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Die Erfindung bezieht sich auf die Magnetaufnahme und -wiedergabe von elektrischen Signalen und betrifft insbesondere als integrierter Schaltkreis aufgebaute Verstärker.
Mit dem grössten Nutzeffekt kann der erfindungsgemässe Verstärker in radioelektronischen Geräten zur Aufnahme und Wiedergabe von Niederfrequenzsignalen, beispielsweise in stereophonischen Ton- bandgeräten, verwendet werden.
Es sind als integrierter Schaltkreis aufgebaute Zweikanalverstärker bekannt, die in der Zeit- schrift "IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers", 1792, Heft 3, S. 201 bis 203, beschrieben sind.
Der bekannte, als integrierter Schaltkreis ausgeführte Zweikanalverstärker enthält zwei identisch aufgebaute Kanäle, von welchen jeder eine mit Transistoren vom pnp-Typ bestückte und mit einer durch Transistoren von entgegengesetzten Leitfähigkeitstypen gebildeten dynamischen
Belastung versehene Differenzverstärkereingangsstufe, eine Zwischenstufe mit einem Eingangs- und einem Ausgangstransistor mit dynamischer Belastung sowie eine mit Komplementärtransistoren be- stückte und mit Überlastschutzelementen ausgeführte Endstufe umfasst. Darüber hinaus enthält dieser
Verstärker eine Einrichtung zur Sicherung des Gleichstromverstärkerbetriebes, welche mit dem je- weiligen Kanal gekoppelt ist.
Unter den Bedingungen der Serienproduktion hängen die Betriebskenngrössen des erwähnten
Verstärkers in einem bedeutenden Masse von technologischen Faktoren ab. So tritt beispielsweise eine Streuung des Ruhestroms sowie die des Verstärkungsfaktors zutage, wodurch die Anzahl der hergestellten gebrauchstauglichen Erzeugnisse reduziert wird. Darüber hinaus sind dem erwähnten
Verstärker erhöhte Klirrverzerrungen sowohl im Kleinsignalbereich als auch bei den Maximalbe- triebswerten der Ausgangsspannung eigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen als integrierter Schaltkreis auf- gebauten Zweikanalverstärker zu entwickeln, bei dem es möglich ist, durch eine neue schaltungs- technische Gestaltung die Reproduzierbarkeit der Parameter zu erhöhen sowie die Anzahl der her- gestellten gebrauchstauglichen Erzeugnisse bei deren Serienproduktion zu vergrössern.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein als integrierter Schaltkreis aufgebauter
Verstärker, enthaltend zwei identisch aufgebaute Kanäle, von welchen jeder eine mit Transistoren vom pnp-Typ bestückte Differenzeingangsstufe, eine mit einem Eingangs-, einem Überlastschutz- und einem Ausgangstransistor vom pnp-Typ, einer Überlastschutzdiode bestückte und mit einer dynamischen Belastung versehene Zwischenstufe sowie eine mit Komplementärtransistoren mit Wider- ständen in den Emitterstromkreisen und mit zwei Transistoren von unterschiedlichem Leitfähigkeits- typ bestückten Überlastschutzbauelementen ausgestattete Endstufe, sowie eine an den jeweiligen
Kanal angeschlossene Einrichtung zur Sicherung des Gleichstromverstärkerbetriebes dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen der Zwischenstufe und der Endstufe zusätzlich zwei Transistorpärchen geschaltet sind,
welche denselben Leitfähigkeitstyp je Pärchen aufweisen, der erste Transistor mit dem zweiten und der dritte Transistor mit dem vierten hintereinandergeschaltet sind, wobei der dritte Transistor und der vierte Transistor an den Ausgangstransistor der Zwischenstufe, und der erste Transistor und der zweite Transistor an den Belastungstransistor angeschlossen sind, welche von demselben Leitfähigkeitstyp wie diese sind, wobei die Zusammenschaltungspunkte eines jeden Transistorpärchens an die Basis jedes Endstufentransistors angeschlossen sind, welche von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind, die Basis-Emitter-Übergänge des vierten und des ersten Transistors den Basis-Emitter-Übergängen des Ausgangstransistors und des Transistors der dynamischen Belastung der Zwischenstufe parallelgeschaltet sind,
die Basis des zweiten und des dritten Transistors miteinander verbunden und an den Ausgang der Zwischenstufe angeschlossen und deren Kollektoren an die ihrem Leitfähigkeitstyp entsprechenden Spannungsversorgungsschienen angeschlossen sind, dabei die Basis und die Emitter jedes der Transistoren miteinander verbunden und die Zusammenschaltungspunkte jedes Schutztransistors an den Ausgang des Verstärkers, die Zusammenschaltungspunkte der Emitter an den Ausgang der Zwischenstufe, und deren Kollektoren an die ihrem Leitfähigkeitstyp entsprechenden Spannungsversorgungsschienen angeschlossen sind.
Eine solche schaltungstechnische Gestaltung des als integrierter Schaltkreis aufgebauten Verstärkers ermöglicht es, eine erhöhte Stabilität des Ruhestroms und eine geringere Streuung dieses Stroms bei Einzelerzeugnissen zu erzielen sowie eine Reserve der Spannungsverstärkung zu sichern,
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wodurch die Anzahl der hergestellten gebrauchstauglichen Erzeugnisse bei deren Serienproduktion erhöht wird. Durch die Verwendung des erfindungsgemässen Verstärkers wird es möglich, Klirrver- zerrungen sowohl im Bereich der Kleinst- als auch im Bereich der Maximalwerte der Signale zu verringern sowie die Maximalamplitude der Ausgangsspannung zu vergrössern.
Des weiteren wird das Wesen der Erfindung durch deren eingehende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 das Funktionsschaltbild des als integrierter Schaltkreis ausgeführten Verstärkers, gemäss der Erfindung ; Fig. 2 das Schaltbild eines der beiden Kanäle des Verstärkers, gemäss der Erfindung.
Der Verstärker (Fig. 1) schliesst zwei identisch aufgebaute Kanäle-l und 2--, welche die Verstärkung der Eingangssignale sichern, und eine Einrichtung --3-- zur Sicherung des Gleichstromverstärkerbetriebes ein. Der jeweilige Kanal--1 bzw. 2-- (in Fig. 2 ist nur Kanal --1-- dar- gestellt) weist eine Eingangs-, eine Zwischen- und eine Endstufe auf" entsprechend --4, 5, 6--, welche miteinander verbunden sind (herkömmlicherweise durch galvanische Verbindung).
Die Eingangsstufe --4-- ist mit den in Differenzverstärkerschaltung betriebenen Transi- storen --7 und 8-- vom pnp-Typ und mit einer durch Transistoren --9 und 10-- (vom npn-Typ) gebildeten dynamischen Belastung sowie mit einem mit einem Transistor --11-- bestückten Stromgenerator bestückt, wobei die Basis des Transistors --11-- an den als eine Diode geschalteten Transistor --12-- angeschlossen ist.
Die Zwischenstufe --5-- enthält einen mit einem Transistor --13-- vom npn-Typ bestückten Emitterfolger, einen Ausgangstransistor --14-- vom npn-Typ mit einem Transistor --15-- vom pnp-Typ als dynamische Belastung, einen dem Eingang der Zwischenstufe parallelgeschalteten Überlastschutztransistor --16-- vom npn-Typ sowie eine zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Zwischenstufe geschaltete Schutzdiode --17--.
Die Endstufe --6-- stellt eine Leistungsverstärkungsstufe dar. Sie ist mit in Gegentaktschaltung betriebenen mit Transistoren --18 und 19-- vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (Komple-
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Zwischen der Basis der Transistoren --18 und 19-- und dem Ausgang der Zwischenstufe --5-sind erfindungsgemäss zwei Transistorpärchen --22, 23 und 24, 25-- in Serienschaltung des ersten mit dem zweiten und des dritten mit dem vierten Transistor geschaltet, wobei die zu dem jeweiligen Transistorpärchen gehörenden Transistoren von demselben Leitfähigkeitstyp sind (im ersten Pärchen sind die Transistoren-22, 23-vom pnp-Typ, und im zweiten Pärchen sind die Transistoren --24, 25-- vom npn-Typ).
Der Zusammenschaltungspunkt der Transistoren --23, 24-- ist mit der Basis des Transistors --18-- und dieser der Transistoren --24, 25-- mit der Basis des Transistors --19-gekoppelt, die Kollektoren sind an die entsprechenden Speiseschienen --26 und 27--, und die Basis des zweiten Transistors --23-- und des dritten Transistors --24-- an den Ausgang der Zwischen- stufe --5-- angeschlossen, Der Basis-Emitter-Übergang des Transistors --22-- ist dem Basis-Emitter- - Übergang des Transistors --15--, und der des Transistors --25-- dem Transistor --14-- parallelgeschaltet.
Die Emitter der Transistoren --14 und 25-- sind über einen gemeinsamen Widerstand --28-- an die Speiseschiene --26-- angeschlossen,
Die Transistoren --22, 23-- sind in ähnlicher Weise wie die Transistoren --24, 25-- ausgeführt, dabei dient als Kollektor des Transistors --23-- das Substrat der integrierten Schaltung.
Darüber hinaus ist zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Ausgang der Zwischen- stufe --5-- ein Transistorpärchen --29 und 30-- vom npn- und pnp-Typ geschaltet, welches in ähnlicher Weise wie die Transistoren --18 und 19-- der Endstufe ausgeführt sind. Die Basis und Emitter der Transistoren --29 und 30-- sind miteinander entsprechend verbunden. Die Basis-Zusammenschaltungsprodukte sind an den Ausgang des Verstärkers, die Emitter-Zusammenschaltungs- punkte an den Ausgang der Zwischenstufe --5--, und die Kollektoren sich an die entsprechenden Speiseschienen-26 und 27-- angeschlossen.
Die Wirkungsweise der Schaltung besteht im folgenden : Beim Anlegen der Speisespannung an die Schienen --26-- (-ES) und --27-- (+ES) erzeugt die Einrichtung --3-- einen Konstantstrom, welcher den als Diode geschalteten Transistor --12-- speist. Der Spannungsabfall an der Einrichtung --3-- dient als Referenzspannung für die mit Transistoren --11, 15 und 22-- bestückten Strom-
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generatoren, die den Verstärkerbetrieb der Differenzeingangsstufe, der Zwischen- und der Endstufe, entsprechend --4, 5 und 6--, sichern. Die Vorspannung der Ausgangstransistoren --18 und 19-wird durch die Ströme bestimmt, welche durch die Vorspannungstransistoren --23 und 24-- fliessen, und welche ihrerseits durch die Transistoren --22 und 25-- vorgegeben werden.
Die Vorspannung
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Durch Veränderung der Stärke des durch diese Transistoren fliessenden Stroms sowie durch Veränderung der Emitterflächen werden die Symmetrie und die hohe Linearität der Kennwerte des Verstärkers in Magnettonaufnahmegeräten sowie eine hohe Reproduzierbarkeit seiner Parameter bei Serienproduktion erreicht.
Der Ruhestrom des Pärchens von Ausgangstransistoren --18 und 19-ist der Strom der Transistoren --23 und 24-- des Vorspannungstransistorpärchens multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor --m--, wo --m-- das Verhältnis der Emitterflächen der Transistoren --18 und 19-- zu denen der Transistoren --23 und 24-- darstellt. Zusätzlich dienen die Transistoren --23 und 24-- als zwischen dem Ausgang der Zwischenstufe --5-- und dem Eingang der Endstufe --6-- geschaltete Emitterfolger, wodurch die Einwirkung der Belastung auf den Verstärkerbetrieb in der Zwischenstufe --5-- herabgemindert und die Reserve der Spannungsverstärkung in dem gesamten Verstärker vermehrt wird.
Das Eingangssignal, welches an den nicht invertierenden Plus-Eingang und/oder den invertierenden Minus-Eingang eines jeden der Kanäle --1 (2) -- des Verstärkers zugeführt wird, wird spannungsgemäss durch die Differenzeingangsstufe --4-- und die Zwischenstufe --5-- und leistungs-
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der Zwischenstufe --5-- spricht das mit dem Transistor --16-- und dem Widerstand --28-- bestÜckte Überlastschutzelement an. Der zunehmende Spannungsabfall an dem Widerstand --28-- unter einen bestimmten Pegel führt das Öffnen des Transistors --16-- herbei, welcher den Eingang der Zwischenstufe überbrückt.
Beim Kurzschluss oder bei der am Verstärkerausgang auftretenden Überlastung wird der Strom in dem Stromkreis der Transistoren --18 und 19-- grösser und dementsprechend nimmt der Spannungsabfall an den Widerständen --20 und 21-zu, in Abhängigkeit von der Polarität des zu verstärkenden Signals. Dieser Strom gelangt durch die geöffneten Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren --18 und 23 bzw. 19 und 24-- an die Transistoren --29 oder 30--.
Die Werte des Spannungsabfalls an den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren --18 und 23-- (--19 und 24--) sind für jeden Transistor ungefähr gleich, dem Stromvorzeichen aber entgegengesetzt und gleichen einander fast aus, wodurch der Spannungsabfall an den Widerständen --20 und 21--, welcher dem Ausgangsstrom proportional ist, fast ausschliesslich an den Basis-Emitter-Übergang der Überlastschutztransistoren --29 und 30-- angelegt wird. Die letzteren öffnen sich bei Überlastungen und Kurzschlüssen im Belastungsstromkreis, überbrücken die Hauptstromkreise der Transistoren --24 oder 23-- und beugen somit der weiteren Vergrösserung der Signale der Transi- storen-18 und 19-- des Ausgangspärchens vor.