor Electricity is supplied.

2. DC voltage amplifier according to claim 1, characterized in that the transistors (34, 38) are npn transistors.

3. DC voltage amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the emitter impedances ohmic resistors (56, 60) included.

4. DC voltage amplifier according to claim 3, characterized in that the emitter impedances the base-emitter paths each contain a further transistor (54, 56), between their Collectors connected to another voltage source (74) via collector resistors (68, 70, 72) lie, the output signal is picked up.

5. DC voltage amplifier according to claim 1 to 4, characterized in that for formation of a multimeter, the bases of the input transistors (34, 38) to an adjustable Voltage dividers (14 to 28) are connected and the collectors of the two output transistors (54, 56) are connected to a measuring instrument (44).

1 sheet of drawings