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Die Erfindung bezieht sich auf die Magnetaufnahme und -wiedergabe von elektrischen Signalen und betrifft insbesondere als integrierter Schaltkreis aufgebaute Wiedergabeverstärker für stereophonische Tonbandgeräte.
Mit dem grössten Nutzeffekt kann dieser Verstärker in den Wiedergabekanälen stereophonischer Heimtonbandgeräte verwendet werden.
In der Regel werden die Wiedergabeverstärker für Tonbandgeräte, darunter auch integrierte Verstärker, in Form von einer oder mehreren Zweistufenschaltungen mit Serien parallel- und Parallelseriengegenkopplung aufgebaut.
Es sind zweistufige integrierte Schaltkreise bekannt, die mit Transistoren vom npn-Typ mit Parallelseriengegenkopplung arbeiten.
Wie die Praxis erwiesen hat, verfügen solche Schaltkreise über einen ungenügenden Verstärkungsfaktor. Darüber hinaus haben die Verstärker bei Überlastung einen bedeutenden Klirrfaktor sowie eine schwache Störungsstabilität.
Es ist auch ein rauscharmer integrierter Schaltkreis bekannt, welcher als Verstärker für stereophonische Tonbandgeräte verwendet werden kann. Dieser Schaltkreis umfasst zwei identisch aufgebaute Kanäle, von welchen jeder eine mit Transistoren vom npn-Typ bestückte Eingangs- und Zwischenstufe zur Spannungsverstärkung mit Rückkopplungswiderständen, einen Ausgangsemitterfolger mit einer dynamischen Belastung sowie eine Vorspannungsquelle enthält. Es ist zu vermerken, dass bei der Verwendung des integrierten Schaltkreises LM 381 als Verstärker für stereophonische Tonbandgeräte, d. h. wenn der mindestzulässige Rauschpegel erforderlich ist, in der Eingangsstufe nur ein Zweig der Differenzverstärkerschaltung verwendet wird.
Demzufolge erfordert der vorstehend erläuterte Schaltkreis beim Wiedergabe-Verstärkerbetrieb entweder eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung von deren Bauelementen (insbesondere bezüglich der Wirkwiderstandsbelastung), wodurch die Anzahl der hergestellten gebrauchstauglichen Erzeugnisse bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen reduziert wird, oder den Einbau von zusätzlichen externen Regelelementen, wodurch der Arbeitsaufwand bei deren Verwendung in den Geräten erhöht wird.
Darüber hinaus wird das sachgemässe Funktionieren des Schaltkreises bei derartiger Schaltungsanordnung durch ein geringes Grössenverhältnis der Gegenkopplungsstromkreiselemente, durch welche der Verstärkerbetrieb und die Form der Amplitudenfrequenzkennlinie des Verstärkers vorgegeben werden, beeinflusst. Tatsächlich beträgt der Kollektorbelastungswert des integrierten Schaltkreises LM 381 200 kn. Bei der Fertigung eines Festkörperschaltkreises ist es technologisch kompli-
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änderungen hervorgerufen und demzufolge Veränderungen der optimalen Anpassungsbedingungen des Widerstandswertes des Magnetkopfes und des Eingangswiderstandes des Verstärkers sowie die Veränderung seiner Rauschcharakteristiken herbeigeführt werden, d. h. die Verminderung der Qualität der Wiedergabe von elektrischen Kenngrössen bedingt wird.
Die schaltungstechnische Gestaltung des bekannten, als integrierter Schaltkreis aufgebauten Verstärkers ist derart, dass bei der Verwendung des internen Emitterwiderstandes von 10 ka die Widerstandswerte der Stromkreiselemente sich auf die Summengrösse von 100 bis 150 ka beschränken und das Überbrücken des Emitterkreiswiderstandes zwecks Reduzierung des Einflusses der Stromänderungen in der ersten Stufe zur überflüssigen Kapazitätserhöhung und zur Vergrösserung der Aussenabmessungen von Kondensatoren des Frequenzerzeugerkreises führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen als integrierten Schaltkreis aufgebauten Wiedergabeverstärker zu entwickeln, mit welchem es möglich ist, durch eine neue schaltungstechnische Gestaltung die Reproduzierbarkeit der elektrischen Parameter zu erhöhen und den Arbeitsaufwand bei den Einstellungs- und Regelungsarbeiten bei der Herstellung dieses Verstärkers zu verringern.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein als integrierter Schaltkreis aufgebauter Wiedergabeverstärker für stereophonische Tonbandgeräte, wobei jeder Kanal eine mit Transistoren vom npn-Typ bestückte Eingangs- und Zwischenstufe als Spannungsverstärker, welche Kollektorwirkwiderstände und Parallel-Serien-Rückkopplungswiderstände in den Basis- und Emitterstromkreisen
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Die Widerstände --14, 19, 20-- bilden einen Stromkreis zur Parallelseriengegenkopplung der Eingangsstufe --3-- und der Zwischenstufe --4--.
Gemäss der Erfindung ist zwischen den beiden Stufen der erste Transistor --23-- vom npn-Typ sowie der zweite und der dritte Transistor, entsprechend --24, 25--, zusätzlich eingeschaltet. Die Transistoren --24, 25-- sind vom pnp-Typ.
Der Kollektor des Transistors --23- ist mit der Basis der Transistoren --24 und 25-- und über einen Widerstand --26-- mit dem Emitter des Transistors --24-- und dem Belastungswider- stand --16- des Transistors --15-- zusammengeschaltet. Der Emitter des Transistors --23-- sowie der Kollektor des Transistors --24- sind über einen Widerstand --27-- an den Zusammenschaltungspunkt der Widerstände --18, 19, 20-angeschlossen. Dabei ist die Basis des Transistors --23-mit dem Kollektor des Transistors --7-- gekoppelt, Der Kollektor des Transistors --25-- ist mit der negativen Schiene --11--, und dessen Emitter mit der Vorspannungsquelle --6-- verbunden.
Die Ausgangsstufe --5-- stellt einen mit Transistoren vom npn-Typ, entsprechend --28, 29, 30-bestückten Emitterfolger mit einer dynamischen Belastung und einem Überlastschutz dar. Die Basis des Transistors --28-- ist mit dem Kollektor des Transistors --15--, und die des Transistors --29-mit der Vorspannungsquelle --6-- verbunden.
In der erfindungsgemässen Ausführungsvariante- enthält die Vorspannungsquelle --6-- eine durch Transistoren --31 und 32-- vom pnp-Typ gebildete Gleichstromquelle mit dem Feldeffekttransistor-33-- (welcher als Hochohmwiderstand verwendet wird) sowie einen Serienkreis von als Dioden geschalteten Transistoren vom npn-Typ, wobei der Spannungsabfall an diesen zur gleichstrommässigen Vorspannung für den als integrierten Schaltkreis aufgebauten Wiedergabeverstärker verwendet wird.
Ein solcher Serienkreis ist in der Zeichnung durch die Transistoren --34, 35,36, 37-- dargestellt.
Möglich ist auch eine andere Ausführungsvariante der Vorspannungsquelle --6--, durch welche das Anlegen der vorgegebenen Vorspannung an die entsprechenden Bauelemente des erfindungsgemässen Verstärkers gewährleistet wird.
Eine solche Ausführungsvariante des Verstärkers ermöglicht es, einen rauscharmen stereophonischen Wiedergabeverstärker als einen integrierten Schaltkreis mit den Parametern auszuführen, welche von den herstellungstechnischen Faktoren im weitgehenden Masse unabhängig sind. Die Verwendung eines integrierten Schaltkreises ist mit keinerlei zusätzlichen Bestückung durch externe Bauelemente zur Sicherung des Verstärkerbetriebs verbunden, und die Kenngrössen der Frequenzerzeugerkreisbauelemente können in einem grösseren Bereich gewählt werden.
Zur Verringerung der Einwirkung der herstellungstechnischen Faktoren auf die Reproduzierbarkeit der elektrischen Kenndaten ist der Vorspannungswiderstand --14-- in der p-Basisschicht des Substrats ausgeführt, wobei dieser Widerstand mit einer verringerten Querschnittsfläche mit Hilfe der n-Emitterschicht ausgeführt ist.
Die Funktionsweise des als integrierter Schaltkreis aufgebauten erfindungsgemässen Verstärkers besteht im folgenden :
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ist (drei in Serie geschaltete Übergänge), wird zur Speisung der Eingangsstufe --3--, und die Spannung, die dem Wert von 2UBE gleich ist, zur Vorspannung des Transistors --25-- verwendet.
Die durch den gesamten Serienkreis erzeugte Spannung wird zur Vorspannung des Transistors --25-benutzt.
Auf diese Weise wird die Kollektorspannung -des Transistors --7--, welche der Summe der Basis-Emitter-Spannung des Transistors --23-- und des Spannungsabfalls am Widerstand --19-- (welcher sich UBE nähert) gleich ist, dem Wert von zirka 2UBE gleich eingestellt.
Dessen Kollektorstrom, welcher durch die Differenz der Speisespannung 3UBE und der Kollektor- spannung 2UBE des Transistors --7-- bestimmt wird, ist stabil genug (die Stabilität des relativ geringohmigen Widerstandes --8-- kann in der Serienproduktion verhältnismässig einfach gesichert werden). Die Stromstabilität wirkt sich günstig auf die Reproduzierbarkeit der Rauschcharakteristiken des erfindungsgemässen Verstärkers aus.
Zur Sicherung eines hochohmigen elektrischen Eingangswiderstandes ist der Widerstand --14--
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--20sind.
Der Spannungsabfall an dem Widerstand --14-- wird durch den Basisstrom des Transistors - bedingt und hat einen Wert von zirka 0, 1 UBE'd. h. er kann mit dem Wert UBE verglichen werden, während der Spannungsabfall an den Widerständen --20 und 10--, welcher letztendlich
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ausübt. Bei der Herstellung von Festkörperschaltkreisen wird der Wert von UBE stabil reproduziert. Durch diese Ausführungsvariante des Widerstands --14-- wird ein Verhältnis zwischen den Veränderungen seines Absolutwertes (die in den Produktionsverhältnissen sehr gross sind) und dem Wert des statischen Stromverstärkungsfaktors, und demzufolge auch der Basisstromstärke des Transistors - bedingt.
Dadurch wird der Spannungsabfall am Widerstand --14-- mit einer hohen Genauigkeit aufrechterhalten, und der Spannungsabfall am Widerstand --19--, welcher der Summe der Spannung UBE am Transistor --7-- und des Spannungsabfalls an den Gegenkopplungswiderständen - -14, 20, 10-- gleich ist, bleibt unveränderlich. Seinerseits bleibt auch das Verhältnis zwischen den Werten der Widerstände --16 und 19-- in einem kleinen Toleranzbereich, weil deren Absolutwerte gewöhnlich in der gleichen Grössenordnung liegen. Damit ist die Kollektorspannung des Transistors - ausreichend stabil und gegenüber Änderungen der Parameter der Transistoren und der Absolutwerte der Widerstände, welche durch unterschiedliche Faktoren hervorgerufen werden, praktisch unempfindlich.
Durch die Transistoren --23 und 24-- wird im erfindungsgemässen Schaltkreis eine zusätzliche Verstärkungsreserve gesichert.
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