DE102011122077B4

DE102011122077B4 - Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich

Info

Publication number: DE102011122077B4
Application number: DE102011122077.5A
Authority: DE
Inventors: Jörg Krupar; Carsten Kunze; Thomas Leitner
Original assignee: DMOS GmbH
Current assignee: DMOS GmbH
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: DE102011122077A1

Abstract

Ausgangsstufenschaltung (30) mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich, wobei zum niederimpedanten Treiben einer Last (35) und zur niederimpedanten Ausgabe einer an einem Ausgang (A) anliegenden Ausgangsspannung U_a als Eingang (31) ein hochimpedanter Spannungseingang ausgebildet ist,
wobei die Ausgangsstufenschaltung (30), versorgt über mindestens zwei Versorgungsspannungsanschlüsse V_S+ und V_S-, in wenigstens einer Richtung zu der einen Versorgungsspannung V_S+ oder zu der anderen Versorgungsspannung V_S- ein spannungstreibendes Transistor-Bauelement T₁ (32) und ein dazu komplementäres Transistor-Bauelement T₃ (33) enthält, wobei das ausgangsspannungstreibende Transistor-Bauelement T₁ (32) von dem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ (33) angesteuert wird,
wobei zwischen dem ansteuernden Transistor-Bauelement T₃ (33) und dem Ausgang (A) eine Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ geschaltet ist, wobei die Spannungsverschiebung U₁ den Wert der Ausgangsspannung U_a hin zum Wert der Versorgungsspannung V_S+ oder V_S- erweitert,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Vorhandensein der zweiten Versorgungsspannung V_S- an einem Knotenpunkt (27) ein zweites treibendes Transistor-Bauelement T₂ (36) mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss (28) vorhanden ist, wobei der zugehörige erste Leistungs-Anschluss (29) mit dem negativen anderen Pol der Versorgungsspannung V_S- in Verbindung steht und der Steuer-Anschluss (38) des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₂ (36) mit dem steuernden Steuer-Anschluss (41) des komplementären steuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) verbunden ist, wobei der Steuer-Anschluss (41) mit dem hochimpedanten Eingang E (31) in Verbindung steht,
wobei zwischen dem Steuer-Anschluss (41) des steuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem zweiten treibenden Transistor-Bauelement T₂ (36) eine Schaltung (37) zur Erzeugung einer Kompensationsspannung U₂ eingesetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich und zur niederimpedanten Ausgabe einer Spannung. Für einige Applikationen ist dabei der Aussteuerbereich bezüglich wenigstens eines Versorgungsspannungsanschlusses wichtig. Die erfindungsgemäße Ausgangsstufenschaltung soll dabei eine Ausgangsspannung niederohmig bis nahe an die Versorgungsspannung zur Verfügung stellen.
Es existiert eine Reihe von Ausgangsstufenschaltungen, die sich grob in niederimpedante Spannungsausgangsstufenschaltungen und hochimpedante Stromausgangsstufenschaltungen unterteilen lassen.

Die nachfolgende Tabelle 1 fasst die im Wesentlichen bekannten Ausgangsstufenschaltungen zusammen, die in den 1, 2, 3, 4, 5 und 6 dargestellt sind. Tabelle 1

Niederimpedante Ausgangsstufenschaltung (Spannungsausgangsstufenschaltungen)	Hochimpedante Ausgangsstufenschaltung (Stromausgangsstufenschaltungen)
A-Endstufe mit Spannungsfolger Komplementärfolger Quasikomplementärfolger	A-Endstufe mit Stromausgang Stromquellenausgang komplementär Folded Cascode Ausgangsstufe

Die in 1 dargestellte Ausgangsstufenschaltung 1 ist eine Eintakt-A Ausgangsstufe mit Spannungsfolger, die in der Druckschrift Tietze, Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, 12. Auflage, Springer-Verlag, 2002 beschrieben ist. Die Ausgangsstufenschaltung 1 besteht aus einem Spannungsfolger 4 mit Laststromquelle i₂ 3. Der N- oder P-leitende Spannungsfolger 4 kann den Ausgang 2 niederimpedant gegen eine Versorgungsspannung V_S+ treiben. Gegen die zweite Versorgungsspannung V_S- treibt die Laststromquelle i₂ 3 hochimpedant.
Ein Problem besteht darin, dass durch den Spannungsabfall U_a zwischen Steuereingang 5 des Spannungsfolgers 4 und seinem Ausgang 2 die Ausgangsstufenschaltung 1 in der Polarität des niederimpedanten Ausgangs 2 nicht bis in die Nähe der ersten Versorgungsspannung V_S+ aussteuerbar ist. In der Polarität des hochimpedanten Ausgangs 2 ist die Ausgangsstufenschaltung 1 je nach Architektur der Laststromquelle i₂ 3 bis in die Nähe der zweiten Versorgungsspannung V_S- aussteuerbar, wenn die Lastimpedanz ausreichend hoch ist.
Eine zweite Ausgangsstufenschaltung 6, die in 2 gezeigt ist, ist auch in der Druckschrift Tietze, Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, 12. Auflage, Springer-Verlag, 2002 beschrieben. Sie stellt eine Gegentakt-Ausgangsstufenschaltung mit Komplementärfolger dar. Die zweite Ausgangsstufenschaltung 6 besteht dabei aus zwei zueinander komplementären Spannungsfolgern 7, 8. Sie ist in Richtung beider zu treibenden Versorgungsspannungen V_S+ oder V_S- niederimpedant und kann auch niederimpedante Lasten treiben. Aufgrund der Spannungsabfälle zwischen den Steuereingängen 9, 10 der Spannungsfolger 7, 8 und dem Ausgang 12 ist die zweite Ausgangsstufenschaltung 6 nicht in der Lage, Ausgangsspannungen U_a , die nahe an wenigstens einer der Versorgungsspannungen V_S+ oder V_S- liegen, zu erzeugen.
Eine weitere Ausgangsstufenschaltung 13 - ein Quasikomplementärfolger -, der in 3 dargestellt ist, ist in der Druckschrift „Audio und Niederfrequenz“, Heise Verlag 1990, beschrieben.
Die Ausgangsstufenschaltung 13 hat als Ausgangsbauelemente zwei Transistor-Ventile 14, 15 gleichen Leitungstyps (N oder P). Ein Transistor-Ventil 14 ist als Spannungsfolger geschaltet. Das andere Transistor-Ventil 15 wird durch ein komplementäres Ventil 42 niedrigerer Leistung angesteuert. Die Ausgangsstufenschaltung 13 nach 3 kann den Ausgang 16 niederimpedant in Richtung beider Versorgungsspannungen V_S+ oder V_S- treiben. Das als Folger geschaltete Ventil 14 erlaubt die gleiche Aussteuerbarkeit wie beim Komplementärfolger 6. Das aus zwei Ventilen aufgebaute Gegenelement benötigt aufgrund der zwei in Kette arbeitenden Ventile einen höheren Spannungsabfall als ein entsprechender Gegentaktfolger. Diese Variante bietet also eine noch geringere Aussteuerbarkeit als der Gegentaktfolger 6.
Eine andere Ausgangsstufenschaltung 17 - eine Eintakt-A Ausgangsstufenschaltung mit Stromausgang - ist in 4 gezeigt und in der Druckschrift Wu, Jay, Kuhn, Byrkett: Digital-Compatible High-Performance Operational Amplifier with Rail-to-Rail Input and Output Ranges, IEEE J. of Solid State Circuits, 1994 beschrieben.
Die Ausgangsstufenschaltung 17 nutzt eine gesteuerte Stromquelle 18 und eine Laststromquelle 43. Sie kann Ausgangssignale am Ausgang 19 nur hochimpedant treiben. Je nach Lastimpedanz ist die Ausgangsstufenschaltung 17 in der Lage, Ausgangsspannungen U_a nahe im Wertebereich der Versorgungsspannung Ucc zu erzeugen.
Des Weiteren ist eine Ausgangsstufenschaltung 20 - eine Komplementärausgangsstufenschaltung mit Stromquellen - in der 5 gezeigt, die in Druckschrift Tietze, Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, 12. Auflage, Springer-Verlag, 2002 beschrieben ist.
Die Ausgangsstufenschaltung 20 unterscheidet sich von der Ausgangsstufenschaltung 17 in 4 dadurch, dass die Laststromquelle durch eine gesteuerte Stromquelle ersetzt wurde. Sie kann bei gleichem Ruhestrom größere Ausgangsströme erzeugen als die Ausgangsstufenschaltung 17 in 4, hat aber sonst gleiche Eigenschaften.
Von der Komplementärausgangsstufenschaltung 20 mit Stromquellen existiert eine Vielzahl von Erweiterungen, wie z.B. die Folded Cascode Ausgangsstufe, die in 6 dargestellt und in Druckschrift Johns, Martin: Analog Integrated Circuit Design, John Wiley & Sohns, 1997 beschrieben ist. Alle Erweiterungen besitzen die gemeinsame Eigenschaft, dass sie eine hohe Ausgangsimpedanz besitzen und zum Treiben von Spannungen an niederimpedanten Lasten ungeeignet sind. Deshalb werden die Erweiterungen hier nicht näher betrachtet.
Aus der DE 26 29 770 A1 ist eine Schaltungsanordnung eines Verstärkers mit Transistoren bekannt, bei welcher einer Verstärker-Eingangsstufe eine Treiberstufe und dieser Treiberstufe mindestens eine Leistungsstufe als Endstufe nachgeordnet ist, wobei der Ausgang der Verstärker-Eingangsstufe über die Basis-Emitter-Diode des Treibertransistors und eine bezüglich dieser Basis-Emitter-Diode entgegengesetzt gepolte Halbleiterdiode in Reihenschaltung mit dem Ausgang und Kollektor des Verstärkertransistors verbunden ist und die Treiberstufe einen an sich bekannten Emitterwiderstand enthält.
Aus der DE 25 54 770 A1 ist ein Transistor-Gegentaktverstärker zum Verstärken von Wechselstrom- oder Impulssignalen mit einer Gegentakt-Treiberstufe und einer Gegentakt-Endstufe, wobei die Treiberstufe und die Endstufe je zwei mit ihren Emitter-Kollektorstrecken gleichstrommäßig in Reihe und für die zu verstärkenden Signale parallel liegende Transistoren haben. Ein Schaltungspunkt zwischen den einander zugekehrten Anschlüssen der Transistoren der Treiberstufe ist erstens über einen für die zu verstärkenden Signale eine geringe Impedanz aufweisenden Kondensator mit einem festen Bezugspotential verbunden und ist zweitens über einen Widerstand, dessen Widerstandswert so gewählt ist, dass die Transistoren des Gegentaktverstärkers den gewünschten Arbeitspunkt haben, mit einem Schaltungspunkt zwischen den einander zugekehrten Anschlüssen der Transistoren der Endstufe verbunden.
Aus der DE 37 32 872 C1 ist ein Transistor-Gegentaktverstärker mit einer komplementären Gegentakt-B-Endstufe und komplementären Treibertransistoren bekannt, wobei je ein Treibertransistor mit je einem Transistor der Endstufe eine komplementäre Darlington-Schaltung bildet. Die Basen bzw. die Emitter der Treibertransistoren sind jeweils über eine Diode miteinander verbunden und die Emitter eines komplementären Transistorpaares sind kreuzgekoppelt und elektrisch gleichsinnig mit je einem Emitter der Treibertransistoren verbunden. Die Kollektoren des Transistorpaares sind jeweils an einem Pol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen und ein erster bzw. zweiter Widerstand zwischen dem ersten bzw. zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle, wobei jeweils die Basis des an diesem Pol angeschlossenen Transistors des Transistorpaares geschaltet ist und drei in Reihe geschaltete Dioden die beiden Basen der Transistoren des Transistorpaares verbinden.
Zusammenfassend lässt sich der Stand der Technik dadurch beschreiben, dass alle verfügbaren niederimpedanten Ausgangsstufenschaltungen nur einen begrenzten Ausgangsspannungshub erzeugen können, während hochimpedante Ausgangsstufenschaltungen zwar Ausgangsspannungshübe bis in die Nähe der Versorgungsspannungen V_S+ oder V_S- erzeugen können, aber aufgrund ihrer hohen Ausgangsimpedanz sich nicht zum Treiben niederimpedanter Lasten bzw. hochkapazitiver Lasten bei höheren Frequenzen eignen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich anzugeben, die derart ausgebildet ist, dass sie sowohl ausgangsseitig niederimpedant ist als auch wenigstens gegenüber einer Versorgungsspannung eine hohe Aussteuerbarkeit bei einem hochimpedanten Spannungseingang besitzt. Außerdem soll die Ausgangsstufenschaltung in der Lage sein, die niedrige Ausgangsimpedanz bis hin zu höchsten Frequenzen zu erhalten.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
In der Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich zum niederimpedanten Treiben einer Last und zur niederimpedanten Ausgabe einer Ausgangsspannung U_a sind als Eingang entweder ein hochimpedanter Spannungseingang oder zwei hochimpedante Spannungseingänge ausgebildet, wobei gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1
die Ausgangsstufenschaltung, versorgt über mindestens zwei Versorgungsspannungsanschlüsse V_S+ und V_S- , in wenigstens einer Richtung zu einer Versorgungsspannung V_S+ oder zu der anderen Versorgungsspannung V_S- ein spannungstreibendes Transistor-Bauelement T₁ und ein dazu komplementäres Transistor-Bauelement T₃ enthält, wobei das spannungstreibende Transistor-Bauelement T₁ von dem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ angesteuert wird, dessen Leistungspotential die mit einer Spannungsverschiebung U₁ versehene Ausgangsspannung U_a ist, um bei extremen Ausgangsspannungen U_a den Ansteuerhub des treibenden Transistor-Bauelements T₁ zu erhöhen.
Zwischen dem ansteuernden Transistor-Bauelement T₃ und dem Ausgang A ist eine Schaltung zur Erzeugung der Spannungsverschiebung U₁ geschaltet, die dazu dient, die Spannungsverschiebung U₁ zwischen der Ausgangsspannung U_a und dem Leistungspotential des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ zu generieren und den Wert der Ausgangsspannung U_a hin zum Wert der Versorgungsspannung V_S+ zu erweitern.
Dabei kann am Transistor-Bauelement T ein erster Leistungs-Anschluss einen Drain-Anschluss, ein zweiter Leistungs-Anschluss einen Source-Anschluss und der Steuer-Anschluss einen Gate-Anschluss darstellen.
Die Schaltungen zur Erzeugung von Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ in 7 und U₃ , U₄ in 8 lassen sich auf verschiedene Arten generieren.
Es besteht eine Möglichkeit der Generierung mit Hilfe einer Zenerdiode, die durch zumindest eine Stromquelle mit einem Strom I₀ bestromt wird (10a).
Eine weitere Möglichkeit zur Generierung der Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ ist die Bestromung einer oder mehrerer Dioden (10b).
Die Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ können ebenfalls mit einem als Diode geschalteten MOS-Transistor generierbar sein (10c).
Die Schaltungen mit einem als Diode geschalteten MOS-Transistor lassen sich auch auf eine stufenlos einstellbare Verschiebung erweitern (10d).
Beliebig viele weitere Varianten mit Bipolarbauelementen oder durch Kombination verschiedener hier dargestellter Varianten sind möglich.
In der Ausgangsstufenschaltung ist ein treibendes P-leitfähiges Transistor-Bauelement T₁ mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss an einem Pol der Versorgungsspannung V_S+ mit einem Vorwiderstand zwischen Steuer-Anschluss und dem Pol der Versorgungsspannung V_S+ geführt sowie ein zum P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ komplementäres ansteuerndes N-leitfähiges Transistor-Bauelement T₃ vorhanden, dessen erster Leistungs-Anschluss an den Steuer-Anschluss des treibenden Transistor-Bauelements T₁ geführt ist, wobei der zweite Leistungs-Anschluss des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ an den um die Spannung U₁ verschobenen ersten Leistungs-Anschluss des treibenden Transistor-Bauelements T₁ geführt ist, wobei der erste Leistungs-Anschluss gemeinsam mit dem zweiten Leistungs-Anschluss des spannungsfolgenden Bauelements zum Ausgang A zum Treiben einer niederimpedanten Last zusammengeschaltet ist.
Die Spannungsquelle U₂ dient dabei gemeinsam mit der Treiberschaltung zur Kompensation des Spannungsversatzes U₁ in der Ansteuerung des Spannungsfolgerbauelements T₂ . Dabei kann die Treiberschaltung z.B. ein einfacher Sourcefolger oder Emitterfolger sein. In einfachen Fällen kann auch auf die Treiberschaltung verzichtet erden, d.h. diese durch eine direkte Verbindungsleitung ersetzt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine voll komplementäre Ausführung einer Ausgangsstufenschaltung, 8. Es sind in der Ausgangsstufenschaltung in beiden Richtungen zu den Versorgungsspannungsanschlüssen jeweils ein treibendes Transistor-Bauelement T₁ , T₅ und ein jeweils dazu komplementäres Transistor-Bauelement T₃ , T₄ geschaltet, wobei die komplementären Transistor-Bauelement T₃ , T₄ die treibenden Transistor-Bauelemente T₁ , T₅ ansteuern, deren Leistungspotential die jeweils mit einer Spannungsverschiebung U₁ , U₄ versehene Ausgangsspannung U_a ist, um bei extremen Ausgangsspannungen den möglichen Ansteuerhub des jeweils treibenden Transistor-Bauelements T₁ , T₅ zu erhöhen, wobei zwischen den ansteuernden Transistor-Bauelementen T₃ , T₄ und dem Ausgang A jeweils eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ oder U₄ geschaltet ist, die jeweils dazu dient, die jeweilige Spannungsverschiebung U₁ , U₄ zwischen der Ausgangsspannung U_a und dem Leistungspotential des jeweils ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ , T₄ zu generieren und den erreichbaren Wert der Ausgangsspannung U_a hin zum Wert der einen Versorgungsspannung V_S+ oder zum Wert der anderen Versorgungsspannung V_S- zu erweitern.
Wenigstens die Spannungsverschiebung U₁ und/oder die Spannungsverschiebung U₄ können in Abhängigkeit von Ausgangsspannung U_a und/oder Ausgangsstrom variierbar sein, um die maximale, den treibenden Bauelementen zur Verfügung stehende Ansteuerspannung lastabhängig und/oder aussteuerungsabhängig zu generieren.
Sowohl das treibende Transistor-Bauelement T₁ als auch das ansteuernde Transistor-Bauelement T₃ können ein Feldeffekt-Transistor FET sein.
Ebenso können das treibende Transistor-Bauelement T₁ als auch das ansteuernde Transistor-Bauelement T₃ ein Bipolartransistor sein.
Wenigstens können ein treibendes Bauelement T₁ und T₅ und/oder wenigstens ein jeweiliges ansteuerndes Bauelement T₃ und T₄ ein aus wenigstens zwei Bauelementen T₆ und T₇ kaskadiertes Bauelement sein, 9.
In der Architektur können Bipolar- und FET-Bauelemente kombiniert sein.
Weiterbildungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in nachgeordneten Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 eine Eintakt-A Ausgangsstufe mit Spannungsfolger nach dem Stand der Technik,
2 eine Gegentakt-Ausgangsstufe mit Komplementärfolger nach dem Stand der Technik,
3 eine Quasikomplementärausgangsstufe nach dem Stand der Technik,
4 eine Eintakt-A-Ausgangsstufe mit Stromausgang nach dem Stand der Technik,
5 eine Komplementärausgangsstufe mit Stromquellen nach dem Stand der Technik,
6 eine Folded Cascode Ausgangsstufe nach dem Stand der Technik,
7 eine erfindungsgemäße niederimpedante Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich in CMOS-Technik,
8 eine komplementäre Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich in CMOS-Technik,
9 Varianten von aus zwei Bauelementen kaskadierten Bauelementen zur Erhöhung der Ansteuerimpedanz in den niederimpedanten Ausgangsstufenschaltungen in der 7 und in der 8 und
10 mehrere Schaltungen zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ unter Einbau zumindest einer Stromquelle, wobei 10a eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung mit Hilfe einer Zenerdiode, die durch einen Strom I₀ bestromt wird,
- 10b eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung für die Bestromung mit zwei Dioden,
- 10c eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung mit einem als Diode geschalteten MOS-Transistor,
- 10d eine erweiterte Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung mit einem als Diode geschalteten und mit einem Eingangsspannungsteiler versehenen MOS-Transistor auf eine stufenlos einstellbare Verschiebung

In 7 ist eine Ausgangsstufenschaltung 30 mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich dargestellt, wobei zum niederimpedanten Treiben einer Last 35 und zur niederimpedanten Ausgabe einer Ausgangsspannung U_a als Eingang E 31 entweder ein hochimpedanter Spannungseingang oder zwei hochimpedante Spannungseingänge ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß enthält die Ausgangsstufenschaltung 30, versorgt über mindestens zwei Versorgungsspannungsanschlüsse V_S+ und V_S- , in wenigstens einer Richtung zu der Versorgungsspannung V_S+ oder zu der anderen Versorgungsspannung V_S- ein spannungstreibendes Transistor-Bauelement T₁ 32 und ein dazu komplementäres Transistor-Bauelement T₃ 33, wobei das ausgangsspannungstreibende Transistor-Bauelement T₁ 32 von dem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ 33 angesteuert wird, dessen Leistungspotential die mit einer Spannungsverschiebung U₁ versehene Ausgangsspannung U_a ist, um bei extremen Ausgangsspannungen U_a den Ansteuerhub des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32 zu erhöhen.
Dabei stellt am Transistor-Bauelement T ein erster Leistungs-Anschluss einen Drain-Anschluss, ein zweiter Leistungs-Anschluss einen Source-Anschluss und der Steuer-Anschluss einen Gate-Anschluss dar.
In der Ausgangsstufenschaltung 30 sind das treibende P-leitfähige Transistor-Bauelement T₁ 32 ist mit seinem Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss 23 an einem Pol der Versorgungsspannung V_S+ mit einem Vorwiderstand 21 zwischen Gate-Anschluss/Steuer-Anschluss 22 und dem Pol der Versorgungsspannung V_S+ geführt sowie das zum P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ 32 komplementäre ansteuernde N-leitfähige Transistor-Bauelement T₃ 33 vorhanden, dessen Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss 24 an den Gate-Anschluss 22 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32 geführt ist, wobei der Source-Anschluss 25 des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 an den Drain-Anschluss 26 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32 geführt ist, wobei im Verbindungsknotenpunkt 27 der Source-Anschluss 25 und der Drain-Anschluss 26 zum Ausgang A für eine niederimpedante Last 35 zusammengeschlossen sind, und wobei zwischen dem Source-Anschluss 25 des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 und dem Drain-Anschluss 26 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32, also dem Verbindungsknotenpunkt 27, eine Schaltung 34 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ geschaltet ist.
Am Knotenpunkt 27 ist ein zweites gleiches dem P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ 32 entsprechendes treibendes P-leitfähiges Transistor-Bauelement T₂ 36 mit seinem Source-Anschluss 28 vorhanden, wobei der zugehörige Drain-Anschluss 29 mit dem negativen anderen Pol der Versorgungsspannung in Verbindung steht. Der Gate-Anschluss 38 des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₂ 36 ist mit dem steuernden Gate-Anschluss 41 des komplementären steuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 verbunden, wobei der Gate-Anschluss 41 mit dem hochimpedanten Eingang E 31 in Verbindung steht. Zwischen dem Gate-Anschluss 41 des steuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 und dem zweiten treibenden Transistor-Bauelement T₂ 36 ist eine Schaltung 37 zur Erzeugung einer Kompensationsspannung U₂ eingesetzt.
Zwischen der Schaltung 37 zur Erzeugung der Kompensationsspannung U₂ und dem Gate-Anschluss 38 des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₂ 36 kann eine Treiberschaltung 39 eingebracht sein. Die Treiberschaltung 39 hat die Funktion, das Potenzial des zu treibenden Gate-Anschlusses 38 zu steuern.
Die Spannungsquelle U₂ dient dabei gemeinsam mit der Treiberschaltung 39 zur Kompensation der Spannungsverschiebung U₁ in der Ansteuerung des Spannungsfolgerbauelements T₂ 36. Dabei kann die Treiberschaltung 39 ein einfacher Sourcefolger oder Emitterfolger sein. In einfachen Fällen kann auch auf die Treiberschaltung 39 verzichtet werden, d.h. diese durch eine direkte Verbindungsleitung ersetzt werden.
In 8 ist eine komplementäre Ausgangsstufenschaltung 40 mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich in CMOS-Technik dargestellt, wobei, ähnlich wie in 7 gezeigt ist, das treibende P-leitfähige Transistor-Bauelement T₁ 32 mit seinem Source-Anschluss 23 an einen Pol der Versorgungsspannung V_S+ mit einem Vorwiderstand 21 zwischen Gate-Anschluss 22 und dem Pol der Versorgungsspannung V_S+ geführt ist sowie ein zum P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ 32 komplementäres ansteuerndes N-leitfähiges Transistor-Bauelement T₃ 33 vorhanden ist, dessen Drain-Anschluss 24 an den Gate-Anschluss 22 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32 geführt ist, wobei der Source-Anschluss 25 des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 an den Drain-Anschluss 26 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32 geführt ist, wobei im Verbindungsknotenpunkt 27 der Source-Anschluss 25 und der Drain-Anschluss 26 zum Ausgang A für eine niederimpedante Last 35 zusammengeschlossen sind, und wobei zwischen dem Source-Anschluss 25 des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 und dem Drain-Anschluss 22 des treibenden Transistor-Bauelements T₁ 32, also dem Verbindungsknotenpunkt 27, eine erste Schaltung 34 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ geschaltet ist.
An den Knotenpunkt 27 ist ein treibendes, zum ersten treibenden Transistor-Bauelement T₁ 32 komplementäres zweites Transistor-Bauelement T₅ 50 mit seinem Drain-Anschluss 51 angeschlossen. Der zugehörige Source-Anschluss 52 ist an den Pol der zweiten Versorgungsspannung V_S- geführt, wobei zwischen dem Gate-Anschluss 53 des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₅ 50 und dem Pol der zweiten Versorgungsspannung V_S- ein zweiter Vorwiderstand 54 angeordnet ist. Vom Eingang E 31 aus ist ein zweites zum Transistor-Bauelement T₅ 50 komplementäres, steuerndes Transistor-Bauelement T₄ 55 geschaltet, wobei der Gate-Anschluss 41 des Transistor-Bauelements T₃ 33 an den Gate-Anschluss 56 des Transistor-Bauelements T₄ 55 und der Drain-Anschluss 60 des Transistor-Bauelements T₄ 55 an den Gate-Anschluss 53 des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₅ 50 geführt ist. Zwischen dem Gate-Anschluss 41 des Transistor-Bauelements T₃ 33 und dem Gate-Anschluss 56 des steuernden Transistor-Bauelement T₄ 55 befindet sich eine Schaltung 57 zur Erzeugung einer Spannung U₃ .
Zwischen dem Source-Anschluss 59 des steuernden Transistor-Bauelements T₄ 55 und dem Drain-Anschluss 51 des treibenden Transistor-Bauelements T₅ 50 ist eine zweite Schaltung 58 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₄ eingebracht, bzw. an die Verbindungsleitung 62 zwischen dem Drain-Anschluss 26 und dem Drain-Anschluss 51 geschaltet, wobei die Verbindungsleitung mit dem Ausgang A über dem Knotenpunkt 27 in Verbindung steht.
In 9 ist eine Kombination von zwei kaskadierten Transistor-Bauelementen T₆ und T₇ dargestellt, so dass wenigstens ein treibendes Bauelement, z.B. T₁ 32, T₂ 36 und T₅ 50 und/oder wenigstens ein jeweiliges ansteuerndes Bauelement T₃ 33 und T₄ 55 ein aus wenigstens zwei Bauelementen T₆ 44 und T₇ 45 kaskadiertes Bauelement ist. Die eingesetzten kaskadierten Bauelemente T₆ 44, T₇ 45 können dabei z.B. zwei NPN-Transistoren, ein NPN-Transistor und ein N-Kanal-FET, oder eine Kombination aus einem NPN- und einem PNP-Transitor enthalten. Die Kaskadierung lässt sich zur Erhöhung der Eingangsimpedanz des aus der Kaskade resultierenden Bauelements verwenden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die in 7 dargestellte Ausgangsstufenschaltung 30 mit erweitertem Ausgangsspannungsbereich, wobei zum niederimpedanten Treiben einer Last 35 der Eingang E 31 entweder ein hochimpedanter Spannungseingang ist oder aus zwei hochimpedanten Spannungseingängen besteht,
in wenigstens einer Richtung zu einer Versorgungsspannung V_S+ mit einem treibenden Transistor-Bauelement T₁ 32 und einem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ 33 versehen ist, wobei das treibende Transistor-Bauelement T₁ 32 von dem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ 33 angesteuert wird, dessen Leistungspotential die mit einer Spannungsverschiebung U₁ versehene Ausgangsspannung U_a ist, um bei extremen Ausgangsspannungen U_a den möglichen Ansteuerhub des treibenden Bauelements T₁ 32 zu erhöhen, wobei zwischen dem ansteuernden Transistor-Bauelement T₃ 33 und dem Ausgang A eine Schaltung 34 zur Erzeugung der Spannungsverschiebung U₁ 34 geschaltet ist, die dazu dient, die Spannungsverschiebung U₁ zwischen der Ausgangsspannung U_a und dem Leistungspotential des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ 33 zu generieren.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ausgangsstufenschaltung mit erweitertem Aussteuerbereich für verschiedene Ausführungsformen anhand der 7, 8 und 9 näher erläutert:

Bei der in 7 dargestellten erfindungsgemäßen Ausgangsstufenschaltung 30 ist wenigstens ein Ausgangselement T₁ 32 in Sourceschaltung bzw. Emitterschaltung vorgesehen, das durch ein komplementäres MOS-Element oder Bipolarelement T₃ 33 angesteuert wird, dessen emitter- bzw. sourceseitige Bezugsspannung am Ausgang A die Ausgangsspannung U_a ist. Dabei wird im Sourcezweig bzw. Emitterzweig eine Schaltung 34 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ eingefügt. Aufgrund der Spannungsverschiebung U₁ ist es möglich, auch wenn die Ausgangsspannung U_a die Versorgungsspannung V_S+ erreicht, noch eine ausreichend hohe Ansteuerspannung U_S für das Ausgangselement T₁ 32 zu erzeugen, so dass die Ausgangsstufenschaltung 30 einen niederimpedanten Ausgang A bis hin zu Ausgangsspannungen U_a , die in der Nähe der Versorgungsspannung V_S+ liegen, zur Verfügung stellt.

In Erweiterung kann in der Ausgangsstufenschaltung 30 in 7 ein zweites Ausgangs-Transistor-Bauelement T₂ 36 eingebracht sein, wobei das zweite Ausgangselement T₂ 36 gegen die jeweils andere Versorgungsspannung V_S- treibt und ein Source- oder Emitterfolger sein kann. Deshalb liegt eine Schaltung 37 zur Erzeugung einer Kompensationsspannung U₂ zwischen dem Steuereingang 38 des zweiten Ausgangselements T₂ 36 und dem Steuereingang E 31 der Ausgangsstufenschaltung 30. Die Schaltung 37 dient zur Einstellung des Ruhestroms der Ausgangsstufenschaltung 30. Zum Steuern des zweiten Ausgangselements T₂ 36 kann eine Treiberschaltung 39 zwischen der Schaltung 37 und dem Gate-Anschluss 38 des zweiten Ausgangselements T₂ 36 geschaltet sein. Die Erzeugung der Kompensationsspannung U₂ kann auch in der Treiberschaltung 39, falls vorhanden, realisiert sein. Die Architektur der Ausgangsstufenschaltung 30 ist in der Lage, Ausgangsspannungen U_a zumindest bis zur Versorgungsspannung V_S- bei einem vorhandenen hochimpedanten Spannungseingang E 31 niederimpedant zu treiben.
Die Spannungsverschiebung U₁ wird speziell bei großen Ausgangsspannungen U_a und -strömen benötigt. Zur Einsparung von der in der Schaltung 34 benötigten Eigenleistung kann die Spannungsverschiebung U₁ derart generiert werden, dass der Wert der Spannungsverschiebung U₁ in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung U_a und/oder dem Ausgangsstrom variiert, so dass bei großen Ausgangsspannungen U_a und Ausgangsströmen die Spannungsverschiebung U₁ maximal ist und bei geringeren Beträgen von Ausgangsspannungen U_a und/oder Ausgangsstrom verringert wird.
Bei einer weiteren, in 8 dargestellten komplementären Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausgangsstufenschaltung 40 sind in der Architektur der Ausgangsstufenschaltung 40 ein erster Schaltungsteil, bestehend aus dem Transistor-Bauelement T₁ 32, dem Transistor-Bauelement T₃ 33 und der Schaltung 34 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ entsprechend der voran beschriebenen Ausgangsstufenschaltung vorhanden. Zusätzlich arbeitet ein zweiter Schaltungsteil aus dem Transistor-Bauelement T₅ 50, dem Transistor-Bauelement T₄ 55, einer Schaltung 58 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₄ komplementär zum ersten Schaltungsteil mit dem Transistor-Bauelement T₁ , dem Transistor-Bauelement T₃ und der Schaltung 37 zur Erzeugung der Spannungsverschiebung U₁ . Die Anpassung der Eingangsspannungen zur Arbeitspunkteinstellung erfolgt über eine zusätzliche Schaltung 57 zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₃ . Die Architektur der Ausgangsstufenschaltung 40 kann Spannungen U_a niederimpedant bis in die Nähe jeder der beiden Versorgungsspannungen V_S+ und V_S- treiben. Sie hat, wie auch die andere vorgestellte Architektur einen hochimpedanten Spannungseingang E 31.
Die Schaltungen 34, 37, 57, 58 zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ können nach 10a aus wenigstens einer Stromquelle 67 und wenigstens einer Zenerdiode 63 bestehen.
Die Schaltungen 34, 37, 57, 58 zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ können nach 10b aus wenigstens einer Stromquelle 67 und wenigstens einer Diode 64, 65 bestehen.
Die Schaltungen 34, 37, 57, 58 zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ können auch aus wenigstens einer Stromquelle 67 und aus wenigstens einem als Diode geschalteten MOS-Transistor 66 oder Bipolartransistor besteht.
Die Schaltungen 34, 37, 57, 58 zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁ , U₂ , U₃ , U₄ können unter anderem auch aus wenigstens einer Stromquelle 67 und aus wenigstens einem als Diode mit durch einen Spannungsteiler 68 einstellbarer Flussspannung geschalteten MOS-Transistor 66 oder Bipolartransistor bestehen.
In den Schaltungen gemäß der 10a, 10b, 10c und 10d kann noch eine weitere Stromquelle 69 im Pfad eingeschaltet sein.
Beliebig viele weitere Varianten mit Bipolarbauelementen oder durch Kombination verschiedener hier dargestellter Varianten sind möglich.
Eine Verschiebung U₁ der Spannung kann durch eine andere Spannungsquelle/Schaltung mit der Spannungsverschiebung U₃ so kompensiert werden, dass die Erzeugung der Spannungsverschiebung U₁ am Eingang E 31 der Ausgangsstufenschaltung 30, 40 keine Strom-/Spannungsänderungen zeigt.
Bezugszeichenliste

1: herkömmliche Ausgangsstufenschaltung
2: Ausgang A
3: Laststromquelle
4: Spannungsfolger
5: erster Steuereingang
6: herkömmliche Ausgangsstufenschaltung
7: erster Spannungsfolger
8: zweiter Spannungsfolger
9: dritter Spannungsfolger
10: zweiter Steuereingang
11: erster Ausgang
12: zweiter Ausgang
13: herkömmliche Ausgangsstufenschaltung
14: Ventil
15: Ventil
16: Ausgang A
17: herkömmliche Ausgangsstufenschaltung
18: Stromquelle
19: Ausgang
20: herkömmliche Ausgangsstufenschaltung
21: erster Vorwiderstand
22: Gate-Anschluss/Steuer-Anschluss
23: Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss
24: Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss
25: Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss
26: Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss
27: Knotenpunkt
28: Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss
29: Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss
30: erfindungsgemäße Ausgangsstufenschaltung
31: hochimpedanter Eingang E
32: erstes Transistor-Bauelement T₁
33: komplementäres Transistor-Bauelement T₃
34: Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁
35: Last
36: zweites Transistor-Bauelement T₂
37: Schaltung zur Erzeugung einer Kompensationsspannung U₂
38: Steuereingang des Transistor-Bauelements T₁
39: Treiberschaltung
40: erfindungsgemäße zweite Ausgangsstufenschaltung
41: Gate-Anschluss/Steuer-Anschluss
42: Transistor-Ventil
43: gesteuerte Stromquelle
44: Transistor-Bauelement
45: Transistor-Bauelement
50: Transistor-Bauelement
51: Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss
52: Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss
53: Gate-Anschluss/Steuer-Anschluss
54: zweiter Vorwiderstand
55: Transistor-Bauelement
56: Gate-Anschluss/Steuer-Anschluss
57: Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₃
58: Schaltung zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₄
59: Source-Anschluss/zweiter Leistungs-Anschluss
60: Drain-Anschluss/erster Leistungs-Anschluss
61: Anschlusspunkt
62: Verbindungsleitung
63: Zenerdiode
64: Diode
65: Diode
66: MOS-Transistor
67: Stromquelle
68: Spannungsteiler
69: Stromquelle
A: niederimpedanter Ausgang
U_a: Ausgangspannung
V_S+: erste Versorgungsspannung
V_S-: zweite Versorgungsspannung
T₁: erstes Transistor-Bauelement
T₂: zweites Transistor-Bauelement
T₃: drittes Transistor-Bauelement
T₄: viertes Transistor-Bauelement
T₅: fünftes Transistor-Bauelement
T₆: kaskadierendes Transistor-Bauelement
T₇: kaskadierendes Transistor-Bauelement
U₁: Spannungsverschiebung
U₂: Kompensationsspannung/Spannungsverschiebung
U₃: Spannungsverschiebung
U₄: Spannungsverschiebung

Claims

Ausgangsstufenschaltung (30) mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich, wobei zum niederimpedanten Treiben einer Last (35) und zur niederimpedanten Ausgabe einer an einem Ausgang (A) anliegenden Ausgangsspannung U_a als Eingang (31) ein hochimpedanter Spannungseingang ausgebildet ist, wobei die Ausgangsstufenschaltung (30), versorgt über mindestens zwei Versorgungsspannungsanschlüsse V_S+ und V_S-, in wenigstens einer Richtung zu der einen Versorgungsspannung V_S+ oder zu der anderen Versorgungsspannung V_S- ein spannungstreibendes Transistor-Bauelement T₁ (32) und ein dazu komplementäres Transistor-Bauelement T₃ (33) enthält, wobei das ausgangsspannungstreibende Transistor-Bauelement T₁ (32) von dem dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ (33) angesteuert wird, wobei zwischen dem ansteuernden Transistor-Bauelement T₃ (33) und dem Ausgang (A) eine Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ geschaltet ist, wobei die Spannungsverschiebung U₁ den Wert der Ausgangsspannung U_a hin zum Wert der Versorgungsspannung V_S+ oder V_S- erweitert, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein der zweiten Versorgungsspannung V_S- an einem Knotenpunkt (27) ein zweites treibendes Transistor-Bauelement T₂ (36) mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss (28) vorhanden ist, wobei der zugehörige erste Leistungs-Anschluss (29) mit dem negativen anderen Pol der Versorgungsspannung V_S- in Verbindung steht und der Steuer-Anschluss (38) des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₂ (36) mit dem steuernden Steuer-Anschluss (41) des komplementären steuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) verbunden ist, wobei der Steuer-Anschluss (41) mit dem hochimpedanten Eingang E (31) in Verbindung steht, wobei zwischen dem Steuer-Anschluss (41) des steuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem zweiten treibenden Transistor-Bauelement T₂ (36) eine Schaltung (37) zur Erzeugung einer Kompensationsspannung U₂ eingesetzt ist.
Ausgangsstufenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Transistor-Bauelement T ein erster Leistungs-Anschluss einen Drain-Anschluss, ein zweiter Leistungs-Anschluss einen Source-Anschluss und ein Steuer-Anschluss einen Gate-Anschluss darstellen.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schaltung (37) zur Erzeugung der Kompensationsspannung U₂ und dem Steuer-Anschluss (38) des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₂ (36) eine Treiberschaltung (39) eingebracht ist.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein treibendes P-leitfähiges Transistor-Bauelement T₁ (32) mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss (23) an einen Pol der Versorgungsspannung V_S+ mit einem Vorwiderstand (21) zwischen Steuer-Anschluss (22) und dem Pol der Versorgungsspannung V_S+ geführt sowie ein zum P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ (32) komplementäres ansteuerndes N-leitfähiges Transistor-Bauelement T₃ (33) vorhanden ist, dessen erster Leistungs-Anschluss (24) an den Steuer-Anschluss (22) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei der zweite Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) an den ersten Leistungs-Anschluss (26) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei im Verbindungsknotenpunkt (27) der zweite Leistungs-Anschluss (25) und der erste Leistungs-Anschluss (26) zum Ausgang (A) für eine niederimpedante Last (35) zusammengeschlossen sind, und wobei zwischen dem zweiten Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem ersten Leistungs-Anschluss (26) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32), also dem Verbindungsknotenpunkt (27), die Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ für die Ausgangsspannung U_a geschaltet ist.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein treibendes N-leitfähiges Transistor-Bauelement T₁ (32) mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss (23) an einen Pol der Versorgungsspannung V_S- mit einem Vorwiderstand (21) zwischen Steuer-Anschluss (22) und dem Pol der Versorgungsspannung V_S- geführt sowie ein zum N-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ (32) komplementäres ansteuerndes P-leitfähiges Transistor-Bauelement T₃ (33) vorhanden ist, dessen erster Leistungs-Anschluss (24) an den Steuer-Anschluss (22) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei der zweite Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) an den ersten Leistungs-Anschluss (26) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei im Verbindungsknotenpunkt (27) der zweite Leistungs-Anschluss (25) und der erste Leistungs-Anschluss (26) zum Ausgang (A) für eine niederimpedante Last (35) zusammengeschlossen sind, und wobei zwischen dem zweiten Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem ersten Leistungs-Anschluss (26) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32), also dem Verbindungsknotenpunkt (27), die Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ für die Ausgangsspannung U_a geschaltet ist.
Ausgangsstufenschaltung (40) mit erweitertem Ausgangsaussteuerbereich, wobei zum niederimpedanten Treiben einer Last (35) und zur niederimpedanten Ausgabe einer an einem Ausgang (A) anliegenden Ausgangsspannung U_a als Eingang (31) ein hochimpedanter Spannungseingang ausgebildet ist, wobei bei Vorhandensein von zumindest einer von zwei Versorgungsspannungen V_S+ und V_S- in der Ausgangsstufenschaltung (40) in beiden Richtungen jeweils ein treibendes Transistor-Bauelement T₁ (32), T₅ (50) und ein jeweils dazu komplementären Transistor-Bauelement T₃ (33), T₄ (55) geschaltet sind, wobei jeweils die komplementären Transistor-Bauelemente T₃ (33), T₄ (55) die treibenden Transistor-Bauelemente T₁ (32), T₅ (50) ansteuern, wobei zwischen den ansteuernden Transistor-Bauelementen T₃ (33), T₄ (55) und dem Ausgang (A) jeweils eine Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ und eine Schaltung (58) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₄ geschaltet sind, die jeweils dazu dienen, durch die jeweilige Spannungsverschiebung U₁, U₄ den Wert der Ausgangsspannung U_a hin zum Wert der Versorgungsspannung V_S+ und/oder zum Wert der Versorgungsspannung V_S- zu erweitern, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steuer-Anschluss (41) des Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem Steuer-Anschluss (56) des steuernden Transistor-Bauelement T₄ (55) sich eine Schaltung (57) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₃ befindet, mit der eine Anpassung der Eingangsspannungen zu einer Arbeitspunkteinstellung erfolgt, und wobei die Spannungsverschiebungen U₁ und U₄ durch die Schaltung (57) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₃ so kompensiert werden, dass am Eingang (31) der Ausgangsstufenschaltung (40) keine Strom-/Spannungsänderungen gezeigt werden.
Ausgangsstufenschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Transistor-Bauelement T ein erster Leistungs-Anschluss einen Drain-Anschluss, ein zweiter Leistungs-Anschluss einen Source-Anschluss und ein Steuer-Anschluss einen Gate-Anschluss darstellen.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Spannungsverschiebung U₁ und/oder U₄ und/oder die Spannungsverschiebung U₂, U₄ in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung U_a und/oder vom Ausgangsstrom variierbar sind/ist.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstufenschaltung (40) komplementär aufgebaut ist, wobei das treibende P-leitfähige Transistor-Bauelement T₁ (32) mit seinem zweiten Leistungs-Anschluss (23) an einen Pol der Versorgungsspannung V_S+ mit einem Vorwiderstand (21) zwischen Steuer-Anschluss (22) und dem Pol der Versorgungsspannung V_S+ geführt ist sowie ein zum P-leitfähigen Transistor-Bauelement T₁ (32) komplementäres ansteuerndes N-leitfähiges Transistor-Bauelement T₃ (33) vorhanden ist, dessen erster Leistungs-Anschluss (24) an den Steuer-Anschluss (22) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei der zweite Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) an den ersten Leistungs-Anschluss (26) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32) geführt ist, wobei im Verbindungsknotenpunkt (27) der zweite Leistungs-Anschluss (25) und der erste Leistungs-Anschluss (26) zum Ausgang (A) für eine niederimpedante Last (35) zusammengeschlossen sind, und wobei zwischen dem zweiten Leistungs-Anschluss (25) des ansteuernden Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem ersten Leistungs-Anschluss (22) des treibenden Transistor-Bauelements T₁ (32), also dem Verbindungsknotenpunkt (27), die erste Schaltung (34) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₁ geschaltet ist, wobei in Symmetrie an den Knotenpunkt (27) ein treibendes, zum ersten treibenden Transistor-Bauelement T₁ (32) komplementäres zweites Transistor-Bauelement T₅ (50) mit seinem ersten Leistungs-Anschluss (51) angeschlossen ist, wobei der zugehörige zweite Leistungs-Anschluss (52) an den Pol der zweiten Versorgungsspannung V_S- geführt ist, wobei zwischen dem Steuer-Anschluss (53) des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₅ (50) und dem Pol der zweiten Versorgungsspannung V_S- ein zweiter Vorwiderstand (54) angeordnet ist, wobei vom Eingang E (31) aus ein zweites zum Transistor-Bauelement T₅ (50) komplementäres, steuerndes Transistor-Bauelement T₄ (55) geschaltet ist, wobei der Steuer-Anschluss (41) des Transistor-Bauelements T₃ (33) an den Steuer-Anschluss (56) des Transistor-Bauelements T₄ (55) und der erste Leistungs-Anschluss (60) des Transistor-Bauelements T₄ (55) an den Steuer-Anschluss (53) des zweiten treibenden Transistor-Bauelements T₅ (50) geführt ist, wobei zwischen dem Steuer-Anschluss (41) des Transistor-Bauelements T₃ (33) und dem Steuer-Anschluss (56) des steuernden Transistor-Bauelement T₄ (55) sich die Schaltung (57) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₃ befindet, wobei zwischen dem zweiten Leistungs-Anschluss (59) des steuernden Transistor-Bauelements T₄ (55) und dem ersten Leistungs-Anschluss (51) des treibenden Transistor-Bauelements T₅ (50) die zweite Schaltung (58) zur Erzeugung einer Spannungsverschiebung U₄ eingebracht ist.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das treibende Transistor-Bauelement T₁ (32) als auch das ansteuernde Transistor-Bauelement T₃ (33) ein Feldeffekt-Transistor FET ist.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das treibende Transistor-Bauelement T₁ (32) als auch das ansteuernde Transistor-Bauelement T₃ (33) ein Bipolartransistor ist.
Ausgangsstufenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das treibende Bauelement T₁ (32) ein Bipolartransistor und das ansteuernde Bauelement T₃ (33) ein FET ist.
Ausgangsstufenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das treibende Bauelement T₁ (32) ein FET und das ansteuernde Bauelement T₃ (33) ein Bipolartransistor ist.
Ausgangsstufenschaltung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein treibendes Bauelement T₁ (32), T₂ (36) und T₅ (50) und/oder wenigstens ein jeweiliges ansteuerndes Bauelement T₃ (33) und T₄ (55) ein aus wenigstens zwei Bauelementen T₆ (44) und T₇ (45) kaskadiertes Bauelement ist.
Ausgangsstufenschaltung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Architektur Bipolar- und FET-Bauelemente kombiniert sind.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen (34, 37, 57, 58) zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁, U₂, U₃, U₄ aus wenigstens einer Stromquelle (67, 69) und wenigstens einer Zenerdiode (63) besteht.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen (34, 37, 57, 58) zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁, U₂, U₃, U₄ aus wenigstens einer Stromquelle (67, 69) und wenigstens einer Diode (64, 65) besteht.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen (34, 37, 57, 58) zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁, U₂, U₃, U₄ aus wenigstens einer Stromquelle (67, 69) und aus wenigstens einem als Diode geschalteten MOS-Transistor (66) oder Bipolartransistor besteht.
Ausgangsstufenschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungen (34, 37, 57, 58) zur Erzeugung der jeweiligen Spannungsverschiebungen U₁, U₂, U₃, U₄ aus wenigstens einer Stromquelle (67, 69) und aus wenigstens einem als Diode mit durch einen Spannungsteiler (68) einstellbarer Flussspannung geschalteten MOS-Transistor (66) oder Bipolartransistor besteht.