DE2039691B2 - AMPLIFIER CIRCUIT CONSTRUCTED IN THE FORM OF A COMPOSITE TRANSISTOR - Google Patents

AMPLIFIER CIRCUIT CONSTRUCTED IN THE FORM OF A COMPOSITE TRANSISTOR

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DE2039691B2 DE19702039691 DE2039691A DE2039691B2 DE 2039691 B2 DE2039691 B2 DE 2039691B2 DE 19702039691 DE19702039691 DE 19702039691 DE 2039691 A DE2039691 A DE 2039691A DE 2039691 B2 DE2039691 B2 DE 2039691B2
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Description

Verlauf des StromversUirkungsfaktors bei Emitterschaltung und starken Signalen (//*.«) in Abhängigkeit vom Kollektorstrom (/,,), Wie ersichtlich, ist die Kurve (c) flacher als die beiden anderen Kurven.Course of the power supply factor with emitter circuit and strong signals (// *. «) depending from the collector current (/ ,,), As can be seen, curve (c) is flatter than the other two curves.

Als analytische Bestätigung der Vcrsuchsergebnisse werden im folgenden näherungsweise gültige Gleichungen angegeben, die die Wirkungsweise des Verbundtransistors beschreiben. Die in diesen Gleichungen verwendeten Zeichen haben folgende Bedeutung:As an analytical confirmation of the test results, approximately valid equations are given below which describe the mode of operation of the compound transistor. The ones used in these equations Signs have the following meanings:

/(C) = Kollektorstrom des Verbundtransistors, /c(1) = Kollektorstrom des Transistors Tl,
/et«) = Kollektorstrom des Transistors Tl,
/ (C ) = collector current of the composite transistor, / c (1 ) = collector current of transistor Tl,
/ et «) = collector current of transistor Tl,

ItFKM — Stroinverstärkungsfaktor des Transistors Tl bei Emitterschaltung und starken Signalen, ItFKM - Stroin amplification factor of the transistor Tl with emitter circuit and strong signals,

JbM = Basisstrom des Transistors 7*1 (und daher auch der kombinierten Schaltung), Jb M = base current of transistor 7 * 1 (and therefore also of the combined circuit),

)'FE<a) = Kurzschluß-Vorwärts-Steilheit des Transistors Tl, ) 'FE <a) = short-circuit forward slope of transistor Tl,

Vbe(n) — Basis-Emitter-Spannung des Transistors Tl, Vbe (n) - base-emitter voltage of transistor Tl,

Ibω = Basisstrom des Transistors Tl, Ibω = base current of transistor Tl,

/C(C) = /C(i) + Ic12), / C (C) = / C (i) + Ic 12 ),

/C(c) = l'FE(i) /6(1) + hFE(I) · Λ · yPE(S) ' /6(1),/ C (c) = l'FE (i) / 6 (1) + hFE (I) Λ yPE (S) ' / 6 (1),

(D(D

(2)(2)

Der Ausdruck im rechten Glied der Gleichung (2) sagt aus, daß die Inkrementgröße [stets positiven Vorzeichens] The expression in the right member of equation (2) says that the increment size [always positive sign]

(/C(D · R (/ C (D R

/Cd) Vbe® = / Cd) Vbe® =

/.einen Transistoren und dem für R angenommenen Wert, da die beiden Transistoren parallel arbeiten./.a transistors and the value assumed for R , since the two transistors work in parallel.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß der beschriebene Verbundtransistor einen größeren Verstärkungsfaktor aufweist als die einzelnen Transistoren und es ermöglicht, fast den ganzen in jedem Transistor verwendbaren Strom bei optimalen Gesanitlinearitätsverhiiltnissen auszunutzen, wobei die Grenze durch die maximale von jedem Transistor erlaubte Wärmeab-In summary, it can be said that the composite transistor described has a larger gain factor than the individual transistors and it enables almost all of them to be used in each transistor Current with optimal overall linearity ratios to be exploited, whereby the limit is given by the maximum heat dissipation allowed by each transistor.

»o leitung gebildet wird. Es ist naheliegend, daß aus der Kombination der Iife beider Transistoren Tl und Tl mit verschiedenen Werten von R verschiedene Verhältnisse »O management is formed. It is obvious that the combination of the Iife both transistors Tl and Tl having different values of R different ratios

l£l± l £ l ± undand ISOLISOL

Die Werte von h f Ed) und ypE(2) sind je als Funktion von /C(D und von der Spannung Vbe^) anzusehen. Letztere ist von /c(o abhängig; wenn also /cj,) der augenblickliche Wert einer zeitlich veränderlichen Funktion ist, sind auch Iifem und γρε® Augenblickswerte. The values of hf Ed) and ypE ( 2 ) are each to be viewed as a function of / C (D and of the voltage Vbe ^) . The latter depends on / c (o; if / cj,) is the instantaneous value of a function that changes over time, Iifem and γρε® are instantaneous values too.

Die Gleichung (1) kann auch folgendermaßen geschrieben werden:Equation (1) can also be written as follows:

und damit der jeweils zweckmäßigste Wert von /c(C> erzielt werden können.and thus the most appropriate value of / c ( C > can be achieved in each case.

Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der oben beao schriebene Verbundtransistor dank seiner größeren Figenlinearität bei wirtschaftlicheren Schaltungen eine kleinere Schleifengegenkopplung und damit eine bessere Gesamtempfindlichkeit dieser Schaltungen und bei Verstärkern höherer Qualität eine kleinere Veras zerrung, insbesondere dritter Harmonischer, ermöglicht. It should also be noted that the above beao wrote composite transistor thanks to its greater figure linearity in more economical circuits smaller loop negative feedback and thus a better overall sensitivity of these circuits and with higher quality amplifiers a smaller distortion, especially third harmonic, allows.

Dies wird durch Verwendung von Transistoren mit verhältnismäßig kleiner Verstärkung erreicht, die im allgemeinen leicht verfügbar sind, was einen günstigen StabilitätsfaktorThis is achieved by using transistors with a relatively small gain, which are im generally readily available, giving a favorable stability factor

diethe

d/c;,0 d / c ;, 0

(Icb0 = Kollektor-Basis-Sperrstrom) zur Folge hat. (Icb 0 = collector-base reverse current).

In der Schaltung gemäß F i g. 3 ist T3 ein Germaniumtransistor und T4 ein Siliziurntransistor; dabei besteht der Widerstand R aus einer Diode D. In the circuit according to FIG. 3, T3 is a germanium transistor and T4 is a silicon transistor; the resistor R consists of a diode D.

Die Diode D hat den Vorteil, daß sie einen hinreichend konstanten Verstärkungsfaktor /ifε des kombinierten Transistors selbst bei niedrigen Strömen sicherstellt, bei denen der Verstärkungsfaktor des Siliziumtransistors plötzlich absinkt.The diode D has the advantage that it ensures a sufficiently constant gain factor / ifε of the combined transistor even at low currents at which the gain factor of the silicon transistor suddenly drops.

Die Kennlinien in F i g. 4 wurden an einer Schaltung gemäß F i g. 3 gemessen, die aus folgenden Elementen bestand:The characteristics in FIG. 4 were based on a circuit according to FIG. 3 measured the following items duration:

von verschiedener Bedeutung ist, je nachdem, oh
einen kleinen oder einen großen Wert hat. So hat die Spannung Vbe^ bei niedrigen Strömen
has different meanings depending on, oh
has a small or a large value. So the voltage Vbe ^ at low currents

kleine Werte, und deshalb liegt auch die Vorwärtssteilheit }>fe(i) im Bereich kleiner Inkremente.small values, and therefore the forward steepness }> fe (i) is also in the range of small increments.

Bei hohen Werten von /c<o steigt dagegen die Spannung Vbe(2), und damit ypE^h auf sehr hohe Werte, so daß die Inkrementgröße von )>fe(2) einen beträchtlichen. Wert annimmt.At high values of / c <o contrast, the voltage Vbe (2) increases, and thus ype ^ h o n se hr high values so that the increment of)> fe (2) a significant. Assumes value.

Da beim Transistor Tl der zwischen Basis und Emitter geschaltete Widerstand R einen sehr geringen Wert hat (etwa 1 Ω), wird der jeweilige Strom Ib(2) praktisch nur durch den Basis-Bahnwiderstand von Tl begrenzt.Since the resistor R connected between the base and the emitter of the transistor Tl has a very low value (approximately 1 Ω), the respective current Ib ( 2 ) is practically only limited by the base sheet resistance of Tl .

Außerdem teilen sich die beiden Transistoren Tl und Tl den ganzen Strom des Verbundtransistors in Abhängigkeit von den Verstärkungsfaktoren der ein-Γ3 = Transistor Typ AD 262Moreover, the two transistors Tl and Tl divide the entire flow of the composite transistor in dependence on the gain factors of the a-Γ3 = Transistor type AD 262

TA = Transistor Typ BD 162 TA = transistor type BD 162

D = Diode Typ AY 103 K D = diode type AY 103 K

Die Kurven a', b' und c geben je für die Transistoren TZ, TA und den Verbundtransistor den Verlauf des Verstärkungsfaktors hfe in Abhängigkeit vom Kollektorstrom lc wieder. Diese Kurven wurden bei einer konstanten Spannung Vce zwischen C und E von 3 V gemessen.The curves a ', b' and c each provide for the transistors TZ, TA and the composite transistor the course of the amplification factor hfe in dependence on the collector current Ic again. These curves were measured at a constant voltage Vce between C and E of 3V.

Wie ersichtlich, ist die Kurve c' flacher als die beiden anderen Kurven und hält sich annähernd flach bis zu hohen Werten des Stromes Ic, bei denen der Verstärkungsfaktor beider einzelner Transistoren nicht mehr zufriedenstellend ist.As can be seen, curve c 'is flatter than the other two curves and remains approximately flat up to high values of the current Ic, at which the gain factor of the two individual transistors is no longer satisfactory.

Die für die Schaltung nach F i g. 1 angegebenen Gleichungen gelten auch für die Schaltung in F i g. 3, mit dem Unterschied, daß in diesem Fall der Widerstand R nicht mehr konstant und ebenfalls vom Strom /C(o abhängig ist.For the circuit according to FIG. The equations given in FIG. 1 also apply to the circuit in FIG. 3, with the difference that in this case the resistance R is no longer constant and is also dependent on the current / C (o.

Der Widerstand R' der in Durchlaßrichtung be-The resistance R ' in the forward direction

triebenen Diode D steigt mit dem Abnehmen des Stromes Tq1), wodurch das Produkt /c(1> · R' nur langsam abnimmt. Damit trägt der Transistor T4 dazu bei, selbst bei geringem Belastungsstrom der kombinierten Schaltung deren Wert Iife möglichst konstant zu halten. Die Anwendung der Erfindung beschränkt sichThe driven diode D increases with the decrease of the current Tq 1 ), whereby the product / c (1 > · R ' only decreases slowly. Thus, the transistor T4 helps to keep the value Iife as constant as possible even when the load current of the combined circuit is low The application of the invention is limited

nicht auf die Schaltungen nach F i g. 1 und 3, vielmehr können auch andere Schaltungen verwendet werden, bei denen die beiden Transistoren komplementär zueinander oder beide vom pnp- bzw. npn-Typ sind.does not apply to the circuits according to FIG. 1 and 3, but other circuits can also be used, in which the two transistors are complementary to one another or both of the pnp or npn type.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

26412641

Claims (2)

kennzeichnet, daß die beiden Transistoren etwa dieindicates that the two transistors are approximately the Patentansprüche: gleiche höchstzulässige Verlustleistung aufweisen undClaims: have the same maximum permissible power loss and der Widerstand einen derart kleinen Wert hat, daßthe resistance has such a small value that 1, In Form eines Verbundtransistors aufgebaute sich die Gleichheit der von beiden Transistoren an die Verstärkerschaltung, bei welcher ein Ausgangs- 5 Last abgegebenen Ströme nicht merklich ändert,
transistor an seiner Basis durch einen Treiber- Eine andere erfindungsgemäße Lösung bei einer transistor gesteuert wird und ein Widerstand zwi- Verstärkerschaltung der eingangs genannten Art ist sehen Basis und Emitter des Ausgangstransistors dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren geschaltet ist, dadurch gekennzeich- etwa die gleiche höchstzulässige Verlustleistung aufn e t, daß die beiden Transistoren (Tl, Tl) etwa io weisen und daß zwischen Basis und Emitter des Ausdie gleiche höchstzulässige Verlustleistung auf- gangstransistors eine Diode oder eine Kombination weisen und der Widerstand (R) einen derart kleinen aus Widerstand und Diode geschaltet ist, deren Ge-Wert hat, daß sich die Gleichheit der von beiden samtwiderstand einen derart kleinen Wert hat, daß sich Transistoren (Tl, Tl) an die Last abgegebenen die Gleichheit der von beiden Transistoren an die Last Ströme nicht merklich ändert. 15 abgegebenen Ströme nicht merklich ändert.
1, In the form of a composite transistor, the equality of the currents delivered by both transistors to the amplifier circuit, in which an output load 5 does not change noticeably, is identical,
transistor at its base by a driver- Another solution according to the invention is controlled by a transistor and a resistor between- amplifier circuit of the type mentioned is see base and emitter of the output transistor characterized in that the two transistors are connected, characterized by about the same maximum permissible power loss aufn et that the two transistors (Tl, Tl) show about io and that between base and emitter of the same maximum power dissipation output transistor have a diode or a combination and the resistor (R) such a small resistor and diode is switched, the Ge value has that the equality of the total resistance of the two has such a small value that the transistors (Tl, Tl) delivered to the load does not change the equality of the currents from both transistors to the load noticeably. 15 delivered currents does not change noticeably.
2. In Form eines Verbundtransistors aufgebaute Bei den erfindungsgemäßen Verstärkerschaltungen Verstärkerschaltung, bei welcher ein Ausgangs- verteilt sich der Belastungsstrom in etwa gleichmäßig transistor an seiner Basis durch einen Treiber- auf den Treibertransistor und den Ausgangstransistor, transistor gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, so daß sich eine erhöhte höchstzulässige Verlustdaß die beiden Transistoren (73, 74) etwa die 20 leistung ergibt. Der geringe Wert des Widerstandes gleiche hochstzulässige Verlustleistung aufweisen hat außerdem zur Folge, daß die durch den Wider- und daß zwischen Basis und Emitter des Aus- stand verursachte Verlustleistung des Verbundtrangangstransistors (TA) eine Diode (D) oder eine sistors relativ gering ist.2. In the form of a composite transistor built in the amplifier circuits according to the invention amplifier circuit, in which an output, the load current is distributed approximately evenly transistor at its base by a driver on the driver transistor and the output transistor, transistor controlled, characterized so that an increased maximum permissible loss that the two transistors (73, 74) results in about the 20 power. The low value of the resistance also has the same maximum permissible power dissipation, which means that the power dissipation caused by the resistor and that between the base and emitter of the output of the composite transistor (TA) a diode (D) or a transistor is relatively low. Kombination aus Widerstand und Diode geschaltet Bei der an zweiter Stelle genannten Lösung ergibtCombination of resistor and diode switched In the case of the solution mentioned in the second position, results ist, deren Gesamtwiderstand einen derart kleinen 25 sich ein besonders günstiger Verlauf der Stromver-Wert hat, daß sich die Gleichheit der von beiden Stärkung bei geringen Strömen.
Transistoren (73, 74) an die Last abgegebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach-
whose total resistance has such a small 25 a particularly favorable course of the Stromver value that the equality of the two strengthening at low currents.
Embodiments of the invention delivered to the load by transistors (73, 74) are
Ströme nicht merklich ändert. stehend im Zusammenhang mit den ZeichnungenCurrents do not change noticeably. related to the drawings näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
30 F i g. 1 eine erfindungsgemäße Schaltung, die zwei
described in more detail. In the drawings shows
30 Fig. 1 a circuit according to the invention, the two
Germaniumtransistoren enthält,Contains germanium transistors, F i g. 2 bei der Schaltung nach F i g. 1 gemessene Kennlinie,F i g. 2 in the circuit according to FIG. 1 measured characteristic, Die Erfindung bezieht sich auf eine in Form eines F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schaltung mit einemThe invention relates to one in the form of a FIG. 3 shows a circuit according to the invention with a Verbundtransistors aufgebaute Verstärkerschaltung, 35 Germanium-Treibertransistor und einem Siliciumbei welcher ein Ausgangstransistor an seiner Basis Ausgangstransistor und
durch einen Treibertransistor gesteuert wird. F i g. 4 bei der Schaltung nach F i g. 3 gemessene
Composite transistor built up amplifier circuit, 35 germanium driver transistor and a silicon in which an output transistor at its base output transistor and
controlled by a driver transistor. F i g. 4 in the circuit according to FIG. 3 measured
Bei den bisher bekannten Schaltungen dieser Art Kennlinien.In the previously known circuits of this type, characteristic curves. hat der Treibertransistor ausschließlich die Aufgabe, In der Schaltung gemäß F i g. 1 handelt es sich beithe driver transistor has the sole task of In the circuit according to FIG. 1 is den Ausgangstransistor zu steuern, so daß für den 4° dem Treibertransistor 71 und dem Ausgangstran-Treibertransistor ein Transistor wesentlich geringerer sistor 72, die in der Treiber- bzw. in der Endstufe der höchstzulässiger Verlustleistung gewählt wird als für kombinierten Schaltung liegen, um Transistoren den Ausgangstransistor. Dabei wird also die in der gleicher Leistung. Der Widerstand R, der zwischen Schaltung maximal verbrauchbare Leistung nur durch Basis und Emitter des Transistors 72 hegt, hat einen die Eigenschaften des Ausgangstransistors bestimmt. 45 hinreichend kleinen Wert, so daß der Belastungsstrom Gegebenenfalls wird zwischen Basis und Emitter des in zweckmäßiger Weise auf die beiden Transistoren Ausgangstransistors ein Widerstand geschaltet, um die verteilt wird.to control the output transistor, so that for the 4 ° the driver transistor 71 and the output transistor driver transistor a transistor much lower sistor 72, which is selected in the driver or in the output stage of the highest permissible power dissipation than for the combined circuit to the transistors Output transistor. So it is in the same performance. The resistor R, the maximum power that can be consumed between the circuit only through the base and emitter of the transistor 72, has determined the properties of the output transistor. 45 sufficiently small value so that the load current, if necessary, a resistor is connected between the base and emitter of the output transistor in an expedient manner on the two transistors, around which is distributed. Durchbruchsspannung zwischen Kollektor und Emit- Die aus den beiden Transistoren und dem Wider-Breakdown voltage between collector and emit- Die from the two transistors and the resistor ter dieses Transistors zu erhöhen. stand R bestehende Schaltung, die in der F i g. 1 durchter increase this transistor. stood R existing circuit shown in FIG. 1 through Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die be- 5° eine strichpunktierte Linie abgegrenzt ist, verhält sich kannten Verstärkerschaltungen der eingangs genannten in jeder Hinsicht wie ein npn-Transistor, der bei B den Art in zweifacher Hinsicht zu verbessern, nämlich Basisanschluß, bei C den Kollektoranschluß und bei E The invention is based on the object, which is delimited by a dash-dotted line, the known amplifier circuits of the aforementioned behaves in every respect like an npn transistor, which in B improves the type in two ways, namely base connection, in C the collector connection and at E den Emitteranschluß hat, so daß diese Schaltung imhas the emitter connection, so that this circuit is im 1. eine Erhöhung der maximal in der Verstärker- folgenden Verbundtransistor genannt werden soll. Dei schaltung verbrauchbaren Leistung über die des 55 Einfachheit halber sollen für diesen Verbundtransistoi Ausgangstransistors zu erreichen und Größen und Parameter wie bei einem herkömmlichen1. an increase in the maximum in the amplifier-following composite transistor should be mentioned. Dei circuit consumable performance over the 55 sake of simplicity, should for this Verbundtransistoi to reach and output transistor variables and parameters as in conventional one 2. eine konstantere Verstärkung der Verstärker- Transistor definiert werden.2. a more constant gain of the amplifier transistor can be defined. schaltung über einen weiten Leistungsbereich zu Die Kennlinien in F i g. 2 wurden an der Schaltungcircuit over a wide power range to The characteristics in F i g. 2 were on the circuit erreichen, und zwar insbesondere dann, wenn nach F i g. 1 gemessen, wobei 71 ein Transistor AC141achieve, in particular if, according to FIG. 1 measured, where 71 is a transistor AC141 einer der beiden Transistoren ein Siliziumtran- 60 72 ein Transistor AC 142, R ein Widerstand mit einerrone of the two transistors a silicon transistor 60 72 a transistor AC 142, R a resistor with a sistor ist, bei welchem sich bekanntlich die Ver- Wert von ungefähr 1 Ohm war. Sowohl der npn-Tran·sistor, which is known to have a value of approximately 1 ohm. Both the npn tran Stärkung mit der Leistung sowohl bei hohen als sistor AC 141 als auch der npn-Transistor AC 142 haStrengthening with the power both at high as sistor AC 141 as well as the npn transistor AC 142 ha auch bei niedrigen Leistungen merklich ändert. eine höchstzulässige Verlustleistung in Luft vorchanges noticeably even at low power. a maximum permissible power loss in air 220 mW, und beide Transistoren stimmen auch in der220 mW, and both transistors are also correct in the Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe bei 65 übrigen Kenndaten bis auf das durch den jeweiligerA solution according to the invention to this problem with 65 other characteristic data except for that by the respective einer Verstärkerschaltung der eingangs genannten Art, Leitfähigkeitstyp bedingte Vorzeichen überein,an amplifier circuit of the type mentioned above, conductivity type-dependent signs match, bei welcher ein Widerstand zwischen Basis und Emitter Die Kennlinien a, b, c zeigen je für den Transistor 71at which there is a resistance between base and emitter. The characteristic curves a, b, c each show for the transistor 71 des Ausgangstransistors geschaltet ist, ist dadurch ge- den Transistor 72 und den Verbundtransistor derof the output transistor is switched, thereby the transistor 72 and the composite transistor is the
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