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Die Erfindung betrifft einen Brücken-Ausgangsverstärker mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor einer ersten Leitfähigkeitsart, wobei die Emitterelektroden des ersten und dritten Transistors an eine erste Betriebsspannungsklemme und die Kollektorelektroden des zweiten und vierten Transistors an eine zweite Betriebsspannungsklemme, die Kollektorelektrode des ersten Transistors und die Emitterelektrode des zweiten Transistors an eine erste Signalausgangsklemme und die Kollektorelektrode des dritten Transistors und die Emitterelektrode des vierten Transistors an eine zweite Ausgangssignalklemme angeschlossen sind,
ferner mit einer Gegentakt-Treiberstufe die zur gleichzeitigen Durchsteuerung des ersten und vierten Transistors durch positive an ihrem
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vierten Transistors und zur gleichzeitigen Durchsteuerung des zweiten und dritten Transistors durch negative an ihrem Eingang liegende Signalkomponenten mit zweiten Ausgängen an die Basiselektrode des zweiten und dritten Transistors angeschlossen ist, mit einem Differenzverstärker, der mit seinem
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Ausgangssignalklemme angeschlossen ist.
Bei einem Gegentakt-Transistorverstärker sind die Arbeitspunkte der Ausgangstransistoren gewöhnlich dadurch stabilisiert, dass der Basis-Emitter-Übergang jedes Ausgangstransistors von einer Quelle einer temperaturabhängigen Spannung vorgespannt ist, welche eine wesentlich geringere Quellenimpedanz als die durch den Basis-Emitter-Übergang dargebotene Eingangsimpedanz hat. Die Quelle der temperaturabhängigen Spannung ist normalerweise eine in Flussrichtung vorgespannte Halbleiterflächendiode.
Diese Art der Vorspannung der Ausgangstransistoren eignet sich jedoch nicht sehr gut für monolithische integrierte Schaltungen. Die Wärmegradienten zwischen den verschiedenen Schaltungelementen einer integrierten Schaltung können sehr steil sein und sich in Abhängigkeit vom Signalpegel mit einer Frequenz bis zu etwa 10 Hz ändern. Es ist daher sehr schwierig einen einwandfreien Gleichlauf zwischen den Charakteristika eines Verstärker-Ausgangstransistors und der zur Vorspannung dienenden, in Flussrichtung vorgespannten Halbleiterflächendiode zu erreichen. Bei gewissen Anwendungen kann das gleiche Problem auch bei Verstärkern, die mit diskreten Bauelementen aufgebracht sind, auftreten.
Bei Gegentaktverstärkern, deren Ausgangstransistoren"aufeinandergesetzt"sind, d. h. bei
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sistoren durch Vorspannung ihrer Basiselektroden von Quellen mit niedriger Impedanz bestimmt. Wegen dieser und der sich durch die Zuführung der Betriebsspannung ergebenden Einschränkung
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der Arbeitspunkte der Ausgangstransistoren ist es ferner üblich, für diese Transistoren eine Gleichspannungsgegenkopplung vorzusehen. Durch diese Gegenkopplung werden die Kollektor-Emitter-Ruhespannungen der Ausgangstransistoren weiter auf feste Werte beschränkt.
Oft sind zwei Gegentaktverstärker der im vorangehenden Absatz beschriebenen Art so geschaltet, dass ihre Ausgangssignale sich hinsichtlich der Amplitude gleich, hinsichtlich der Richtung jedoch entgegengesetzt ändern. Der Lastkreis (Verbraucher) ist zwischen die Ausgangskreise der
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schen Kopplung zwischen den beiden Gegentaktverstärkern kein Gleichstrom fliesst, wenn die Arbeitspunkte der beiden Gegentaktverstärker auf die gleiche Gleichspannung stabilisiert sind.
Bisher war es üblich, die Gleichspannungen an den Ausgangsanschlüssen der beiden Gegentaktverstärker einer Verstärkerschaltung mit Brückenausgang unabhängig zu stabilisieren, indem für jeden der beiden Gegentaktverstärker eine eigene Gleichspannungs-Gegenkopplungsschleife verwendet wurde. Mit diesem Verfahren sind zwar im belastungsfreien Zustand niedrige Verzerrungen in der Ausgangssignalspannung jedes Gegentaktverstärkers erreichbar, Verzerrungen, die bei Belastung durch Unterschiede im Phasengang der beiden Verstärker verursacht werden, lassen sich jedoch hiemit nicht genügend korrigieren.
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Aus der US-PS Nr. 3, 212, 019 ist ein Brückenausgangsverstärker bekannt, bei welchem das Verstärkereingangssignal über eine Gegentakt-Treiberstufe den Basiselektroden von vier Transistoren jeweils derselben Leitfähigkeitsart zugeführt werden. Der Ausgang des Brückenverstärkers ist sowohl mit einer Last als auch mit den Eingängen eines Differenzverstärkers verbunden, der seinerseits wechselstrommässig mit dem Eingang der Gegentakt-Treiberstufe verbunden ist, wodurch eine Linearisierung erreicht wird.
Bei diesen bekannten Verstärkerschaltung erfolgt die Einstellung der Ruheströme der vier Transistoren durch variable Widerstände ; die Ruhestromabstimmung ist insbesondere dann wichtig, wenn ein Lautsprecher die Last darstellt, da dann wenn am Verstärkerausgang eine Ruheausgangsspannung auftreten würde, dies zumindestens Verzerrungen im Lautsprecherbetrieb bedingen würde.
Von Nachteil bei dieser bekannten Schaltung ist, dass nach erfolgter Fertigung jeder Verstärker für sich abgeglichen werden muss und dass zufolge Alterung später die Verstärker nachjustiert werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des vorstehend erläuterten Standes der Technik zu vermeiden. Ausgehend von einem Brücken-Ausgangsverstärker der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäss erreicht durch eine solche Ausbildung der Gegentakt-Treiberstufe, dass die Basiselektrode des zweiten und vierten Transistors von der Kollektorelektrode eines zugehörigen Transistors einer zweiten Leitfähigkeitsart angesteuert ist, wobei das Emitterruhepotential des zweiten und vierten Transistors schwimmend zwischen den an der ersten und an der zweiten Betriebsspannungsklemme angelegten Potentialen gehalten ist und dass die Verbindungen der ersten bzw. zweiten Ausgangssignalklemme des ersten und zweiten Transistors bzw.
dritten und vierten Transistors mit dem Eingang des Differenzverstärkers und die Verbindung des Differenzverstärkerausganges mit dem Eingang der Gegentakt-Treiberstufe direkte Verbindungen sind und eine erste Gegenkopplungsschleife bilden, die das Emitterruhepotential des zweiten und vierten Transistors im wesentlichen gleich gross hält.
Die einzige Figur der Zeichnung stellt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dar.
Die Schaltelemente des in der Zeichnung dargestellten Verstärkers mit Brückenausgang werden vorzugsweise mit Ausnahme des Verbrauchers --45--, bei dem es sich um einen Lautsprecher handelt, innerhalb einer monolithischen integrierten Schaltung hergestellt. Widerstände, neben deren Schaltsymbolen sich ein Strich befindet, werden als Pinch-Widerstände hergestellt. Zuerst soll die Arbeitsweise des Verstärkers mit Brückenausgang allgemein beschrieben werden, anschliessend werden bestimmte Gesichtspunkte hinsichtlich seiner Arbeitsweise genauer erläutert werden.
Dem Verstärker werden Eingangssignale über eine Klemme-T ;-zugeführt, die dann nacheinander in einer als emittergekoppelten Differenzverstärker ausgebildeten Eingangsverstärkerstufe - -10--, Verstärkertransistoren --11, 12-- in Kollektorschaltung, die als Darlington-Kaskade geschaltet sind, um einem Verstärkertransistor --13-- in Emitterschaltung verstärkt werden. Der Kollektorstrom des Transistors --13-- wird als Eingangsstrom einer Stufe --15-- zugeführt, die eine symmetrische Begrenzung der von Spitze zu Spitze gerechneten Signalstromaussteuerungen bewirkt, soweit diese Grenzwerte überschreiten, welche in Abhängigkeit von der Temperatur des als integrierte Schaltung aufgebauten Verstärkers bestimmt werden.
Die Stufe --15-- begrenzt den Maximalwert des von Spitze zu Spitze gerechneten Ausgangsstromes, wenn die Spannung an der Emitterelektrode eines Transistors --700-- der Versorgungsregel-
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--70-- herabgesetzt wird und liefert schliesslichsistors --700-- kann durch die folgenden drei Massnahmen verringert werden :
Erstens durch die Temperatur der integrierten Schaltung, wenn diese über einen Schwellwert ansteigt ; zweitens durch die S+ -Spannung an der Klemme --T 5 --, wenn diese unter einen Schwellwert absinkt und drittens da- durch, dass die Klemme--T 4--zur Sperrung des Verstärkers auf Massepotential geklemmt wird,
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Das Ausgangssignal von der strombegrenzenden Stufe --15-- wird Phasenteilerverstärkern - 20 und 25-- zugeführt. Jeder Phasenteilerverstärker erhält die Hälfte des Signalstromes und
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liefert unter dessen Steuerung zwei Ausgangsströme für Gegentakt B-Verstärker. Die Phasenteilerverstärker --20 und 25-- sind jeweils gemäss der US-PS Nr. 3, 573, 645 aufgebaut.
Die Phasenteilerverstärker-20 und 25-- werden durch eine Vorspannungsschaltung --30-so vorgespannt, dass die Verbund-Ausgangstransistoren --41, 42,43 und 44-- mit Basisruheströmen versorgen, die sich invers zu den Beta-Werten (Vorwärts-Stromverstärkungsfaktoren für Emitterschaltung) dieser Transistoren ändern. Dies erleichtert die Verringerung von Übernahmeverzerrungen in den im B-Betrieb arbeitenden Leistungsverstärkerausgangsstufen, während gleichzeitig die innere Verlustleistung in einem breiten Bereich von Temperaturschwankungen und Herstellungstoleranzen der Transistoreigenschaften minimal gehalten werden.
Die negativen Aussteuerungen der den Phasenteilerverstärker --20 und 25-- zugeführten Eingangsströme werden durch Transistoren --202 bzw. 252--, die als Verstärker in Basisschaltung arbeiten, verstärkt. Die positiven Aussteuerungen der den Phasenteilerverstärkern --20 und 25-zugeführten Eingängsströme werden durch Transistoren --203 bzw. 253-- verstärkt, die als Verstärker in Emitterschaltung arbeiten. Durch Gegenkopplung mittels als Dioden geschalteten Tran-
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--201Transistoren-203 und 253-- auf Eins herabgesetzt. Die Stromverstärkungsfaktoren der in Emitterschaltung arbeitenden Transistoren --203 und 253-- werden also gleich denen der in Basisschaltung arbeitenden Transistoren --202 und 252-- gemacht.
Der Transistor --203-- bildet mit einem in Basisschaltung arbeitenden Verstärkertransistor - eine Kaskadenschaltung, um seine Kollektorelektrode gegen Signalschwankungen zu isolieren, die sonst dort durch den Verbundtransistor --42-- als Reaktion auf den ihm von dieser Elektrode zugeführten Strom erzeugt würden. Solche Schwankungen würden keine Änderungen des Stromverstärkungsfaktors des Transistors --3-- verursachen und eine Quelle von Verzerrungen darstellen.
Die Ausgangstransistoren --41, 42,43 und 44-sind jeweils als Verbundtransistor dargestellt.
Dies ist eine stromverstärkende Einrichtung mit einem pnp-Eingangstransistor, dessen Basiselektrode die effektive Basiselektrode des Verbundtransistors bildet, und mehreren parallel geschalteten npnAusgangstransistoren, deren miteinander verbundene Emitterelektroden die effektive Kollektorelektrode des Verbundtransistors bilden. Die effektive Emitterelektrode des Verbundtransistors ist der Verbindungspunkt des Emitters des pnp-Eingangstransistors und der Kollektorelektroden der npnAusgangstransistoren. Die Kollektorelektrode des pnp-Eingangstransistors ist mit der Basiselektrode der npn-Ausgangstransistoren verbunden.
Die Verbundtransistoren --41, 42,43 und 44-- verhalten sich jeweils wie ein pnp-Transistor mit einer Stromverstärkung, die im wesentlichen gleich dem Stromverstärkungsfaktor seines pnp-Eingangstransistors multipliziert mit dem Stromverstärkungsfaktor eines der npn-Ausgangstransistoren ist, wobei angenommen wird, dass die Stromverstärkungsfaktoren aller npn-Ausgangstransistoren gleich sind. Die effektive Basis-, Emitter-und Kollektorelektrode des Verbundtransistors wird im folgenden immer einfach als Basis-, Emitter- bzw. Kollektorelektrode bezeichnet werden.
Die Ausgangs-Verbundtransistoren --41 und 43-- sind als kollektorbelastete Verstärker in Emitterschaltung geschaltet. Die Transistoren --42 und 44-- sind jeweils ebenfalls in Emitterschaltung geschaltet, wenn dies auch wegen ihrer Belastung am Emitter weniger offensichtlich ist.
Die Verbundtransistoren --41 und 42-- sind jeweils für das Eingangssignal im Gegentakt und für den Kollektor-Emitter-Ruhestrom in Reihe ("aufeinandergesetzt") geschaltet. Die Verbundtransistoren - 43 und 44-- sind in entsprechender Weise geschaltet.
Der Phasenverteilerverstärker --20-- ist derart mit den Basiselektroden der Verbundtransistoren --41 und 42-- verbunden, dass das Ausgangssignal an der Klemme --T2 -- im entgegengesetzten
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gangssignals an der Klemme --T 1 --, Die Kollektorströme der Verbundtransistoren --42 und 44-werden über Klemmen-Tbzw. Tll -- nach Masse abgeleitet.
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3 -- werdenverstärker --50-- subtraktiv kombiniert, um ein Gegenkopplungssignal für die Eingangskreise der Phasenteilerverstärker-20 und 25-- zu erzeugen.
Es ist also eine lokale Gegenkopplung der Aus-
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gangsverstärkerstufen mit den Verbundtransistoren --41, 42,43 und 44-- und der Phasenteilerver- stärker --20 und 25-- vorgesehen.
Die gegenphasigen Ausgangssignale an den Klemmen-T 2 und T 3 -- werden ferner in einem Differenzverstärker --60-- subtraktiv kombiniert, um ein weiteres Gegenkopplungssignal zu erzeugen. Dieses Gegenkopplungssignal wird der Eingangsverstärkerstufe --10-- zugeführt, um den Audioverstärker als Ganzes gegenzukoppeln.
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dargestellt ist, nach Masse überbrückt. Dieser grosse Kondensator bestimmt die dominierende Niederfrequenz-Zeitkonstante für die ganze Gegenkopplung. Die hohe Gleichstromverstärkung in der den ganzen Verstärker einschliessenden Gegenkopplungsschleife bleibt erhalten, so dass an der Last
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enverstärkung fürdagegen soweit herabgesetzt, dass sie gerade noch ausreicht, um niedrige Verzerrungen zu gewährleisten.
Die Darlington-Kaskade der Transistoren --11, 12 und 13-- ist mit einer phasenkompensierenden örtlichen Gegenkopplung durch ein Reihen-RC-Glied versehen, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist und typischerweise einen 18 kOhm Widerstand in Reihe mit einem 22 pF Kondensator enthält. Dieses RC-Glied befindet sich ausserhalb der integrierten Schaltung und wird zwischen die Klemmen-T, und T,-angeschlossen.
Die örtliche Gegenkopplung die die Ausgangsstufen mit den Verbundtransistoren --41, 42, 43 und 44-- sowie die Phasenteilerverstärker-20 und 25-- umfasst, verbessert den Phasengang in diesem Teil des Verstärkers, der sich in der den ganzen Verstärker einschliessenden Gegenkopplungsschleife befindet, und schützt dadurch gegen Störschwingungen bei höheren Frequenzen, insbesondere wenn die Last --45-- induktiv ist.
Die örtliche Gegenkopplungsschleife hält die Ruhespannungen an den Klemmen --T 2 und Tg- im wesentlichen auch gleich, wenn die von Spitze zu Spitze gerechneten Aussteuerungen des Ausgangsstromes von der begrenzenden Stufe --15-- auf Null herabgesetzt werden, was das Arbeiten der sich über den ganzen Verstärker erstreckenden Gegenkopplungsschleife unterbricht. Dadurch, dass die Ruhespannungen an den Klemmen --T 2 und Tg-im wesentlichen gleich gehalten werden, kann der Differenzverstärker --60-- an einem Schaltungsknoten --609-- im wesentlichen die gleiche Spannung aufrechterhalten, wenn die sich über den ganzen Verstärker erstreckende Gegenkopplungs-
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ist wie wenn diese Gegenkopplungsschleife arbeitet.
Die Ladung des die Klemme --T7 -- abblockenden Kondensators wird daher nicht sehr beeinflusst, wenn sich der Verstärkungsgrad der Stufe --15-- ändert. Dies verhindert, dass zwischen den Klemmen --T 2 und T 3 -- unerwünschte niederfrequente Einschwingvorgänge auftreten, wenn eine Sperrung durch Klemmen der Klemme --T4-- auf Massepotential erfolgt.
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darstellenden Verstärkers mit Brückenausgang eingegangen werden. Die pnp-Verbund-Ausgangs- transistoren --41, 42, 43 und 44-- erhalten Basisströme von den Kollektorelektroden der Transistoren --202, 204,253 bzw. 252--.
Die Transistoren --202, 204,253 und 252-- arbeiten als Stromquellen, da ihre Quellenimpedanz wesentlich höher ist als die Eingangsimpedanzen an den Basiselektroden der Transistoren --41, 42,43 und 44-- bei normalen Verhältnissen hinsichtlich der Belastung durch die Last --45--. Die Ruhespannung an der Klemme --T2-- wird durch den Innenwiderstand der Transistoren --41 und 42-- und nicht durch eine etwaige Emitterfolgerwirkung des Transistors --42-bestimmt. Die Ruhespannung an der Klemme --T3 -- wird gleichfalls durch die Innenwiderstände der Transistoren --43 und 44-- und nicht durch eine etwaige Emitterfolgerwirkung des Transistors - bestimmt.
Die Verbundtransistoren --41, 42,43 und 44-- werden durch ihre Basisvorspannung nicht daran gehindert, ihre relativen Kollektor-Emitter-Spannungen in Abhängigkeit von ihren jeweiligen Temperaturen einzustellen.
Die Verstärkung der Ausgangs-Verbundtransistoren-41, 42,43 und 44--, deren Signal- und Ruhestrom von relativ hochohmigen Quellen erhalten wird, werden durch ihre Stromverstärkungsfaktoren hfe bestimmt. Dies steht im Gegensatz zu der konventionellen Praxis, den Ausgangsver-
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stärkertransistoren die Signal- und Vorspannungen von relativ niederohmigen Quellen zuzuführen, wobei dann der Verstärkungsfaktor dieser Transistoren durch ihre Steilheiten gm bestimmt wird.
Für konstante Ausgangsstromwerte ändert sich das hfe eines Siliziumtransistors nur um 0, 7% pro
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Mit den konventionellen Vorspannungstechniken hat es sich bei als integrierte Schaltung aufgebauten Verstärkern als sehr schwierig erwiesen, einen Gleichlauf zwischen den Leitungseigenschaften von Halbleiterübergängen, die die Basis-Emitter-Spannung für Ausgangstransistoren bestimmen, mit den Leitungseigenschaften der Ausgangstransistoren zu erreichen. Der Grund hiefür sind die steilen und sich rasch ändernden Temperaturgradienten in integrierten Schaltungen. Sie verhindern, dass die Ausgangstransistoren und die ihre Basisvorspannungen bestimmenden Halbleiter- übergänge jemals Temperaturen annehmen, die um einen konstanten Betrag gegeneinander versetzt sind, was eine Voraussetzung für den Gleichlauf der Leitungseigenschaften darstellt.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verstärker stellt der Gleichlauf der Ausgangs-Verbundtransistoren - 41, 42,43 und 44-- mit ihrer Vorspannungsschaltung --30, 20 und 25-- ein wesentlich weniger
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gesteuert wird.
Ein weiterer Grund für die Vorspannung der Ausgangs- oder Verbundtransistoren --41, 42, 43 und 44-- von Stromquellen hoher anstatt niedriger Impedanz besteht darin, dass die sich ändernden thermischen Gradienten in der integrierten Schaltung dadurch weniger Einfluss auf die Verstärkung der Verbundtransistoren --41, 42,43 und 44-- haben. Die Konstanz und Übereinstimmung der Verstärkungen dieser Transistoren bleiben also trotz der sich rasch ändernden Temperaturverhältnisse an den verschiedenen Teilen der integrierten Schaltung verhältnismässig gut. Eine wesent-
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mit Brückenausgang sind diese Verstärkungsschwankungen der Ausgangstransistoren, die durch Temperaturänderungen verursacht werden, welche von den elektrischen Signalen abhängen, die von den Ausgangstransistoren verstärkt werden.
Die Verstärker werden durch diese Effekte relativ wenig beeinflusst.
Im folgenden soll nun erläutert werden, wie die Transistoren --41, 42,43 und 44-- ihre Emitter-Kollektor-Spannungen einstellen, um die inneren Verluste zu konzensieren. Die Transistoren - 41, 42, 43 und 44-- mit höherer Stromverstärkung werden näher an der Sättigung arbeiten als die mit niedrigerer Stromverstärkung, d. h. dass die Einheiten mit höherer Stromverstärkung eine niedrigere Kollektor-Emitter-Spannung haben als die Einheiten mit niedrigerer Stromverstärkung.
Die Verlustleistung ist daher in den Einheiten mit höherer Stromverstärkung kleiner als in den Einheiten mit niedrigerer Stromverstärkung und die Temperaturen steigen daher in den Einheiten
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Hiedurch wird die Stromverstärkung der Einheiten mit ursprünglich höherer Stromverstärkung bezüglich der Stromverstärkung der Einheiten mit ursprünglich niedrigerer Stromverstärkung herabgesetzt, da die Stromverstärkung mit zunehmender Temperatur zunimmt. Die höhere Kollektor-EmitterSpannung der Einheiten mit niedrigerer Stromverstärkung hat eine höhere Verlustleistung zur Folge, die die Temperatur und damit die Stromverstärkung erhöht. Die Ausgangs-Verbundtransistoren - -41, 42,43 und 44-- arbeiten im Effekt also derart, dass sich ihre Verlustleistung gegenseitig angleichen.
Diese "Symmetrierung" der Verlustleistungen in den Ausgangs-Transistoren-41, 42, 43 und 44-- kann als thermische Rückkopplung (Gegenkopplung) angesehen werden, die gleichsinnige Fehler in den Ruhespannungen an den Klemmen --T 2 und T 3 -- verringert. Die themrische Rückkopplungswirkung hängt davon ab, dass die emitterbelasteten Ausgangsverstärkerstufen-42 und 44-- von relativ hochohmigen Schaltungen mit Basisströmen versorgt werden. Dies ermöglicht es über die Änderung der Stromverstärkung der Verbund-Transistoren --41, 42, 43 und 44--, deren EmitterKollektor-Spannungen in der beschriebenen Weise zu ändern.
Diese Arbeitsweise wäre nicht möglich, wenn der Verstärker mit Brückenausgang mit dem konventionelleren Verfahren der Vorspannung der Ausgangsverstärkerstufen arbeiten würde, bei dem erstens die Eingangssignale und die Vor-
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ren hfe der im Ausgang liegenden Einheiten bestimmt wird.
Die thermische Rückkopplungswirkung arbeitet bei grossen Signalen am wirksamsten, da in diesem Falle die Verlustleistung in den Verbund-Transistoren --41, 42,43 und 44-- entsprechend gross ist. Bei der niedrigeren Verlustleistung im Ruhezustand ist die thermische Rückkopplung schwächer. Der volle Ausgangssignalhub wird jedoch nur bei grossen Signalen benötigt.
Die in der integrierten Schaltung von Natur aus gute Übereinstimmung der Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren --41, 42,43 und 44-- strebt dahin, die Ruhespannung an den Klemmen --T2 und Tg- jeweils im wesentlichen in der Mitte zwischen der B+ -Spannung an der Klemme --T5 -- und dem Massepotential an der Klemme-T und T - zu halten, auch wenn keine thermische Rückkopplung
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die einen Strom der einen oder andern Polarität durch die Last --45-- fliessen lassen.
Der in der Zeichnung dargestellte Verstärker mit Brückenausgang arbeitet nur mit differenzmässiger Gleichspannungsrückkopplung von seinen Ausgangsklemmen --T2 und Tus-zou seiner Ein- gangstufe veine Korrektur erfolgt also dann, wenn die Stromverstärkung der Ausgangsverstärkerstufen mit den Transistoren --41 und 44-- von der der Ausgangsverstärkerstufen mit den Transistoren --42 und 43-- abweicht. Es ist keine Gleichtakt-Gleichspannungsrückkopplung von den Ausgangsklemmen-T 2 und T2-- vorgesehen, die die Angleichung der Verlustleistungen der Ausgangs-Verbund-Transistoren --41, 42,43 und 4-- stören könnte.
Gleichtaktverzerrungen in den Ausgangssignalen an den Klemmen --T2 und Tu-brauchen nicht korrigiert werden, um einen Verstärker mit niedrigen Verzerrungen zu schaffen, da diese keinen Stromfluss durch die Last --45-- bewirken.
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Verzerrungen in den Ausgangssignalen verwendet werden, sollen in der Lage sein, Eingangs- signale praktisch des ganzen Bereiches zwischen B+ + (die typischerweise bei 10 Volt oder mehr liegen) und Masse annehmen zu können.
Diese Verstärker sollen eine gute Unempfindlichkeit gegen Gleichtaktsignale haben, da die Gleichtakt-Rückkopplung um die Ausgangsverstärkerstufen mit den
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gekoppelten Transistoren, einer Konstanzstromquelle zur Erzeugung der Emitterströme für diese Transistoren, Emittergegenkopplungswiederstände zur Vergrösserung des zulässigen Eingangssignalamplitudenbereiches und einem Stromspiegelverstärker, der aktive Kollektorbelastungen für die
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brauchen jedoch nicht mehr als zwei gepaarte Widerstände und einen Stromspiegelverstärker.
Die Ruheeingangsspannung an den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker --20 und 25-neigt wegen der Regelwirkung der Eingangstransistoren, bei denen eine direkte Verbindung zwi- schen Kollektor- und Basiselektrode besteht, dazu, den Wert VBE anzunehmen. VBE ist die Offset- spannung an einem in Flussrichtung vorgespannten Emitterübergang eines Transistors und ist, obgleich es von der Emitterstrombelastung und der Betriebstemperatur abhängt, von Transistor zu Transistor im wesentlichen gleich, wenn die Transistoren aus demselben Halbleitermaterial hergestellt werden.
Der Differenzverstärker --50-- sollte, wenn seine Verbindung zu den Phasenteilerverstärkern - 20 und 25-- aufgetrennt ist, korrigierende Gegenkopplungssignale mit einer Ruhespannung liefern,
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kopplungssignale den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker --20 und 25-- direkt zuzuführen, ohne dass dies das Fliessen eines ihren Ruhearbeitspunkt störenden Gleichstromes verursachen wür-
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Man betrachte nun zum Zwecke der Analyse die Arbeitsweise des Differenzverstärkers --50-- für den Fall, dass seine Verbindung zu den Phasenteilerverstärkern --20 und 25-- aufgetrennt ist. Die Transistoren --501 und 502-- liegen in einer Stromspiegelverstärkerschaltung --30-- mit Eingangs- und Ausgangsknoten in der Kollektorelektrode des Transistors -501-- bzw. der des Tran- sistors-502--. Die direkte Verbindung zwischen der Kollektorelektrode und der Basiselektrode des Transistors --501-- hält die Kollektorelektrode auf einer Spannung, die um die Basis-EmitterOffsetspannung V BE bezüglich des Bezugspotentials versetzt ist und regelt den Kollektorstrom, so dass er den sich ergebenden Stromfluss durch einen Widerstand --504-- annimmt.
Da den BasisEmitter-Übergängen der Transistoren --501 und 502-- durch ihre Parallelschaltung gleiche Offsetspannungen aufgezwungen werden, sind ihre Kollektorströme im wesentlichen gleich. Durch den Widerstand --505-- wird daher ein Strom fliessen, der im wesentlichen gleich dem den Widerstand - 504-- durchfliessenden Strom ist, der von dem diesem Widerstand liegenden Potential abhängt.
Da der Widerstand -505-- den gleichen Widerstandswert wie der Widerstand --504-- hat, tritt am Widerstand -504-- der gleiche Spannungsabfall auf wie am Widerstand --505--.
Die Spannung an der Kollektorelektrode des Transistors --502-- ist gleich der Spannung an der Klemme --T2 -- abzüglich der Spannung am Widerstand --505--. Die Spannung am Widerstand
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spannungsanteile dieser Spannungen gleich sind, ist die sich bei offenem Kreis einstellende Ruhespannung an der Kollektorelektrode des Transistors --502-- wie gewünscht gleich Vue.
Wenn die Verbindung zwischen dem Ausgangskreis des Differenzverstärkers --50-- und den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker --20 und 25--, die nur zu Zwecken der Analyse aufgetrennt worden waren, in Takt ist, arbeitet die Schaltungsanordnung folgendermassen : Die Spannung an der Kollektorelektrode des Transistors --502-- wird durch die Eingangskreise der Phasenteiler-
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durch seine Kollektor-Basis-Rückkopplung ebenfalls auf dem Wert VBE gehalten. Die Spannung an der Klemme-Tz-lässt im Widerstand --505-- einen gewissen Strom fliessen.
Wenn die Spannung an der Klemme --T 3 -- im wesentlichen gleich der an der Klemme --T 2 -- ist, entspricht der Strom im Widerstand --504-- dem im Widerstand --505-- und lässt wegen des Stromspiegelverstärkers --503-- im Transistor --502-- einen entsprechenden Kollektorstrom fliessen. Der Stromfluss im Widerstand
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--502-- undteilerverstärker-20 und 25-- erhalten keinen Eingangsstrom.
Wenn die Spannung an der Klemme - T2 - positiver ist als die an der Klemme --T3 -- fliesst durch den Widerstand --505-- mehr Strom
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Strom wird dann den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker --20 und 25-- zugeführt. Wenn die Spannung an der Klemme --T2 weniger positiv ist als die an der Klemme --T3 -- reicht der den Widerstand --505-- durchfliessenden Strom nicht aus, um den Transistor --502-- mit genügend
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verstärker --20 und 25-- gezogen.
Der Differenzverstärker -60-- liefert an die Eingangsstufe --10-- korrigierende Gegen-
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des Transistors --101-- ist. Die Basiselektroden der Transistoren --101 und 102-- der Eingangs- stufe -10-- müssen mit einer Spannung betrieben werden, die um mehr als VBE positiver ist als die Referenzspannung, um zwischen sich die Wirkung eines emittergekoppelten Differenzverstärkers zu entfalten. Diese Differenzverstärkerwirkung wird dazu benutzt, das Eingangssignal und das Gegenkopplungssignal an der Basiselektrode des Transistors --101-- bzw. der des Transistors subtraktiv zu kombinieren.
Der Kollektorstrom des Transistors --102-- stellt ein Fehlersignal dar, das in den Schaltungselementen --11; 12; 13; 15; 20, 25 ; 41, 42 ; 43, 44-- weiter verstärkt wird, um schliesslich als Ausgangssignal zwischen den Klemmen --T 2 und Ta-zu erscheinen.
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Die Betriebseigenschaften der Differenzverstärker --50 und 60-- stimmen im wesentlichen überein, mit der Ausnahme der Unterschiede in den Ruhevorspannungen, die sich durch die Zwischenschaltung von Widerständen --603, 604-- und eines Kollektorverstärkertransistors --605-- im Diffe- renzverstärker --60-- ergeben. Die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors --601-- wird so geregelt, dass sie gleich der Summe der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren --601 und 605-ist. Durch eine Widerstandsspannungsteilerwirkung ist der Spannungsabfall am Widerstand --603--
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:-605--.
Die Ruhespannung am Schaltungsknoten --609-- entspricht der am Schaltungsknoten --608--, wenn die Ruhespannungen an den Klemmen --T2 und T3-- gleich sind. Dies rührt von der Strom- spiegelverstärkerwirkung. der Transistoren --601 und 602-- sowie den gleichen Widerstandswerten der Widerstände --606 und 607-- her. Die Ruhespannung am Schaltungsknoten --608-- ist gleich dem Spannungsabfall am Widerstand --603-- (27 bis 57 mV) zuzüglich der Basis-Emitter-Offsetspannungen der Transistoren --601 und 605--.
Dieser Wert der Ruhespannung wird der Basiselektrode des Transistors --102-- aufgedrückt und die sich über den ganzen Verstärker erstreckende Gegenkopplung stellt sie auf im wesent-
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Die an den Klemmen--T. und T --erscheinenden Signalspannungen werden durch den Differenz- verstärker -60-- subtraktiv kombiniert und der Basiselektrode des Transistors --102-- im Sinne einer Gegenkopplung zugeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brücken-Ausgangsverstärker mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Transistor einer ersten Leitfähigkeitsart, wobei die Emitterelektroden des ersten und dritten Transistors an eine erste Betriebsspannungsklemme und die Kollektorelektroden des zweiten und vierten Transistors an eine zweite Betriebsspannungsklemme, die Kollektorelektrode des ersten Transistors und die Emitterelektrode des zweiten Transistors an eine erste Signalausgangsklemme und die Kollektorelektrode des dritten Transistors und die Emitterelektrode des vierten Transistors an eine zweite Ausgangssignalklemme angeschlossen sind,
ferner mit einer Gegentakt-Treiberstufe die zur gleichzeitigen Durchsteuerung des ersten und vierten Transistors durch positive an ihrem Eingang liegen-
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sistors und zur gleichzeitigen Durchsteuerung des zweiten und dritten Transistors durch negative an ihrem Eingang liegende Signalkomponenten mit zweiten Ausgängen an die Basiselektrode des zweiten und dritten Transistors angeschlossen ist, mit einem Differenzverstärker, der mit seinem Ausgang an den Eingang der Gegentakt-Treiberstufe geführt und mit seinem invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen unter Bildung einer Gegenkopplungsschleife an die erste bzw.
zweite Ausgangssignalklemme angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung der Gegentakt-Treiberstufe (20,25), dass die Basiselektrode des zweiten (42) und vierten (44) Transistors von der Kollektorelektrode eines zugehörigen Transistors (204,252) einer zweiten Leitfähigkeitsart angesteuert ist, wobei das Emitterruhepotential des zweiten (42) und vierten (43) Transistors schwimmend zwischen den an der ersten und an der zweiten Betriebsspannungsklemme angelegten Potentialen gehalten ist und dass die Verbindungen der ersten bzw. zweiten Ausgangssignalklemme des ersten (41) und zweiten (42) Transistors bzw.
dritten (43) und vierten (44) Transistors mit dem Eingang des Differenzverstärkers (50) und die Verbindung des Differenzverstärkerausganges nit dem Eingang der Gegentakt-Treiberstufe (20,25) direkte Verbindungen sind und eine erste 3egenkopplungsschleife bilden, die das Emitterruhepotential des zweiten (42) und vierten (44) Tran- sisters im wesentlichen gleich gross hält.
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