DE2046357C3 - Stromverstärker - Google Patents
StromverstärkerInfo
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Description
(D1) und dem Emitter des zweiten Transistors
(T2) und die Basis des zweiten Transistors (T2)
mit der Verbindungsleitung zwischen dem Kollektor des dritten Transistors (Γ,) und dem strombestimmenden
Glied (S) verbunden ist.
2. Stromverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zweiten
Transistors (T2) über einen Widerstand (R22) mit
der Speiseklemme verbunden ist, daß der Emitter
Emitter des ersten Transistors (T1) über wenig- io konstanten d«rch die beiden Dioden fließenden Strom
stens eine erste Diode (D1) und die Emitter-Kol- ist. Wenn nun die Spannung V0 über den beiden
lektor-Strecke eines zweiten Transistors (T2) mit Dioden z. B. infolge einer Änderung in der Tempeder
zweiten Klemme einer Speisequelle (E) ver- ratur geändert wird, bleibt der durch den ersten und
bunden ist, daß die Basis des ersten Transistors den zweiten Transistor fließende Strom konstant, weil
(T1) über wenigstens eine zweite Diode (D2), die 15 der durch die Dioden fließende Strom auch konstant
Emitter-Kollektor-Strecke eines dritten Transi- ist.
store (Jj) und ein strombestimmendes Glied (S) Der bekannte Stromverstärker hat den Nachteil,
mit derselben Speiseklemme verbunden ist und daß der den ersten und den zweiten Transistor durchdaß
die Basis des dritten Transistors (T3) mit der fließende Strom nie genau dem die beiden Dioden
Verbindungsleitung zwischen der ersten Diode »o durchfließenden Strom gleichgemacht werden kann.
- - · Dies ist auf den bei Transistoren auftretenden
sogenannten »Early«-(Früh-)Effekt zurückzuführen.
Der durch einen Transistor fließende Strom wird nämlich nicht nur durch die Basis-Emitter-Spannung
25 dieses Transistors, sondern auch durch seine Kollektor-Emittor-Spannung
bestimmt. Die beiden Dioden des oben beschriebenen Stromverstärkers sind als zwei Transistoren zu betrachten, deren Basen und
Kollektoren miteinander verbunden sind. Dies be-
des zweiten Transistors mit dem Kollektor eines 3° deutet, daß die Kollektor-Emitter-Spannung dieser
weiteren Transistors (T92) verbunden ist, der von als Dioden geschalteten Transistoren gleich 0 Volt ist.
einem dem des zweiten Transistors (T2) entgegen- Die Kollektor-Emitter-Spannung des ersten und des
gesetzten Lmtungs-Typ ist und dessen Basis mit zweiten Transistors ist aber gleich der halben Speisedem
Kollektor dos zweiten Transistors (T2) ver- spannung, die zwischen den Kollektor-Elektroden des
bunden ist, und daß der Emitter des weiteren 35 ersten und des zweiten Transistors angelegt ist. Da-Transistors
(T22) mit der zweiten Klemme einer durch wird der durch den ersten und den zweiten
Speiseklemme verbunden ist. Transistor fließende Ruhestrom größer als der durch
3. Stromverstärker nach Anspruch 1 oder 2, die beiden Dioden fließende Strom sein, und zwar
dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren des größer, je nachdem die angelegte Speisespannung
ersten und des zweiten Transistors über je einen ♦<>
größer ist. Der oben beschriebene »Early«-Effekt tritt Widerstand (R1, R%) mit einer Speiseklemme ver- in erheblichem Maße bei horizontalen pnp-Transibunden
sind und daß die Widerstände von der stören auf, wodurch der Ruhestrom im bekannten
Basis-Emitter-Strecke je eines Transistors (T4, T5) Stromverstärker von dem durch die beiden Dioden
überbrückt sind und daß die Kollektoren dieser fließenden Strom sehr verschieden sein kann. Um
Transistoren mit dem Emitter des ersten Transi- 45 diese Ungleichheit von Strömen auszugleichen, werstors
verbunden sind. den in den Emitterleitungen des ersten und des zwei
ten Transistors häufig kleine Widerstände angebracht. Dies hat einerseits den Nachteil, daß die Ausgangsimpedanz
des Stromverstärkers erhöht wird, und an-
50 dererseits, daß bei Aussteuerung durch den Spannungsabfall über den beiden Widerständen der erste
und der zweite Transistor der Reihe nach gesperrt werden, wodurch sich bei den Nulldurchgängen des
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromverstär- verstärkten Signals Linearitätsprobleme ergeben,
ker, bei dem der Signalstrom der Basis eines ersten 55 Die Erfindung bezweckt, eine Lösung für die oben Transistors zugeführt wird, dessen Emitter der ver- beschriebenen Schwierigkeiten zu schaffen, und ist stärkte Signalstrom entnommen wird und dessen KoI- dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des ersten lektor mit der ersten Klemme einer Speiseklemme Transistors über wenigstens eine erste Diode und die verbunden ist. In einem bekannten Stromverstärker Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors dieser Art ist der Emitter des ersten Transistors vom 60 mit der zweiten Klemme einer Speisequelle verbunnpn-Typ mit einer Speiseklemme über die Emitter- den ist und daß die Basis des ersten Transistors über Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors vom pnp- wenigstens eine zweite Diode, die Emitter-Kollektor-Typ verbunden. Die Basis des ersten Transistors ist Strecke eines dritten Transistors und ein strommit derselben Speiseklemme nacheinander über zwei bestimmendes Glied mit derselben Speiseklemme Dioden und eine Stromquelle verbunden. Die Basis 65 verbunden ist und daß die Basis des dritten Transides zweiten Transistors ist mit dem von der Speise- stors mit der Verbindungsleitung zwischen der ersten klemme abgekehrten Anschlußende der erwähnten Diode und dem Emitter des zweiten Transistors und Stromauelle verbunden. Bei diesem bekannten Strom- die Basis des zweiten Transistors mit der Verbin-
ker, bei dem der Signalstrom der Basis eines ersten 55 Die Erfindung bezweckt, eine Lösung für die oben Transistors zugeführt wird, dessen Emitter der ver- beschriebenen Schwierigkeiten zu schaffen, und ist stärkte Signalstrom entnommen wird und dessen KoI- dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des ersten lektor mit der ersten Klemme einer Speiseklemme Transistors über wenigstens eine erste Diode und die verbunden ist. In einem bekannten Stromverstärker Emitter-Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors dieser Art ist der Emitter des ersten Transistors vom 60 mit der zweiten Klemme einer Speisequelle verbunnpn-Typ mit einer Speiseklemme über die Emitter- den ist und daß die Basis des ersten Transistors über Kollektor-Strecke eines zweiten Transistors vom pnp- wenigstens eine zweite Diode, die Emitter-Kollektor-Typ verbunden. Die Basis des ersten Transistors ist Strecke eines dritten Transistors und ein strommit derselben Speiseklemme nacheinander über zwei bestimmendes Glied mit derselben Speiseklemme Dioden und eine Stromquelle verbunden. Die Basis 65 verbunden ist und daß die Basis des dritten Transides zweiten Transistors ist mit dem von der Speise- stors mit der Verbindungsleitung zwischen der ersten klemme abgekehrten Anschlußende der erwähnten Diode und dem Emitter des zweiten Transistors und Stromauelle verbunden. Bei diesem bekannten Strom- die Basis des zweiten Transistors mit der Verbin-
dungsleitung zwischen dem dritten Transistor und
dem strombestimmenden Glied verbunden ist.
Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausfühiungsbeispiel
an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Stromverstärker nach der Erfindung,
Fig. 2 eine andere Ausfuhrungsform des Stromverstärkers nach der Erfindung und
F i g. 3 einen Pseudo-pnp-Transistor.
In F i g. \ ist der Kollektor des ersten Transistors
T1 über einen Widerstand R1 mit der positiven
Klemme der Speisespannungsquelle E verbunden. Der Emitter des Transistors T1 ist nacheinander über
die erste Diode D1, die Emitter-Kollektor-Strecke des
zweiten Transistors T2 und den Widerstand R2 mit
der negativen Klemme der Speisespannungsquelle E verbunden. Die Basis-Elektrode des Transistors T2 ist
über ein strombestimmendes Glied 5 mit der negativen Klemme der Speisespannungsquelle E verbunden.
Das strombestimmende Glied kann sowohl ein Widerstand wie auch eine Stromquelle sein. Die
Basis des Transistors T1 ist nacheinander über die zweite Diode D2 und die Emitter-Kollektor-Strecke
des dritten Transistors Ts mit der Basis des Transistors
T2 verbunden. Die Basis des Transistors T., ist
mit dem Emitter des Transistors T., verbunden. Die Basis des Transistors T1 ist mit dem Emitter des als
Emitterfolger geschalteten Transistors T0 verbunden. Das zu verstärkende Signal kann der Basis des Transistors
T0 zugeführt werden. Das verstärkte Signal kann dem Emitter des Transistors T1 über z. B. die
Impedanz Z entnommen werden, wie in dieser Figur gestrichelt dargestellt ist.
Die Wirkungsweise des Stromverstärkers nach der Erfindung ist folgende: Die Transistoren T1, T2 und
T3 und die Dioden D1 und D2 bilden eine gesteuerte
Stromquelle. Die Meßdiode dieser Stromquelle wird durch die Reihenschaltung der Diode D1 und der
Basis-Emittcr-Diode des Transistors T1 gebildet. Die
Spannung über dieser Meßdiode ist unter allen Umständen gleich der Summe der Spannungen über der
Diode D2 und der Basis-Emitter-Diode des Transistors
T3. Der Ruhestrom durch die Meßdiode wird mit dem das süombestimmende Glied 5 durchfließenden
Strom verglichen. Wenn nun der Ruhestrom durch die Meßdiode und somit auch der Ruhestrom
durch die beiden Transistoren T1 und T2 von dem
durch das strombestimmende Glied S fließenden Strom verschieden ist, wird der Ruhestrom über den
Kollektor des Transistors T3 auf die Besis des Transistors
T2 rückgekoppelt, bis der Ruhestrom durch die Transistoren T1 und T2 wieder gleich dem das
strombestimmende Glied 5 durchfließenden Strom geworden ist. Obgleich die Summe der Spannungen über
der Diode D1 und der Basis-Emitter-Diode des Transistors
T1 konstant sein wird, kann der Strom durch
die Diode D1 von dem den Transistor T1 durchfließenden
Strom sehr verschieden sein, und zwar wenn eine Ausgangsimpedanz Z zwischen dem Emitter des
Transistors T1 und einem Punkt konstanten Potentials angeordnet wird, wie in F i g. 1 gestrichelt dargestellt
ist. Der Strom durch den Transistor T1 wird größer, wenn die Ausgangsspannung am Emitter des
Transistors T1 ansteigt. Die Basis-Emitter-Spannung
des Transistors T1 nimmt also zu. Weil die Summe der Spannungen über der Diode D1 und der Basts-Emitter-Diode
des Transistors T1 konstant ist, wird die Spannung über der Diode D1 um einen gleichen
Betrag abnehmen, wie die Spannung über der Basis-Emitter-Diode des Transistors T1 zunimmt. Dies bedeutet,
daß, wenn der Strom durch den Transistor T1
gleich / - / geworden ist, der Strom durch die Diode
S D1 gleich /// sein wird, wobei / der das strombestimmende
Glied S durchfließende Strom ist Wenn das Ausgangssignal am Emitter des Transistors T1 abnimmt,
tritt der umgekehrte Effekt auf. Der Strom durch den Transistor T1 wird nun jedoch abnehmen,
ίο wenn der Strom durch die Diode D1 zunimmt. Der
Höchstausgangsstrom, der durch die Belastung Z fließen kann, ist gleich dem Strom / multipliziert mit
dem Basis-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor β des Transistors T2.
Die Tatsache, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T2 die Einstellung des Ruhestroms durch
die Transistoren T1 und T2 nicht mitbestimmt, ergibt
den Vorteil, daß der Transistor T2 ohne weiteres durch einen Pseudo-pnp-Transistor ersetzt werden
ao kann, wie er in F i g. 3 dargestellt ist. In der Schaltungsanordnung
wird dann der Transistor T2 fortgelassen und werden die Anschlüsse A, B und C des
Pseudo-pnp-Transistors nach F i g. 3 mit den entsprechenden Punkten A, B und C der Schaltungsanord-
»5 nung nach Fig. 1 verbunden. Wenn dieser Pseudopnp-Transistor
in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 angebracht wird, wird der Vorteil erhalten,
daß der Höchstwert des mit dem Stromverstärker erzielbaren Ausgangsstroms größer wird. Der Strom
ist in diesem Falle gleich β I ■ Ampere, wobei β den
Basis-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor des npn-Transistors T22 der F i g. 3 darstellt. Der Stromverstärkungsfaktor
β des Transistors T22 ist viel größer
als der entsprechende Stromverstärkungsfaktor des pnp-Transistors T2 der Fig. 1. Ein derartiger Ersatz
ist bei dem bekannten oben beschriebenen Stromverstärker nicht möglich.
Wegen des Fehlens der Widerstände in den Emitterleitungen der Transistoren T1 und T2 ist die Aus-
gangsimpedanz des Stromverstärkers nach Fig. 1
viele Male kleiner als die Ausgangsimpedanz des bekannten Stromverstärkers. Außerdem bringt das Fehlen
der vorerwähnten Widerstände mit sich, daß sowohl der Transistor T1 als auch der Transistor T2 bei
Aussteuerung nie gesperrt werden, weil die Ströme durch die Transistoren T1 und T2 logarithmisch zu
Null gehen. Dadurch sind im Vergleich zu dem bekannten Stromverstärker viel kleinere Ruheströme
durch die Transistoren T1 und T2 zulässig, wählend
sich bei den Nulldurchgängen des verstärkten Signals viel weniger Linearitätsprobleme ergeben.
Bisher wurde stets davon ausgegangen, daß der Ruhestrom durch die Transistoren T1 und T2 stets
gleich dem durch das strombestimmende Glied S
fließenden Strom / sein muß. Unter bestimmten Bedingungen,
insbesondere z. B. im Zusammenhang mit Bandbreite, Stabilität und Stromverbrauch, kann es
günstig sein, wenn der Ruhestrom nicht gleich dem durch das strombestimmende Glied S fließenden
Strom / gewählt wird. Zu diesem Zweck wird z. B. die Emitteroberfläche des Transistors T3 größer als
die Emitteroberfläche der Diode D2 gewählt, während die Emitteroberfläche der Diode D1 größer als die
Emitteroberfläche des Transistors T1 gewählt wird,
wobei der Quotient der Oberflächen der Diode D2
und des Transistors T1 gleich dem Quotienten der
Oberflächen des Transistors T, und der Diode D1 bleibt.
Die Widerstände R1 und R2 können gleich Null gemacht
werden. Dies ergibt den Vorteil, daß der Aussteuerbereich des Stromverstärkers dann maximal ist.
Wenn der Ausgangsstrom nicht genügend ist, kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auf einfache
Weise erweitert werden, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die Basis des Transistors T4 ist mit dem Kollektor
des Transistors T1 verbunden, während der Emitter
des Transistors T4 mit der positiven Klemme der
Speisespannungsquelle E verbunden ist. Die Basis des Transistors T5 ist mit dem Kollektor des Transistors
J2 verbunden, während der Emitter des Transistors
T5 mit der negativen Klemme der Speisespannungsquelle
£ verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren T4 und T5 sind mit dem Emitter des Transistors
T1 verbunden, welcher Emitter außerdem über die Ausgangsimpedanz Z mit einem Punkt konstanten
Potentials verbunden ist. Die Widerstände R1 und
R2 sind derart gewählt, daß für kleine Eingangssignale an der Basis des Transistors 7'0 die beiden
Transistoren T4 und T5 gesperrt bleiben. Bei zuneh-S
mendem Eingangssignal werden zu einem gewissen Zeitpunkt die beiden Transistoren T4 und Ts entsperrt
werden, weil die über den Widerständen R1 und R1 erzeugten Spannungen genügend groß werden.
Zu dem erwähnten Zeitpunkt ist der Gesamtausgangsstrom gleich der Summe der Ströme durch
die Transistoren T1 und T4 oder gleich der Summe
der Ströme durch die Transistoren T2 und T5. Durch
die Summation der Ströme wird erreicht, daß die Frequenzeigenschaften der Tiansistoren T4 und T5 die
Übertragungskennlinie zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Stromverstärkers nicht mit bestimmen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Stromverstärker, bei dem ein Signalstrom der Basis eines ersten Transistors zugeführt wird,
dessen Emitter der verstärkte Signalstrom entnommen wird und dessen Kollektor mit der
ersten Klemme einer Speisequelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
verstärker wird mit Hilfe der beiden Dioden und der Stromquelle der Ruhestrom des ersten und des zweiten
Transistors eingestellt. Durch die beiden Dioden wird ein konstanter Strom geschickt, wodurch über den
5 beiden Dioden eine Spannung V0 auftritt Diese Span-Eung
ist also zwischen der Basis des ersten Transistors und der Basis des zweiten Transistors vorhanden.
Dadurch fließt nun durch den ersten und den zweiten Transistor ein Strom, der etwa gleich dem
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL6914695.A NL161004C (nl) | 1969-09-26 | 1969-09-26 | Stroomversterker. |
NL6914695 | 1969-09-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2046357A1 DE2046357A1 (de) | 1971-04-01 |
DE2046357B2 DE2046357B2 (de) | 1976-04-08 |
DE2046357C3 true DE2046357C3 (de) | 1976-11-18 |
Family
ID=
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