DE1562081C3 - Mit Feldeffekttransistoren aufgebauter Transistorverstärker mit mehreren gleichspannungsgekoppelten Stufen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist.

Aus der US-PS 32 89 093 ist ein mehrstufiger Transistorverstärker bekannt, bei dem jede Stufe einen in Sourcegrundschaltung betriebenen, mit einer Lastimpedanz in Reihe geschalteten Isolierschicht-Feldeffekttransistor enthält, dessen Drainelektrode mit dem Gate des nachfolgenden Transistors galvanisch gekoppelt ist, wobei von der Drainelektrode des Transistors der letzten Stufe ein Gegenkopplungszweig auf das Gate des Transistors der ersten Stufe geführt ist. Derartige Transistorverstärker mit galvanischer Stufenkopplung werden in der integrierten Schaltungstechnik bevorzugt verwendet, da man auf diese Weise die in integrierter Technik nur schwierig zu realisierenden Koppelkondensatoren einsparen kann. Eine Gleichspannungskopplung %·, bei einem mehrstufigen Verstärker erfordert jedoch eine besonders sorgfältige Arbeitspunktstabilisierung durch eine über den gesamten Verstärker geführte Gegenkopplung. Bei der üblichen Rückführung des Gegenkopplungszweiges auf den Signaleingang des Verstärkers läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß der Innenwiderstand der Eingangssignalquelle in die Parameter des Gegenkopplungszweiges eingeht und daher bei Anschluß des Verstärkers an verschiedene Signalquellen sich die Verhältnisse in der Gegenkopplungsschleife ändern, so daß u. U. die Stabilisierung der Schaltung in Frage gestellt sein kann.

Weiterhin ist der US-PS 32 86 189 ein mit Feldeffekttransistoren bestückter mehrstufiger Verstärker mit galvanischer Stufenkopplung bekannt, bei dem in den einzelnen Stufen zwei Sperrschicht-Feldeffekttransistoren mit ihren Kanälen in Reihe geschaltet sind, wobei jeweils der eine als Lastimpedanz für den anderen arbeitet. Der eine dieser Transistoren wird in Sourcegrundschaltung betrieben und arbeitet als Verstärkertransistor für das seinem Gate zugeführte Eingangssi- ^ gnal, während der andere Transistor in der Signaleingangsstufe in Draingrundschaltung betrieben wird. Auf seine Gateelektrode wird vom Ausgang der der letzten Verstärkerstufe ein Gegenkopplungssignal geführt. Durch diese Trennung von Gegenkopplungsschleife und Eingangssignalkreis soll eine genaue, störungsfreie Vorspannung an verschiedenen Punkten der Verstärkerschaltung erreicht werden. Infolge des Miller-Effektes treten jedoch Kupplungen vom Drainausgangskreis in den Gateeingangskreis des Verstärkertransistors auf, welche die Eingangsimpedanz herabsetzen, so daß die Signalquelle belastet wird, und den Verstärkungsbereich frequenzmäßig einschränken.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Transistorverstärker zu schaffen, bei dem die den Ausgangskreis des Verstärkertransistors der Signal- j eingangsstufe einschließende Gegenkopplungsschleife ! und der Signaleingangskreis gegenseitig voneinander j unabhängig sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß i durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. j

Durch die Trennung des Eingangssignalkreises von der Gegenkopplungsschleife wird vermieden, daß der

Innenwiderstand der Signalquelle als Parameter in den Gegenkopplungszweig eingehen kann, daß also unterschiedliche Signalquellen keine Änderungen der Charakteristik des Verstärkers, insbesondere seiner durch die Gegenkopplungsschleife erreichten Stabilität bewirken können. Durch die Schaltung der Signaleingangsstufe als Sourcefolger werden ferner Miller-Effekte vermieden, so daß sich der erfindungsgemäße Verstärker nicht nur durch eine die Signalquelle nicht belastende hohe Eingangsimpedanz, sondern auch durch eine sehr hohe Grenzfrequenz auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Schaltung bietet weiterhin den Vorteil, daß der Anschluß einer Eingangssignalquelle nicht auf den als Sourcefolger arbeitenden Transistor der ersten Stufe beschränkt ist, sondern daß auch an die entsprechenden Transistoren der anderen Stufe eine Eingangssignalquelle anschließbar ist, ohne dadurch etwa in die Gegenkopplungsschleife einbezogen zu sein. Die Lastimpedanzen der übrigen Stufen können gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung durch als Dioden geschaltete Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate gebildet sein.

Zur HF-Stabilisierung kann der Gegenkopplungszweig als Tiefpaß mit einer unterhalb der Frequenz der zu verstärkenden Signale liegenden Grenzfrequenz ausgebildet sein. Hierzu kann insbesondere im Gegenkopplungszweig die Source-Drain-Strecke eines weiteren Isolierschicht-Feldeffekttransistors liegen, dessen Sourceelektrode an die Drainelektrode des Verstärkertransistors der letzten Stufe, dessen Drainelektrode an das Gate des Lasttransistors der ersten Stufe und dessen Gate an ein Bezugspotential angeschlossen ist. Vom Gate des Lasttransistors der ersten Stufe führt dabei ferner ein Kondensator zu einem Bezugspotential.

Der erfindungsgemäße Verstärker eignet sich insbesondere für eine Verwendung als Zerhackerverstärker, bei dem zwei Zerhackertransistoren in Form von Isolierschicht-Feldeffekttransistoren mit ihren Source-Drain-Strecken und der Signalquelle in Reihe an die Betriebsspannungsquelle geschaltet sind, wobei der Zusammenschaltungspunkt der Transistoren mit dem als Signaleingang dienenden Gate des Transistorverstärkers verbunden ist und den Gates der beiden Zerhackertransistoren gegenphasige Schaltsignale zugeführt werden.

Es ist an sich ein mehrstufiger regelbarer Transistorverstärker bekannt (DE-PS 10 71 136), bei dem der Kollektor der Verstärkertransistoren über einen Arbeitswiderstand mit der Betriebsspannung und über einen Koppelkondensator mit der Basis des nachfolgenden Transistors verbunden ist. In der Emitterleitung befindet sich jeweils ein mit konstanter Basisspannung als Konstantstromquelle geschalteter weiterer Transistor. Aus dem verstärkten Ausgangssignal wird durch Gleichrichtung eine Regelspannung erzeugt, welche zwischen die Basen der Konstantstromquellentransistoren einerseits und die Basen der Verstärkungstransistoren andererseits gelegt wird. Da die Basen der Konstantstromquellentransistoren aber über eine Zenerdiode mit Massepotential verbunden sind, liegt die Regelspannung effektiv zwischen Masse und den Basen der Verstärkertransistoren. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Verstärker bei schwankenden Eingangsspannungen eine konstante Ausgangsamplitude liefert. Ein geregelter Verstärker mit in den Emitterleitungen der Verstärkertransistoren angeordneten, als steuerbare Gegenkopplungswiderstände ausgebildeten Transistoren ist ferner an sich aus der Zeitschrift »Electronic Design« vom 8. November 1962, Seiten 102 bis 105 bekannt. Hierbei wird aus der Ausgansspannung des Verstärkers eine Regelspannung abgeleitet, welche den Basen der Gegenkopplungstransistoren zugeführt wird, deren Impedanz sich bei zunehmendem Eingangssignal im Sinne einer stärkeren Gegenkopplung erhöht.

Aus der DE-PS 8 48 518 sind ferner zweistufige galvanisch gekoppelte Röhrenverstärker bekannt, bei

ίο welchen von der Anode der letzten Röhre ein galvanischer Gegenkopplungszweig aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen, von deren Verbindungspunkt ein Kondensator nach Masse geführt, auf die Kathode der ersten Röhre geführt ist. Der Kondensator leitet Wechselstromkomponenten aus dem Gegenkopplungszweig ab und die verbleibende Gleichstromgegenkopplung soll Instabilitäten des Verstärkers verhindern. Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darstellungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrstufigen Verstärkers und
F i g. 2 ein Anwendungsbeispiel des in F i g. 1 dargestellten Verstärkers als Zerhackerverstärker.

F i g. 1 zeigt einen galvanisch gekoppelten Verstärker mit automatischer Vorspannungserzeugung. Der Verstärker besteht aus η in Kaskade geschalteten Verstärkerstufen 10i, 1O₂,..., 1O_n. Jede der Stufen 10 ist zwischen zwei Speisespannungsanschlüsse 11 und 12 geschaltet. Der Speisespannungsanschluß 11 ist mit dem positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle 13 verbunden, deren negativer Pol mit einem Punkt festen Bezugspotential, im vorliegenden Falle Masse, verbunden ist. Die Betriebsspannungsquelle 13 kann z. B. eine Batterie sein, die eine Gleichspannung von Vo Volt liefert. Der Speisespannungsanschluß 12 liegt am Bezugspotential (Masse).

Eine Eingangssignalspannungsquelle 19 ist mit ihrem Ausgang gleichstromleitend, z. B. über einen Leiter, mit dem Eingang \7\ der ersten Stufe 1Oi verbunden. Die andere Klemme der Signalquelle 19 liegt über den Speisespannungsanschluß 12 an Masse. Die Signalquelle 19 liefert an den Eingang 17i eine Eingangssignal-Wechselspannung e*

Die Stufe 1Oi ist mit ihrem Ausgang 15i an den Eingang 172 der zweiten Stufe 1O₂ angeschaltet, die ihrerseits mit ihrem Ausgang 15₂ an den Eingang einer nicht dargestellten dritten Stufe angeschaltet ist usf., so

so daß sich ein Kaskadenverstärker mit galvanischer Kopplung ergibt. Der Ausgang 15„ der letzten Stufe 1O_n ist an eine Ausgangsklemme 50 angeschlossen, die ihrerseits mit einem geeigneten, zwischen die Ausgangsklemme 50 und Masse (über den Speisespannungsanschluß 12) geschalteten Verbraucher, dargestellt als Last 51, verbunden ist.

Der Ausgang 15„ der letzten Stufe ist ferner über einen Rückkopplungszweig mit einem Rückkopplungspunkt 18 in der ersten Stufe 1Oi verbunden. Der Rückkopplungszweig enthält eine Rückkopplungsimpedanz 40 entweder in Form eines ohmschen Widerstandes oder hier vorzugsweise der Source-Drain-Strecke eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate, auch als Isolierschicht-Feldeffekttransistor bezeichnet (im vor-

b^r> liegenden Fall vom p-leitenden Typ). Der Transistor 40 ist mit seiner Sourceelektrode 40s an den Ausgang 15„ der letzten Stufe und mit seiner Drainelektrode 4Qd an den Vorspannungspunkt 18 der ersten Stufe 10|

angeschaltet. Das Gate 40g· ist an eine geeignete Quelle einer festen Spannung, beispielsweise den Speisespannungsanschluß 11 mit der Spannung V₀, angeschlossen. Der Punkt 18 ist außerdem über einen Filterkondensator 41 — mit der zusätzlichen Bezeichnung C — mit Masse verbunden. Das Gate 40g kann an irgendeine feste Spannung angeschlossen sein, die den Transistor 40 so vorspannt, daß seine Source-Drain-Strecke eine gewünschte Impedanz aufweist.

In der ersten Stufe IO1 ist das Verstärkerelement 20 ein in Sourcefolgerschaltung arbeitender p-leitender Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate. Sein Gate 20g ist an den Eingang 17i der ersten Stufe angeschlossen. Die Drainelektrode 2Od liegt über den Anschluß 12 an Masse, während die Sourceelektrode 20s mit sowohl dem Ausgang 15i der ersten Stufe als auch der Source-Drain-Strecke eines weiteren p-leitenden Feldeffekttransistors 21 mit isoliertem Gate verbunden ist, das als Lastimpedanz für den Sourcefolgertransistor 20 dient. Der Transistor 21 ist mit seiner Drainelektrode 21 dan den Ausgang 15t und mit seiner Sourceelektrode 21s an den Anschluß 11 angeschaltet. Das Gate 21g· ist mit dem Punkt 18 verbunden.

Die einzelnen Stufen IO2 bis 10„ sind jeweils in gleicher Weise geschaltet, so daß die nachstehende Beschreibung der Stufe IO2 auch für die nachgeschalteten Stufen bis 1O_n gilt. In der Stufe 1O₂ ist das Verstärkerelement 14₂ ein p-leitender Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate in Sourcegrundschaltung. Seine Sourceelektrode 14s₂ ist mit dem Anschluß 11 verbunden, während die Drainelektrode 14c/₂ an sowohl den Ausgang 15₂ der zweiten Stufe als auch eine Lastimpedanz I62 angeschlossen ist. Das Gate I4g₂ ist an den Eingang 17₂ der zweiten Stufe angeschaltet.

Obwohl die hier durch einen Feldeffekttransistor 16₂ gebildete Lastimpedanz ein ohmscher Widerstand sein kann, verwendet man hierfür vorzugsweise die Source-Drain-Strecke eines p-leitenden Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate vom Stromerhöhungs-Typ. Seine Sourceelektrode 16s₂ ist an den Ausgang 15₂₎ und seine Drainelektrode 16cfe ist an den Anschluß 12 angeschaltet. Das Gate 16g2 Hegt über den Anschluß 12 an Masse. Das Gate 16g-₂ kann statt dessen auch an ein festes Potential, das vom Potential der Drainelektrode 16<£ verschieden ist, angeschlossen sein, vorausgesetzt, daß dieses feste Potential den Transistor 16₂ über seinen linearen Arbeitsbereich im leitenden Zustand hält.

Der Feldeffekttransistor I62 ist einem ohmschen Widerstand als Lastimpedanz für den in Sourcegrundschaltung arbeitenden Transistor 14₂ vorzuziehen, weil nämlich die Transistorstufe 1O₂ einen extrem linearen Verstärker bildet, da der Absolutwert der Spannungsverstärkung den relativen linearen Abmessungen der Feldeffekttransistoren 14₂ und 16₂ proportional ist, und sich diese Abmessungen bei integrierten Schaltungen leicht kontrollieren lassen. Setzt man voraus, daß die effektive Beweglichkeit der Ladungsträger, die Dielektrizitätskonstante des Gateisolators und seine Dicke bei beiden Transistoren gleich sind, so läßt sich die Spannungsverstärkung G_v der Stufe 1O₂ (sowie der nachfolgenden Stufen einschließlich 1O_n) durch die folgende Gleichung ausdrücken:

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worin Wu und Li₄ die Breite bzw. Länge des Kanals des Transistors 14, W^₆ und Li₆ die Breite bzw. Länge des Transistors 16, g_m\4 der Übertragungsleitwert des Transistors 14 und Rl die Lastimpedanz bedeuten. Aus der Gleichung geht hervor, daß Gvim wesentlichen eine Konstante ist, so daß bei ansteigendem g_mu mit zugeführter Signalspannung Rl im gleichen Maße abnimmt, so daß das Produkt g_m\* Rl über den linearen Verstärkungsbereich konstant bleibt Wenn die Lastimpedanz I62 ein ohmscher Lastwiderstand konstanten Wertes ist, ändert sich das Spannungsverstärkungsprodukt gmuRL direkt mit der zugeführten Signalspannung, da Rl konstant ist. Folglich ist der lineare Verstärkungsbereich für die Stufe mit konstanter Widerstandslast gegenüber dem für die Stufe mit einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate als Last etwas begrenzt. Eine derartige Last wird manchmal auch als Feldeffektdiode oder MOS-Diode (bei Verwendung von MOS-Feldeffektbauelementen) bezeichnet

Der gesamte Verstärker arbeitet mit automatischer Vorspannungserzeugung, indem die Source-Drain-Strecke des Rückkopplungstransistors 40 für den Transistor 21 der Stufe 1Oi und für sämtliche Transistoren 14 in den Stufen 1O₂ bis 1O_n den Gleichspannungszustand von V_gs = V^ herstellt. Dieser Zustand'wird erhalten, da wegen des isolierten Gates des Transistors 21 und des Nebenschlußkondensators 41 im wesentlichen kein Stromfluß durch die Source-Drain-Strecke des Transistors erfolgen kann. Diese Rückkopplung ist im wesentlichen eine Gleichspannungsrückkopplung, da der Nebenschlußkondensator 41 die Signalspannung im interessierenden Frequenzbereich nach Masse kurzschließt, d. h. der Transistor 40 und der Kondensator 41 wirken zusammen als Tiefpaßfilter, das zum Transistor 21 lediglich Gleichspannungen oder langsam sich ändernde Signalspannungen, wie Abwanderungs- oder Driftsignale, durchläßt.

Bekanntlich können langsam sich ändernde Signale oder Driftsignale durch dem Verstärker eigene innere Faktoren, wie thermische Effekte, Schwellenspannungsänderungen, Alterung der Bauelemente usw, oder durch äußere Faktoren, wie Abwanderung der Speisespannung von ihrem vorgeschriebenen Wert, hervorgerufen werden. Als Resultat einer solchen, durch irgendeinen dieser Faktoren bedingten Drift ergibt sich ein langsam sich änderndes Driftsignal Δ V am Ausgang 15„ der letzten Stufe 1O_n. Wenn ein solches Driftsignal positiv ist (+ Δ V) und die Anzahl der Stufen η eine ungerade Zahl ist, wird das Driftsignal +Δ V negativ rückgekoppelt, also gegengekoppelt, so daß es selbstkorrigierend wirkt. Das heißt, über die Rückkopplungsschleife wird ein verstärktes Driftsignal rückgekoppelt das in Gegenphase mit dem Driftsignal Δ V ist Der Transistor 21 der ersten Stufe wirkt als in Sourcegrundschaltung arbeitender Verstärker für Driftsignale mit dem Transistor 20 als Last. Wenn die Transistoren 20 und 16₂ bis 16_n und andererseits auch die Transistoren 21 und 14₂ bis 14„ im wesentlichen gleiche Abmessungen haben, setzt die Rückkopplungsschleife die Gesamtdrift auf einen Wert von

Gn AV V

1 + Gy η

der annähernd gleich —Δ V ist herab. Die vorstehenden Erörterungen befassen sich nur mit langsam sich ändernden Gleichspannungs- oder Driftsignalen und haben keine Gültigkeit für die Wechselspannungs- oder Signalverstärkung. Wenn der Verstärkungsgrad des Sourcefolgertransistors 20 den Wert 1 hat, ist die

Wechsel- und Signalspannungsverstärkung +Gv""¹, so daß der Verstärker die Signalspannung nicht umkehrt. Wenn die Abmessungen der Transistoren von Stufe zu Stufe verschieden sind, wird die Wechselspannungsverstärkung gleich dem Produkt der Verstärkungsgrade der einzelnen Stufen.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Impedanz Z_s der Signalquelle 19 vom Rückkopplungsnetzwerk vollständig isoliert ist, so daß Z_s keinen Einfluß auf die Stabilität der Gleichspannungsrückkopplung hat und der Eingangswiderstand des Verstärkers hauptsächlich durch den Eingangswiderstand des Sourcefolgertransistors 20 bestimmt wird. Wegen des isolierten Gates des Transistors 20 ist der Verstärkereingangswiderstand extrem hoch, in der Größenordnung von 10¹⁵ Ohm oder mehr, so daß der Verstärker ohne Verwendung von Koppelkondensatoren oder Transformatoren direkt von einer sehr hochohmigen, auf Masse bezogenen Quelle ausgesteuert werden kann. Beispielsweise kann die Signalquelle 19 ein abgestimmter Parallelkreis oder ein Wandler, z. B. ein Mikrophon sein.

Am Verstärkerausgang 50 ist kein Koppelkondensator oder Transformator erforderlich, solange die Last oder der Verbraucher 51 keinen Gleichstrom entnimmt. Bei Verbrauchern 51, die Gleichstrom entnehmen können, sollte eine Wechselstromkoppeleinrichtung vorgesehen sein, damit die gleichstrommäßigen Vorspannungsverhältnisse des Verstärkers nicht beeinträchtigt werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind sämtliche Feldeffekttransistoren vorzugsweise vom Anreicherungs-Typ, da die Betriebsgleichspannungsbedingung Vg₁ = Vds im linearen Teil der Übertragungskennlinie herrscht. Bei Feldeffekttransistoren vom Verarmungs-Typ liegt der Arbeitspunkt für V_gs = Vds im allgemeinen im nichtlinearen Teil der Kennlinie, so daß man einen nichtlinearen Verstärker erhält.

Eine automatische Verstärkungsregelung für den Verstärker nach F i g. 1 kann dadurch erhalten werden, daß man einen zusätzlichen Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate mit einer Source-Drain-Strecke als Rückkopplungselement in eine der inneren Stufen 1O₂ bis 1O_n einschaltet. Beispielsweise kann man den zusätzlichen Transistor mit seiner Source-Drain-Strekke in die Stufe IO2 zwischen das Gate 14^ und die Drainelektrode 14c/₂ einschalten, ohne daß dadurch die Gleichspannungsbedingung V_gs = V_ds gestört wird. Das Regelsignal kann dem Gate des zusätzlichen Feldeffekttransistors zugeleitet werden.

Wie erwähnt, ist die Signalquelle 19 vorzugsweise an das Gate 20g des Transistors 20 der ersten Stufe IO1 angekoppelt. Man kann jedoch die Signalquelle 19 ebensogut auch an das Gate irgendeines der Lasttransistoren der Stufen 1O₂ bis 10„ ankoppeln. Beispielsweise kann man einen Polaritätsumkehrverstärker erhalten, indem man die Signalquelle 19 zwischen das Gate 16^₂ des Transistors I62 in der Stufe IO2 und den Masseanschluß 12 schaltet. Das Gate 20^-des Transistors 20 wäre in diesem Fall mit dem Anschluß 12 zu verbinden.

Ferner kann man eine Signaladdition dadurch erhalten, daß man zwei oder mehr Signalquellen an verschiedene Gates der Transistoren 20 und 16₂ bis 16„ anschaltet. Beispielsweise kann man getrennte Signalquellen an die Gates des Transistors 20 und der Transistoren 16₂ bis 16„ anschalten und die Stufenverstärkungen (Transistorabmessungen) mit Gewichtsfaktoren versehen, d. h. die Verstärkungsgrade unterschiedlich bemessen, so daß man eine gewünschte lineare Signaladdition an der Ausgangsklemme 50 erhält.

Fig. 2 zeigt den Verstärker nach Fig. 1 als Zerhackerverstärker, bei dem die Stufen 10], 1O₂,..., 1O_n in der gleichen Weise geschaltet sind wie in F i g. 1. Eine mit ihrer einen Klemme an Masse liegende Signalquelle 70 liefert über ihren Ausgang eine langsam sich ändernde Signalspannung oder eine Signalgleichspannung an eine Tastschaltung, die zwei p-leitende Feldeffekttransistoren 80 und 90 mit isoliertem Gate enthält, die mit ihren Source-Drain-Strecken in Reihe zwischen den Ausgang der Signalquelle und Masse geschaltet sind. Und zwar ist die Source-Drain-Strecke des Transistors 80 mit ihrer einen Elektrode 81 an den Ausgang der Signalquelle 70 und mit ihrer anderen Elektrode 82 an die eine Elektrode 91 der Source-Drain-Strecke des Transistors 90 angeschlossen. Die andere Elektrode 92 der Source-Drain-Strecke des Transistors 90 liegt an Masse. Die Elektroden 82 und 91 sind an den Eingang 17_t der ersten Stufe 1Oi des Verstärkers angeschaltet. Die Gates 83 und 93 sind mit Eingangsklemmen 84 bzw. 94 verbunden. Die Eingangsklemmen 84 und 94 erhalten gegenphasige Schaltsignale 95 bzw. 96, beispielsweise Rechteckschwingungen zwischen 0 und — V\ Volt. Die Schaltsignale 95 und 96 können einer geeigneten Schaltsignalquelle (nicht gezeigt) entnommen werden. Es ist vorausgesetzt, daß der Spannungswert V\ Volt größer ist als die Schwellenspannung der Transistoren 80 und 90.

Die Bezeichnung der Elektroden 81,82,91 und 92 als Source bzw. Drain hängt davon ab, ob die Eingangssignalspannung gegenüber Masse (Bezugspotential) positiv oder negativ ist. Wenn beispielsweise die Eingangssignalspannung positiver als Masse ist, kann man die Elektroden 81 und 91 als Sourceelektrode und die Elektroden 82 und 92 als Drainelektroden bezeichnen.

Im Betrieb schalten die Schaltsignale 95 und 96 die Transistoren 80 und 90 abwechselnd ein und aus, so daß der Verstärkereingang 17i abwechselnd auf Masse und auf die Signalspannungsquelle 70 geschaltet wird. Das heißt, die Tastschaltung wirkt als Wechselrichter, indem sie das Gleichspannungssignal im wesentlichen zu einem Wechselspannungssignal zerhackt. Wenn beispielsweise die Schwingung 95 sich auf dem Pegel — Vj Volt befindet, ist der Transistor 90 eingeschaltet und der Transistor 80 ausgeschaltet, da die Schwingung 96 sich auf den 0-Volt-Pegel befindet. Folglich ist der Eingang 17i über die niederohmige Source-Drain-Strecke des Transistors 90 mit Masse verbunden. Wenn die Schwingung 95 von - V\ Volt auf 0 Volt wechselt, wird der Transistor 90 ausgeschaltet und der Transistor 80 eingeschaltet, da die Schwingung 96 von 0 Volt auf — V\ Volt wechselt, so daß der Eingang 17i mit der Eingangssignalquelle 70 verbunden wird. Wenn die Schwingungen 95 und 96 wiederum wechseln, schaltet der Transistor 80 aus und der Transistor 90 ein, so daß der Eingang 17i an Masse geschaltet wird.

Die Verstärkerstufen 10| bis 10„ verstärken dann das getastete Signal. An die Ausgangsklemme 50 kann eine Signaldetektoreinrichtung, beispielsweise ein auf die Schwingungen 96 und 96 ansprechender Synchrondetektor, angeschlossen werden, um das Signal wieder gleichzurichten.
Da beide Transistoren 80 und 90 auf Masse bezogen sind, können die zusammengeschalteten Elektroden 82 und 91 ohne Verwendung eines Koppelkondensators direkt mit dem Verstärkereingang 17i verbunden werden. Wenn daher der Gleichstromverstärker als

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integrierte Schaltung aufgebaut werden soll, kann man die Transistoren 80 und 90 in oder auf dem gleichen Substrat anbringen wie die Verstärkerstufen 10i, 102,...,1O_n.
An Stelle von p-leitenden Feldeffekttransistoren mit

ίο

isoliertem Gate kann man selbstverständlich auch η-leitende Feldeffekttransistoren verwenden, wenn man die Polarität der Betriebsspannungsquelle entsprechend verändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Mit Feldeffekttransistoren aufgebauter Transistorverstärker mit mehreren ■ gleichspannungsgekoppelten Stufen, die einen in Sourcegrundschaltung betriebenen, in Reihe mit einer Lastimpedanz geschalteten Verstärkertransistor enthalten und bei denen in der Signaleingangsstufe die Lastimpedanz durch einen in Draingrundschaltung betriebenen Lasttransistor gebildet ist und vom Ausgang der letzten Stufe auf das Gate des Lasttransistors ein Gegenkopplungszweig geführt ist,dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Isolierschicht-Feldeffekttransistoren sind, daß der Gegenkopplungszweig (40,41) im wesentlichen für Gleichstrom wirksam ist,

und daß in der Signaleingangsstufe (lOi) die Rollen von Verstärkertransistor und Lasttransistor vertauscht sind, derart, daß der Verstärkertransistor

(20) in Draingrundschaltung und sein Lasttransistor

(21) in Sourcegrundschaltung arbeiten.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastimpedanz der übrigen Stufen (IO2... 10„) durch als Dioden geschaltete Isolierschicht-Feldeffekttransistoren (I62... 16„) gebildet wird.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drainelektrode (2Oc^ des Verstärkertransistors (20) sowie die Drainelektroden und Gates der als Dioden geschalteten Transistoren (I62... 16„) an einen Pol (12) und die Sourceelektroden des Lasttransistors (21) der Signaleingangsstufe (lOi) sowie der Verstärkertransistoren (142... 14„) der übrigen Stufen (IO2—10„) an den anderen Pol (11) einer Versorgungsspannungsquelle (13) angeschlossen sind.

4. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenkopplungszweig die Source-Drain-Strecke eines weiteren Isolierschicht-Feldeffekttransistors (40) liegt, dessen Sourceelektrode (40s) an die Drainelektrode des Verstärkertransistors (14„) der letzten Stufe (10„), dessen Drainelektrode (4Oa^ an das Gate (21g) des Lasttransistors der ersten Stufe (lOi) und dessen Gate (40g) an ein Bezugspotential angeschlossen ist.

5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungszweig (40, 41) als Tiefpaß ausgebildet ist, dessen Grenzfrequenz unterhalb der Frequenz der zu verstärkenden Signale liegt.

6. Verstärker nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen vom Gate (2IgJ des Lasttransistors (21) der ersten Stufe (lOi) zu einem Bezugspotential führenden Kondensator (41).

7. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Draingrundschaltung betriebene Transistor (20) in der ersten Verstärkerstufe (10_t) enthalten ist

8. Verstärker nach einem der vorstehenden bo Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Zerhackerverstärker, bei dem zwei Zerhackertransistoren (80, 90) in Form von Isolierschicht-Feldeffekttransistoren mit ihren Source-Drain-Strecken und der Signalquelle (70) in Reihe an die Betriebsspannungsquelle (13) geschaltet sind, wobei der Zusammenschaltungspunkt der Transistoren (80, 90) mit dem Gate (17i) des Verstärkungstransistors der Signaleingangsstufe verbunden ist und den Gates (83 bzw. 93) der beiden Zerhackertransistoren gegenphasige Schaltsignale (96 bzw. 95) zugeführt werden.