DE2532921B2

DE2532921B2 - Rückgekoppelter Gegentakt-Gabelverstärker

Info

Publication number: DE2532921B2
Application number: DE2532921A
Authority: DE
Inventors: Susumu Tokio Akiyama
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1974-07-25
Filing date: 1975-07-23
Publication date: 1978-09-21
Also published as: JPS5113555A; JPS5621287B2; DE2532921C3; US4004241A; CA1030227A; DE2532921A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Verstärker sollen insbesondere in Leitungsverstärkerstationen von Trägerfrequenz-Fernmeldeübertragungssystemen, wie beispielsweise koaxialen 12-MHz- oder 60-MHz-Übertragungssystemen, oder in Verstärkerstationen von geschlossenen Fernsehantennensystemen (sog. CATV-Systemen) verwendet werden.

Die wichtigsten Erfordernisse bei derart zu verwendenden Verstärkern sind: (1) ein geringerer Verzerrungsfaktor zur Vermeidung von nichtlinearen Nebensprechern, (2) eine ausreichende Verstärkung zum genauen und ständigen Ausgleich der Übertragungsleitungsverluste und (3) eine Eingangs- und/oder Ausgangsimpedanz, die an die Leitungsimpedanz zur Vermeidung von Signalreflexionen angepaßt ist. Der unter (1) erwähnte Verzerrungsfaktor kann durch negative Rückkopplung und durch Aufnahme einer Gegentakt-Anordnung reduziert werden, die die Verzerrung zweiter Ordnung, die bei den verzerrten Komponenten vorherrschend ist, auslöscht.

Allgemeine Techniken zur negativen Rückkopplung sind von Hendrick W. Bode in einem Buch »Network Analysis and Feedback Amplifier Disign«, veröffentlicht 1954 durch D. van Nostrand Company, Inc., beschrieben. Auf den Seiten 35 bis 39 dieses Buches ist dargelegt, daß ein Gabelrückkoppler zur gleichzeitigen Erfüllung der o. g. Erfordernisse (2) und (3) gut geeignet ist.

Wenn man von Gabelrückkopplern Gebrauch macht, ist es üblich, einen Übertrager bzw. Transformator als Gabelspule zu verwenden. Dazu steht jedoch im Gegensatz, daß man insbesondere bei höheren Frequenzen einen Verstärker breitbandig machen muß. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bereits in den US-PS 34 87 325 und 38 20 036 vorgeschlagen, einen Einspulen- bzw. Spartransformator als Gabelspule bzw. -Übertrager zu verwenden. Um mit einem Gegentaktverstärker ein vollständiges Auslöschen der Verzerrung zu erreichen, ist es ein bekanntes, wichtiges Erfordernis, den Schaltkreis vollständig symmetrisch zu machen, um Unsymmetrien bei der Streukapazität, der Streuinduktivität und dgl. zu vermeiden. Bei Versuchen, einen breitbandigen Hochfrequenzverstärker mit einem geringer Verzerrungsfaktor durch die Kombination bekannter Techniken zu schaffen, hat sich herausgestellt, daß die bloße Aufnahme eines Gabelrückkopplers in einen Gegentaktverstärker unvermeidlich einen komplizierten Schaltkreis zur Folge hat.

Eine Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, einen rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärker einfachen Aufbaus zu schaffen, bei dem die o. g. Erfordernisse erfüllt sind und bei dem insbesondere der Leistungsverlust auf ein Minimum reduziert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärkers gem. einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 2 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärkers gem. einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 3 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärkers gem. einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 4 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelversiärkers gem. einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 5A einen Teil eines rückgekoppelten Gegenjo takt-Gabelverstärkers in Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,

F i g. 5B einen entsprechenden Teil des rückgekoppelten Verstärkers in Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels,

F i g. 6 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärkers gem. einem fünften Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

F i g. 7 den Schaltkreis eines rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärkers gem. einem sechsten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte rückgekoppelte Gegentakt-Gabelverstärker gem. einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält eine erste und eine zweite Signaleingangsklemme 11 und 12, die durch eine Signalquelle 13 miteinander verbunden sind, des weiteren eine erste und eine zweite Signalausgangsklemme 16 und 17, die durch eine Last 18 miteinander verbunden sind, einen symmetrischen Verstärkerkreis 20, ein erstes Verstärkerglied 21 eines anderen Verstärkerkreises, das eine Eingangs- und eine Ausgangsklemme besitzt, und ein zweites Verstärkerglied 22 dieses anderen Verstärkerkreises, das eine Eingangsund eine Ausgangsklemme besitzt. Wie dargestellt, kann der symmetrische Verstärkerkreis 20 ein Paar Transistören als aktive Schaltkreiselemente besitzen. Das erste und das zweite Verstärkerglied 21 und 22 besitzen im wesentlichen dieselben Eigenschaften, wobei beide jeweils eine »gemeinsame«, d. h. die Schaltungsart bestimmende Klemme bzw. Anschluß besitzen. Wenn diese Verstärkungsglieder 21 und 22 ein Paar Transistoren aufweisen, die in Emitterschaltung betrieben sind, sind die die Schaltungsart bestimmenden oder gemeinsamen Klemmen bzw. Anschlüsse, wie sie hier genannt werdeii, die Emitter-Klemmen bzw. -Anschlüsse. Beim ersten Ausführungsbeispiel sind die erste und die zweite Signaleingangsklemme 11, 12 durch gewöhnliche Leiter mit den Eingangsklemmen des betreffenden Verstärkergliedes 21, 22 über den symmetrischen Verstärkerkreis

20 verbunden. Ebenso sind die erste und die zweite Signalausgangsklemme 16, 17 durch einfache Leiter direkt mit den Ausgangsklemmen des betreffenden Verstärkergliedes 21, 22 verbunden. Unter diesen Umständen dienen der symmetrische Verstärkerkreis 20 und der andere, die Verstärkerglieder 21, 22 enthaltende Verstärkerkreis als erste und zweite Verstärkerstufe. Beim ersten Ausführungsbeispiel besitzt ein Rückkopplungskreis oder -netzwerk 25 ein paar eingangsseitige Klemmen, die mit der Signaleingangsklemme 11 bzw. 12 durch gewöhnliche Leiter verbunden sind, des weiteren eine erste ausgangsseitige Klemme, die mit der ersten Signalausgangsklemme 16 über eine erste Abschlußimpedanz 26 verbunden ist, und eine zweite ausgangsseitige Klemme, die mit einer zweiten Signalausgangsklemme 17 über eine zweite Abschlußimpedanz 27 verbunden ist, die im wesentlichen gleich der ersten Abschlußimpedanz 26 ist. Eine Einspulenbzw. Spartransformator-Wicklung 30 besitzt eine erste Zwischenklemme bzw. -abgriff 31, die bzw. der mit der gemeinsamen Klemme des ersten Verstärkergliedes 21 verbunden ist, eine symmetrisch angeordnete zweite Zwischenklemme bzw. -abgriff 32, die bzw. der mit der gemeinsamen Klemme des zweiten Verstärkergliedes 22 verbunden ist, eine erste Endklemme, die in einer vorbestimmten Beziehung zur ersten Zwischenklemme 31 angeordnet ist, und eine zweite Endklemme, die in einer vorbestimmten Beziehung zur zweiten Zwischenklemme 32 angeordnet ist. Die zweite Endklemme ist mit einem ersten Verbindungspunkt 36 der ersten Abschlußimpedanz 26 mit dem Rückkopplungskreis 25 verbunden. Die erste Endklemme ist mit einem zweiten Verbindungspunkt 37 der zweiten Abschlußimpedanz 27 mit dem Rückkopplungskreis 25 verbunden. Mit anderen Worten, ein erster Teil zwischen der ersten Zwischen- und der ersten Endklemme der Spartransformator-Wicklung 30 verbindet die gemeinsame Klemme des ersten Verstärkergliedes 21 mit dem zweiten Verbindungspunkt 37. Ein zweiter Teil zwischen der zweiten Zwischen- und der zweiten Endklemme der Spartransformator-Wicklung 30 verbindet die gemeinsame Klemme des zweiten Verstärkergliedes 22 mit dem ersten Verbindungspunkt 36. Das Rückkopplungsnetzwerk 25 kann drei gleiche Widerstände aufweisen, die wie dargestellt miteinander verbunden sind. Wie leicht einsehbar ist, arbeiten die Verstärkerteile 21 und 22 zusammen mit den Abschlußimpedanzen 26 und 27 und der Spartransformator-Wicklung 30 im Gegentakt. Der Bruchteil der verstärkten Signale, der von den Signalausgangsklemmen 16,17 abgegeben wird und der über der Spartransformator-Wicklung 30 zwischen den Endklemmen erscheint, wird durch das Rückkopplungsnetzwerk 25 zu den Signaleingangsklemmen 11, 12 mit umgekehrter Polarität zugeführt.

Im Betrieb sei die Spannung, die durch die Signalquelle 13 über die Signaleingangsklemmen 11,12 angelegt wird, mit V₁ bezeichnet, die Spannung, die von den Signalausgangsklemmen 16,17 ausgeht, mit V₂, die im wesentlichen gleiche Eingangsspannung jedes Verstärkergliedes 21, 22 mit Vs, die im wesentlichen gleiche Ausgangsspannung jedes Verstärkergliedes 21, 22 mit Vi und die Spannung, die an den ausgangsseitigen Klemmen des Rückkopplungsnetzwerkes 25 anliegt, mit

ίο Vr. Der Strom, der durch einen geschlossenen Schaltkreis fließt, der die Signalquelle 13 und die Eingangsseite des symmetrischen Verstärkerkreises 20 enthält, sei mit Z₁ bezeichnet, der Strom, der durch einen anderen geschlossenen Schaltkreis fließt, der die Last 18, die Abschlußimpedanzen 26 und 27 und die Spartransformator-Wicklung 30 enthält, mit I₂, der Strom, der durch einen weiteren geschlossenen Schaltkreis fließt, der die Ausgangsseite des symmetrischen Schaltkreises 20, die Eingangsseiten der betreffenden Verstärkerglieder 21, 22 und die Spartransformator-Wicklung 30 enthält, mit /₅, der Strom, der durch einen weiteren geschlossenen Schaltkreis fließt, der die Last 18, die Ausgangsseite der Verstärkergliedes 21,22 und die Spartransformator-Wicklung 30 enthält, mit /_6l der Strom, der durch einen weiteren geschlossenen Schaltkreis fließt, der die ausgangsseitigen Klemmen des Rückkopplungsnetzwerkes 25 und die Spartransformator-Wicklung 30 enthält, mit h und der Strom, der durch einen weiteren geschlossenen Schaltkreis fließt,

jo der die eingangsseitigen Klemmen des Rückkopplungsnetzwerkes 25 und die Eingangsseite des symmetrischen Verstärkerkreises 20 enthält, mit /₈.

Das Signal l\ von der Signalquelle 13 wird also durch den symmetrischen Verstärker 20 und die Verstärker-

j5 glieder 21 und 22 verstärkt Das verstärkte Signal h wird dann an die Ausgangsklemmen 16 und 17 abgegeben Gleichzeitig wird ein Teil des Signals I₂ an die Eingangsklemmen 11 und 12 zurückgeführt, und zwar über die Abschlußimpedanzen 26 und 27, die Endklemmen des Spartransformators 30 und den Rückkopplungskreis 25. Ebenfalls wird ein Teil der Emitterströme /₅, k der Verstärkerglieder 21 und 22 zu den Eingangsklemmen 11 und 12 zurückgeführt, und zwar über die Zwischenabgriffe 31 und 32 des Spartransformators 30 und den Rückkopplungskreis 25.

Des weiteren seien die Z-Parameter jedes Verstärkergliedes 21,22 des symmetrischen Verstärkerkreises 20 und des Rückkopplungsnetzwerkes 25 mit 2J"> Z$ und Zß) bezeichnet, ferner das Windungsverhältnis der Spartransformator-Wicklungsteile zwischen der Endklemmen mit η und jede Abschlußimpedanz mit R Es sind dann die Spannungen Vi, V₂ und V₅ bis V₇ und die Ströme /5 bis /7 als Funktionen der Ströme /1 und /2 durch folgende Matrix-Gleichung gegeben:

I 0 0

0 0 2

0 0 I

0 0 0

1 0 0 0 I 0 0 I 0 0 0 0

O O O

O O

_2 O O

O O I

-1/m 1 O

-Z₂₂

-Z₁₁
-Z₂₁

(11

(Il

0
0
0
IR

Z₁₁ ¹²¹'	X	K₁
V (21 ■^21		V₂
O		K₅
O		*Vt,*
Z₁₂""		Vi
Z₂₂""	h
O	/„
O	/7
ο

Z ⁽²¹

ζ!!«²¹

O O O O O O

2R

2Rj

Um die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen Z,- und Zo des Rückkopplungsverstärkers und den bzw. die Verluste K im rückgekoppelten Verstärkerausgangskreis zu berechnen, werden die Spannungen Vi, V₂ und Ve und der Strom k aus Gleichung (1) berechnet zu:

Z₂₁

Z₆₁"'

A,,"¹

₂"¹

A,2

^(/1

(2)

Da die Verstärkerkreise 21, 22 und 20 aktive Schaltkreise sind, müssen die Parameter ZüO und Z₂₁<²) ausreichend größer sein als die anderen Parameter. Die Koeffizienten Z_n(O usw. in Gleichung (2) sind deshalb folgendermaßen gegeben:

Z₁₁"¹ NO, (3)

Z₁₂"¹ = 0, (4)

10

15

Z_2l ^u> = l\Z^[ß)-2nRZ₂₂ ^(ß)l(n +

l),IZ«"/n-2nÄZ22"7(n

Zt₂W = RHn + ]),

A₁"¹= -nR^IU»+ DZ₂₁ "Q,

(7)
(8)
(9)

(10)

20

1 _ 7 <P>

-Z₁₁^

Andererseits lehrt die bekannte Netzwerktheorie, daß die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen Z₁- bzw. Zo des Rückkopplungsverstärkers, mit dem die Signalquelle 13 und die Last 18 mit den Impedanzen Zo bzw. Zl verbunden sind, unter Verwendung der in Gleichung (2) verwendeten Koeffizienten gegeben sind zu:

Z, = Ζ_η ^σ>-Z_n^Z₂₁^I(R₁.+ Z₂₂"¹) (11)

35

Z₀ = Z₂₂"'-Z₁₂"%_t</>_/(Re

(12)

Durch Einsetzen der Gleichungen (3) bis (6) in die Gleichungen (11) und (12) ergibt sich:

Die Gleichung (13) zeigt, daß die Eingangsimpedanz Zi stets gleich Null ist. Die Gleichung (14) zeigt, daß die Ausgangsimpedanz Zo nicht von den Schaltkreiskonstanten des Rückkopplungsnetzwerkes 25 und der Impedanz der Signalquelle 13 abhängig ist, sondern eine Funktion nur des Spartransformator-Wicklungsverhältnisses η und der Abschlußimpedanz R ist. Daraus folgt deshalb, daß die Auswahl einer Impedanz

\)R,J2

für jede der Abschlußimpedanzen 26,27 ermöglicht, daß die Ausgangsimpedanz Zo gleich der Lastimpedanz Rl ist, nämlich dieser angepaßt ist. Der Ausgangsschaltkreis-Verlust K, der als Verhältnis der Ausgangsleistung der letzten Verstärkerstufe zur Leistung der Last definiert ist, ist dadurch gegeben zu:

(16)

weil die Ausgangsleistung jedes Verstärkergliedes 21, 22 V₆Za ist. Die elektromotorische Kraft der Signalquelle 13 sei mit 2£Ί bezeichnet. Daraus folgt:

K₁ = 2E₁-

K₂ = -R_LI₂

45 Durch Einsetzen der Gleichungen (17) und (18) in die Gleichung (2) ist es möglich, die Variablen Ve, h und I₂ in Gleichung (16) in Abhängigkeit bzw. als Funktion von £Ί anzugeben. Durch weiteres Einsetzen dieser so berechneten Variablen V^, k und I₂ in die Gleichung (16) ergibt sich:

K = 2[(R,. + Z₂₂"¹)Z_hl ^(/1/(R,.Z₂₁"¹) - Z₆₂"'//*,] χ [A₂ "¹

- 4,,"'(Z₂₂"¹ +

(19)

Wenn man die Ausgangsimpedanz Z₀ des Rückkopplungsverstärkers an die Lastimpedanz R_t. anpaßt, erhält man durch Einsetzen der Gleichungen (3) bis (10) und (15) in die Gleichung (19):

2.IZ">R,Z₂₂"')
V+AZ^HnR, Z₂₂M

^l(n

(20)

Aus Gleichung (20) wird verständlich, daß dann
+ \)ln

stets für den Ausgangsschaltkreis-Verlust K steht. Wenn /j£i 1, ist der Verlust K niemals größer als 2, also 3 dB. Wenn η ·= 4, ist der Verlust K gleich 5/4, also kleiner als IdB.

Der in Fig.2 dargestellte rückgekoppelte Gegentakt-Gabelverstärker gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält statt der Spartransformator-Wicklung 30 und ihrer zugeordne

65 ten Elemente ein Paar einfacher Leiter, die die gemeinsame Klemme des ersten Verstärkergliedes 21 mit dem zweiten Verbindungspunkt 37 bzw. die gemeinsame Klemme des zweiten Verstärkergliedes 22 mit dem ersten Verbindungspunkt 36 verbinden. Dieses Ausführungsbeispiel kann dadurch hergeleitet werden, daß das Windungszahlverhältnis gleich dem Wert Eins gemacht wird, nämlich durch Reduzieren der Längen des o. g. ersten und zweiten Spartransformator-Wicklungsteils auf Null, wenn die Spartransformator-Wicklung 30 nur als Drosselspule wirkt und entbehrlich sein kann. Da η - 1 unabhängig vom Vorhandensein oder

NichtVorhandensein der Spartransformator-Wicklung 30 ist, wird Gleichung (20) zu:

Λ ²-ι2"
" V " HTiz

mit der Folge, daß der Ausgangsschaltkreis-Verlust K niemals größer als 2, also 3 dB ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel erhält man einen sehr breitbandigen rückgekoppelten Gegentakt-Gabelverstärker, da das NichtVorhandensein der Spartransformator-Wicklung 30 keine Bandbeschränkung ergibt, die sonst sowohl bei niedrigeren als auch bei höheren Frequenzen vorhanden wäre.

Der in Fig.3 dargestellte rückgekoppelte Gegentakt-Gabelverstärker gem. dem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält einen Gegentaktverstärkerkreis auch an der Eingangsseite, an der die Gabelrückkopplung anliegt. Insbesondere enthält der rückgekoppelte Verstärker ein drittes und ein viertes Verstärkerglied 41 und 42 eingangsseitig am Gegentaktverstärkerkreis, dessen Eingangsklemmen mit der ersten und der zweiten Signaleingangsklemme 11, 12 und dessen Ausgangsklemme mit einem symmetrischen Zwischenkreis 20 verbunden sind, der nicht mehr notwendigerweise ein Verstärkerkreis sein muß. Diese Verstärkerglieder 41 und 42 besitzen wiederum im wesentlichen dieselben Eigenschaften und jeweils eine gemeinsame Klemme. Eine dritte und eine vierte Abschlußimpedanz 46, 47 von im wesentlichen gleicher Impedanz R' haben entsprechende Enden, die mit den Signaleingangsklemmen 11 und 12 verbunden sind. Eine zweite Einspulen- bzw. Spartransformator-Wicklung 50 besitzt eine erste und eine zweite Zwischenklemme 51 und 52 zwischen einer ersten und einer zweiten Endklemme; das Windungsverhältnis der Wicklungsteile zwischen den Zwischenklemmen und zwischen den Endklemmen sei rf. Die anderen Enden der dritten und der vierten Abschlußimpedanz 46 und 47 sind mit dem Rückkopplungsnetzwerk 25 an einem dritten und einem vierten Verbindungspunkt 56 und 57 verbunden. Die erste und die zweite Zwischenklemme 51 und 52 der zweiten Spartransformator-Wicklung 50 ist mit der gemeinsamen Klemme des dritten bzw. mit der des vierten Verstärkerglieds 41,42 verbunden, während ihre erste und ihre zweite Endklemme mit dem vierten bzw. dem dritten Verbindungspunkt 57,56 verbunden ist.

Die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel erörterte analytische Rechnung kann in ähnlicher Weise beim dritten Ausführungsbeispiel angewendet werden. Die Eingangsimpedanz Z,- des Rückkopplungsverstärkers, von den Signaleingangsklemmen 11,12 aus gesehen, und seine Ausgangsimpedanz Zo, von den Signalausgangsklemmen 16, 17 aus gesehen, sind deshalb durch folgende Ausdrücke gegeben:

Z) = 2R'/(n'+ 1)
Z₁, = 2 R/(n + 1).

Diese Impedanzen Z,- und Zo sind also an die Signalquellen-Impedanz Ro und an die Lastimpedanz Rl angepaßt, wenn die dritte und die vierte Abschlußimpedanz 46, 47 und die erste und die zweite Abschlußimpedanz 26,27 gegeben sind zu:

R' - (n¹+ \)Rc/l R-(n+ \)RJ2.

Der in F i g. 4 dargestellte rückgekoppelte Gegentakt-Gabelverstärker gem. dem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält statt zweier Spartransformator-Wicklungen 30 und 50 und statt

-, eines Rückkopplungsnetzwerkes 25 mit zwei Klemmenpaaren eine einzige Spartransformator-Wicklung 60, die eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Zwischenklemme 61, 62, 63 und 64 besitzt, und einen Rückkopplungskreis 25' in Form einer Zweiklemmen-

H) Impedanz. Die erste und die dritte Abschlußimpedanz 26 und 46 sind mit dem Rückkopplungskreis 25' am ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 36 verbunden. Die zweite und die vierte Abschlußimpedanz 27und 47 sind mit dem Rückkopplungskreis 25' am zweiten gemeinsamen Verbindungspunkt 37 verbunden. Eine erste und eine zweite Endklemme der Spartransformator-Wicklung 60 sind mit dem zweiten bzw. dem ersien gemeinsamen Verbindungspunkt 37, 36 verbunden. Ein erstes und ein zweites Spartransformator-Wicklungs-

2i) teil, das zwischen der ersten End- und der ersten Zwischenklemme bzw. zwischen der zweiten End- und der zweiten Zwischenklemme liegt, verbinden jeweils die gemeinsame Klemme des ersten und des zweiten Verstärkergliedes 21, 22 mit dem zweiten bzw. dem

2") ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 37, 36. Ein drittes und ein viertes Spartransformator-Wicklungsteil, das sich zwischen der ersten End- und der dritten Zwischenklemme bzw. zwischen der zweiten End- und der vierten Zwischenklemme erstreckt, verbinden

jo jeweils die gemeinsame Klemme des dritten und des vierten Verstärkergliedes 41, 42 mit dem zweiten bzw. dem ersten gemeinsamen Verbindungspunkt 37 bzw. 36.

Der in F i g. 5A und 5B dargestellte rückgekoppelte

Gegentakt-Gabelverstärker gem. einer Abwandlung

j) des dritten Ausführungsbeispiels enthält ein Zweiklemmen-Impedanzelement 25' einer Impedanz Ζφ> statt des Rückkopplungskreises 25 eines Netzwerkes mit zwei Klemmenpaaren, das in F i g. 1 dargestellt ist und den in F i g. 3 dargestellten Rückkopplungsverstärker verwendet. Bei dieser Abwandlung wird die Spannung, die zwischen den Endklemmen der zweiten Spartransformator-Wicklung 50 erscheint, gleich derjenigen, die zwischen den Endklemmen der ersten Spartransformator-Wicklung 30 erscheint. Folglich können die beiden Spartransformator-Wicklungen 30 und 50 zu einer einzigen Spartransformator-Wicklung 60 vereinigt werden, wie an Hand der F i g. 4 dargestellt und an Hand der F i g. 5B zum Vergleich mit F i g. 5A herausgestellt. Es sei erwähnt, daß die Wirkungsweise des Rückkopp-

w lungsverstärkers gem. dem vierten Ausführungsbeispiel ganz ähnlich ist wie die in Verbindung mit dem Rückkopplungsverstärker gem. dem dritten Ausführungsbeispiel beschriebene.
Der in Fig.6 dargestellte rückgekoppelte Gegen-

T) takt-Gabclverstärker gem. dem fünften Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung enthält einen Einstufen-Gegentaktverstärkerkreis, der wiederum das erste und das zweite Verstärkerglied 21, 22 enthält. Die Gabelrückkopplung ist sowohl der Ausgangsseite als

Ui auch der Eingangüseite zugeführt. In diesem Falle ist die dritte Abschlußimpedanz 46 zwischen der Eingangsklemme des ersten Verstärkergliedes 21 und dem ersten Verbindungspunkt 36 geschaltet, während die vierte Abschlußimpedanz 47 zwischen der Eingangsklemme

h5 des zweiten Verstärkergliedes 22 und dem zweiten Verbindungspunkt 37 angeordnet ist. Die Wirkungsweise dieses Rückkopplungsverstärkers wird an Hand des Rückkopplungsverstärkers gem. dem vierten Ausfüh-

rungsbeispiel leicht verständlich, wenn man die Windungszahlverhältnisse η und n'gleich macht und wenn man den Zwischenkreis 20 und die zweistufigen Verstärkerkreise, die die ersten bis vierten Verstärkerglieder 21, 22, 41 und 42 enthalten, durch den Einstuf en-Verstärkerkreis ersetzt.

Der schließlich in Fi g. 7 dargestellte rückgekoppelte Gegentakt-Gabelverstärker gem. dem sechsten Ausführungsbeispiel vorliegenden Erfindung ist ähnlich dem Rückkopplungsverstärker gem. dem fünften Ausführungsbeispiel, außer der Spartransformator-Wicklung 30, die hier weggelassen ist. Die Wirkungsweise des Rückkopplungsverstärkers nach dem sechsten Ausführungsbeispiel wird unter Berücksichtigung des in F i g. 2 dargestellten Rückkopplungsverstärkers leicht verständlich.

Wenn auch einige Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, versteht sich, daß für den Durchschnittsfachmann an Hand der in der Beschreibung und in den Ansprüchen dargestellten Lehre weitere Ausführungsbeispiele möglich sind. Beispielsweise kann ggf. die Gabelrückkopplung bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen nur eingangsseitig angewendet werden. Die in Fig.3 dargestellten Spartransformator-Wicklungen 30 und 50 können ggf. weggelassen werden. In den F i g. 4 und 5A kann ggf. ebenfalls die einzige Spartransformator-Wicklung 60 weggelassen werden. Das Impedanzelement 25' kann auch entweder zwischen der ersten und der zweiten Zwischenklemme 61, 62 oder zwischen der dritten und der vierten Zwischenklemme 63, 64 > angeordnet sein. Der Rückkopplungskreis kann dann so betrachtet werden, daß er entweder diejenigen Spartransformator-Wicklungsteile zwischen der ersten End- und der ersten Zwischenklemme und zwischen der zweiten End- und der zweiten Zwischenklemme oder

ίο diejenigen zwischen der ersten End- und dritten Zwischenklemme und zwischen der zweiten End- und vierten Zwischenklemme mit umfaßt. Dies kann auch bei dem gem. F i g. 6 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel der Fall sein. Die Spartransformator-Wicklung 30,50 oder 60 kann sich jenseits der Verbindungspunkte zum ersten und zum zweiten Verbindungspunkt 36, 37 oder jenseits der Verbindungspunkte zum dritten und zum vierten Verbindungspunkt 56, 57 erstrecken. Die »End«-K.lemmen, wie sie hier genannt verden, sollen deshalb als Endklemmen des wirksamen Teils der Spartransformator-Wicklung verstanden werden. Der Rückkopplungskreis 25 oder 25' kann aus einem Paar gewöhnlicher Leiter bestehen, wobei die Rückkopplungsimpedanz ΖβΊ unendlich gemacht wird. Der

J") gewöhnliche, oder ein ähnlicher Leiter, wie er hier genannt wird, kann ein abgeschirmter Draht oder ein ähnlicher Leiter sein.

Hierzu 2 Blatt Zciclinunsion

Claims

Patentansprüche:

1. Rückgekoppelter Gegentakt-Gabel verstärker mit je zwei Signaleingangs- und -ausgangsklemmen, mindestens einem Verstärkerteil, einem Rückkopplungskreis und einem Abschlußnetzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerteil 2 Verstärkerglieder (21, 22) mit im wesentlichen denselben Eigenschaften besitzt, von denen jedes eine erste, eine zweite und eine die Grundschaltung bestimmende Klemme besitzt, daß zwei im wesentlichen gleiche Abschlußimpedanzen (26, 27) vorgesehen sind, die zwischen einem Verbindungspunkt (36 bzw. 37) des Rückkopplungskreises (25, 25') einerseits und der zweiten Klemme des einen bzw. des anderen Verstärkergliedes (21 bzw. 22) geschaltet sind, daß jeweils die die Grundschaltung bestimmende Klemme der Verstärkerglieder (21, 22) mit dem Verbindungspunkt (37 bzw. 36) symmetrisch verbunden ist, und daß die beiden Signaleingangs- oder -ausgangsklemmen (11, 16 bzw. 12, 17) mit der jeweils ersten Klemme des betreffenden Verstärkergliedes (21 bzw. 22) und mit dem Rückkopplungskreis (25, 25') und die jeweils anderen dieser Eingangs- und Ausgangsklemmen mit der jeweils zweiten Klemme des betreffenden Verstärkergliedes (21 bzw. 22) symmetrisch verbunden sind, derart, daß der Rückkopplungskreis (25, 25') einen Bruchteil der Signale, die von den Signaleingangsklemmen (11, 12) zu den Signalausgangsklemmen (16, 17) durch die Verstärkerglieder (21, 22) übertragen werden, zu den Signaleingangsklemmen (11, 12) mit umgekehrter Polarität zurückkoppelt.

2. Gabel verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstärkerglieder (21, 22) durch ein Paar Transistoren gebildet sind, deren Basis und deren Kollektor mit der ersten oder der zweiten Klemme und deren Emitter mit der die Grundschaltung bestimmenden Klemme verbunden ist.

3. Gabelverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spartransformator-Wicklung (30) vorgesehen ist, deren Endklemmen mit dem zweiten bzw. dem ersten Verbindungspunkt (37, 36) verbunden sind, und deren im wesentlichen symmetrisch zueinander angeordnete erste und zweite Zwischenklemmen (31,32) mit der die Grundschaltung bestimmende Klemme des ersten bzw. zweiten Verstärkergliedes (21, 22) verbunden sind (F i g. 1).

4. Gabelverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein symmetrischer Verstärkerkreis (20) vorgesehen ist, der zwischen den Signaleingangs- oder -ausgangsklemmen (11, 12; 16, 17) und den ersten Klemmen der Verstärkerglieder (21,22) angeordnet ist (F i g. 1,2).

5. Gabelverstärker nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Verstärkerteil mit zwei Verstärkergliedern (46, 47) mit im wesentlichen denselben Eigenschaften vorgesehen ist, die zwischen den Signaleingangsoder -ausgangsklemmen (11, 12; 16, 17), den ersten Verstärkergliedern (21, 22) und weiteren Verbindungspunkten (56 bzw. 57) des Rückkopplungskreises (25, 25') entsprechend symmetrisch angeordnet sind, daß zwei weitere im wesentlichen gleiche Abschlußimpedanzen (46, 47) vorgesehen sind, die zwischen den weiteren Verbindungspunkten (56 bzw. 57) des Rückkopplungskreises (25, 25') einerseits und dem betreffenden weiteren Verstärkungsglied (41 bzw. 42) entsptechend geschaltet sind, und daß eine weitere Spartransformator-Wicklung (50) vorgesehen ist, deren Endklemmen mit den weiteren Verbindungspunkten (57 bzw. 56) verbunden sind und deren im wesentlichen symmetrisch

ίο zueinander angeordnete zweite Zwischenklemmen (51, 52) mit den Verstärkergliedern (21, 22) entsprechend verbunden sind (F i g. 3).

6. Gabelverstärker nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis der Spartransformator-Wicklung (30,50) von der Windungszahl zwischen den Endklemmen zur Windungszahl zwischen den Zwischenklemmen (31, 32; 51,52) nicht kleiner als 1 ist.

7. Gabelvenitärker nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz R, R' jeder Abschlußimpedanz (26,27 bzw. 46,47)

Rbzv/.R'= (n + 1)2/2

beträgt, wobei η das Widerstandsverhältnis und Z die Impedanz der Verbindung des Signaleingangsoder -ausgangsklemmen mit den zweiten Klemmen der betreffenden Verstärkerglieder (21, 22; 41, 42) darstellt.

B. Gabeiverstärker nach einem der Ansprüche 1

jo oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere im wesentlichen gleiche Abschlußimpedanzen (46, 47) vorgesehen sind, die jeweils Eingangssignal- oder Ausgangsklemrne (11, 12 bzw. 16, 17) mit dem betreffenden Verbindungspunkt (36, 37) symme-

r> trisch verbindet (F i g. 4 bis 7).

9. Gabelverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Verstärkerteil mit mit zwei Verstärkergliedern (46, 47) mit im wesentlichen denselben Eigenschaften vorgesehen

•40 ist, die zwischen den Signaleingangs- oder -ausgangsklemmen (11, 12 bzw. 16, 17) den ersten Verstärkergliedern (21, 22) und den Verbindungspunkten (36, 37) entsprechend angeordnet sind, wobei jeweils ein Wicklungsteil einer Spartransfor-

4¹S mator-Wicklung (60) die entsprechende Klemme der weiteren Verstärkerglieder (46, 47) mit den Verbindungspunkten (36,37) verbindet (F i g. 4,5B).

10. Gabelverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis der die Verstärkerglieder (41, 42) mit den Verbindungspunkten (36, 37) verbindenden, zwischen je einer weiteren Zwischenklemme und der betreffenden Endklemme angeordneten Wicklungsteile der Spartransformator-Wicklung (60) nicht kleiner als 1 ist.

« 11. Gabelverstärker nach einem der Ansprüche 8

bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis ein Impedanzelement (25') enthält, das zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungspunkt (36, 37) parallel zu zumindest einem

w) Wicklungsteil der Spartransformator-Wicklung (30, 60) geschaltet ist.

12. Gabelverstärke.r nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis zusätzlich den ersten und den zweiten Wicklungsteil

h^r> der Spartransformator-Wicklung (60) umfaßt und das Impedanzelement (25') parallel zum Wicklungsteil zwischen der ersten und der zweiten Zwischenklemme (61,62) geschaltet ist.

13. Gabel verstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis zusätzlich den dritten und den vierten Wicklungsteil der Spartransformator-Wicklung (60) umfaßt und das Impedanzelement (25') parallel zum V'icklungsteil zwischen der dritten und der vierten mit den weiteren Verstärkergliedern (41, 42) verbundenen Zwischenklemme (63,64) geschaltet ist.

14. Gabelverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis ein Impedanzelement (25') aufweist, das parallel zur gesamten Spartransformator-Wicklung (30, 50, 60) zwischen dem ersten und dem zweiten Verbindungspunkt (36,37) geschaltet ist

15. Gabelverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Abschlußimpedanzen (26,27) gleich jeder der weiteren Abschlußimpedanzen (46,47) ist.