DE2047922A1 - Elektronische Einrichtung mit einer Signalubertragungsstufe - Google Patents

Description

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RCA 61 306/62 105 ^{l U} * ' * - ⁴

US-Ser.Nos.: 888 591/862 759
Filed: December 29, 1969/October 1, I969

RCA Corporation, 50 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. (V.St.A.)

Elektronische Einrichtung mit einer Signalübertragung^ -

stufe.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung mit einer Signalübertragungsstufe, die drei leistungsverstärkende Vorrichtungen mit drei Klemmen (im folgenden kurz "Trioden") enthält, welche jeweils zwischen einer Ausgangselektrode und einer gemeinsamen Elektrode ein Ausgangssignal zu liefern vermögen, dessen Leistung größer ist als die Leistung eines zwischen einer Eingangselektrode und der gemeinsamen Elektrode zugeführtes Eingangssignal, und die sechs Klemmen aufweist, von denen die ersten beiden zur Zuführung des Eingangssignales, die dritte und vierte zum Anschluß einer Betriebsspannungsquelle, und die fünfte und sechste zur Abnahme eines ersten Ausgangssignales dienen.

Durch die vorliegende Erfindung soll insbesondere eine elektronische Einrichtung mit einer Signalübertragungsstufe angegeben werden, die es gestattet, Eingangssignale bei verschiedenen Voroder Gleichspannungspegeln innerhalb des dynamischen Aussteuerungsbereiches für Signalhübe, die die Spannung der zugehörigen Spannungsquelle zuläßt, zuzuführen, diese Signale zu verstärken oder abzuschwächen, und Ausgangssignale mit einem Gleichspannungspegel zu erzeugen, der die volle Ausnutzung des dynamischen Aussteuerungsbereiches gewährleistet. Die vorliegende Signalübertragungsstufe hat sowohl für Signale, die einer Eingangsklemme niederiger Impedanz als auch für Signale, die einer Eingangsklemme hoher Impedanz zugeführt sind, eine sehr lineare Ubertragungs-

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funktion.

Die Eingangsklemmen niederiger Impedanz zweier solcher Signalübertragungsstufen können miteinander gekoppelt werden, um einen Differenzverstärker für Signale, die den Eingangsklemmen hoher Impedanz zugeführt sind, zu bilden. Eine solche Schaltung zeichnet sich nur durch eine hohe Eingangsimpedanz aus, sondern auch durch eine hohe Spannungsverstärkung und einen Ausgangssignalbereich,der annähernd gleich der Betriebsspannung des Verstärkers ist.

Die vorliegenden Signalübertragungsstufen eignen sich auch gut für die Realisierung in Form von monolithischen integrierten Schaltungen, da sie mit Transistoren der gleichen Leitfähigkeitseigenschaften aufgebaut, durchgehend galvanisch gekoppelt und zur Änderung des Vor- oder Gleichspannungspegels der Signale verwendet werden können, um einen begrenzten Aussteuerungsbereich für die Signalschwankungen voll auszunutzen.

Unter dem Begriff "monolithische integrierte Schaltung" soll hier eine Pestkörper- oder Halbleiteranordnung verstanden werden, bei der eine Anzahl von aktiven Halbleiterbauelementen, wie Transistoren und Dioden, sowie passiven Schaltungselementen, wie Kapazitäten und Widerstände, aus den gleichen Materialien gebildet und miteinander durch eine Folge von Bearbeitungsschritten auf einem gemeinsamen Substrat aus Halbleitermaterial verbunden sind. Der Erfindungsgedanke läßt sieh jedoch auch mit den verschiedensten anderen elektronischen Bauelementen, insbesondere unter Verwendung von diskreten Bauelementen oder anderen integrierten Schaltungstechniken realisieren. Als leistungsverstärkende Vorrichtungen (Trioden) können z.B. Vakuumröhren, bipolare Transistoren oder die verschiedensten Arten von Feldeffekt- oder Unipolartransistoren verwendet werden.

Bei vielen einstufigen Transistorverstärkern tritt bei der Änderung der Amplitude des Eingangssignales eine nichtlineare Änderung des Basis-Emitter-Flußspannungsabfalles auf, da sich auch der Kollektor-Emitter-Strom des Transistors ändert, und es tritt dementsprechend eine Verzerrung des Ausgangssignals auf. Bei der Änderung des Kollektor-Emitter-Stromes des Transistors durch das Eingangssignal ändert sich außerdem die Eingangsimpe-

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danz des Transistors, was ebenfalls zu Verzerrungen führt, wenn der Innenwiderstand der Signalquelle nicht klein ist. Diese Effekte sind umso störender je größer das Eingangssignal ist.

Durch die vorliegende Erfindung soll dementsprechend eine elektronische Einrichtung mit einer Signalubertragungsstufe angegeben werden, die in einem weiten Aussteuerungsbereich eine weitestgehend lineare übertragungsfunktion hat und einfach im Aufbau sowie vielseitig in der Anwendung ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer elektronischen Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die erste Klemme und eine zweite Klemme der Eingangselektrode und der gemeinsamen Elektrode der ersten Triode entsprechen, daß die gemeinsame Elektrode der ersten Triode mit der Ausgangselektrode der zweiten Triode gekoppelt ist, daß die Eingangselektrode der zweiten und dritten Triode beide in gleicher Weise mit der Ausgangs elektrode der ersten Triode gekoppelt sind, daß die Eingang* elektroden dieser Trioden jeweils bezüglich der dritten Klemme mit einer Gleichspannung vorgespannt sind, daß die gemeinsamen Elektroden der zweiten und dritten Triode galvanisch mit der dritten Klemme gekoppelt sind, daß die Ausgangselektrode der ersten Triode durch ein erstes Impedanzelement mit der vierten Klemme galvanisch gekoppelt ist und daß zwischen die fünfte und sechste Klemme ein erster Verbraucher geschaltet ist, der einen durchgehenden Gleichstromweg aufweist und galvanisch zwischen die Ausgangselektrode der dritten Triode und die vierte Klemme gekoppelt ist.

Die obenerwähnten störenden Niehtlinearitäten lassen sich beispielsweise bei einer Signalubertragungsstufe vermeiden, bei der Spannungsschwankungen der Basiselektrode eines ersten Transistors zugeführt sind, dessen Emitterelektrode entweder unmittelbar oder über einen Kondensator mit einer Widerstandsbelastung gekoppelt ist. Ein zweiter Transistor (leistungsverstärkende Triode) wirkt als Shuntregler, der der Widerstandsbelastung parallelgeschaltet ist. Der als Parallelregelwiderstand geschaltete zweite Transistor hält die Belastung des ersten Transistors konstant, so daß die Änderungen des Basis-Emitter-Flußspannungsabfalles und der Eingangsimpedanz des Transistors durch die Schwankungen

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des Kollektor-Emitter-Stromes des ersten Transistors verringert werden. Die Eingangssignalschwankungen werden dabei praktisch ohne jede Verzerrung auf die Widerstandsbelastung übertragen und die Schwankungen des Stromes in der Widerstandsbelastung sind daher den SpannungsSchwankungen des Eingangssignales proportional. Da der zweite Transistor als Regler arbeitet, der den Stromfluß durch die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors konstant hält, ändert sich sein Kollektorstrom umgekehrt proportional zur Eingangssignalspannung. Die Basis-Emitter-Signalschwankungen des zweiten Transistors liegen auch an einem dritten Transistor. Der zweite und der dritte Transistor haben entsprechende Eigenschaften, so daß sich der Kollektorstrom des dritten Transistors ebenfalls umgekehrt proportional zur Eingangssignalspannung ändert. Der dritte Transistor bildet eine Quelle für einen praktisch verzerrungsfreien Strom bei Spannungen, die nahe beim Bezugs- oder Massepotential liegen. An einer Lastimpedanz, die mit einer auf Bezugs- oder Massepotential bezogenen Betriebsspannungsquelle gekoppelt ist, können daher Ausgangssignale erzeugt werden, deren Hub den vollen Betriebsspannungsbereich überstreicht, wenn die Belastung reell ist. Wenn die Belastung aus einem abgestimmten Schwingkreis besteht, kann der Hub des Ausgangssignales gleich dem Doppelten der Betriebsspannung werden.

Anders betrachtet kann eine Signalübertragungsstufe für eine elektronische Einrichtung gemäß der Erfindung mit drei leistungsverstärkenden Trioden, wie Transistoren, aufgebaut werden. Jede dieser Trioden hat eine Eingangselektrode, eine Ausgangselektrode und eine gemeinsame Elektrode und sie vermag beim Anlegen eines Eingangssignales zwischen die Eingangselektrode und die gemeinsame Elektrode zwischen der Ausgangselektrode und der gemeinsamen Elektrode ein Ausgangssignal zu liefern, das eine höhere Leistung als das Eingangssignal hat. Bei dieser Ausführungsform werden die Eingangssignale zwischen die Eingangselektrode und die gemeinsame Elektrode einer ersten dieser Trioden gelegt, die EingangsSignaIe werden dabei von einer Quelle mit einer zugeordneten Quellenimpedanz geliefert. Die gemeinsame Elektrode der ersten Triode ist mit der Ausgangselektrode einer zweiten Elektrode galvanisch ge-

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koppelt. Die Ausgangselektrode der ersten Triode ist mit einer Betriebsspannungsquelle galvanisch und außerdem mit den Eingangselektroden der zweiten und dritten Triode gekoppelt. Die Eingangselektroden der drei Trioden sind jeweils bezüglich eines Bezugspotentials, z.B. Masse, mit einer Gleichspannung vorgespannt. Die gemeinsamenElektroden der zweiten und dritten Triode sind mit einem Bezugspotentialpunkt galvanisch gekoppelt, z.B_s über einen Widerstand oder durch eine direkte Verbindung. Die Ausgangselektrode der dritten Triode ist mit einer Gleichspannung vorgespannt und liefert übertragene Ausgangssignale an einen Verbraucher (z.B. einen Lastwiderstand, der auch eine Vorspannung liefert).

Eine solche Schaltungsanordnung hat, wenn sie mit Transistoren als leistungsverstärkende Trioden aufgebaut ist, eine niederige Eingangsimpedanz an der Emitterelektrode (gemeinsamen Elektrode) des ersten Transistors (leistungsverstärkenden Triode), und eignet sich daher als Stromabgreifschaltung, die dem Weg des abzugreifenden Stromes in Reihe geschaltet werden kann. Bei Verwendung in. einem Schwingkreis wird die Güte des Schwingkreises wegen der niederigen Impedanz praktisch nicht beeinträchtigt. Bsi einer solchen Stromabgreifschaltung kann außerdem die Gleichspannung an dar Basis-(Eingangs-)Elektrode des ersten Transistors zweckinäßigerweise auf den Gleichspannungspegel der abgegriffenen Schaltung eingestellt werden. Wegen der niederigen Eingangsimpedanz kann eine Abwandlung dieser Ausführungsform auch zur algebraischen Kombination von Eingangssignalen bei gleichzeitiger Enfclcopplung der Eingänge verwendet werden.

Beim Entwurf elektronischer Verstärkerschaltungen, insbesondere wenn diese als monolithische integrierte Schaltungen realisiert werden sollen, ist es oft zweckmäßig, Differenzverstärkerschaltungen zu verwenden. Differenzverstärker haben vielen Vorzüge, z.B. daß, wenn überhaupt, nur sehr wenige Kondensatoren benötigt werden, daß keine Widerstände mit hohem Widerstandswert erforderlich sind, daß der Verstärkungsgrad nicht von den Absolutwerten der Widerstände sondern dem Verhältnis der Widerstandswerte abhängt, daß der Betriebsfrequenzbereich und die Stabilität groß sind, und daß Gegentakt- oder unsymmetrische Eingänge und/ oder Ausgänge sowie eine Vielzahl von !Funktionen wegen der grö'ße-

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ren Anzahl von Eingangs- und Ausgangsklemmen eines solchen Verstärkers leicht herstellbar sind.

Eine viel verwendete, bekannte Differenzverstärkerschaltung enthält zwei Verstärkertransistoren, deren Emitter mit einem gemeinsamen Transistor, der als Quelle für einen konstanten Strom arbeitet, gekoppelt sind. Ein oder mehrere Eingangssignale werden den Basiselektroden der Ausgangstransistoren zugeführt und die Ausgangssignale können von Lastimpedanzen abgenommen werden, die mit den Kollektoren der Verstärkertransistoren gekoppelt sind. Außerdem können der Basis des als Stromquelle arbeitenden Transistors Signale zugeführt werden, um Punktionen wie eine automatische Verstärkungsregelung, Stabilisierung, Mischung oder Demodulation zu erreichen. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist zwar vielseitig und arbeitet auch im allgemeinen recht gut, der Hub des an der Kollektor-Arbeitsimpedanz abnehmbaren Ausgangssignales ist jedoch auf einen Wert begrenzt, der erheblich kleiner als die gesamte Kollektorgleichspannung ist. Der nutzbare Ausgangssignalspannungshub liegt nämlich normalerweise in der Größenordnung von nur der Hälfte der Kollektorspeisespannung. Diese unerwünschte Beschränkung, der auch andere Differenzverstärkerschaltungen unterliegen, welche mit Transistoren arbeiten, die in Reihe an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, (z.B. Schaltungen mit gestaffelten Transistoren) hat ihren Grund darin, daß die Verstärkertransistoren auf eine Spannung vorgespannt werden, die ungefähr in der Mitte zwischen den Spannungen an den Speisegleichspannungsklemmen der Differenzverstärkerschaltung liegt.

Bei Differenzverstärkern soll außerdem eine lineare Übertragung der Eingangssignale in einem verhältnismäßig großen Aussteuerungsbereich gewährleistet sein. Bei dem obenerwähnten bekannten Differenzverstärker ist der Ausgangsstrom (und damit auch die Ausgangsspannung an einer reellen Belastung) eine Exponentialfunktion der Differenzeingangsspannung. Der lineare Bereich der Übertragungsfunktion eines solchen Verstärkers ist daher auf sehr kleine EingangsSpannungen begrenzt, solange man nicht mit einer starken Gegenkopplung zur Linearisierung der Übertragungsfunktion arbeitet, durch die jedoch die mit dem Verstärker erzielbare Spannungsverstärkung beträchtlich herabgesetzt wird. Bei den bekannten Diffe-

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renzverstärkern dieser Art hängt außerdem die Eingangsimpedanz vom angelegten Signalpegel ab, wodurch die Linearität der Eingangssignalquelle beeinträchtigt werden kann.

Die Erfindung ermöglicht in dieser Hinsicht die Schaffung einer Differenzverstärkerschaltung mit verhältnismäßig hoher Spannungsverstärkung und unverändert linearer Übertragungsfunktion für einen verhältnismäßig großen Eingangssignalbereich. Die zulässige Eingangssignalamplitude und die Spannungsverstärkung reichen dabei für die Erzeugung von Ausgangssignalen mit einer Spannung, die mit der Gleichspannung zwischen den Speisespannungsklemmen des Verstärkers vergleichbar sind, aus.

Ein solcher Differenzverstärker kann aus zwei Teilen in Form einander entsprechender Signalübertragungsstufen der oben angegebenen Art aufgebaut werden, bei denen die gemeinsamen Klemmen der jeweiligen ersten Trioden miteinander gekoppelt sind. Für das Eingangssignal stehen als Differenzeingänge die beiden Eingangselektroden der ersten Trioden der beiden Teile der Schaltung zur Verfügung. Die beiden Ausgangselektroden der dritten Trioden der beiden Teile bilden Differenzsignalausgänge. Bei einer anderen, ähnlichen Ausführungsform fehlt die dritte Triode der zweiten Signalübertragungsstufe und am Ausgang der ersten Signalübertragungsstufe steht dann wie bei dem zuerst erwähnten Ausführungsbeispiel ein unsymmetrisches Ausgangssignal zur Verfügung.

Beim Aufbau als integrierte Schaltungen enthalten diese Ausführungsformen zwei Eingangstransistoren, zwei Regeltransistoren und mindestens einen ersten Ausgangstransistor. Die Eingangstransistoren sind jeweils im wesentlichen als Emitterverstärker geschaltet, bei dem der Emitter galvanisch mit der Parallelschaltung einer Arbeitsimpedanz und dem Hauptstromweg eines zugehörigen Regeltransistors gekoppelt ist. Die Emitter der Eingangstransistoren sind direkt miteinander gekoppelt während die Kollektoren über getrennte Rückkopplungswiderstände mit einer Spannungsversorgungsanordnung verbunden sind. Vom Kollektor jedes Eingangatransistors ist eine Gleichstromgegenkopplung zur Basis des zugehörigen Regeltransistors vorgesehen, um den Strom im Eingangstransistor im wesentlichen konstant zu halten. Die Eingangssignale werden entweder einem der Eingangstransistoren oder beiden Ein-

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gangstransistoren zugeführt und die Ausgangssignale können an einer mit dem Ausgangstransistor gekoppelten Impedanz abgenommen werden. Der Basis-Emitter-Kreis des Ausgangstransistors ist dem Basis-Emitter-Kreis eines entsprechenden Regeltransistors parallelgeschaltet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Widerstand unmittelbar zwischen die Emitter der Eingangstransistoren geschaltet. Außerdem ist jedem Regeltransistor ein Ausgangstransistor zugeordnet.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, das zum Abgreifen eines Stromes dient;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, das drei leistungsverstärkende Trioden in Form von Transistoren enthält;

Fig. 3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in Form eines Differenzverstärkers, der sich für einen Aufbau als integrierte Schaltung eignet und aus zwei Teilen in Form von Signalübertragungsstufen zusammengesetzt ist, die der Schaltung gemäß Fig. 1 entsprechen und durch eine Widerstandsanordnung verbunden sind, und

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in Form eines Differenzverstärkers, der sich für den Aufbau als integrierte Schaltung eignet und aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die aus Signalübertragungsstufen der in Fig. 1 dargestellten Art bestehen, welche direkt miteinander verbunden sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung hat eine Eingangsklemme 104, die in den Weg eines Stromes I₁ der abzugreifen oder zu messen ist oder von dem Proben entnommen werden sollen. Die Eingangsklemme 104 ist mit der Emitterelektrode 102e eines
Transistors 102 einer Stromkonstanthalterstufe gekoppelt. Mit der Emitterelektrode 102eist außerdem die Kollektorelektrode 106c
eines Transistors 106 einer Stufe veränderlicher Leitfähigkeit
gekoppelt. Der Schaltung wird eine Betriebsspannung über eine

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Klemme B+ zugeführt, die über einen Kollektorwiderstand 108 mit der Kollektorelektrode 102c des Transistors 102 verbunden ist. Die Basiselektrode 102b des Transistors 102 ist über eine Klemme 110 an eine Bezugsgleichspannung Vf. angeschlossen. Von der Kollektorelektrode 102c des Transistors 102 führt ein Rückkopplungszweig zur Basiselektrode 106b des Transistors 106, der eine Avalanche- oder Lawinen-Diode 112 enthält, die in den Durchbruchsbereich mittels einer Widerstandsanordnung vorgespannt ist, welche den Widerstand 108 und einen Widerstand 114 enthält, welche in Reihe miteinander zwischen B+ und einem Bezugspotentialpunkt, wie Masse, geschaltet sind. Über diesen Rückkopplungszweig werden SpannungsSchwankungen am Kollektor des Transistors 102 auf die Basiselektrode 106b des Transistors 106 gekoppelt. Die Lawinen-Diode 112 gewährleistet die erforderliche Anpassung von der Kollektorgleichspannung auf die Vorspannung des Transistors 106. Der Rückkopplungszweig kann andere in Reihe geschaltete Halbleiterbauelemente für die Signalkopplung und Gleichspannungsanpassung ent-Jialten. Außerdem kann dieser Schaltungszweig auch eine Temperaturkompensation für die Vorspannung der Stufe bewirken.

Die Emitterelektrode 106e des Transistors 106 ist über einen Emitterwiderstand 116 mit Masse verbunden. Ein weiterer Emitterwiderstand 118 ist zwischen die Emitterelektrode 12Oe eines Transistors 120 einer Ausgangsstufe und Masse geschaltet. Die Basiselektrode 120b des Transistors 120 ist mit der Basiselektrode 106b des Transistors 106 und der Verbindung zwischen der Lawinen-Diode 112 und dem Widerstand 114 gekoppelt. An der Kollektorelektrode 120c des Transistors 120 kann ein Ausgangsstrom von der Stromabgreifstufe abgenommen und direkt einer ersten Ausgangsklemme 122 zugeführt werden. Andererseits kann der Ausgangsstrom auch von einer zusätzlichen Ausgangsstufe l40 geliefert werden, die in Fig. 1 in dem gestrichelt gezeichneten Rechteck dargestellt ist.

Die zweite Ausgangsstufe l40 enthält einen Transistor 142, dessen Emitterelektrode l42e mit der Stromausgangsklemme 122 gekoppelt ist. Die Basiselektrode l42b des Transistors 142 ist mit einer zweiten Referenzspannung gekoppelt* Diese Spannung kann mittels eines Widerstandes 144 und einer Zener- oder Lawinen-

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Diode 146 erzeugt werden, die in der dargestellten Weise in Reihe miteinander zwischen B+ und Masse geschaltet sind. Die an der Lawinen-Diode zur Verfügung stehende stabilisierte Spannung wird auf die Basiselektrode l42b gekoppelt. Die Stromausgangsklemme 145, die mit der Kollektorelektrode l42c des Transistors 142 gekoppelt ist, liefert den gewünschten Ausgangsstrom.

Die oben beschriebene Stromabgreifschaltung arbeitet folgendermaßen: Der Strom im Transistor 102 wird verhältnismäßig konstant gehalten, da an seiner Basis eine Referenzgleichspannung liegt, und außerdem da die Rückkopplung auf die Stufe 106 jeder Änderung des Emitterstromes im Transistor 102 entgegenwirkt. Wenn nämlich der den Transistor 102 durchfließende Strom zunimmt, wird der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand 108 größer und die Spannung an der Kollektorelektrode 102c sinkt. Diese Spannungsänderung wird über die Lawinen-Diode 112 auf die Basiselektrode 106b des Transistors 106 mit solcher Polarität gekoppelt, daß sie den Stromfluß im Transistor 106 zu verringern strebt.

Der Emitterwiderstand des Transistors 102 wird dabei effektiv größer und der Kollektorstrom wird daher wieder wenigstens annähernd auf den ursprünglichen, konstanten Wert herabgesetzt. Wenn der Strom im Transistor 102 absinkt, treten die entgegenge- " setzten Effekte auf, d.h. daß ein in positiver Richtung gehendes Signal auf die Basiselektrode 106b des Transistors 106 gekoppelt wird, das die Leitfähigkeit dieses Transistors erhöht und damit den effektiven Emitterbelastungswiderstand des Transistors 102 verringert, wodurch der den Transistor 102 durchfließende Strom wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht wird.

Der abzugreifende Eingangsstrom I₁, der Emitterstrom I₂ des Transistors 102 und der aktive Laststrom I-, sollen als positiv definiert werden, wenn diese Ströme jeweils die in Fig. 1 mit einem Pfeil bezeichnete Richtung haben. Mit dieser Definition gilt dann für den Stromknoten 124 die folgende Gleichung:

I₁ + I₂ = I^

Da jedoch I₂ in der oben beschriebenen Weise im wesentlichen konstant gehalten wird, müssen Schwankungen des Stromes I₁ durch entsprechende Änderungen von I, bewirkt werden. Wenn I₁ positiv

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ist und zunimmt, muß I, ebenfalls zunehmen. Diese Parallelregelwirkung mit der Gegenkopplung zwischen.den Transistoren 102 und 106 ergibt die erwünschte niederige Eingangsimpedanz an der Klemme 104, die die Verwendung der vorliegenden Schaltung zum Abgriff eines Stromes ermöglicht.

• Der Ausgangsstrom wird von einem parallel angekoppelten Ausgangselement, wie dem Transistor 120, geliefert. Bei Ausbildung als integrierte Schaltung werden die Transistoren 120 und 106 nebeneinander integriert auf dem gleichen monolithischen Plättchen gebildet und sinddiher thermisch miteinander gekoppelt. Da die Basiselektroden 106 b und 120b elektrisch und thermisch gekoppelt sind, sind auch die Stromdichten in den Basis-Emitter-Übergängen gleich, wenn die Widerstandswerte des Widerstandes des Transistors 106 und des Widerstandes 118 des Widerstandes umgekehrt proportional zur Fläche des zugehörigen Basis-Emitter-Uberganges sind.

Der Kollektorströmdes Transistors 120 ist daher in Phase mit dem Strom I-, und steht mit diesem in einem durch die Flächen der Basis-Emitter-Übergänge bestimmten Verhältnis. Wenn z.B. die Fläche des Basis-Emitter-Überganges des Transistors 120 etwa das Vierfache der des Transistors 106 beträgt und die Basis-Emitter-Stromdichten ungefähr gleich sind, ist der der Klemme 122 zugeführte Ausgangsstrom etwa viermal so groß wie der Kollektorstrom des Transistors 106. In entsprechender Weise kann durch Veränderung der Emitter-Widerstände 116 und 118 das Größenverhältnis dieser beiden Ströme beeinflußt werden. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Widerstände so gewählt, daß die Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 106 und 120 gleich sind; dies wird jedoch nicht bei allen Anwendungen erforderlich sein. Bei manchen Schaltungen können die Emitterwiderstände vollständig entfallen.

Der Ausgangsstrom kann von der ersten Ausgangsklemme 122 abgenommen werden, es kann jedoch auch wünschenswert sein, die zweite Ausgangsstufe l40 zu verwenden, um die Kollektorspannung des Transistors 120 auf irgendeine Referenzgleichspannung zu beschränken. Die zweite Ausgangsstufe l40 ermöglicht auch eine bessere Stromanpassung zwischen den Transistoren 106 und 120, da die be-

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treffenden Kollektorspannungen gleich sind. Der Basiselektrode l42b des Transistors 142 wird durch die zwischen B+ und Masse geschaltete Reihenschaltung aus dem Widerstand 144 und der Lawinen-Diode 146 die Bezugsgleichspannung V_ref' zugeführt. Die Emitterspannung des Transistors 142 und dementsprechend die Kollektorspannung des Transistors 120 werden dadurch auf einerSpannung gehalten, die gleich dieser Bezugsspannung abzüglich des Basis-Emitter-Flußspannungsabfalles am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 142 " ist. Der Kollektorstrom des Transistors 142 wird der Ausgangsklemme 145 zugeführt, die den Ausgangsstrom liefert. Die der Basiselektrode l42b des Transistors 142 zugeführte Bezugsspannung kann auch auf andere Weise erzeugt werden, der Widerstand 144 und die Lawinen-Diode 146 stellen lediglich ein Beispiel für eine solche Bezugsspannungsquelle dar.

Die Gegenkopplung von der Kollektorelektrode 102c des Transistors 102 zur Basiselektrode 120b des Transistors 120 kann auch andere Wechselspannungskopplungselemente und Gleichspannungsumsetzungsanordnungen als die Lawinen-Diode 112 enthalten. So können z.B. zusätzliche Dioden, Transistoren und Kondensatoren verwendet werden, um die erforderliche Signalkopplung, Gleichspannungsumsetzung und eine Temperaturkompensation zu erreichen.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Eingangsklemme 104 mit einem Gleich- oder Vorspannungspegel gespeist werden kann wie er für eine Spannungsanpassung der vorliegenden Schaltung an eine vorangehende Eingangsstufe erforderlich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Bezugsspannung V _f ungefähr gleich dem Gleichspannungspegel ander Klemme 104 macht. Die über den Transistor 102 mit der Bezugsspannung gekoppelte Klemme 104 wird auf der Bezugsspannung abzüglich des Basis-Emitter-Flußspannungsabfalles des Transistors 102 gehalten. Bei gewissen Anwendungen kann die auf diese Weise an der Klemme 104 erzeugte Spannung zur Vorspannung einer vorangehenden Stufe verwendet werden.

Die Stromabgreifschaltung gemäß Fig. 1 kann außerdem zum Erzeugen einer negativen Impedanz dienen was z.B. zur Güteerhöhung in einem sogenannten "Q-Multiplier" Anwendung finden kann. Die Eingangsklemme 104 kann seriell mit einem Widerstand gekoppelt

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werden, der parallel an einen Schwingkreis angekoppelt ist. Der Strom durch diesen Widerstand, der mit der Spannung an den Reaktanzelementen des Schwingkreises ist, bildet dann das Eingangssignal für den Transistor 102. Der resultierende Ausgangsstrom von der Klemme 122 oder 145 des Ausgangstransistors 120 bzw. der Ausgangsstufe l40 können dem entgegengesetzten Ende des Resonanzkreises über einen Strominverter zugeführt werden, Die Größe des invertierten Stromes läßt sich so einstellen, daß die Widerstandsverluste im Resonanzkreis kompensiert werden und dadurch die Güte der Anordnung erhöht wird.

Die vorliegende Erfindung läßt sich außerdem bei Verstärker- und/oder Matrixschaltungen anwenden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt.

In den Figuren sind Schaltungselemente, die gleich oder ähnliche Funktionen ausüben, mit dreistelligen Bezugszahlen bezeichnet, deren beiden letzten Stellen gleich sind während die erste Stelle der Nummer der betreffenden Figur entspricht. In den Ansprüchen sind dementsprechend nur die Ziffern der beiden letzten Stellen angegeben.

Bei Fig. 2 sind zusätzlich Eingangsklemmen 226 und 227 und Eingangswiderstände 228 und 229 vorgesehen, durch die Eingangssignale in die Schaltung eingekoppelt werden. Außerdem kann eine Signalspannung v* einer Klemme 210 zugeführt werden, die mit der Basiselektrode 202b des Transistors 202 verbunden ist. Der Kollektor 220c des Transistors 220 ist mit einem Kollektorwiderstand 230 verbunden an dem eine den Kollektorstromänderungen entsprechende Ausgangsspannung auftritt, die an einer Ausgangsklemme 222 zur Verfügung steht. Bezüglich der Eingangssignale an den Klemmen 226, 227 und 204 entspricht die Arbeitsweise dieser Schaltung im wesentlichen der der Schaltung gemäß Fig. 1.

Der Eingangsstrom I₁ umfaßt die Summe der Ströme, die durch eine Eingangsspannung V₁ an der Klemme 226 sowie durch eine Eingangsspannung V₂ an der Klemme 227 erzeugt werden und einen der Klemme 204 zugeführten Strom 1^. Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltungsanordnung mit nur einer Eingangsklemme und einem zugehörigen Widerstand oder auch mit mehreren arbeiten kann.

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Die jeweiligen Werte der Eingangsimpedanzen können entsprechend den gewünschten Matrixwirkungen bemessen werden. Weiterhin können Stromeingangssignale auch gleichzeitig der Eingangsklemme 204 zugeführt werden, wie durch das Symbol I₂, und den zugehörigen Pfeil angedeutet ist. Die von Natur aus niederige Eingangsimpedanz der Schaltung ermöglicht eine matrixmäßige Verarbeitung dieser verschiedenen Eingangssignale mit minimaler Wechselwirkung.

Die Transistoren 202, 206 und 220 mit den zugehörigen Schaltungselementen arbeiten wie die entsprechenden Transistoren 102, 106 und 120 in Fig. 1, so daß sich eine nochmalige Erläuterung erübrigt. Es sei jedoch bemerkt, daß die der Basiselektrode 202b des Transistors 202 zugeführte Spannung zusätzlich zur Vorspannung für diesen Transistor auch eine Signalspannung enthalten kann. Eine der Basiselektrode 202b zugeführte Signalspannung wird mit den obenerwähnten EingangsSpannungen bzw. -strömen kombiniert.

Die Basis-Emitter-Spannung eines Transistors ist im allgemeinen eine nichtlineare Funktion des Kollektorstromes. Ein der Basisklemme zugeführtes Signal erscheint daher normalerweise verzerrt am Emitter. Durch das Konstanthalten des Kollektorstroms des Transistors 202 wird jedoch die Basis-Emitter-Flußspannung konstant gehalten. Die durch das Signal V_o an der Emitterelektrode 202e

erzeugte Spannung ist daher unverzerrt. Wenn die Eingangsspannung V in positiver Richtung zunimmt, strebt sie den Kollektorstrom des Transistors 202 zu erhöhen, wobei dann der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand 208 zunimmt und die absinkende Spannung an der Kollektorelektrode 202c über die Gegenkopplung, z.B. die Lawinen-Diode 212, auf die Basiselektroden 206b und 220b der Transistoren 206 bzw. 220 gekoppelt wird. Durch das kleiner werdende Signal an diesen Basiselektroden werden die Kollektorströme in den Transistoren 206 und 220 herabgesetzt und der Kollektorstrom im Transistor 202 wird im wesentlichen konstant gehalten. Die Abnahme des Kollektorstroms verringert den Spannungsabfall an dem dem Transistor 220 zugeordneten Kollektorwiderstand 230 und erzeugt dadurch an der Klemme 222 eine Ausgangsspannung, die phasengleich mit der Eingangsspannung V₅ ist.

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Es sei darauf hingewiesen, daß bei Zunahme der Eingangsspannung V₁ oder V₂ in positiver Richtung eine Phasenumkehr bezüglich der Ausgangsspannung an der Klemme 222'auftritt, was auch dann gilt, wenn ein Strom, z.B. der Strom I₁,, als Eingangssignal zugeführt wird.

Die Signalspannungsverhältnisse der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 2 können durch die folgende Gleichung dargestellt werden wenn man FU^ = Rpi8 ⁼ ° ^voraussetzt:

s ^Vl - ^V2 - I₄ R₂ ^A220

222 R₂₂₈ j J R₂₂₉ R₂₂₈ R

j J R₂₂₉ R₂₂₈ R₂₂₉

220
wobei ' das Verhältnis der Basis-Emitter-Ubergangsflächen der

^H206
Transistoren 220 und 206 bedeutet und die Stromdichten in diesen Übergängen als gleich angenommen wurden. Der Nenner des Terms mit V bedeutet den Widerstand der Parallelschaltung aus den Widerständen 228 und 229.

Obwohl die vorliegenden Schaltungsanordnungen vorzugsweise in integrierter Form auf einem monolithischen integrierten Schaltungsplättchen realisiert werden, können sie auch unter Verwendung diskreter Schaltungselemente aufgebaut werden. Außerdem kann man die verschiedensten Eingangs- und Ausgangsanordnungen verwenden, die in den Figuren dargestellten Widerstände stellen nur ein Beispiel dar. An die Schaltungsanordnung gemäß Figo 2 kann ebenfalls noch eine weitere Ausgangsstufe wie die Stufe l40 in Fig. 1 angeschlossen werden.

Fig. 3 zeigt das Schaltbild eines Differenzverstärkers, der symmetrische Gegentaktausgangssignale zu liefern vermag, die eine lineare Funktion eines oder mehrerer Eingangssignale sind. Der dargestellte Differenzverstärker eignet sich besonders zum Aufbau auf einem integrierten Schaltungsplättchen 300, das durch ein gestricheltes Rechteck angedeutet ist. Das Plättchen 300 weist Eingangsklemmen T. und T₂ zum Anschluß einer Gegentaktsignalquelle auf. Außerdem sind auf dem Plättchen 500 Ausgangsklemmen T^ und Th vorgesehen, von denen eine linear verstärkte Version des Gegentakteingangssignales für einen nicht dargestellten Verbraucher abnehmbar ist. Schließlich sind noch Klemmen T,- und Tg

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zur Zuführung einer Betriebsspannung B+ vorgesehen, sie liegen bei dem dargestellten Beispiel auf +10 V und einem Bezugspotential wie Masse,

Der Differenzverstärker besteht aus zwei Hälften, die jeweils einen als Emitterverstärker arbeitenden Transistor 302 bzw. 303, einen als Parallelregler arbeitenden Transistor 306 bzw. 307 und einen Ausgangstransistor 320 bzw. 321 enthalten. Dem die Transistoren 302, 306 und 320 enthaltenden Teil werden Eingangssignale und eine Vorspannung über die Klemme T₁ zugeführt, die an die Basiselektrode des Emitterverstarkertransistors 302 angeschlossen ist. Die Betriebsgleichspannung (+10V) wird über die Klemme T,- und einen Rückkopplungswiderstand 308 der Kollektorelektrode des Transistors 302 zugeführt. Die Emitterelektrode des Transistors 302 ist direkt mit einer Emitterbelastung verbunden, die eine Parallelschaltung aus der Hauptstromstrecke (Kollektor-Emitter-Strecke) des Regelwiderstandes 3O6 und eines Lastwiderstandes 328 besteht, der über die Kollektor-Emitter-Strecke des Regeltransistors 307 mit Masse verbunden ist.

Der Emitter des Regeltransistors 306 ist direkt mit Masse verbunden. Gewünschtenfalls kann ein nicht dargestellter Emittergegenkopplungswiderstand vorgesehen sein. Zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 302 und der Basiselektrode des Transistors 306 besteht eine Gleichstromgegenkopplung über ein gleichstromdurchlässiges Netzwerk, welches einen Gegenkopplungstransistor 332, eine Lawinen-Diode 312 und einen Widerstand 31²* enthält. Der Widerstand 314 1st zwischen die Basis des Regeltransistors 306 und Masse geschaltet. Die Kollektorelektrode des Transistors 332 ist mit der Klemme T₅ für die Betriebsspannung B+ gekoppelt. Die Basiselektrode des Transistors 332 ist mit der Kollektorelektrode des Emitterverstarkertransistors 302 verbunden, während die Emitterelektrode des Transistors 332 über eine zur Gleichspannungsanpassung dienende Lawinen-Diode 312 mit der Basiselektrode des Regeltransistors 306 gekoppelt ist.

Zwischen die Betriebsspannungsquelle T₅ und die Kollektorelektrode des Ausgangstransistors 320 ist ein Arbeits- oder Kollektorwiderstand 330 geschaltet, an dem Ausgangssignale auftreten. Der Eingangskreis (Basis-Emitterkreis) des Ausgangstran-

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sistors 520 ist dem Basis-Emitterkreis des Regeltransistors306 parallelgeschaltet und ähnlich dem des Transistors 306 ausgebildet (wenn also mit dem Transistor j5O6 ein Emittergegenkopplungswiderstand gekoppelt ist,. wird auch der Transistor 320 mit einem Emittergegenkopplungswiderstand versehen, der proportional zum Widerstand des Transistors 3O0 bemessen ist).

Die Transistoren 3Q6 und320 sind so aufgebaut, daß bei gleichen Eingangssignalen gleiche Ausgangsstromdichten auftreten. Dies ist besonders leicht zu erreichen, wenn die Transistoren j50b und 320 gleichzeitig nahe beieinander auf dem gleichen integrierten Schaltungsplättchen gebildet werden. In diesem Pail besteht dann dasselbe Verhältnis für die sich bei einem gegebenen Eingangssignal ergebenden Ausgangsstromdichten in den Transistoren 306 und 320 wie für die entsprechenden Basis-Emitter-Flächen der Transistoren 306 und 320. Bei gleichen Flächen sind dann auch die Ströme der Transistoren Jüö undj52O gleich.

Die zweite Hälfte des Differenzverstärkers gleicht im wesentlichen der oben beschriebenen ersten Hälfte, Zwischen die Betriebsspannungsquelle Tp. und den Kollektor des Transistors 303 ist ein Rückkopplungswiderstand 309 geschaltet« Zwischen den Kollektor des Emitterverstärkertransistors 303 und die Basis des Regeltransistors 307 sind ein Rückkopplungstransistor 333, eine zur Gleichspannungsumsetzung dienende Lawinen-Diode 313 und ein Basiswiderstand 315 geschaltet. Der Ausgangstransistor 321 ist mit einem Arbeitsoder Kollektorwiderstand 33I verbunden.

Der Basis des Emitterverstärkertransistors 303 werden über die Klemme T₂ eine Vorspannung und Eingangssignale zugeführt, die gegenphasig bezüglich denen an der Klemme T₁ sind. Die Transistoren 321 und 307 arbeiten wie die Transistoren 320 und 3O6 zusammen. Die Emitterelektrode des Emitterverstärkertransistors 303 ist galvanisch mit dem dem Emitter des Transistors 302 abgewandten Ende des Widerstandes 328 gekoppelt.

Die den Klemmen T, und Tp zugeführten Vorspannungen können beispielsweise von einem vorgeschalteten Verstärker oder einer getrennten Vorspannungsquelle geliefert werden und liegen bei der dargestellten Schaltungsanordnung normalerweise in der Größenord-

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nung von

Der oben beschriebene Differenzverstärker arbeitet folgendermaßen: Ohne Wechselspannungseingangssignal liegen an den Basiselektroden der Eingangstransistoren 502 und 303 gleiche Vorspannungen· und in diesen Transistoren fließen im wesentlichen gleiche Kollektorruheströme entsprechend den Schaltungsparametern. Die jeweiligen Kollektorströme fließen auch durch die Kollektor-Emitterkreise der zugehörigen Regeltransistoren 306 und 307, so daß praktisch kein Ruhestrom zwischen den beiden Hälften des Differenzverstärkers durch den Widerstand 328 fließt.

Es sei nun angenommen, daß den Klemmen T, und T₂ Gegentakteingangssignale zugeführt werden, die zu verstärken sind. In der die Transistoren 302, 306, 320 und 332 enthaltenden Hälfte des Verstärkers streben in positiver bzw. negativer Richtung gehende Eingangssignale die Leitfähigkeit des Eingangstransistors 302 zu erhöhen bzw. zu verringern. Die Änderungen des Kollektorstroms des Transistors 302 erzeugen entsprechende Spannungsänderungen am Rückkopplungs- oder Kollektorwiderstand 308 und das entsprechende Absinken bzw. Ansteigen der Kollektorspannung des Transistors 302 wird auf die Basiselektrode des Rückkopplungstransistors 332 übertragen. Durch den Basis-Emitter-Ubergang des Transistors 332 (an dem ein Spannungsabfall von etwa 0,7 V auftritt) und die Lawinen-Diode 312 (an der ein Spannungsabfall von z„B. 5,6 V auftritt), wird die Spannung auf einen niederigeren Gleichspannungswert herabgesetzt.

Die Rückkopplungsanordnung

, -; veranlaßt den Regeltransistor 306 weniger bzw. stärker zu leiten, wobei sich der Strom im Widerstand 328 im umgekehrten Sinne ändert. Der Gesamtstrom, den der Eingangstransistor 302 liefert, wird dadurch im wesentlichen konstant gehalten. Außerdem folgt die Spannung am Emitter des Transistors 302 im wesentlichen der Eingangsspannung an der Basis des Transistors 302. Der Eingangskreis des Ausgangstransistors 320 ist dem des Transistors 306 parallelgeschaltet, so daß die Änderungen des Kollektorstromes des Transistors 306 im Kollektorstrom des Transistors 320 direkt wiedergegeben werden. Am Widerstand 330 steht also ein

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Ausgangssignal zur Verfügung, das eine lineare Funktion der Eingangsspannung an der Klemme T, ist.

Gleichzeitig wird auch ein Teil der am Emitter des Eingangstransistors 302 erscheinenden Eingangssignalschwankungen auf den Emitter des Eingangstransistors 303 gekoppelt. Der Kollektorstrom des Transistors 303 neigt daher dazu, sich im umgekehrten Sinne wie der Kollektorstrom des Transistors 302 zu ändern. Die den Widerstand 309, den Transistor 333> die Lawinen-Diode 313 und den Widerstand 315 enthaltende Rückkopplungsanordnung bewirkt, daß der Kollektorstrom des Regeltransistors 307 sich so ändert, daß der Kollektorstrom des Eingangstransistors 303 im wesentlichen konstant gehalten wird. Am Arbeitswiderstand 331 treten Ausgangssignalschwankungen auf, die gegenphasig zu denen am Widerstand 33O sind, da der Kollektorstrom des Ausgangstransistors 321 den Schwankungen des Kollektorstromes des Regeltransistors 307 folgt.

Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise der Schaltung ist der den Widerstand 328 durchfließende Strom der Spannungsdifferenz zwischen den Basiselektroden der Eingangstransistoren 302 und 303 proportional. Die durch das Signal verursachten Änderungen der die Transistoren 3O6 und 307 durchfließenden Ströme sind einander entgegengesetzt gleich. Die entsprechenden Änderungen der Ströme in den Transistoren 307 und 321 sind ebenfalls entgegengesetzt gleich und den zuvor erwähnten Stromänderungen entgegengesetzt. Wenn also die beiden Hälften der Differenzverstärkerschaltung im wesentlichen gleich sind und auch die Transistoren 302, 303, 306, 307, 320 und 321 im wesentlichen gleich sind, wie es leicht bei einer integrierten Schaltung zu erreichen ist, werden die der Klemme T. zugeführten Eingangssignale linear verstärkt und mit entgegengesetzten Phasen (d.h. als Gegentaktsignal) an den Ausgangsklemmen T₅ und T^ wiedergegeben. In entsprechender Weise liefern die der Klemme Tp zugeführten Signale verstärkte Gegentaktsignale an den Klemmen T-, und Tj^. Das Ausgangssignal an der Klemme T₅ ist phasengleich mit dem Eingangssignal an der Klemme T, und um I80 ° in der Phase bezüglich des Eingangssignals an der Klemme T₂ verschoben. Das Ausgangssignal an der Klemme T₁^ ist phasengleich mit dem

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Eingangssignal an der Klemme T_g und gegenphasig zum Eingangssignal an der Klemme T₁· Es ist bei verschiedenen Anwendungen der Erfindung möglich, die eine oder die andere Eingangsklemme und/ oder die eine oder die andere Ausgangsklemme wegzulassen. Außerdem kann ein Ausgangstransistor und ein Ausgangswiderstand (z.B. der Transistor 521 und der Widerstand 33I) entfallen, wenn nur ein Ausgangssignal gebraucht wird.

Bei manchen Anwendungen kann es auch wünschenswert sein, die Kollektor- oder Lastwiderstände durch zusätzliche Transistoren zu ersetzen, die mit den Ausgangstransistoren eine Kaskodeschaltung bilden.

Der Verstärkungsgrad der oben beschriebenen Differenzverstärkerschaltung hängt im wesentlichen von dem Verhältnis der Widerstandswerte des Ausgangs-LastwiderStandes (z.B. des Widerstandes 530) und des Widerstandes 328 ab. Da in integrierten Schaltungen Widerstandsverhältnisse recht genau eingehalten werden können, z.B. innerhalb von — 1 %, läßt sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers leicht kontrollieren und er ist außerdem ziemlich stabil. Die oben beschriebene Schaltung gewährleistet außerdem, wie mehrfach betont wurde, eine lineare Wiedergabe der Eingangssignale in praktisch dem ganzen Bereich zwischen der Sättigung und dem Sperren der Regeltransistoren 306 und 307· Dieser große Linearitätsbereich läßt sich wie folgt erklären:

Die den Eingangstransistoren 302 und 303 zugeordneten Rückkopplungsanordnungen halten die Kollektorströme dieser Transistoren im wesentlichen konstant. Die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 302 und 303 ändern sich daher kaum. Da die Spannungen an den Emittern der Transistoren 302 und 303 bei Schwankungen des Eingangssignales den Spannungen an den zugehörigen Basiselektroden ohne Änderung der Basis-Emitterspannung Vgg folgen, folgt auch die Spannung am Widerstand 328 dem Signal ohne Änderung von V_B„. Die sich für eine vorgegebene Änderung des Eingangssignal ergebende Stromänderung im Widerstand 328, der ein lineares Bauelement darstellt, schlägt sich in gleichen Stromänderungen in den Regeltransistoren 306 und 307 nieder, wobei sich die Ströme in den Transistoren 306 und 307 für ein vorgegebenes Eingangs-

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signal im entgegengesetzten Sinne ändern. Die von den Transistoren 520 und 52I erzeugten Ausgangsströme sind den Strömen in den Transistoren 306 und 307 streng proportional (d.h. also eine direkte lineare Funktion dieser Ströme, in dem oben erläuterten Falle sind sie diesen Strömen sogar gleich). Die Ausgangs-Lastwiderstände 330 und 331 sind ebenfalls lineare Einrichtungen. Die Änderungen der Ausgangsspannungen an den Widerständen 330 und 331 sind also ebenfalls eine lineare Funktion der Eingangsspannungsänderungen.

Die Transistoren 306, 307, 320 und 321 können ohne Beeinträchtigung der oben erläuterten linearen Beziehungen zwischen der Sättigung und dem Sperren ausgesteuert werden. Die an den Klemmen T-, und Tj, auftretenden Ausgangsspannungen können sich daher von B+ (im vorliegenden Beispiel 10 V) bis zur Sättigungsspannung der Transistoren 320 und 321 (die in der Größenordnung von 0,1 V liegt), also in einem Bereich der praktisch gleich der ganzen Speisespannung des Verstärkers ist, ändern.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Eingangsimpedanz des Verstärkers (an den Klemmen T₁ und Tp) relativ hoch ist, da die Kollektorströme der Eingangstransistoren 302 und 303 im wesentlichen konstant gehalten werden.

In Fig. 4 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem den Transistoren 406, 407, 420 und 421 jeweils gleiche Emittergegenkopplungswiderstände 416, 417, 4l8 bzw. 419 zugeordnet sind. Die Eingangstransistoren 402 und 403 sind ferner mit Vorspannungseinkopplungswiderständen verbunden. Die Vorspannungen können dem integrierten Schaltungsplättchen 40ü über Klemmen T₇ und Tg von außen zugeführt werden. Eine geeignete Vorspannungsschaltung, die eine Gleichspannung von 5 V (also der Hälfte der Betriebsspannung B+) liefert, ist in der US-PS 3 383 612 beschrieben. Die Eingangssignale werden über die Kondensatoren 436 und 437 und die Klemmen T₁-bzw. Tg den Basiselektroden der Transistoren 402 bzw. 404 zugeführt.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 4 sind die Emitter der Eingangs-, transistoren 402 und 403 direkt miteinander verbunden. Der für einen linearen Betrieb zulässige Eingangssignalbereich ist bei

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einer solchen Schaltungsanordnung zwar kleiner als im Falle, daß ein Widerstand zwischen die Emitter der Eingangstransistoren gekoppelt ist; mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 lassen sich andererseits höhere Spannungsverstärkungen erreichen. Bei dem dargestellten Fall ist die Signalspannungsverstärkung im wesentlichen gleich dem Widerstandswert eines Arbeitswiderstandes 430 oder 431 zum doppelten der an der Verbindung zwischen dem Emitter des Transistors 402 und dem Kollektor des Transistors 4o6 (oder 40J und 407, was das gleiche ist) wirksamen Impedanz. Eine Schaltungsanordnung mit den in Fig, 4 angegebenen Schaltungsparametern und Transistoren mit einer Stromverstärkung ß in der Größenordnung von 30 bis 50 hat einen Spannungsverstärkungsfaktor von 300 bei einer maximalen Eingangssignalspannung von 50 mV .

Die beschriebenen Schaltungsanordnungen lassen sieh auch noch in anderer Weise abwandeln. Die Rückkopplungsschaltungen können mit anderen Anordnungen zur Gleiohspannungsumsetzung oder Blockierung arbeiten. Die Transistoren 4^2 und 433 können gewünschtenfalls weggelassen werden. Die Spannungsverstärkung kann dadurch noch weiter erhöht werden, daß man in den Ausgangskreisen zusätzliche Transistoren vorsieht, deren Elektroden mit entsprechenden Elektroden der Transistoren 420 und 421 gekoppelt sind (d.h. man kann mit einer Parallelschaltung von Ausgangstransistoren arbeiten).

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   Ii) Elektronische Einrichtung mit einer Signalübertragungsstufe, die drei leistungsverstärkende Bauelemente mit Jeweils mindestens drei Elektroden ("Trioden") enthält, welche jeweils zwischen einer Ausgangselekrode und einer gemeinsamen Elektrode ein Ausgangssignal zu liefern vermögen, dessen Leistung größer ist als die eines zwischen einer Eingangselektrode und der gemeinsamen Elektrode zugeführten Eingangssignals, und die sechs Klemmen aufweist, von denen die ersten beiden zur Zuführung des Eingangssignals, die dritte und vierte zum Anschluß einer Betriebsspannungsquelle, und die fünfte und sechste zur Abnahme eines Ausgangssignales dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Klemme (10, T-) und eine zweite Klemme (-04) der Eingangselektrode (-02b) der ersten Triode (-02) entsprechen; daß die gemeinsame Elektrode (-02e) der ersten Triode mit der Ausgangselektrode (-06c) der zweiten Triode (-06) gekoppelt istj daß die Eingangselektroden (-06b, -20b) der zweiten und dritten Triode (-06, -20) beide in gleicher Weise mit der Ausgangselektrode (-02c) der ersten Triode (-02) gekoppelt sind; daß die Eingangselektroden (-06b, -20b) dieser Trioden (-06, -20) jeweils bezüglich der dritten Klemme (Masse, Tg) mit einer Gleichspannung vorgespannt sind; daß die gemeinsamen Elektroden (-06e, -2Oe) der zweiten und dritten Triode (-06, -20) «jeweils galvanisch mit der dritten Klemme (Masse, T^) gekoppelt sind; daß die Ausgangselektrode (-02c) der ersten Triode (-02) durch ein erstes Impedanzelement (-08) mit der vierten Klemme (B+, T₅) gekoppelt ist; und daß zwischen die fünfte (-22, T,) und sechste (B+, T₅) Klemme eine erste Lastanordnung (108, -50, -40) gekoppelt ist, die einen durchgehenden Gleichstromweg aufweist und galvanisch zwischen die Ausgangselektrode (-02c) der ersten Triode und die vierte Klemme (B+, Tc) gekoppelt ist.
2. 2.) Elektronische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß noch eine vierte und eine fünfte leistungsverstärkende Vorrichtung mit drei Elektroden (Trioden -03 und -07) vorgesehen sind, welche jeweils zwischen einer Ausgangselektrode und einer gemeinsamen Elektrode ein Aus-

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   gangssignal zu liefern vermögen, dessen Leistung größer ist als die eines zwischen einer Eingangselektrode und der gemeinsamen Elektrode zugeführten Eingangssignals; daß die Ausgangselektrode (-CTJc) der vierten Triode (-0J5) über ein zweites Impedanzelement (-09) galvanisch mit der vierten Klemme (B+, T₁-) gekoppelt ist, daß die Ausgangselektrode (-07c) und die gemeinsame Elektrode (-07e) der fünften Triode (-07) galvanisch mit der gemeinsamen Elektrode (-0^e) der vierten Triode (-0j5) bzw. der dritten Klemme (Masse, Tg) gekoppelt sind; daß die Eingangselektrode (-07b) der fünften Triode (-07) mit dem Ausgang (-OjJc) der die vierte Triode enthaltenden Schaltung (-08, -12, -14, -32) gekoppelt ist; daß die Eingangselektroden (-0^b, -07b) der vierten und fünften Triode (-0J, -07) jeweils mit einer Gleichspannung bezüglich einer Betriebspotentialklemme (B+, T₁-) vorgespannt sind; daß die gemeinsamen Elektroden (-02e, -0^e) der ersten und vierten Triode (-02, -0j5) miteinander gekoppelt sind;' und daß die Eingangselektrode der vierten Triode (-0^) mit einer siebten Klemme (T₂) zur Zuführung von Eingangssignalen gekoppelt ist.
3. 3.) Elektronische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß noch eine sechste leistungsverstärkende Vorrichtung (-21) mit drei Elektroden (Triode) vorgesehen ist, die zwischen einer Ausgangselektrode und einer gemeinsamen Elektrode ein Ausgangssignal zu liefern vermag, dessen Leistung größer ist als die eines zwischen einer Eingangselektrode und der gemeinsamen Elektrode zugeführten Eingangssignales; daß die Eingangselektrode (-2Ib) der sechsten Triode (-21) mit der Ausgangselektrode (-0^c) der vierten Triode (-05) in der gleichen Weise gekoppelt ist wie die Eingangselektrode (-07b) der fünften Triode (-07); daß eine ächte (Th) und eine neunte (B+, T^) Klemme zur Abnähme eines zweiten Ausgangssignals vorgesehen sind; und daß zwischen die siebte und achte Klemme (Tp, T^) eine zweite Lastanordnung (-Jl) gekoppelt ist, die einen durchgehenden Gleichstromweg aufweist und galvanisch zwischen die Ausgangselektrode (-2Ic) der sechsten Triode (-21) und die vierte Klemme (B+, T,-) gekoppelt ist.

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4. 4.) Elektronische Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektroden (-02b, -03b) der ersten und vierten Triode (-02, -Ö3) auf die gleiche Ruhevorspannung vorgespannt sind und daß ihre gemeinsamen Elektroden (-02e, 0;5e) miteinander durch eine gleichstromdurchlässige Kopplungsanordnung (328 in Fig. 3, direkte Verbindung in Fig. 4) gekoppelt sind.
5. 5.) Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Triode, deren gemeinsame Elektrode galvanisch mitder dritten Klemme gekoppelt ist, mit letzterer über Widerstände (-16, -18) entsprechender oder gleicher Werte gekoppelt ist und daß alle diese Trioden entsprechend oder gleichartig ausgebildet sind.
6. 6.) Elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trioden (-06, -20) deren gemeinsame Elektroden galvanisch mit der dritten Klemme (Masse, Tg) gekoppelt sind, mit dieser Klemme direkt verbunden sind.
7. 7.) Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanordnungen jeweils einen Widerstand (-08) enthalten; daß für die Kopplung zwischen der Ausgangselektrode (-02) einer Triode mit der Eingangselektrode (-06) einer anderen Triode eine Zener- oder Lawinen-Diode (-12) verwendet wird, wobei die Kopplung von Eingangselektroderi (-06b, -20b) die mit derselben Ausgängselektrode (-02c) gekoppelt sind, über eine einzige Zener- oder Lawinen-Diode erfolgt, und daß das der Ausgangselektrode abgewandte Ende jeder Zener- oder Lawinen-Diode über einen Widerstand (-14) mit der dritten Klemme (Masse, Tg) verbunden ist, wobei die Gleichvorspannung auch den eben erwähnten Eingangselektroden zugeführt ist.
8. 8.) Elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Impedanzanordnung einen Widerstand (-08) enthält, daß jede Kopplung zwischen der Ausgangselektrode (-02c) einer Triode zur Eingangselektrode (-06b) einer anderen Triode einen Transistor (-32) in

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   Emitterverstärkerschaltung in Reihe mit einer Zener- oder Lawinen-Diode (-12) enthält; daß mit der Zener- oder Lawinen-Diode eine stromziehende Anordnung (-14) gekoppelt ist, die die Diode im Durchbruchsbereich arbeiten läßt; daß für Eingangselektroden (-06b,, -20b) die mit derselben Ausgangselektrode (-02c) gekoppelt sind, eine gemeinsame Kopplung verwendet wird, und daß die erwähnte Gleichvorspannung auch den hier erwähnten Eingangselektroden zugeführt ist.
9. 9.) Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trioden jeweils aus einem Transistor mit einer Basiselektrode als Eingangselektrode, einer Kollektorelektrode als Ausgangselektrode und einer Emitterelektrode als gemeinsame Elektrode bestehen.
10. 10.) Elektronische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle leistungsverstärkenden Vorrichtungen (Trioden) zusammen mit den Widerständen und den Zener- oder Lawinen-Dioden in einem monolithischen Halbleiterkörper gebildet sind.

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