DE1902724A1 - Komplementaerer Emitterfolger - Google Patents
Komplementaerer EmitterfolgerInfo
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Description
33/74 10.1.1969
PATENTANWÄLTE Reg.-Nr. 1.21 751
DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS
DR. BRANDES, DR.-ING. HELD
7 STUTTGART-N, LANGE STRASSE 51
DR. BRANDES, DR.-ING. HELD
7 STUTTGART-N, LANGE STRASSE 51
EASTMAN KODAK COMPANY, ;Rochester, Staat New York,
Vereinigte Staaten von Amerika
Komplementärer Emitterfolger
Die Erfindung betrifft einen komplementären Emitterfolger, dessen Eingang mit der Basis eines ersten Transistors und
. dessen Ausgang mit dem Emitter eines zweiten Transistors verbunden ist, wobei die Basis des-zweiten Transistors
an den Emitter des ersten Transistors angeschlossen und über ein Bauelement mit dem Kollektor des zweiten Transistors
verbunden ist. Solche Emitterfolger werden vorzugweise als Stromverstärker verwendet.
Bei d.en bekannten Emitterfolgern dieser Art ist das zwischen der Basis und dem Kollektor des zweiten Transistors
liegende Bauelement ein Widerstand, der die erforderliche Basisvorspannung aufbaut. Der Nachteil
dieser bekannten Emitterfolger besteht darin, daß es nicht möglich oder zumindest äußerst schwierig ist,
eine hohe Eingangsimpedanz und eine gute Linearität mittels Widerständen zu erzielen, die einen verhältnismäßig
niedrigen Widerstandswert besitzen. Letzteres ist deshalb von erheblicher Bedeutung, weil in integrierten
Kreisen Widerstände mit sehr hohen Widerstandswer-
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ten nicht oder nur in schwierigen Verfahrensschritten
erzeugt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen komlementären
Emitterfolger zu schaffen, der keine hohen Widerstände benötigt, trotzdem aber eine hohe Eingangsimpedanz und eine gute Linearität besitzt. Diese Aufgabe
ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauelement, welches die Basis und den Kollektor des zweiten
Transistors miteinander verbindet, eine einen zumindest im wesentlichen konstanten Strom liefernde
Quelle ist.
^ solche Konstant st romquelle, die, wenn der Strom
völlig konstant wäres eine unendlich große Impedanz
aufweisen würde, besitzt eine sshr hohe Impedanz, vjeshalb
auch die Eirtiiangbiaipeuänz des Emitterfolgers groß
ist. Außerdem la.. o_,-^i «±e se Konstant stromquelle durch
eine inte^r · ·: oüü<ung mit niedrigen Widerstandswer-■;en
verwirklichen, sodaß der gesamte Emitterfolger wirtschaftlich
in Form einer integrierten Schaltung gefertigt werden kann.
Die Konstant stromquelle kann beispielsweise durch eine Schaltung verwirklicht sein, die einen dritten Transistor,
dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors liegt,
sowie einen vierten Transistor enthält, dessen Basis und Kollektor miteinander und mit der Basis des dritten
Transistors verbunden sind.Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist hierbei der erste, dritte und vierte Transistor Je vom NPN-Typ, der zweite Transistor vom
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PNP-Typ. Außerdem ist ein Widerstand zwischen den Emitter des dritten Transistors und den Emitter des vierten Tansistors
geschaltet, der aber eine in der integrierten Technik ohne Schwierigkeiten zu fertigende Größe besitzt.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß der Strom des zweiten Transistors über den Spannungsabfall an diesem
Widerstand und den dritten Transistor rückgekoppelt ist. Es handelt sich dabei um eine negative Rückkopplung,
die die Eingangsimpedanz vergrößert und die Empfindlichkeit des Emitterfolgers gegenüber Temperatureinflüssen
und Änderungen der Speisespannung sowie der Transistorverstärkung vermindert. Der erfindungsgemäße Emitter-
folger/k&nn deshalb beispielsweise zur Verstärkung extrem
geringer Ströme eingesetzt werden.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand von auf der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Es zeigen:
ein schematisches Schaltbild einer bekannten Ausführun^sform,
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen komplementären
Emitt er folgers mit symbolisch dargestellter Kon st ant st romau^lle,
Fig. 3 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform entsprechend Fig, 2, wobei jedoch die
einzelnen Schaltelemente der Konstant stromquelle dargestellt sind.
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BAD ORIGINAL
Der in Pig. 1 dargestellte vorbekannte komplementäre
Emitterfolger besitzt als Eingangstransistor einen NPN-Transistor QQ, dessen Basis der Eingangsstrom I. zugeführt, wird. Sein Kollektor liegt am positiven Pol einer
Speisespannung und sein Emitter ist mit der Basis eines den Ausgang st ran s it or bildenden PNP-Transistors. Q, verbunden. Ein Widerstand R_ verbindet die Basis des Transistors Q~ mit dessen Kollektor, der an Masse angeschlossen
ist. Der Emitter des Transistors Q-,ist über einen Widerstand R3 ebenfalls an den positiven Pol der Speisespannung
angeschlossen.
Wenn der Eingangs st rom I^ positiv wird, nimmt die Leitfähigkeit des Transistors Q0 zu. Das Potential an der .
Basis des Transistors Q, wird, da der Emitterstrom des
Kollektors Q0 über den Widerstand RQ fließt, hierdurch
erhöht, was zu einer Verminderung der Leitfähigkeit des Transistors Q^, also einer Verminderung seines Emitterstromβ, führt. Die Ausgangsspannung E0 des Emitterfolgers
nähert sich bei einer Abnahme des Emitterstromes der
Speisespannung, da sich der Spannungsabfall am .Widerstand R- vermindert. Weil die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q0 ungefähr dieselbe ist wie die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q,, ist die Eingangsspannung
nahezu exakt gleich der Auegangspannung, so lange der Verstärker Im nicht gesättigten Bereich der Transistoren
betrieben wird. 01· Eingange impedanz ist im wesentlichen
proportional dem Werte des Widerstands R0* Um die Eingang β impedan β zu erhöhen, muß deshalb der Widerstand
R0 vergrößert werden* Eine Qrense der Widerstandβvergrößerung lit Jedoch dann erreicht, wenn der Widerstand
Rq keinen ausreichend großen Strom eus? Basis des Tranais-
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tors Q-, mehr ermöglicht. Berücksichtigt man ferner, daß
es praktisch unmöglich ist, eine integrierte Schaltung mit sehr hohen Widerständen wirtschaftlich zu fertigen,
so ist deutlich zu erkennen, daß der Wunsch, die Eingang.simpedanz
des Emitterfol,gers zu vergrößern, dem
Wunsche, den Emitterfolger als integrierte Schaltung auszubilden, entgegenläuft.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt in allgemeiner Form, wie das vorstehend erwähnte Problem bei
dem erfindungsgemäßen Emitterfolger gelöst ist. Der .
Widerstand RQ der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist durch einen Konstant st rom-Generat or C ersetzt. Da
ein Konstant stromgenerator theoretisch eine unendlich große Impedanz besitzt, erhält man mit den praktisch,
ausführbaren Konstant stromgenerator en eine sehr hohe
Impedanz. · ·
Wie im einzelnen der Konstantstromgenerator C aufgebaut
sein kann, ohne Widerstände zu benötigen, die bei der Ausführung als integrierte Schaltung Herstellungsschwierigkeiten bereiten würden, zeigt Fig. 3. Ein
Transistor Q1 wirkt als Diode und dient dazu, die
Spannung an der Basis eines Transistors Q2 zumindest
im wesentlichen konstant zu halten. Die Leitfähigkeit des Transistors Q2, der vom NPN-Typ ist, ist natürlich
von seiner Basis-Emitter-Spannung abhängig. Diese Basis-Emitter-Spannung
hängt wiederum von dem Strom ab, der durch einen Widerstand Rp fließt, welcher den Kollektor
des Transistors Q- mit Masse verbindet. Wie bei der vorbekannten
Ausführungsform gemäß Fig. 1 ändert sich die Ausgangsspannung EQ mit der Eingangsspannung am Transistor
Qq. Wenn die Ausgangsspannung EQ steigt, nimmt gleich-
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zeitig der Strom durch den Transistor Q- ab, was auch zur Folge hat, daß sich der Spannungsabfall am Widerstand
R2 vermindert. Dies wiederum hat eine Vergrößerung
der Leitfähigkeit des Transistors Q2 zur Folge, sodaß
die Schaltung selbsttätig den durch den Transistor Q fließenden Strom konstant zu halten sucht.
Die Wirkung des durch den Transistor Q_ fließenden Stromes,
über den von ihm hervorgerufenen Spannungsabfall am Widerstand R2 die Leitfähigkeit des Transistors Q2 zu steuern,
ergibt eine negative Rückkopplung. Diese negative Rückkopplung trägt dazu bei, eine hohe Eingangsimpedanz an
der Basis des Transistors Q_ zu erzeugen. Außerdem erhöht die negative Rückkopplung die Unempfindlichkeit .
des Emitterfolgers gegen thermische Schwankungen und
Änderungen der Speisespannung und der Verstärkung der Transistoren.
Bei einem typischen Anwendungsbeispiel als Stromverstärker hat der Eingangsstrom die Größe von etwa 1 nA
und der durch den Transistor Q2 fließende konstante Strom
etwa die Größe von 3*10 nA. Der Strom durch den PNP-Transistor
Q- beträgt etwa 22 μΑ. Der Widerstandswert des
Widerstandes R2 ist/etwa 10 k/L, liegt also in einer
Größenordnung, die bei integrierten Schaltungen wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Selbstverständlich braucht der erfindungsgemäße Emitterfolger
nicht als integrierte Schaltung ausgebildet sein. Sein Aufbau und seine Wirkungsweise sind dieselben, wenn
einzelne Schaltelemente verwendet werden.
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Claims (2)
1. Komplementärer Emitterfolger, dessen Ausgang mit
der Basis eines ersten Transistors und dessen Eingang mit dem Emitter eines zweiten Transistors verbunden ist, wobei die Basis des zweiten Transistors
an den Emitter des ersten Transistors angeschlossen und über ein Bauelement mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, dadurch-gekennzeichnet , daß das Bauelement eine einen zumindest im wesentlichen konstanten Strom liefernde Quelle (C )
ist.
2. Emitterfolger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (C ) einen dritten Transistor
(Q2), dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zur
Basie-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors
(Q-) liegt, sowie einen vierten TrBnSiStOr(Q1) enthält, dessen Basis und Kollektor miteinander und mit
der Basis des dritten Transistors (Qp) verbunden sind.
3t Emitterfolger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste, dritte und vierte Transistor je vom NPN-Typ, der zweite Transistor (Q3) vom PNP-Typ ist
und ein Widerstand (Rp) zwischen den Emitter des dritten Transistors (Q2) und den Emitter des vierten
Transistors (Q1) geschaltet ist.
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1969
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- 1969-01-22 FR FR6901080A patent/FR2000545A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2000545A1 (de) | 1969-09-12 |
US3517324A (en) | 1970-06-23 |
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