DE2004461C - Amplifier circuit - Google Patents

Amplifier circuit

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DE2004461C
DE2004461C DE19702004461 DE2004461A DE2004461C DE 2004461 C DE2004461 C DE 2004461C DE 19702004461 DE19702004461 DE 19702004461 DE 2004461 A DE2004461 A DE 2004461A DE 2004461 C DE2004461 C DE 2004461C
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Gerhard Dipl Ing 7100Heilbronn Gunzel
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
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Description

gegenläufig.opposite.

33 Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird noch an Hand zweier Schaltungsbeispiele33 The invention and its further advantageous embodiment will be explained with reference to two circuit examples

Das Hauptpatent betrifft eine Verstärkerschai- näher erläutert.The main patent relates to an amplifier switch explained in more detail.

tung aus mindestens einem Transistor in Emitter- Die F i g. 1 zeigt die einfachste Form, des Verstärkers, schaltung, in dessen Kollektorstrecke ein Widerstand In der Kollektorstrecke eines in Emitterschaltung begeschaltet und mit der Versorgungsspannungsquelle 4t triebenen Transistors T1 ist ein Widerstand A1 geschalverbunden ist und dessen Basis-Emitter Gleichspam- tet, der mit der Versorgungsspannungsquelle verbunnung durch einen Spannungsteiler eingestellt wird. den ist. Der in der F i g. 1 dargestellte Transistor isttion of at least one transistor in emitter- The F i g. 1 shows the simplest form, the amplifier, circuit, in the collector path of which a resistor In the collector path of a transistor T 1 connected in emitter circuit and driven with the supply voltage source 4t, a resistor A 1 is connected and its base-emitter is DC-spam- tet, which is connected to the supply voltage source connection is set by a voltage divider. that is. The one shown in FIG. 1 is shown transistor

Eine derartige Schaltung sollte so aufgebaut sein, beispielsweise ein npn-Transistor, dessen EmitterdaC der Spannungsteiler aus der Reihenschaltung eines elektrode mit Masse verbunden ist. Das Basispotential Widerstandes Rt mit einer Diode D besteht, wobei die 45 wird bei der dargestellten Schaltung durch einen Diode gleichsinnig parallel zur Basis-Emitter-Di jHr des Spannungsteiler aus einem Widerstand A1, der mit dem Transistors T1 geschaltet ist, während der zur Diode in positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verReihe geschaltete Widerstand Rt mit der Versorgungs- bunden ist, und einer Diode D eingestellt. Die Diode Spannungsquelle verbunden ist, daß die beiden Wider- wird in Durchlaßrichtung betrieben und ist parallel stände R1 und A2 derart dimensioniert sind, daß der 50 zur Basis-Emitter-Diode des Transistors T1 geschaltet. Strom durch den Spannungsteiler im wesentlichen dem Für den DiodendurchLßstrom gilt die bekannte Kollektorstrom des Transistors entspricht, und daß die Diodengleichung:Such a circuit should be constructed in such a way, for example an npn transistor, whose emitter daC the voltage divider from the series connection of an electrode is connected to ground. The base potential resistor R t consists of a diode D , the 45 is in the circuit shown by a diode in the same direction parallel to the base-emitter Di jHr of the voltage divider from a resistor A 1 , which is connected to the transistor T 1 , during the resistor R t connected in series to the diode in the positive pole of the supply voltage source is connected to the supply, and a diode D is set. The diode voltage source is connected so that the two resistors are operated in the forward direction and are in parallel. R 1 and A 2 are dimensioned such that the 50 is connected to the base-emitter diode of the transistor T 1 . The current through the voltage divider essentially corresponds to the diode forward current: the known collector current of the transistor applies, and the diode equation:

Widerstandswerte der Widerstände R1 und Äa durch Tr _ ,, in(1ll j_ n m Resistance values of the resistors R 1 and Ä a through Tr _ ,, i n (1ll j_ nm

äußeren Einfluß zueinander gegenläufig veränderbar D~ Ul"ni///| ' 1J' v 'external influence mutually variable in opposite directions D ~ Ul " ni /// | ' 1J ' v '

sind. 55 Diese Diodenspannung liegt auch an der Basis·are. 55 This diode voltage is also at the base

Dem Hauptpatent und dieser Anmeldung liegt die Emitter-Diode des Transistors T1, für die die entspre-The main patent and this application is the emitter diode of the transistor T 1 , for which the corresponding

Aufgabe zugrunde, einen Verstärker anzugeben, der chende Gleichung gilt:The task is to specify an amplifier, the corresponding equation applies:

in seinem Aufbau einfach und nicht temperaturabhän- . _ .. . .. , . n .. gig ist. Als durch äußeren Einfluß veränderbare Wider- BE ~ T W<* ' ' + } ' { ' stände wurden in der Hauptanrneldung Magnetdioden, 60 Dies bedeutet, daß bei gleichen Eigenschaften der Kalt- oder Heißleiter angegeben. Diese Bauelemente Diode D und der Basis-Emitter-Diode des Transiwurden räumlich so angeordnet, daß sich bei einer stors T1 der Diodenstrom so groß wie der Kollektor-Veränderung des beispielsweise auf die Magnetdioden strom h ist. Es gilt dann:simple in its structure and not temperature-dependent. _ ... ..,. n .. gig is. As for by means of external influence variable resistance BE ~ T W <* '' +} '{' were in the Hauptanrneldung magnetic diodes 60 This means that indicated at the same characteristics of the cold or hot conductor. These components diode D and the base-emitter diode of the Transi were spatially arranged in such a way that, in the event of a fault T 1, the diode current is as large as the collector change in the current h , for example on the magnetic diodes. The following then applies:

einwirkenden magnetischen Feldes der ohmsche / = / (\\ acting magnetic field of the ohmic / = / (\\

Widerstand der einen Diode verkleinert, während sich 65 ~ c' ( Resistance of one diode decreases, while 65 ~ c ' (

der der anderen Diode vergrößert. Ut ist die sogenannte Temperaturspannung, /, derthat of the other diode is enlarged. Ut is the so-called temperature stress, /, der

Bekannte Schnellwertverstärker bestehen größten- Sperrstrom der Diode und α die Stromverstärkung,Known high-speed amplifiers consist of the largest reverse current of the diode and α the current gain,

ieils aus Brückenspannungs- bzw. Brückenstrom- Die genannten Kennlinienverhältnisse haben dannieils from bridge voltage or bridge current. The characteristics mentioned then have

Gültigkeit, wenn der Transistor nicht im Übersteuerungsbereich betrieben wird. Die Widerstände A1 und /J2 werden vorzugsweise gleich groß gewählt, oder Rt wird kleiner als A1 gewählt, um bei einer gegensinnigen Veränderung der Widerstandswerte eine möglichst große Änderung der Ausgangsspannung zu erhalten. Wenn nun die Widerstände R1 und A2 Dehnungsmeßstreifen sind und sich der Widerstand von A1 unter dem Einfluß einer äußeren Belastung verkleinert, wird die Diodenspannung etwas größer. Die Folge davon ist, daß sich die Basis-Emitter-Spannung am Transistor T1 vergrößert und die Kollektor-Emitter-Spannung am Ausgang des Transistors kleiner wird. Zugleich wird der Widerstand A2 unter dem Einfluß des äußeren Feldes größer. Die Widerstandsgerade im Kennlinienfeld wird also flacher und die Kollektor-Emitter-Spannung noch kleiner. Man sieht also, daß sich die Änderungen der Widerstandswerte in ih'er Wirkung auf die Ausgangsspannung addieren. Eine Änderung von R1 und die gegensinnige Änderung von Ra bewirken somit eine Spannungsänderung an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors bzw. am Widerstand A1, die größer ist, als bei einer entsprechenden Brückenschaltung, wenn dort die gleichen Widerstandsänderungen auftreten.Valid if the transistor is not operated in the overload range. The resistances A 1 and / J 2 are preferably selected to be the same size, or R t is selected to be smaller than A 1 in order to obtain the greatest possible change in the output voltage when the resistance values change in opposite directions. If the resistors R 1 and A 2 are strain gauges and the resistance of A 1 is reduced under the influence of an external load, the diode voltage is somewhat higher. The consequence of this is that the base-emitter voltage at the transistor T 1 increases and the collector-emitter voltage at the output of the transistor decreases. At the same time, the resistance A 2 increases under the influence of the external field. The straight line of resistance in the family of characteristics becomes flatter and the collector-emitter voltage even smaller. So you can see that the changes in the resistance values add up in their effect on the output voltage. A change in R 1 and the opposite change in R a thus cause a voltage change at the collector-emitter path of the transistor or at the resistor A 1 , which is greater than in a corresponding bridge circuit when the same changes in resistance occur there.

Dagegen bewirkt eine gleichsinnige Änderung der Widerstandswerte, die beispielsweise durch eine Veränderung der Temperaturverhaltnisse bedingt ist, keine Veränderung der Ausgangsspannung.On the other hand, a change in the resistance values in the same direction causes, for example, a change the temperature conditions, no change in the output voltage.

Es wurde bereits angegeben, daß die Eigenschaften der Diode D denen der Basis-Emitter-Diode des Transistors möglichst entsprechen müssen. Dies ist beson-It has already been stated that the properties of the diode D must correspond as closely as possible to those of the base-emitter diode of the transistor. This is particularly

ders dann der Fall, wenn die Diode durch einen Transistor T2 gemäß F i g. 2 ersetzt wird, der als Diode betrieben wird. Hierzu wird die Kollektorelektrode des Transistors 7*. mit der Basiselektrode kurzgeschlossen. Wenn die beiden Transistoren des Verstärkers in einemthis is the case when the diode is replaced by a transistor T 2 according to FIG. 2, which operates as a diode. For this purpose, the collector electrode of transistor 7 *. shorted to the base electrode. When the two transistors of the amplifier in one

Halbleiterfestkörper in integrierter Schaltungstetanik realisiert werden, hat man die Gewißheit, daß die elektrischen Eigenschaften der be' ;en Transistoren übereinstimmen. An die Verstärkerschaltung wird beispielsweise ein Schwellwertschalter 1 angeschlossen, derSemiconductor solid be realized in integrated circuit theory, one has the certainty that the electrical Properties of the two transistors match. A threshold switch 1, for example, is connected to the amplifier circuit

ao beim Erreichen eines bestimmten Potentials an der Kollektorelektrode des Transistors T1 seinen Schaltzustand ändert. Dieser Schwellwertverstärker wird beispielsweise von einem Schmitt-Trigger gebildet.ao changes its switching state when a certain potential is reached at the collector electrode of transistor T 1. This threshold amplifier is formed, for example, by a Schmitt trigger.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

ι 2 verstärkern. Die in dem Hauptpatent beschriebene Patentansprüche: Schaltung geht von dem Prinzip der Brückenschaltung ab, mit dem Vorteil, daß gegenläufige Widerstand«.-ι 2 amplify. The patent claims described in the main patent: The circuit is based on the principle of the bridge circuit, with the advantage that opposing resistance «.- 1. Verstärkerschaltung aus mindestens einem änderungen eine höhere Änderung der Ausgangs-Transistor in Emitterschaltung, indessen Kollektor- 5 spannung liefern. Außerdem können an die Verstarkerstrecke ein Widerstand geschaltet und mit der Ver- schaltung nachfolgende Schaltungsteile Tilt geringen", sorgungsspannungsquelle verbunden ist und dessen Aufwand angekoppelt werden. Gleichsinnige Wu.er-Basis-Emitter-Gleichspannung durch einen Span- stanriiänderungen, die beispielsweise durch eine Ancknungsteiler eingestellt wird, wobei der Spannungs- runt der remperaturverhältnisse bedingt werden, teiler aus der Reihenschaltung eines Widerstandes io führen bei der in dem Hauptpatent angegebenen mit einer Diode besteht, wobei die Diode gleich- Schaltung nicht zu einer Veränderung der Ausgangssinnig parallel zur Basis-Emitter-Diode des Tran- spannung, sondern werden kompensiert.1. Amplifier circuit from at least one changes a higher change in the output transistor in emitter circuit, meanwhile collector voltage supply. You can also use the amplifier route a resistor is connected and the following circuit parts tilt low ", supply voltage source is connected and its costs are coupled. Wu.er base-emitter direct voltage in the same direction by means of a chip stanrii changes, for example by means of a backing divider is set, whereby the voltage down of the temperature conditions are conditioned, divider from the series connection of a resistor io lead to the specified in the main patent with a diode, whereby the diode in the same circuit does not change the output sense parallel to the base-emitter-diode of the trans-voltage, but are compensated. sistors geschaltet ist, während der zur Diode in Bei einer eingangs beschriebenen Schaltung ist nunsistor is switched, while the to the diode in In a circuit described at the beginning is now Reihe geschaltete Widerstand mit der Versorgung*- erfindungsgemäß vorgesehen, daß die beiden Widcrspannungsquelle verbunden ist, und bei der die 15 stände A1 und /?, aus Halbleiterdehnungsmeßstreifen beiden Vi ierstände derart dimensioniert sind, daß bestehen.Series-connected resistor with the supply * - according to the invention provided that the two Widcrspannungsquelle is connected, and in which the 15 stands A 1 and / ?, from semiconductor strain gauges, both Vi ierstands are dimensioned in such a way that exist. der Strom durch den Spannungsteiler im wesent- Halbleiterdehnungsmeßstreifen bestehen beispie!-the current through the voltage divider in the essential semiconductor strain gauges exist example! - liehen dem Kollektorstrom des Transistors ent- weise aus einer dünnen German·:1"1- oder Silizium spricht und die Widerstandswerte der beiden halbleiterschicht, die auf einer Unterlage befestigt im Widerstände durch äußeren Einfluß zueinander ao Diese Unterlage wird entweder in der Längs- oder n gegenläufig veränderbar sind, nach Patent der Querrichtung zum Streifen gedehnt oder gestaucht 2004462, dadurch gekennzeichnet, daß Dabei verändert sich der Widerstand der Halbleiterdie beiden Widerstände R1 und R2 aus Halbleiter- schicht, an dL Elektroden angeschlossen sind, bedehnungsmeßstreifen bestehen. trächtlich Es sind auch andere Ausf ührungsformen vonborrowed the collector current of the transistor either from a thin German ·: 1 " 1 - or silicon speaks and the resistance values of the two semiconductor layers that are attached to a base in resistors due to external influence to each other ao This base is either in the longitudinal or n can be changed in opposite directions, according to patent the transverse direction to the strip stretched or compressed 2004462, characterized in that the resistance of the semiconductors changes, the two resistors R 1 and R 2 made of semiconductor layer connected to dL electrodes, consist of strain gauges also other embodiments of 2. Verstärkerschaltung nach Ansprach 1, dadurch aj Halbleiterdehnungsmeßstreifen bekannt, die sich au·, gekennzeichnet, daß der eine der beiden Dehnung»- mehreren Halbleiterschichten zusammensetzen,
meßstreifeü längs unü der andere in Querrichtung Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gedehnt wird. sind die beiden Dehnungsmeßstreifen so angeordnet2. Amplifier circuit according to spoke 1, characterized in that aj semiconductor strain gauges are known, which consist of one of the two strain gauges - several semiconductor layers,
meßstreifeü longitudinally and the other in the transverse direction is stretched in the circuit arrangement according to the invention. the two strain gauges are arranged in this way 3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, oder miteinander gekoppelt, daß bei einer auftretenden dadurch gekennzeichnet, ύ ß an die Verstärker-30 äußeren Belastung der eine Streifen in seiner Längsschaltung ein Schwellwertverstärkcr angekoppelt richtung und der andere Streifen in »einer Querrichtung ist. beansprucht wird. Hierdurch ändern sich die Widerstandswerte bei einer äußeren Belastung zueinander3. Amplifier circuit according to claim 1 or 2, or coupled to one another, characterized in that when one occurs, ύ ß is coupled to the amplifier-30 external load of a strip in its series circuit a Schwellwertstarkcr direction and the other strip is in »a transverse direction. is claimed. As a result, the resistance values change in relation to one another in the event of an external load
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DE2004461B2 DE2004461B2 (en) 1972-08-17
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