DE1537656A1

DE1537656A1 - Signal-UEbertragungsschaltung

Info

Publication number: DE1537656A1
Application number: DE19671537656
Authority: DE
Inventors: Leidich Arthur John
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-12-19
Filing date: 1967-12-19
Publication date: 1970-01-08
Also published as: MY7300414A; US3445776A; GB1201950A; DE1537656B2

Description

6513-⁶?, Sch/Kl"
RCA 58 414

Filed: December 19,1966

Radio Corporation of America New York, N.Y., 7.St.V.

Signal-Üebertragungsschaltung

Die Erfindung betrifft eine Signal-Uebertragungsschaltung, bei

der eine Gegentaktverstärkerstufe mit einer eg Steuerstufe gleichspannungsgekoppelt ist.

Eine Gegentaktstufe nach der Erfindung eignet sich als Leistungsausgangsstufe für Anwendungsfälle wie Operationsverstärker, Servoantriebe, Regler und andere gleichspannungsgekoppelte Verstärker mit in Kaskade geschalteten Stufen. Bsi Schaltungen mit hintereinander geschalteten, gleichspannungsgekoppelten Verstärkerstufen entspricht der Gleichstrom oder eine Huhespannung an der Ausgangselektrode einer Stufe der der folgenden Stufe zugeführten Spannung. Im allgemeinen unterscheidet sich diese Gleichspannung von einem Bezugswert, als der willkürlich Masse oder das Bezugspotential 0 V. gewählt werden kann. Bei gleichspannungsgekoppelten Gegentaktstufen wendet man im allgemeinen eine Pegelverschiebung zur Verschiebung des Pegels dieser Gleichspannung an, um eine geeignete Vorspannung für eine Phasenumkehrschaltung zu erzeugen, welche ihrerseits ein Paar Gegentaktausgangsverstärkerstufen ansteuert. Diese Pegelverschiebung wird derart ausgeführt, daß die Gleichspannung am Ausgangsanschluß der Gegentaktstufe ü Volt beträgt. Asserdem wendet man häufig zur Gleichspannungsstabilisierung und zur Korrektur des !Frequenzganges eine Gegenkopplung an.

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SAD ORfGWAL

Eine Schwierigkeit beim Entwurf derartiger gleichspannungsge- ι koppelter Gegentaktverstärker liegt in der Signaldämpfung, welche bei der Pegelverschiebung auftritt. Um diese Dämpfung auszugleichen, gibt man der Pegelverschiebungsstufe eine hohe Verstärkung. Die Abhängigkeit der Verstärkung von der.Größe der Lastimpedanz und der Steilheit des Verstärkerelementes schränkt jedoch den Schwankungsbereich der Stromversorgung und der Eastimpedanz, innerhalb deren die Stufe eine konstante Verstärkung bringt, ein. Das bedeutet, daß niedrigere Werte der fistimpedanz erfordern, daß die Verstärkerelemente zur Aufrechterhaltung einer konstanten Verstärkung mehr Strom führen und daS damit die thermischen Eigenschaften dieser Elemente den maximalen Betriebsstrom begrenzen.

Die vorliegende Erfindung läßt sich bei einer Schaltung anwenden, welche mindestens zwei hintereinander geschaltete, gleichspannungsgekoppelte Verstärkerstufen enthält, wobei die Eingangsstufe als Eintaktverstärker die Gegentaktausgangsstufe ansteuert. Die Ausgangsstufe enthält zwei Verstärkerelemente, die im Gegentakt geschaltet sind und auf einen Eintaktausgang arbeiten. Die Ausgangsstufe enthält eine Phasenumkehrstufe, welches ein drittes Verstärkerlement enthält, dessen Ausgang wiederum zur Steuerung des ersten Verstärkerelementes mit diesem verbunden ist« Die Gegentaktstufe enthält ferner eine Pege lverschiebungssehaltung mit einer ersten Impedanz, welche den Eintaktanschlußpunkt an den Eingang der Phasenumkehrstufe ankoppelt, eine Gegenkopplungsschaltung mit einer Impedanz, welche den Eintaktausgangsanschluß der Gegentaktstufe an die erste Impedanz der Pegelverschiebungsstufe koppelt·

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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Eingänge des zweiten und dritten Verstärkerelementes miteinander parallel geschaltet, die Phasenumkehrschaltung enthält ferner ein viertes Verstärkerelement, dessen Eingang an die Pegelverschiebungsschaltung angeschlossen ist und dessen Ausgang als Spannungsfolger aus gebildet und an die parallel geschalteten Eingänge des zweiten und dritten Verstärkerelementes angeschlossen ist. Infolge dieser Anordnung zeigt die Phasenumkehrstufe eine Eingangsimpedanz, die relativ hoch gegenüber der Impedanz der Pegelverschiebungsstufe Ist, so daß die Signaldämpfung auf einen Wert verringert wird, "bei dem sich eine konstante Verstärkung durch einen ausserordentlich weiten Bereich von Lastimpedanzwerten erhalten läßt·

G-emäB einer t»sonderen Ausführungsform der Erfindung enthält die 5*€^elVerschiebungsschaltung zwei Elemente, etwa Widerstände, die In Heins in ?inen lleichstrompfad eingeschaltet sind, der von dem Slnt-ritsusgangsanschluß der Eingangsstufe zum Eingang des vierten Yers^ärkerelementes verläuft. Bei dieser Ausführungsform enthält die Gegenkoppiungssehal'tung ein drittes Impedanzelement, etwa einen Widerstand, der zwischen den Ausgangsanschluß und dem Verbindungspunkt der ersten beiden Impedanzelemente der Pegelverschiebungsschaltung geschaltet ist. Diese Anordnung halt zusätzlich das Ende des zweiten Widerstandes auf einer Spannung, welche sich von der dem Ausgangsanschluß über die ersten beiden Verstärkerelemente zugeführten Spannung um einen Betrag untersjaeidet, der ausreicht, um die Vorspannung für das . Paar G-egentaktverstärkerelemente abgeglichen zu halten, Die Klemmwirkung- stellt diesen abgeglichenen Zustand der Stufe über

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einen weiten Bereich von Betriebsspännungswerten sichere

Der erfindungsgemäße gleichspannungsgekoppeite Verstärker kann entweder mit einzelnen Bauelementen oder in Form einer interierten Schaltung aufgebaut werden«, (Der hier verwendeten Ausdruck "integrierte Schaltung" bezieht sich auf eine solche Bauweise, bei der die geeamte Schaltung, beispielsweise durch Diffusion oder durch dünne Schichten in oder auf einem oder mehreren Materialplättchen, beispielsweise aus Silizium, ausgebildet wird) Gleichspannungsgekoppelte Verstärker eignen sich insbesondere für den Aufbau als integrierte Schaltung, da sie keine Wechselspannungskoppelelemente wie Tranformatoren oder Kondensatoren benötigen: zum gegenwärtigen Zeitpunkt lassen sich Transformatoren in integrierter Form überhaupt nicht, Kapazitäten nur mit wirtschaftlich nicht vertretbaren Aufwand herstellen. Aus diesem Grunde eignet sich der erfindungsgemäße Verstärker, bei dem sämtliche Schaltkreise gleichspannungsgekoppelt sind, besonders gut zur Herstellung in integrierter Form.

Die erfindungsgemäßen Gegentaktverstärkerstufen sind in ihrer Anwendung nicht auf eine bestimmte Verstärkerschaltung beschränkt, Nur zum Zwecke der Erläuterung und des besseren Verständnisses zeigt die beiliegende Figur ein Schaltbild eines gleichspannungsgekoppelten Verstärkersj bei dem die Gegentaktstufe als Leistungsendstufe ausgebildet ist. Dieser Verstärker ist auf eine hohe Verstärkung ausgelegt und eignet sich insbesondere für Anwendungen als Operationsverstärker»

Der dargestellte Verstärker enthält ein Paar in Kaskade geschaltete Eingangsstufen 2o und Jo auf der linken Seite der gestrichel-

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tel Linie Io und eine Gegentaktleistungsausgangsstufe 4o auf der rechten Seite· dieser Linie. Jede der Stufen 2o,3ο und 4o ist zwischen ein Paar Stromversorgungsleitungen 11 und 12 geschaltet. Die Leitung 11 ist mit einer geeigneten Betriebsspannung 4- V_n. verbunden, die Leitung 12 ist mit einer anderen geeig-

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neten Betriebsspannung -V__ verbunden. Die Betriebsspannungspotentiale V_A._ und ν__Λ können beispielsweise einer Stromquelle mit drei Anschlüssen entstammen, welche gegenüber einem Bezugspotential, etwa Masse, Je ein symmetrische Positive (V--) und Uega-

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tive (V ) Spannung liefert. Zusätzlich können zwischen die Leitungen 11 und 12 und das Massepotential nicht dargestellte Ueberbrückungskondensatoren geschaltet sein.

Jedes der Eingangsstufenpaare 2o und 3o enthält ein Paar Verstärkerelemente (in Stufe 2o die Transistoren 21 und 22), welche als Differen^alverstärker geschaltet sind. In jede Eingangsstufe sind zusätzliche !Transistoren 23 und 24 vorgesehen, deren Emitter 2Je und 24e mit den Basen 21b bzw. 22b verbunden sind. Die Kollektoren 23c und 24c sind an die Versorgungsleitung 11 angeschaltet, während die Basen 23b und 24b mit den Eingangsanschlüssen 13 bzw, 14 verbunden sind.

Den Eingangsanschlüssen 13 und 14 werden von einer Steuerquelle 15 Eingangssignale zugeführt. Die Steuerquelle 15 ist mit einem weiteren Anschluß 16 dargestellt, der an einen geeigneten Bezugspotential liegt, das in der Figur als Erde dargestellt ist„ Die Steuerquelle 1? kann irgendeine geeignete Quelle sein, welche den Eingangsanschlüssen 13 und 14 Differenzsignale zuführte

In der Stufe 3o sind die Transistoren 33 und 34 mit ihren Basen

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33b bzw* 34b an die DifferenMalausgänge der Stufe-2o gleichspannungsgekoppelt· Die Emitter und Kollektorkreise der Transistoren 33 un& 34 gleichen denen der Transistoren 23 und 24 in Stufe 2o_o

Diese zusätzlichen Transistoren in jeder der Stufen 2on und 3o sorgen für ein verbessertes Verhalten am oberen Frequenzende des Uebetragungsbere&ches jeder der Verstärkerstufen 2o und 3©» So bewirkt der Transistor 23 "beispielsweise eine Impedanztransforma#tion der Quellenimpedanz Z_ der Quelle 15» so daß die Miller-

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Kapazität C des Transistors 21 parallel zu Z liegt, wobei B der Stromverstärkungsfaktor des Transistors/B / 23 ist« Da die Bandbreite proportional dem Produkt aus Quellenimpedanz und Eingangskapazität ist, wird die Bandbreite durch Vergrößerung des Faktors B wirksam erhöht. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Kollektoren jedes der Transistoren 23,24-,33 und 34 mit der Stromzuleitung 11 verbunden sind und diese Transistoren daher keine Spannungsverstärkung aufweisen, da in ihrer Schaltung der Miller-Effekt nicht auftritt. ■'■.■■*

Für die Stufen 2o und 5o sind stroaibestimmende Transistoren 6o und 7o und eine Vorspannimgsschaltung für diese Transistoren vorgesehen. Die Basen 6ob und 7ob der Transistoren 6© bzw« 7o sind an die gleiche Vorspanauagsschaltung angeschlossen, die eine Reihenschaltung einer Temperaturkompensationsdiode mit einem Widerstand enthält. Diese Diode ist ist als Transistor 65 dargestellt, dessen Basis 65b mit seinem Kollektor 65c zusaamengeschaltet und mit den Basen 6©ib und 7ob verbunden ist und dessen Emitter 65b über einen Widerstand 61 an -.der * Stromzuleitung 12 liegt. Die Reihenschaltung des Widerstandes 61 mit dem Basis-■·■■■■. S09882/0798 ■ _ .IMo

Emitter-TJebergang des Transistors 65 ergibt in bekannter Weise eine Temperaturkompensation für die Transistoren 60 und ?o.

Bei der vorbeschriebenen Anordnung wird eine von der Quelle 15 gelieferte Signalspannung durch die beiden Stufen 2o und 3o ver-' stärkt und erscheint an dem Eintakt-Ausgangsanschluß 35 der Stufe 30o Zusätzlich zu der verstärkten Signalspannung besteht auch eine Gleichspannung am Punkt 35» welche sich von dem verstärkten Bezugspotential unterscheidet.

Die Stufe 3o dient als Treiberstufe für eine Eintakt-Ansteuerung der Gegentaktleistungsausgangsstufe 4o vom Ausgangspunkt 35 aus. In der Gegentaktstufe 4o wird das Signal vom Ansteuerpunkt 35 über eine Pegelverschiebungsschaltung 5o zu einer Phasenumkehrschal tung 80 übertragen, welche ein Paar Verstärkerelemente 9o und 91 vorspannt und im Gegentakt betreibt.

Die Pegelverschiebungsschaltung 5o liegt zwischen dem Ansteuerpunkt 35 und der Versorgungsleitung 12 mit der Spannung Y und

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ist im wesentlichen ein Spannungsteiler, der eine Verschiebung des Gleichspannungspegels' zwischen dem Punkt 35 und einem Spannungsteiler-Abgriff punkt 57 bewirkt. Der obere Abschnitt des Spannungsteilers enthält einen Transistor 51 und Widerstände 52 und 53» während der untere Abschnitt einen Stromquellentransistor 54- enthält«, Der Transistor 51 ist in Kollektorgrundschaltung geschaltet und arbeitet als A-Verstärker. Seine Basis 51b ist mit dem Ansteuerpunkt 35» sein Kollektor 51c mit der Stromzuleitung 11 und sein Emitter 51e über eine aus einer Reihenschaltung der Widerstände 52 und 53 bestehende Impedanz mit dem Spannungsteilerabgriff 57 verbunden«, Der Stromqmellentransistor 54-

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liefert einen im wesentlichen konstanten Strom durch die Widerstände 52 und 53» so daß die Pegelverschiebung der Spannung zwischen dem Ansteuerpunkt 35 und dem Spannungsteilerpunkt 57 erfolgt, nierzu ist der Kollektor 54c des Transistors 54 mit dem Spannungsteilerpunkt 57 und sein Emitter 54e über einen Emitter-Widerstand 55 mit der Versorgungsleitung 12 verbunden. Die Basis 54b des Stromquellentransistors 54- kann #it irgendeiner geeigneten Basisschaltung verbunden sein, welche den Transistor 54 als Konstantstromquelle betreibt. Im dargestellten Beispiel ist die Basis 54b an den gemeinsamen Basiskreis der Stromquellentransistoren 60 und 7o in den Stufen 2o bzw. 3o angeschlossen.

Die am Punkt 35 auftretende Signalspannung wird auf den Spannungsteilerabgriff 57 übertragen und der Phasenumkehrschaltung 80 zugeführt, welche drei Transistoren 81,82 und 83 enthält« Die-: Basis-Emitter-Uebergänge dieser letztgenannten Transistoren liegen in einem Strompfad über dem unteren Abschnitt des Pegelverschi ebungsspannungsteiler^ um den Punkt 57 auf eine Spannung zu klemmen, welche sich von der Versorgungsspannung-V um die Basis-Emitter-Spannungsabfälle dieser Transistoren unterscheidet. Der Transistor 81 arbeitet als Diode, da sein Kollektor 81c und seine Basis 81b zusammengesbhaltet sind und weiterhin mit dem Kollektor 54c verbunden sind, während sein Emitter an die Basis 82b des Emitterfolger-Transistors 82 angeschlossen ist« Gegebenenfalls kann auch der Transistor 81 als Diode zur Leitung eines Durchlasstromes in der gleichen Richtung, in der sein Basis-Emitter-Uebergang leitet, geschaltet sein.

Der Emitterfolger-Transistor 82 arbeitet im Α-Betrieb und liefert eine Vorspannung und eine Signalspannung^nsteuerung für den Pha-

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seiiuinkehrtraiisistor 83 und den Gegentaktausgangstransistor 91 ο • Zu diesem Zweck ist der Kollektor 82c des Transistors 82 an den Massepunkt 16 der Schaltung und sein Emitter 82e an die Basis 83b des Transistors 83 und die Basis 91t> des Transistors 91 geschaltet. Der Emitter 83e des Phasenumkehrtransistors 83 ist mit der Zuführungsleitung 12 verbunden und vervollständigt die Klemmschaltung für den Spannungsteilerpunkt 57· Der Kollektor 83c ist mit der Versorgungsleitung 11 über einen Kollektorwiderstand 84 verbunden,, Der Kollektor 83c ist weiterhin mit der Basis 85b eines Impedanzwandlertransistors". verbunden. Der Transistor 85 ist mit dem Gegentaktausgangstransistor 9o verbunden. Hierzu sind ihre Kollektoren 85c und 9oc zusammen an die Zuführungsleitung 11 angeschlossen, während der Emitter 85e mit der Basis 9ob verbunden ist.

Die Gegentaktausgangstransistoren 9o und 91 sind in Seihe mit einem Ausgangsanschluß 92, der ein Eintaktausgang ist, geschaltet. Der Ausgangsanschluß 92 ist mit dem Emitter 9oe des Transistors 9o und dem kollektor 91c des Transistors 91 verbunden. Zur Vervollständigung der Schaltung ist der Emitter 91e des Traniistors 91 an die Stromzufuhrleitung 12 angeschlossen. Zwischen den Ausgangsanschluß 92 und den Verbindungspunkt 56 der Widerstände 52 und 53 ist ein Gegenkopplungszweig mit einem Widerstand 93 geschaltet. Zwischen dem Ausgangsanschluß 92 und dem Masseanschluß 16 liegt eine Last loo.

Die dargestellte erf indungsgeaäße Gegentaktausgangsstufe 4·ο wird vorzugsweise zur Verringerung von Kreuzaodulationsverzerrungen als AB-Verstärker betrieben. Vorzugsweise wird weiterhin dafür Sorge getragen, daß bei Fehlen einer Signaleingangsspannung, also

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im Leerlauf, die Gleichspannung am Ausgangsanschluß 92 gleich dem Bezugspotential am Anschluß 16 ist, das in der dargestellten Schaltung 0 V beträgt. Im Leerlauf sind somit alle Transistoren der Stufe 4o für den Α-Betrieb vorgespannt, wobei die Transistoren 9o und 91 genügend Strom "uhren, um die Gleichspannung am Ausgangsanschluß 92 auf 0 V zu halten. Wird eine Signalspannung angelegt, so kehrt die Phasenumkehrschaltung 8o die Phase des Signales um und führt den GegentakttransistoraaQo und 91 gegenphasige Signale zu. Während der positiven Halbwellen der Signalspannung wird der Transistor 91 zum Leiten gebracht, so daß über der Last eine negative Ausgangsspannung entsteht, während gleichzeitig der Transistor 83 die positiven Signalanteile umkehrt und den transistor 9o abschaltet. Während der negativen Halbwellen der Signalspannung wird der Transistor 91 abgeschaltet, und der transistor 83 kehrt die negativen Signalanteile um, so daß der Transistor 9o weiter in seinen leitenden Zustand hineingesteuert wird und eine positive Ausgangsspannung an der Last loo entstehen läßt. Bei kleinen Signalspannungen beider Polarität leiten beide Transistoren 9o und 91» so daß die Verzerrungen im Stromübernahmegebiet klein gehalten werden.

Die Phasenumkehrschaltung 8o, die wegen niederiger Eingangsspannungsverluste (oder hoher Gesamtverstärkung) Transistoren 82 und 83 enthält, stellt sicher, daß die Gegentaktstufe 4o eine relativ konstante Verstärkung bei geschlossener Schleife in einem außerordentlich großen Bereich von Lastimpedanzwerten hat· Dieser Bereich erstreckt sich beispielsweise bei einer integrierten Schaltung von Werten in der Größenordnung von 2oo Ohm bis in die Größenordnung von über Io k©ism. Darüber hinaus hält die Ver-

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stärkerstufe 14 diese konstante gchleifenverstärkung in einem Bereich der Versorgungsspannung von etwa +6 bis etwa +24 V aufrecht.

Die Schaltung der Transistoren 82 und 83 liefert eine relativ hohe Impedanz, die günstig zu den Widerständen der Pegelverschiebungswiderstände 52 und 53 passt, so daß die Signaldämpfung oder der Verlust der Signalspannung an den Widerständen 52 und 53 soweit verringert wird, daß die erwähnte konstante Verstärkung bei geschlossener Schleife erreicht wird. Der Transistor 83 dient nicht nur der erforderlichen Signalumkehr, sondern liefert auch über seinen Basis-Emitter-Uebergang einen Basis-Emitter-Spannungsabfall V-D-g als Vorspannung für den Ausgangstransistor 91· Diese Art der Vorspannungserzeugung in Verbindung mit dem transistor liefert einen deutlichen Vorteil hinsichtlichder Eingangsimpedanz gegenüber Phasenumkehrschaltungen, welche einen einzigen Phasenumkehrtransistor nit einer Diode in seinem Emitterkreis zur Erzeugung der Vorspannung für den Ausgangstransistor verwenden. Bei diesem letztgenannten Schaltungstyp ist die Eingangsimpedanz des einzigen Phasenumkehrtransistors (1+$) ma^L so groß wie der in Reihe mit der Parallelschaltung der im Durchlass geschalteten Diode mit der Eingangsimpedanz des in Emittergimdschaltung betriebenen Transistors 91 geschalteten Emitterwiderstand r des Phasenumkehrtransistors. Da dieser transistor und die Diode im wesentlichen den gleichen Strom führen, sind ihre Impedanzen praktisch gleich. Unter Vernachlässigung der Eingangsimpedanz des Transistors 91, die gro$ gegenüber dem Durchlasswiderstand der Diode ist, ist die Eingangsimpedanz des einzigen Phasenumkehrtransistors 2(l+JJ)r .

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Andererseits ist die Impedanz der Phasenumkehrstufe 80 bei der Erfindung (1+$ορ) ^re82 » ^wo^^ei ^re82 ^^{n Rei}^^{e m}^* ^^er Parallelschaltung der E&ngangsimpedanz der in Emittergrundschaltung geschalteten Transistoren 8$ und 91 erscheint« Wenn die Transistoren 83 und 91 als Paar ausgesucht werden, dann kann dieser Ausdruck geschrieben werden als ( l+ß₈₂) C ^r _es2 ⁺ ^¹⁺Pe?^ ^re83/2^' Der Faktor 1/2 tritt auf, weil die Eingangsimpedanz der Transistoren 83 und 91 gleich sind und parallel geschaltet sind. Weiterhin ist der Emitterstrom des Transistors 83 gleich der Summe der Basisströme der Transistoren 83 und 91, und weil die Emitterimpedanz eines transistors umgekehrt proportional seinem Emitter Strom ist, ist die Emitterimpedanz des Transistors 82 gleich ( 1+Pox) ^re82/2* Dann.* ist die Eingangsimpedanz der Phasenumkehrstufe 80 gleich (l+]9gp)(l+Box) ^re83 ¹²³¹^^{- Som}^'^b ¹^ ^den Faktor (l+Bop)/2besser als bei einem einzigen Phasenumkehrtransistor. Dieser Verbesserungsfaktor beträgt normalerweise mindestens eine Größenordnung und bringt eine bessere Anpassung an die Widerstandswerte der Pegelverschiebungswiderstände 52 und 53, so daß eine geringere Signaldämpfung an ihnen auftritt und höhere Widerstandswerte (52,53) verwendet werden können. Da diese Eingangsimpedanz einen wesentlich höheren Wert hat, wird die Anpassung durch diese Widerstandsvergrößerung verbessert.

Die als Beispiel dargestellte Schaltung ist mit genügend kleinen Verlusten entworfen worden, so daß bei Versorgungsspannungen von 6 bis 24 V keine übermäßige thermische Beanspruchung auftritt. Weiterhin hat sich diese Verbesserung der Eingangsimpedanz durch Verzicht auf eine Diode und Hinzufügung eines ^'ranwistors im Vergleich mit einer Schaltung mit nur einem einzigen Phasenumkehr-

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transistor erreichen lassen. Die Signaldämpfung ist soweit ver-. ringert worden, daß die Verstärkung der Stufe 4o bei offener Schlei fe so hoch gewählt werden kann, daß sie "bei geschlossener Schleife einen Wert erreicht, der gleich dem Verhältnis des Gegenkopplungswiderstandes 93 geteilt durch den Pegelverschiebungswi&erstand 52 ist. Das "bedeutet, daß sich am Punkt 56 scheinbar ein Wechselspannungs-Massepotential ausbildet, so daß die Gegentaktstufe 4o selbst wie ein Operationsverstärker'wirkt. Weiterhin ist die Pegelverschiebungsschaltung 5o so ausgebildet, daß sich am Punkt 56 gleichfalls ein wirksames GleichspannungsftHassepotential ausbildet, welches zusammen mit dem Gleichspannungszustand von 0 V am Ausgangsanschluß 92 sicherstellt, daae im Leerlauf kein Hückkopplungsstrom fließt. Wenn sich eine der Spannungen V oder V verschiebt, dann wird ein sich langsam veränderndes Driftsignal durch die Gegentaktstufe 4o übertragen und über den Widerstand 93 so gegengekoppelt, daß die Gleichspannungsverhältnisse in der Stufe 4o stabil bleiben.

Die Klemmwirkung am Punkt 57» welche durch die PN-Basis Emitter- Uebergänge der Transistoren 81,82 und 83 erzielt wird, hält diesen Punkt auf einen Wert von über 2 Y (für den Pail von SiIizium-

Transistören) positiver als die Betriebsspannung V_ÄÄ. Die Spanes

nung am Punkt 57 kann sich frei um einige Millivolt über diesen Nennwert verschieben. Diese wenigen Millivolt bestimmen die Abschaltung oder Sättigung der Transistoren 9o und 91· Wenn einer dieser Transistoren eingeschaltet wird, wird der andere infolge der vom Transistor 83 bewirkten Signalumkehr abgeschaltet. Der Gegenkopplungstransistor $3 fühlt den Ausgangszustand ab und verändert die Spannung am Punkt §7» bis die Transistoren 9o und 91 i» wesentlichen gleichmäßig vorgespannt sind (nämlich abgesehen von

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einem kleinen Leerlaufstrom durch jeden,fast abgeschaltet)» Dies rührt daher, daß eine Veränderung von nur wenigen Millivolt am Punkt 57 erforderlich ist, um diesen abgeglichenen Zustand herzustäLlen, so daß der ßückkopplungswiderstand 93 diesen Zustand über einen großen Bereich von Vergorgungsspannungswerten erhält.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung eignet sich insbesondere zur Ausbildung als monolithische integrierte Schaltung, da nur Transistoren des gleichen Leitungstyps verwendet sind. Anstelle der dargestellten NPN-^Xransistoren können ebenso gut PNP-Transistoren verwendet werden, wenn die Polaritäten der Versorgung sspannungen V_n_ und V„ entsprechend vertauscht werden.

cc CC

Patentansprüche:

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Claims

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U.S.Serial No.: 6o2 774

Filed: Deceniber 19, 1966

Patentansprüche

f 1. } Gleichspannungsgekoppelter Gegentaktverstärker mit einem Eintakteingang und Ausgangsanschlüssen, einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement, die in Gegentaktschaltung an einen Ausgangsanschluß geschaltet sind, einer Phasenumkehrstufe mit einem dritten Verstärkerelement, deren Ausgang zur Steuerung des ersten Verstärkerelementes geschaltet ist-, mit einer Pegelverschiebungsschaltung, die eine erste Impedanz aufweist, welche den Eingang der Verstärkerstufe an den Eingang der Phasenumkehrstufe ankoppelt, und mit einem Gegenkopplungszweig, der über eine Impedanz den Ausgangsanschluß der Verstärkerstufe an die erste Impedanz schaltet, dadurch gekennzeichne t, daß der Eingang des dritten Verstärkerelementes (83) parallel zu dem Eingang des zweiten Verstärkerelementes (91) geschaltet ist, daß die Phasenumkehrschaltung (8o) ein viertes Verstärkerelement (82) enthält, dessen Ausgang (82e) als Spannungsfolger zur Steuerung der Eingänge sowohl des zweiten als auch des dritten Verstärkerelementes (91»83) ausgebildet ist und daß der Eingang der Phasenumkehrschaltung (8o) mit der Pegelverschiebungsschaltung (5oVerbunden ist.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerelemente Transistoren sind und sämtliche Transistoren den gleichen Leitungstyptiaben.

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3. Verstärker nach Anspruch 2, bei dem die Kollektoren und Emitter des ersten und des zweiten Transistors in den Kreis des Ausgangsanschlusses geschaltet sind, eine Kollektorimpedanz in den Kreis der Kollektor-Emitter-Strecke des dritten Transistors geschaltet ist und dessen Kollektor an die Basis des ersten Transistors geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (82e) des vierten Transistors (82) mit den Basen (91b,83b) des zweiten und dritten Transistors (91,83) gleichspannungsgekoppelt ist, daß die Basis (82b) des vierten Transistors (82) an die erste Impedanz (52,53) angeschlossen ist, und daß der Kollektor (82e) des vierten Transistors (82) im Schaltkreis seiner Basis (82b) und seines Emitters (82e) liegt.
4. Verstärker nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennezichnet, daß die erste Impedanz der Pegelverschiebungsschaltung einen ersten (52) und einen zweiten (53) in Reihe geschalteten Widerstand aufweist, und daß die zweite Impedanz des Gegenkopplungszweiges einen dritten Widerstand (93) aufweist, der zwischen die gemeinsame Verbindung (56) der ersten beiden Widerstände (52,52) und den Ausgangsanschluß (92) der Ausgangsstufe geschaltet ist.
5. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelverschiebungsschaltung (5o) einen zusätzlichen Transistor (51) enthält, dessen Basis (5Ib]

ο an den Eingangsanschluß (35)» dessen Kollektor (51c) an eine

c» Spannungsquelle (+V₀₀) und dessen Emitter (5Ie) in Reihe ¹^⁰ mit der ersten Impedanz (52,53) geschaltet ist,daß die Pe- ° gelverschiebungsschaltung (5o)ferner einen Stromquellentran-

oo sistor (54) enthält,der einen Strokpfad darstellt,welcher in Reite mit Reihe mit der ersten Impedanz (52,53) und dem Emitter (54e) dieses Transistors (54) bildet.