DE1242694B - Rueckgekoppelter, insbesondere gegengekoppelter Differenzverstaerker mit symmetrischaufgebauten Stufen und unsymmetrisch angesteuertem Eingang - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/01

Nummer: 1 242 694

Aktenzeichen: T 32399 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 28. Oktober 1966

Auslegetag: 22. Juni 1967

Die Erfindung betrifft einen rückgekoppelten, insbesondere gegengekoppelten Differenzverstärker mit symmetrisch aufgebauten Stufen und unsymmetrisch angesteuertem Eingang.

Bei einem solchen, beispielsweise auch als Phasenumkehrstufe verwendbaren Verstärker wird aus Symmetriegründen gefordert, daß die Gegentakt-Rückkopplung für beide Ausgänge gleichmäßig wirksam ist. Dazu müssen diese Ausgänge in geeigneter Weise miteinander verkoppelt werden. Dies könnte dadurch erfolgen, daß die Rückkopplungsspannung über eine Wicklung eines Ausgangsübertragers des Verstärkers abgenommen und unsymmetrisch dem Eingang des Verstärkers ■ zugeführt wird. Nachteilig wäre hierbei aber, daß ein Übertrager vorhanden sein muß, der für Gleichstromverstärkung unbrauchbar ist und bei höheren Frequenzen eine Phasendrehung in der Rückkopplungsschleife bewirkt und damit im Fall einer Gegenkopplung die Gefahr der Selbsterregung des Verstärkers erhöht.

Man könnte daran denken, den Übertrager wegzulassen und zwei galvanische Gegentakt-Gegenkopplungswege von den beiden Ausgängen zu den beiden Eingangsklemmen der Eingangsstufe vorzusehen. Dies würde jedoch nicht zum Erfolg führen, da wegen der nur einseitigen Ansteuerung des Verstärkers die beiden Eingangsklemmen der Eingangsstufe verschiedenes Signalspannungspotential besitzen.

Ziel der Erfindung ist es, eine ohne Verwendung eines Übertragers realisierbare, auf beide Ausgänge des Verstärkers gleichmäßig wirksame Gegentakt-Rückkopplung anzugeben. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in einer Gegentaktstufe des Verstärkers, insbesondere in der Endstufe, eine nur von einem Ausgang derselben abgeleitete Gegentakt-Rückkopplung vorgesehen und außerdem eine Eintakt-Gegenkopplung abgenommen ist, wobei beide Rückkopplungen als Reihenrückkopplungen oder beide als Parallelrückkopplungen abgenommen sind.

Die abgenommene Eintakt-Gegenkopplungsspannung wird dabei zweckmäßigerweise dem Emitter oder der Basis eines zusätzlichen Transistors zugeführt, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren Tl, T2 der Eingangs-Gegentaktstufe des Verstärkers verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt im Prinzipschaltbild die verschiedenen Spannungen an einem aus symmetrischen Stufen aufgebauten Differenzverstärker A mit den Eingangsklemmen 1, 2 und den Ausgangsklein-Rückgekoppelter, insbesondere gegengekoppelter Differenzverstärker mit symmetrisch aufgebauten Stufen und unsymmetrisch angesteuertem Eingang

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H., Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Manfred Gloger, Backnang

men 3, 4 sowie mit einer Spannungsverstärkung ν und einem Störspannungsunterdrückungsfaktor D. Es bedeutet:

Ug die zu verstärkende Gegentaktspannung (Signalspannung) am Eingang,

Ue die Eintaktspannung (Störspannung) am Eingang,

UeI die Spannung zwischen der Eingangsklemme 1 und Erdpotentialj

Ue 2 die Spannung zwischen der Eingangsklemme 2 und Erdpotential,

Ua 1 die Spannung zwischen der Ausgangsklemme 3 und Erdpotential,

Ua 2 die Spannung zwischen der Ausgangsklemme 4 und Erdpotenti'al.

Die Spannungen Ug und Ue können Gleich- oder

Wechselspannungen sein.

Im Idealfall, d.h. wenn die Störspannung völlig unterdrückt wird, ist . . .

UaI - Ua2 = ν · (UeI - UeI) ■=· ν Ug, . UaI + Ua2 = 0.

Wird die Störspannung nicht völlig unterdrückt, ergibt sich

UaI - Ua2 = ν (Ug + VD ■ Ue) .

Auch bei unsymmetrischer Ansteuerung (Ue2 = 0) ist eine möglichst hohe Störspannungsunterdrückung erwünscht, weil durch sie die Eigenschaften der beiden zwischen Erdpotential und den Klemmen 3

■-■-■■ 709 607/378

bzw. 4 liegenden Ausgänge symmetriert werden. Eine hohe Störspannungsunterdrückung läßt sich aber bekanntlich durch eine möglichst große Eintakt-Gegenkopplung erreichen (deutsche Auslegeschrift 1 202 835).

Die Fig. 2 und 3 zeige:: 'zwei Au:;i^:ü!ürungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verstärkers.

In der zweistufigen Differenzverstärkerschaltung nach Fig. 2 sind Tl und T2 die beiden in Emitterschaltung betriebenen npn-Transistoren der symmetrisch aufgebauten Eingangsstufe, deren Basen mit der Signaleingangsklemme 1 bzw. der zweiten Eingangsklemme 2 verbunden sind und deren gemeinsamer Emittervorwiderstand durch die Kollektor-Basis-Strecke eines in Basisschaltung betriebenen zusätzlichen Transistors T 3 gebildet wird, dessen Basispotential von einem zwischen den von einer Batterie B mit geerdetem Abgriff gelieferten Betriebsspannungspotentialen + UB1 und — UB 2 geschalteten Spannungsteiler, bestehend aus zwei in Reihe liegenden Widerständen Rl, R2, abgegriffen ist. Der dynamische Innenwiderstand, d. h., der Widerstand der Kollektor-Basis-Strecke des Transistors T 3, bewirkt in der Eingangsstufe eine Eintakt-Stromgegenkopplung, die am größten ist, wenn der Widerstand der zwischen der Basis und Masse liegenden Parallelschaltung der Widerstände Rl und Rl gegen den in die Basis hineingemessenen Widerstand vernachlässigbar ist. Die Kollektoren der Transistoren Ti und T2 sind galvanisch mit den Basen der beiden in Emitterschaltung betriebenen pnp-Transistorenr4 und T 5 der symmetrisch aufgebauten Endstufe des Verstärkers verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren sind einerseits mit den Ausgangsklemmen 3 und 4, andererseits über ihre Arbeitswiderstände mit dem Emitter des Transistors Γ 3 verbunden. Dieser steht außerdem über einen Widerstand R 3 mit dem Potential — UB 2 in Verbindung. Dem Emitter des Transistors Γ 3 wird somit eine Spannung zugeführt, die der Unsymmetrie der Kollektorströme der Transistoren Γ 4 und Γ 5 proportional ist. Es handelt sich also um eine in Reihe abgenommene, d. h. stromabhängige, zweite Eintakt-Gegenkopplung, welche die Unsymmetrie vermindert. Zusätzlich zu dieser zweiten Eintakt-Stromgegenkopplung ist nun noch an dem Emittervorwiderstand R 4 des Transistors T 5 in Reihe, d. h. stromabhängig, eine einseitige bzw. unsymmetrische Gegentakt-Gegenkopplungsspannung abgenommen und über einen zwischen dem Emitter des Transistors T 5 und Masse liegenden Spannungsteiler aus zwei Widerständen R 5 und R 6 der zweiten Eingangsklemme 2 zugeführt.

Durch die einseitig abgenommene unsymmetrische Gegentakt-Gegenkopplung wird der gewünschte Verstärkungsgrad des Verstärkers bezüglich der Ausgangsklemme 4 eingestellt. Durch die zweite Eintakt-Gegenkopplung wird erzwungen, daß die Kollektorströme der Transistoren Γ 4 und TS einander gleich sind und damit die einseitig abgenommene Gegentakt-Gegenkopplung auf beide Ausgänge des Verstärkers gleichmäßig wirksam ist.

Die Schaltung nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach F i g. 2 dadurch, daß die Kollektorwiderstände der Transistoren Γ 4 und Γ 5 in üblicherweise an — UB 2 angeschlossen sind und daß die Kollektoren dieser beiden Transistoren durch eine Reihenschaltung zweier gleicher Widerständet 7 überbrückt

ίο sind, deren Mittelpunkt einerseits an den Emitter des Transistors T3 und andererseits über den Widerstand R 3 an — UB 2 geführt ist. Die den Emitter des Transistors T 3 steuernde zweite Eintakt-Gegenkopplungsspannung ist hier von der Unsymmetrie der beiden Kollektorspannungen der Transistoren Γ 4 und T 5, d. h. von der an den Ausgangsklemmen 3, 4 auftretenden Ausgangsspannung des Verstärkers abhängig. Es handelt sich also um eine parallel abgenommene, d. h. spannungsabhängige zweite Eintakt-Gegenkopplung. Zusätzlich zu dieser spannungsabhängigen Eintakt-Gegenkopplung ist von dem Kollektor des Transistors Γ5 parallel, d.h. spannungsabhängig, eine einseitige (unsymmetrische) Gegentakt-Gegenkopplungsspannung abgenommen und über einen zwischen diesem Kollektor und Masse liegenden Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 5 und R 6, der zweiten Eingangsklemme 2 zugeführt.

Durch die spannungsabhängige Gegentakt-Gegenkopplung über den Spannungsteiler R 5, R 6 wird der Verstärkungsgrad bezüglich der Ausgangsklemme 3 eingestellt. Durch die spannungsabhängige zweite Eintakt-Gegenkopplung wird erzwungen, daß die Spannungen an den Ausgangsklemmen 3 und 4 einander gleich sind und damit die einseitig abgenommene Gegentakt-Gegenkopplung für beide Ausgänge des Verstärkers gleich wirksam ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rückgekoppelter, insbesondere gegengekoppelter Differenzverstärker mit symmetrisch aufgebauten Stufen und unsymmetrisch angesteuertem Eingang, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Gegentaktstufe des Verstärkers, insbesondere in der Endstufe, eine nur von einem Ausgang derselben abgeleitete Gegentakt-Rückkopplung vorgesehen und außerdem eine Eintakt-Gegenkopplung abgenommen ist, wobei beide Rückkopplungen als Reihenrückkopplungen oder beide als Parallelrückkopplungen abgenommen sind.

2. Differenzverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgenommene Eintakt-Gegenkopplung dem Emitter oder der Basis eines zusätzlichen Transistors (T3) zugeführt ist, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren (Tl, T2) der Eingangs-Gegentaktstufe des Verstärkers verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen