DE1487472A1 - Differenzverstaerker - Google Patents

Differenzverstaerker

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DE1487472A1
DE1487472A1 DE1966S0106288 DES0106288A DE1487472A1 DE 1487472 A1 DE1487472 A1 DE 1487472A1 DE 1966S0106288 DE1966S0106288 DE 1966S0106288 DE S0106288 A DES0106288 A DE S0106288A DE 1487472 A1 DE1487472 A1 DE 1487472A1
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differential amplifier
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Guenther Bareuther
Schaeuble Dipl-Ing Ewin
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/26Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/28Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor with tubes only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Differenzverstärker bie Erfindung bezieht sich auf einen Differenzverstärker init zwei von der Nutzspannung gegenphasig ausgeSteuerten, über einen gemeinsamen Stromgegenkopplungswiderstand initeinander gekoppelten Verstärkerstufen, bei dein die verstärkte Nutzspannung -an einer Serienschaltung zweier den Verstärkerstufen zu,##eordneter Arbeitswiderstände erdfrei abgreifbar ist.
  • #G-in aus Trioden aufgebauter Diffbrenzverstärker dieser Art iot in einem Teil der Zeichnung dargestellt. Hierbei sind zwei Trioden 1 und 2 über einen gemeinsainen, an bhasse gelegten Kathoderrwiderstand 3 miteinander gekoppelt. Weiterhin sind den Trioden Arbeitswiderstände 4 und 5 zugeordnet, die über einen Verbindungspunkt 6 an den positiven Pol der Betriebsspannung +b !,eschp.Itet sind. Die Steuergitter von lund 2 sind über Gitterableitwiderstände 7 und 8 an Masse gelegt. Die erdfreie, zu verstärkende Nutz.spannung U 1 stellt sich als Differenz zweier unsymmetrischer Teilspannungen U., 1 und U 1 11 dar, die die Trioden 1 und 2 gegenphasig aussteuern. Die Teilspannung U wird in der Triode 1 zu einer am zugeordneten Arbeitswiderstand 4 abfallenden Spannung U 2 9 verstärkt, die Teilspannung U 1 ff zu einer entsprechenden Spannung U 2 't, Dabei sind die verstärkten Teilspannungen U 2 1 und U 2 11 zueinander gegenphasig und jeweils für sich unsymmetri2ch abgreifbar, da der Verbindungspunkt 6 wechselstrommäßig auf Massepotential liegt. An der Serienschaltung beider Arbeitswiderstände 4 und 5 ist die verutärkte Nutzspannung U 2 als Differenz beider gegenphasiger Teilspannungen U 2 1 und U 2 1' erdfrei abgreifbar.
  • Palls sich der Nutzspannung Erdopannungen überlagern, steuern diese die Trioden 1 und 2 gleichpha2ig aus. Gleichpha-sige Eing'angsspannungen werden jedoch stark gedämpft, wobei die Größe der Dämpfung delii Wert des Kathodenividerstands 5 proportional und dem Wert eines der betragSgleichen Widerstände 4 oder 5 umgekehrt proportional ist.
  • Die Unsymmetriedämpfung eines DifferenZverstärkers ist als das logarithmische Verhältnis der Verstäricung einer _L#egetil)ha."i--un-"en Eingangsspannung (Nutzspaiinung) zu der VerstL5,rk einer Gleichphasigen 2inganguspannung (Erdspannung) definiert. Unterscheidet man nun die Betriebsfälle der unsymmelrischen Sp.-ainungsauskopplunr, aiii Ausgang des Differenzverstlärhers (Aus-,-,tng2-CD kb Spannung U 1) und der Uymmetrischen Spannungsauskoppl-un-- (Aus-2 tD gangsspaimung U ), so zeigt sich, da13 die Uii#3yi.iuie-üriecLcirnpZtLiig F-3 2 beim letzteren Betriebsfall wesentlich größer ist, da hierbei CD die Verstärkung der Nutzspannung um den !'vk-tor 2 größer ##ls im Falle der unoyiinne-brischen AusicopplLui-- und eaußerdem, die bifferenzbildung der ver---tärkten Teilspannungen !-#tm Seilal-t'-,Ltngs#tugang eine starke Vergrößerung der Dämpfung für die gleiellphasigen Erdspannungen bewirkt.
  • Die wesentlich günstigeren elekIrischen Eigenschaften, insb. die höhere Unsymnietriedämpfun-, des Jifferenzverst#iricers mit symmetrischer AuGkopplung konnten bei den beIcannten Schaltungen dieser Art bisher nur dadurch nutzbar geiiiL--,ch-U vierden, daß (lie nachfolgenden Verstärherstufen ebenfalls syi-iirne-brisch aufgebaut waren, was jedoch einen großen schaltungstechnischen Aufwand erforderte. Die als Alternativlösung -anzusprechende Kombination eines Eingangs-Differentialübertragers mit einem nachgeschalteten unsymmetrischen Verstärker ließ zwar eine für viele Anivendungsfälle ausreichende Unsymmetriedämpfung erreichen, führte jedoch gleichzeitig zu einer Beschränkung der ausnutzbaren Yrequenzbandbreite. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differenzverstärker der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der bei kleinstmöglichem Schaltungsaufwand eine große Unsymmetriedämpfung aufweist und einen unsymmetrischen Schaltungsausgang besitzt, der die Anschaltung üblicher unsymmetrischer Verstärkerstufen ermögli,#ht. Die Erfindung geht dabei von einem Differenzverstärker der eingangs beschriebenen Art aus und ist durch eine weitere Verstärkerstufe mit der Verstärkung v = 1 gekennzeichnet, deren Arbeitswiderstand als unsymmetrischer Schaltungsausgang dient und mit dem Arbeitswiderstand der einen der-beiden gekoppelten Verstärkerstufen identisch ist und dessen Aussteuerspannung an dem anderen ArbeIL-widerstand mit einer solchen Polung abgegriffen wird, daß sich die durch den gemeinsamen Arbeitswiderstand fließenden Ausgangsströme gleichphasig addieren. Wesentliche Vorteile eines Differenzverstärkers nach der Erfindung liegen darin, daß trotz des unsymmetrischen Verstärkerausgangs die Nutzsignalverstärkung beider über den gemeinsamen Gegenkopplungswiderstand miteinander gekoppelter Verstärkerstufen durch die Summenbildung über die weitere Verstärkerstufe voll ausgellutzt wird und daß die gleichphasigen Anteile der Eingangsspannung (Erdspannung) durch die Differenzbildung über die weitere Verstärkerstufe.gegenüber den bekannten unsymmetrischen Schaltungen zusätzlich gedämpft werden. Außerdein werden auftretende Schwankungen der Betriebsspannung +U durch die Nfirkung der weiteren Verstärkerstufe weitgehend kompensiert, so daß sie sich der Ausgangsspannung nicht überlagern.
  • #Win in der Zeichnung dargestelltes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Differenzverstärkers nach der Erfindung sei nachfol-,Ljen(i näher beschrieben., An die bekannte, eingangu beschriehene Differenzverstärkerschaltuni,#, aeren uyiumetrischer Ausgang mit 9 und 10 bezeichnet ist, ist dabei eine weitere Verstärkerstufe, bestehend aus der Triode 11, derart angeschaltet, daß die eine Ausgangsklemme 9 mit der Anode"die zweite Ausga-ngsklemme 10 über einen Koppelkondensator 12 mit dem Steuergitter von 11 verbunden ist. Die Kathode von 11 wird zweckmäßigerweise über einen Gegenkopplungswiderstand 13 an das Iviiassepotential geschaltet, während die Anode über einen Koppelkondensator 14 init dem Ausgang 15 des nach der Erfindung erweiterten Differenzverstärkers verbunden ist. Damit ist der Arbeitswiderstand 4 den Verstärkerstufen 1 und 11 gemeinsarn zugeor dnet. Werden nun die Betriebspotentiale der Triode 11, vorzugsweise durch entsprechende Dimensionierung bzw. Justierung des Gegenkopplungswiderstandes 13, so eingestellt, daß die Verstärkung v = 1 beträgt, ergibt sich folgende Wirkungsweise der dargestellten Schaltung: Die zwischen den Schaltungspunkten 6 und 10 liegende Spannung U 2 ff, die die Verstärkerstufe 11 aussteuert, bewirkt eine anodenseitige Spannung gleicher Größe, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 180 0 , die sich der Spannung U 2 1 am gemeinsamen Arbeitswiderstand überlagert. Damit tritt für die Nutzspannung, bei der die Spannungsteile U 2 t und U 2 11 gegenphasig sind, infolge der Phasendrehung in 11 eine Addition dieser Spannungen zu einer Sijmmenspannung U 3 auf, während für die gleichphasigen Erdspannungen eine Differenzbildung erfolgt. Die Summenspannung U 3 ist am Schaltungsausgang 15 unsymmetrisch gegenüber Masse abgreifbar. Die Verstärkung der Nutzspannung entspricht der vollen Verstärkung beider Stufen 1 und 2, da die einzeln verstärkten Teilspannungen U 2 1 und U 2 11 phasengleich addiert werden.
  • Der Innenwiderstand und der Eingangswiderstand der Verstärkerstufe 11 werden zweckmäßigerweise durch eine entsprechend starke Ausbildung der Stromgegenkopplung über den Kathodenwiderstand 13 so groß gegenüber dem Arbeitswiderstand 4 bzw. 5 gemacht, daß sie die Schaltungssymmetrie nur geringfügig beeinflussen. Eine Kompensation der verbleibenden Unsymmetrien kann in einfacher Weise.durch entsprechende unterschiedliche Bemessung der Arbeitswiderstände 4 und 5 vorgenommen werden. Mittels eines llotentiometers 16 ist außerde-rii eine Veränderung der Stromgegenkopplungen für die Röhren 1 'und 2 in der Weise möglich, daß auch bei voneinander abweichenden Rührenkennwerten die Verstärkungen beider Röhren gleich groß sind. Bei höheren Frequenzen tritt eine Verringerung der Unsymmetriedämpfung für den Fall ein, daß die kapazitive Belastung der Röhren 1 und 2 im Anodenkreis unterschiedlich groß-ist. Durch eine entsprechende Einstellung einer veränderbaren Kapazität 17 parallel zum Gegenkopplungswiderstand 13 können diese Störungseinflüsse ausgeschaltet werden. Störungen der Ausgangsspannung U 3 durch nicht ausgeregelte Netzspwinungsstöße werden bei einem Differenzverstärker nach der Erfindung weitgehend kompensiert. Gelangt beispielsweise ein Spannungsstoß an die Anoden der Röhren 1, 2 und 11, so wird ein Spannungsstoß gleicher Größe auf die Anodenseite der Röhre 11 übertragen, der sich zu dem primären Spalinungsstoß gegenphasig addiert und diesen somit praktisch aufhebt.
  • Bei einem Differenzverstärker nach der Erfindung liegen die Werte der erreichbaren Unsymmetriedämpfung bis zu 40 dB und darüber über den Unsymmetriedämpfungen vergleichbarer Differenzverstärk.er mit unsymmetrischer Spannungsauskopplung. Besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten bieten sich daher als Eingangsschaltungen von hochohmigen Spannungsmeßgeräten, wie sie beispielsweise zur Yiessung de2 Ausgangsspannungen an stark dämpfenden Vierpolen der eleXtrischen Nachrichtentechnik verwendet werden.

Claims (1)

  1. P a `U e n t a n s p r ä c h e Differenzverstärker mit zwei von der Nutzspannung gegenphasig ausgesteuerten, über einen gemeinsamen Stromgegenkopplungswiderstand miteinander gekoppelten Verstärkerstufen, bei dem die verstärkte Nutzspannung an Serienschaltung zweier den Verstärherstufen zugeordneter Arbeitswiderstände erdfrei abgreifbar ist, gekennzeichnet durch eine weitere Verstärkerstuf e (11 ) mit der Verstärkung v = 1 , deren Arbeitswiders tand (4) als unsymmetrischer Schaltungs-ausga-ng dient und init dem Arbeitswiderstand der einen der beiden gekoppelten Ver8-Lärkers-tuf,j.i (1) identisch und dessen Aussteuerspa-nnung an dem anderen Arbeitsviiderstand (5) mit einer jolchen Polung abgegriff en wird, daß sich die durch den gemeinsamen Arbeitswiderstand (4) 1-ließenden Aus,-angsströme gleichphasig addieren. CD 2. f erenzvers-tär1#e r nach Anspruch 1 , d-#-ildurcii gekennzeici#net, daß die weitere Verstärkerstufe (11) iiiit einer Stromgegenkopp--#Ung (13) versehen ist. 3. Differenzvers-LI-Iärker nach Anspruch 2, Üladurch gekennzeichnet, daß im Stromgegenkoppiungszweig der viei-Üeren Verstärkerstufe ein vorzugb,##ieise einstellbarer Kondensator (17) vorgesehen ist. 4. Differenzversstärker nach Ansprucl# 1 cder einem der fol"enden, gekennzeichnet durch die Anwendung als- symmetrische Et,4-"nngst> stufe mit unsymmetrischem Ausgang bei Empfängern der elektri-.schen Nachrichten- und i#ießtechni1c.
DE1966S0106288 1966-09-30 1966-09-30 Differenzverstärker Expired DE1487472C3 (de)

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DE1487472A1 true DE1487472A1 (de) 1969-04-03
DE1487472B2 DE1487472B2 (de) 1974-06-06
DE1487472C3 DE1487472C3 (de) 1979-11-15

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DE1487472C3 (de) 1979-11-15

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