DE1947614B2

DE1947614B2 - Gleichtaktunterdruecker differenzverstaerker

Info

Publication number: DE1947614B2
Application number: DE19691947614
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8000 München Ebenhöh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-19
Filing date: 1969-09-19
Publication date: 1971-11-25
Also published as: DE1947614A1

Description

Die Erfindung betrifft einen gleichtaktunterdrükkenden Differenzverstärker mit zwei basisseitig angesteuerten Transistoren, deren Emitterströme über einen Zweipol miteinander verkoppelt sind, und je einem Gegenkopplungswiderstand zwischen Kollektor und Basis.

Ein Differenzverstärker der vorgenannten Art ist aus der USA.-Patentschrift 3 401 351 bekannt. Er wird ganz allgemein dazu verwendet, die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen zu verstärken, wobei Signale, die an beiden Eingängen gleichzeitig anliegen, unterdrückt werden sollen. Anwendung findet dieses Prinzip meist bei Meß- und Operationsverstärkern.

Bei DifFerenzverstärkern wird, wie z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1 257 212 hervorgeht, ganz allgemein davon ausgegangen, daß die höchstmögliche Gleichtaktunterdrückung durch einen in die gemeinsame Cmitterzuleitung gelegten Zweipol erzielt wird, der annähernd eine Stromeinprägung bewirkt, d. h. der einen möglichst hochohmigen differentiellen Widerstand aufweist. Die Stromeinprägung wird in diesen Anordnungen mit Hilfe weiterer Transistoren bewirkt, was jedoch nicht davon befreit, die Gleichtaktunterdrückung durch nach^eschaltete weitere Differenzverstärkerstufen und zusätzliche, aufwendige Maßnahmen auf den erforderlichen Wert zu bringen. Weiterhin ist bei diesen Anordnungen eine störende Temperaturabhängigkeit vorhanden, die im allgemeinen durch zusätzliche Maßnahmen kompensiert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Differenzverstärker ;ju schaffen, der einfa&, aufgebaut ist und eine hohe Gleichtaktunterdrückung bewirkt.

Ausgehend von einem gleichtaktunterdrückenden Differenzverstärker der eingangs erwähnten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zweipol auf einen differentiellen Leitwert annähernd gleich der Summe der Leitwerte der beiden Gegenkopplungswiderstände bemessen ist.

Durch diese Bemessung ergibt sich eine Gleichtaktunterdrückung, die erheblich den Wert, der bei bekannten einstufigen Differenzverstärkern erzielt herden kann, übersteigt, selbst wenn diese mit einet zusätzlichen Anordnung zur absoluten Stromeinprägung für die Summe der Emitterströme ausgestattet ist. Dabei entfällt nicht nur die Notwendigkeit der eingeprägten Stromquelle, sondern auch deren Temperaturabhängigkeit.

An Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen gleichslromunterdrückenden Differenzverstärker nach der Erfindung. Er enthält iwei Transistoren Ti und Tl. deren Emitter miteinander verbunden und in bekannter Weise über ien Zweipol Z an das Nullpotential 0 angeschlossen sind. Die Kollektoren sind über je einen Kollektor* widerstand Ri bzw. Rl mit dem einen Potential (4-) der Verscirgungsspannung verbunden, deren anderes Potential das Nullpotential 0 ist. Die Basis des ersten Transistor» Tl stellt den Anschluß Λ für die eine Eingangsnpannung V_a und die Basis des zweiten Transistoifs Tl stellt den Anschluß B für die andere Eingangsjipannung U_h jeweils gegen das Nullpotential 0 dar 6$

Wetterhin liegen zwischen Kollektor und Basis des ersten Transistors Ti der erst« Gegenkopplungswiderstand R3 und zwischen Kollektor und Basis des zweiten Transistors Tl der zweite Gegenkopplungswiderstand R 4. Dabei ist der Zweipol Z derart ausgestaltet, daß er einen differentiellen Leitwert f-L-\ annähernd gleich der Summe der Leitwerte

(—L- + -~\ der beiden Gegenkopplungswiderstände aufweist. Da diese Gegeukopplungswiderstände Ri und R4 außerdem gleich groß bemessen sind, ergibt sich, daß der differerttielle Widerstand R_E halb so groß wie einer der beiden Gegenkopplungswiderstände R 3 oder R 4 ist.

Ein die Transistorparameter berücksichtigender, praktischer günstiger Wert für die Gegenkopplungswiderstände R3 und R4 ist z.B. 10kü. Daraus resultiert für R_E ein Wert von 5 kß, so daß vorteilhafterweise der Zweipol Z direkt als ohmscher Widerstand R_E ausgeführt sein kann.

Schaltungspunkte für die Abnahme von Ausgangssignalen sind der Anschluß C am Kollektor des ersten Transistors Tl und der Anschluß D am Kollektor des zweiten Transistors Tl. Ein unsymmetrisches Ausgangssignal kann entweder am Anschluß C oder am AnschJuß D jeweils gegen das Nullpotential 0 abgegriffen werden. Das symmetrische Ausgangssignal steht zwischen den beiden Anschlüssen C und D zur Verfügung.

Bei Abnahme eines unsymmetrischen Ausgangssignals wird die Gleichtaktunterdrückung um so besser, je hochohmiger derjenige Kollektorwiderstand Rl bzw. Rl ist, an dem das Signal abgegriffen wird; die Bemessung des jeweils anderen Kollektorwiderstandes Rl bzw. Rl spielt dabei nur eine untergeordnete Rolle. Überlegungen und Messungen im Rahmen der Erfindung haben ergeben, daß die Gleichtaktunterdrückung unte: Zugrundelegung eines unsymmetrischen Ausgangssignals weitaus besser als bei bekannten Anordnungen mit ebenfalls unsymmetrischer Auskopplung ist, selbst wenn diese von einer absoluten Stromeinprägung für die Summe der Emitterströme Gebrauch machen.

Bei Abnahme des symmetrischen Ausgangssignals zwischen den Anschlüssen C und D sollen zu Gunsten der Glcichtaktunterdrückung beide Kollektorwiderstände R 1 und R1 hochohmig und zudem noch gleich groß sein. Für diesen Fall haben Überlegungen und Messungen im Rahmen der Erfindung ergeben, daß die Gleichtaktunterdrückung weitaus besser als bei bekannten Anordnungen mit symmetrischer Auskopplung ist. selbst wenn diese von einer absoluten Stromeinprägung für die Summe der Emitterströme Gebrauch machen. Außerdem ist prinzipiell bei Anordnungen mit symmetrischer Auskopplung die Gleichtaktunterdrückung besser als bei Anordnungen mit unsymmetrischer Auskopplung.

F i g. 2 zeigt einen gleichtaktunterdrückenden Differenzverstärker, dessen Schaltungsanordnung der nach Fig. 1 weitgehend gleicht, bei der jedoch in die Emitterzuleitungen der Transistoren Tl und Tl jeweils ein Einzelemitterwiderstand R_Bl bzw. R_B1 geschaltet ist. Die beiden Einzelemitterwiderstände Ä_£t und R&i sind einstellbar, so daß mit ihnen ein zusätzlicher Symmetrieabgleich vorgenommen wer* den kann.

Da das Maximum der Gleichtaktunterdrückung bei sehr hohen Werten (z. B. 80 db) von der öesamtsymmetrie der Schaltungsanordnung abhängt, kann es von Vorteil sein, einen der beiden Gegenkopplungs*

<t

i 947

widerstände R 3 oder R4 oder beide einstellbar auszugestalten. Zu dem gleichen Zweck kann es auch vorteilhaft sein, einen oder beide Kollektorwiderstände Kl, R 2 oder in die Emitterzuleitungen eingeschaltete Einzelemitterwiderstände K_El, R_E2 als einstellbare Widerstände vorzusehen. Auch diejenige Unsymmetrie, die durch eine unsymmetrische Auskopplung des Ausgangssignals entsteht, kann durch Abgleich eines oder mehrerer der vorgenannten Widerstände vermindert werden. ^|0

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß der Zweipol Z als ein normaler Widerstand R_E ausgeführt werden kann, der im allgemeinen ein für die Schaltung vernachlässigbaren Temperaturkoeffizienten aufweist bzw. dem ein '5 kompensierende!: Temperaturgang gegeben werden kann. Für besondere Fälle jedoch kann es zweckmäßig sein, den Zweipol Z mit Hilfe von weiteren verstärkenden Elementen derart auszugestalten, daß er einen differentiellen Widerstand R_E hat, der größer als sein Gleichstromwiderstand ist. Unter Umständen kann er dann mit parallelgeschalteten Zusatzwiderständen auf den erfindungsgemäßen differentiellen Widerstandswert, nämlich auf die Hälfte der Werte der Gegenkopplungswiderstände R 3 und R 4 abgeglichen werden.

Zum Zwecke des Abgleiche der Bedingung

R_K R 3 ' R4

ist es bei einem Aufbau der gesamten Schaltungsanordnung in integrierter Technik zweckmäßig, den gemeinsamen Emitterpunkt von außen zugänglich zu machen.

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichtaktunterdrückender Differenzverstärker mit zwei basisseitig angesteuerten Transistoren, deren Emitterströme über einen Zweipol miteinander verkoppelt sind, und je einem Gegenkopplungswiderstand (R 3 bzw. R 4) zwischen Kollektor und Basis, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol (Z) auf einen differentiellen Leitwert annähernd gleich der Summe der Leitwerte der beiden Gegenkopplungswiderstande (R 3, R 4) bemessen »st.

2 Differenzverstärker nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften mindestens einer der beiden Gegenkopplungswiderstande (R3, R4) einstellbar ist. . , ,

3 Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungswiderstände (R 3, R 4) annähernd gleich groß bemessen sind.

4 Differenzverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen hochühmigen annähernd gleich groß bemessenen Kollektorwiderständen (Rl, R2) der Transistoren (Tl, T 2) das Ausgangssignal symmetrisch abnehmbar ist.

5 Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dacOrch gekennzeichnet, daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften mindestens einer der beiden Kollektorwiderstände (Rl, R2) der Transistoren (Tl, T2)

einstellbar ist. .

6 Differenzverstärker nach einem der vorhersehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften in die Emitterzuleitungen der Transistoren (Tl, T2) abgleichbare Einzelemitterwiderstände (ReI Rei) eingeschaltet sind

7 Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Aufbau in integrierter Technik.

8 Differenzverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Emitterpunkt von außen zugänglich ist.

9. Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dur Zweipol (Z) als ohmscher Widerstand (R_E) ausgeführt ist. .

10. Differenzverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol (Z) einen differentiellen Widerstand (R_£) aufweist, der höher als sein Gleichstromwiderstand ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen