DE2121929C3 - Voltage stabilized transistor amplifier - Google Patents

Voltage stabilized transistor amplifier

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DE2121929C3 DE19712121929 DE2121929A DE2121929C3 DE 2121929 C3 DE2121929 C3 DE 2121929C3 DE 19712121929 DE19712121929 DE 19712121929 DE 2121929 A DE2121929 A DE 2121929A DE 2121929 C3 DE2121929 C3 DE 2121929C3
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Description

Die Erfindung betrifft einen spannungsstabilisierten Transistorverstärker, insbesondere Mikrofonverstärker,The invention relates to a voltage-stabilized transistor amplifier, in particular a microphone amplifier, aus einem mehrstufigen Vorverstärker und zwei nach- und einander parallel geschalteten mehrstufigen Endverstärkern, wobei jeweils ein Endverstärker durch jeweils eine, parallel zu den Ausgangsklemmen geschaltete Diode je nach der Polarität der anliegenden Versorgunsspannung kurzgeschlossen ist und zwischen die Eingangsklemmen jedes Endverstärkers je ein der Vorverstärker belastender Widerstand Ri bzw. R2 geschaltet istconsisting of a multi-stage preamplifier and two multi-stage output amplifiers connected one after the other in parallel, each output amplifier being short-circuited by a diode connected in parallel to the output terminals depending on the polarity of the applied supply voltage and a resistor loading the preamplifier between the input terminals of each output amplifier Ri or R 2 is connected

ίο Es ist bereits ein Verstärker für ein Mikrofon bekannt geworden, der aus einem dreistufigen Vorverstärker und zwei parallel geschalteten dreistufigen Endverstärkern besteht Bei dem bekannten Verstärker ist jeweils ein Endverstärker durch eine Diode kurzgeschlossen,ίο An amplifier for a microphone is already known which consists of a three-stage preamplifier and two three-stage power amplifiers connected in parallel a power amplifier short-circuited by a diode, während der andere Endverstärker in Betrieb ist Damit ist der Verstärker von der Polarität der anliegenden Versorgungsspannung unabhängig. Der genannte Verstärker ist an den Eingangselektroden beispielsweise direkt mit einem Piezokristall verbunden, der beispielswhile the other power amplifier is in operation the amplifier is independent of the polarity of the applied supply voltage. Said amplifier is on the input electrodes, for example connected directly to a piezo crystal, the example weise direkt auf die Membran einer Mikrofonkapsel montiert istpoint directly to the membrane of a microphone capsule is mounted

Zur Verbesserung der bekannten Verstärkerschaltung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Basiselektrode des ersten Transistors jedes EndverstärTo improve the known amplifier circuit, the invention proposes that the Base electrode of the first transistor of each power amplifier kers gemeinsamen Entkopplungswiderstand mit der Kollektorelektrode des letzten Transistors des Vorverstärkers verbunden ist, wobei die beiden Dioden derart gegensinnig in Reihe geschaltet sind, daß jeweils die dem betriebenen Endverstärker zugeordnete Diodekers common decoupling resistor with the Collector electrode of the last transistor of the preamplifier is connected, the two diodes in such a way are connected in series in opposite directions, so that in each case the diode assigned to the power amplifier being operated leitend ist, und daß zwischen den Polen der Versorgungsspannungsquelle und den restlichen Transistoren des Vorverstärkers und der Stabilisierungsschaltung in jedem Zuleitungszweig jeweils eine weitere Diode angeordnet ist, wobei die beiden Dioden gegensinnigis conductive, and that between the poles of the supply voltage source and the remaining transistors of the preamplifier and the stabilization circuit in each feed branch a further diode is arranged, the two diodes in opposite directions zueinander in Reihe geschaltet sind, so daß denare connected to each other in series, so that the

Transistoren des Vorverstärkers unabhängig von derTransistors of the preamplifier independent of the Polarität der Versorgungsspannungsquelle stets dieThe polarity of the supply voltage source is always the

gleiche Betriebsspannung zugeführt wird.the same operating voltage is supplied.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wirkt sichIn the circuit according to the invention acts

vorteilhaft aus, daß für beide Endverstärker nur ein einziger Entkopplungswiderstand benötigt wird. Die polaritätsgerechte Spannungsversorgung der Stabilisierungsschaltung und des Vorverstärkers erfolgt über einfache Dioden. Die Stabilisierungsschaltung kannadvantageous that only a single decoupling resistor is required for both power amplifiers. the polarity-correct voltage supply of the stabilization circuit and the preamplifier is carried out via simple diodes. The stabilization circuit can zugleich zur Siebung verwendet werden, so daß an den Transistoren des Vorverstärkers praktisch nur der gewünschte Teil der Versorungsgleichspannung anliegt. Die erfindungsgemäße Schaltung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung soll im weiteren anhand des Schalt-be used at the same time for sieving, so that at the Transistors of the preamplifier practically only apply the desired part of the DC supply voltage. The circuit according to the invention and its advantageous embodiment will be based on the switching

Schemas nach der Figur noch näher erläutert werden.Schemes according to the figure are explained in more detail.

Die Schaltung nach der Figur besteht aus einer Stabilisierungsschaltung 5, einem dreistufigen Vorverstärker Vund zwei parallelgeschalteten Endverstärkern E\ und E2, die jeweils dreistufig sind. Die Transistoren TiThe circuit according to the figure consists of a stabilization circuit 5, a three-stage preamplifier V and two parallel-connected output amplifiers E 1 and E 2 , each of which has three stages. The transistors Ti und T2 des Vorverstärkers weisen die Kollektorwiderstände Rs und Ri auf. Die Emitterelektroden der Transistoren 7Ί und Ti sind miteinander verbunden und über den niederohmigen Widerstand Ri mit dem Massepotential verbunden. Die Kollektorelektrode desand T 2 of the preamplifier have the collector resistances Rs and Ri . The emitter electrodes of the transistors 7Ί and Ti are connected to one another and connected to the ground potential via the low resistance Ri. The collector electrode of the letzten Transistors Ti ist über die Rückkopplungswiderstände R9 und A8 mit der Basiseingangselektrode des ersten Transistors Γι verbunden. Der Rückkopplungszweig ist für die NF-Spannung über einen Kondensator C\ kurzgeschlossen. Beim Vorverstärker ist jeweils dielast transistor Ti is connected to the base input electrode of the first transistor Γι via the feedback resistors R 9 and A 8. The feedback branch is short-circuited for the LF voltage via a capacitor C \. The preamplifier is the Kollektorausgangselektrode mit der Basiseingangselektrode des nachfolgenden Transistors verbunden.Collector output electrode connected to the base input electrode of the following transistor.

Die Transistoren der Endverstärker sind als Darlingtonschaltung aufgebaut. Die Kollektorelektroden allerThe transistors of the output amplifier are designed as a Darlington circuit. The collector electrodes of everyone

Transistoren (T4- T6 bzw. T7 bis T9) sind innerhalb eines Verstärkers miteinander verbunden; die Emitterelektrode eines Transistors ist jeweils mit der Basiselektrode des nachfolgenden Transistors verbunden. Die Emitterelektrode des jeweils letzten Verstärkertransistors T6 bzw. T9 liegt auf Massepotential. Zwischen den Kollektorelektroden des jeweils letzten Transistors Te und T9 liegt die Versorgunsgleichspannung mit den Polen Pi und P2. Die Kollektor-Emitterstrecke der Transistoren Te und Tg ist mit jeweils einer Diode O\ bzw. D2 überbrückt die gegensinnig zueinander in Reihe geschaltet sind. Wenn Px positiv gegen P2 ist, ist die Diode Dt, die den Transistor T6 überbrückt gesperrt so daß an ihr fast die gesamte Versorgungsspannung abfällt Dagegen ist die Diode, die den Transistor Tg überbrückt leitend. An ihr fällt dann nur noch die Flußspannung der Diode ab, so daß der Endverstärker E2 im betriebslosen und der Endverstärker E\ im betriebenen Zustand ist Wenn die Polarität an den Polen Pi und P2 umgekehrt wird, wird der Endverstärker E) abgeschaltet und der Endverstärker E2 in Betrieb gesetzt Unabhängig von der Polarität der Versorgungsspannung ist somit jeweils ein Endverstärker eingeschaltet Transistors (T 4 - T 6 or T 7 to T 9 ) are connected to one another within an amplifier; the emitter electrode of a transistor is connected to the base electrode of the following transistor. The emitter electrode of the respectively last amplifier transistor T 6 or T 9 is at ground potential. The DC supply voltage with the poles Pi and P 2 is located between the collector electrodes of the respectively last transistor Te and T 9 . The collector-emitter path of the transistors Te and Tg is bridged with a respective diode O \ and D 2 , which are connected in series in opposite directions. When P x is positive with respect to P 2 , the diode Dt, which bridges the transistor T 6 , is blocked so that almost the entire supply voltage drops across it. In contrast, the diode which bridges the transistor Tg is conductive. Then the forward voltage of the diode falls to it from only so that the amplifier E 2 in the inoperative and the amplifier E \ in the operated state, when the polarity at the poles Pi and P 2 is reversed, the amplifier E) is switched off and the Power amplifier E 2 put into operation Regardless of the polarity of the supply voltage, one power amplifier is switched on in each case

Der Kollektor des Transistors T3 von der letzten Stufe des Vorverstärkers ist über einen Entkopplungswiderstand R3 und die Diode Dj mit der Basis des Transistors Ta, von der ersten Stufe des Endverstärkers Fi bzw. über die Diode D4 mit der Basis des Transistors T7 von der ersten Stufe des Endverstärkers £2 verbunden. Beide Dioden D3 und D* sind gegensinnig zueinander in Serie geschaltet, wobei die Diode D3 dann leitend ist, wenn r>i positiv gegen P2 istThe collector of the transistor T 3 from the last stage of the preamplifier is connected via a decoupling resistor R 3 and the diode Dj to the base of the transistor Ta, from the first stage of the output amplifier Fi and via the diode D 4 to the base of the transistor T 7 connected from the first stage of the power amplifier £ 2. Both diodes D 3 and D * are connected in series in opposite directions, the diode D 3 being conductive when r> i is positive with respect to P 2

Die Diode D3 wird über den Widerstand R\, der zwischen den Versorgunsspannungspol Pi und die Basiselektrode des Transistors T4 geschaltet ist, in den leitenden Zustand übergeführt. Über diese Strecke R\, D3, R3 wird somit auch dem Transistor T3 des Vorverstärkers der Kollektorgleichstrom zugeführt. Dem Widerstand R\ entspricht im Endverstärker E2 der Widerstand R2. The diode D 3 is switched to the conductive state via the resistor R \, which is connected between the supply voltage pole Pi and the base electrode of the transistor T 4. The collector direct current is thus also fed to the transistor T 3 of the preamplifier via this path R 1, D 3 , R 3. The resistor R 2 corresponds to the resistor R 2 in the output amplifier E 2.

Den Transistoren Ti und T2 des Vorverstärkers V sowie den Transistoren Ti0 und Th der Stabilisierungsschaltung wird eine Versorgungsgleichspannung über einen Siebwiderstand A4 und eine Diode D5 bzw. D6 zugeführt Die beiden Dioden D5 und D6 sind in jeweils einem Zuleitungszweig zu den Versorgungsspannungspolen Pi und P2 angeordnet und so gegensinnig zueinander in Reihe geschaltet daß jeweils die Diode, die zum positiven Spannungspol führt, leitend ist Diese Vorschrift gilt dann, wenn npn-Transistoren verwendet werden. Bei pnp-Transistoren müßte die Diode leitend sein, die zum negativen Spannungspol führt Die jeweils andere, in Sperrichtung beanspruchte Diode verhindert einen Kurzschluß der Spannungspole Pi und P2.The transistors Ti and T 2 of the preamplifier V and the transistors Ti 0 and Th of the stabilization circuit are supplied with a DC supply voltage via a filter resistor A 4 and a diode D 5 or D 6. The two diodes D 5 and D 6 are each connected to a branch the supply voltage poles Pi and P 2 and connected in series in opposite directions so that the diode leading to the positive voltage pole is conductive. This rule applies when npn transistors are used. In pnp transistors, the diode would have to be conductive, the negative voltage pole leads the other in each case, diode reverse claimed a short circuit prevents the voltage pole Pi and P2.

Die Stabilisierungsschaltung besteht aus den beiden Transistoren Γ10 und Tu, deren Kollektorelektroden miteinander verbunden sind. Die Kollektor-Basisstrecke des ersten Transistors Ti0 ist kurzgeschlossen, so daß dieser Transistor als in Flußrichtung vorgespannte Basis-Emitterdiode betrieben wird, die mit der gleichfalls in Flußrichtung vorgespannten Basis-Emitterdiode des nachgeschalteten Transistors Tu in Reihe geschaltet ist Die Emitterelektrode des Transistors Ti1 ist mit Masse verbunden. Die stabilisierte Versorgungsspannung für die Transistoren Γι und T2 des Vorverstärkers besteht somit aus der Addition der Flußspannungen der beiden in Reihe geschalteten Transistordioden. Sie liegt somit in der Größenordnung von 1,4 Volt.The stabilization circuit consists of the two transistors Γ10 and T u , the collector electrodes of which are connected to one another. The collector-base path of the first transistor Ti 0 is short-circuited, so that this transistor is operated as a forward-biased base-emitter diode which is connected in series with the base-emitter diode of the downstream transistor T u , which is also biased in the forward direction. The emitter electrode of the transistor Ti 1 is connected to ground. The stabilized supply voltage for the transistors Γι and T 2 of the preamplifier thus consists of the addition of the forward voltages of the two series-connected transistor diodes. It is therefore of the order of 1.4 volts.

Der Widerstandswert des Siebwiderstandes R^ wird vorzugsweise groß gegenüber dem dynamischen Widerstand der in Reihe geschalteten Dioden der Stabilisierungsschaltung gewählt Auf diese Weise wird erreicht, daß die zwischen den Polen Pi und P2 liegende Ausgangssignalwechselspannung fast vollständig am Widerstand A4 abfällt, so daß eine unerwünschte Mitkopplung der Verstärkerstufen über die Signalausgangsspannung verhindert wird.The resistance value of Siebwiderstandes R ^ is selected preferably large compared to the dynamic resistance of the series connected diodes of the stabilization circuit In this way it is achieved that the output AC voltage lying between the poles of Pi and P 2 are almost completely across resistor A4, so that an undesirable positive feedback the amplifier stages is prevented by the signal output voltage.

Alle Transistoren sind vorzugsweise npn-Transistoren. Der Verstärker wird bevorzugt in integrierter Form in einem Halbleiterkörper untergebracht, wobei dann das Substrat als Masse der Schaltung wirkt. Die Widerstände werden in einem Ausführungsbeispiel wie folgt dimensioniert:All transistors are preferably npn transistors. The amplifier is preferably in an integrated form housed in a semiconductor body, the substrate then acting as the ground of the circuit. the In one embodiment, resistors are dimensioned as follows:

R1 = R2 = 39 kOhm,
A3 = 5,1 kOhm,
Ra = 5,6 kOhm,
R5 = 30 kOhm, R 1 = R 2 = 39 kOhm,
A3 = 5.1 kOhm,
Ra = 5.6 kOhm,
R 5 = 30 kOhm,

R6 = 15 kOhm,
R? = 100 kOhm,
Re = 220 kOhm,
R9 = 62 kOhm. R 6 = 15 kOhm,
R? = 100 kOhm,
Re = 220 kOhm,
R 9 = 62 kOhm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. äpannungsstabilisierter Transistorverstärker, insbesondere Mikrofonverstärker, aus einem mehrstufigen Vorverstärker und zwei nach- und einander parallel geschalteten, mehrstufigen Endverstärkern, wobei jeweils ein Endverstärker durch jeweils eine, parallel zu den Ausgangsklemmen geschaltete Diode je nach der Polarität der anliegenden Versorgungsspannung kurzgeschlossen ist und zwischen die Eingangsklemmen jedes Endverstärkers je ein den Vorverstärker belastender Widerstand Ri bzw. A2 geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des ersten Transistors (T* bzw. Tj) jedes Endverstärkers (Ei, E2) über eine Diode (D3 bzw. D«) und einen beiden Endverstärkern gemeinsamen Entkopplungswiderstand A3 mit der Kollektorelektrode des letzten Transistors (7}) des Vorverstärkers verbunden ist, wobei die beiden Dioden (Lh und D4) derart gegensinnig zueinander in Reihe geschaltet sind, daß jeweils die dem betriebenen Endverstärker zugeordnete Diode leitend ist, und daß zwischen den Polen (Pi, Pi) der Versorgungsspannungsquelle und den restlichen Transistoren des Vorverstärkers und der Stabilisierungsschaltung (Tu T2, Ti0, Tu) in jedem Zuleitungszweig jeweils eine weitere Diode (D5 bzw. Qb) angeordnet ist, wobei die beiden Dioden gegensinnig zueinander in Reihe geschaltet sind, so daß den Transistoren des Vorverstärkers (V) unabhängig von der Polarität der Versorgungsspannungsquelle stets die gleiche Betriebsspannung zugeführt wird.1. Voltage-stabilized transistor amplifier, in particular a microphone amplifier, made up of a multi-stage preamplifier and two multi-stage output amplifiers connected one after the other in parallel, each output amplifier being short-circuited by a diode connected in parallel to the output terminals, depending on the polarity of the applied supply voltage, and between the A resistor Ri or A 2 loading the preamplifier is connected to the input terminals of each output amplifier, characterized in that the base electrode of the first transistor (T * or Tj) of each output amplifier (Ei, E 2 ) via a diode (D 3 or D «) And a decoupling resistor A3 common to both power amplifiers is connected to the collector electrode of the last transistor (7}) of the preamplifier, the two diodes (Lh and D 4 ) being connected in series in opposite directions in such a way that the diode assigned to the power amplifier being operated is conductive, and that between n the poles (Pi, Pi) of the supply voltage source and the remaining transistors of the preamplifier and the stabilization circuit (T u T 2 , Ti 0 , Tu) in each supply branch a further diode (D 5 or Qb) is arranged, both of which Diodes are connected in series in opposite directions, so that the transistors of the preamplifier (V) are always supplied with the same operating voltage regardless of the polarity of the supply voltage source. 2. Transistorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungsschaltung (S) aus zwei Transistoren (T\o, Tu) besteht, deren Kollektorelektroden miteinander verbunden sind, daß die Basis-Kollektorstrecke des ersten Transistors (Τίο) überbrückt ist, so daß dieser Transistor als in Flußrichtung vorgespannte Basis-Emitterdiode betrieben wird, die mit der gleichfalls in Fltsßrichtung vorgespannten Basis-Emitterdiode des nachgeschalteten Transistors (Tu) in Reihe geschaltet ist, so daß sich die stabilisierte Versorgungsspannung für die Transistoren des Vorverstärkers (V) aus den Flußspannungen zweier in Reihe geschalteter Transistordioden besteht.2. Transistor amplifier according to claim 1, characterized in that the stabilization circuit (S) consists of two transistors (T \ o, Tu) , the collector electrodes of which are connected to one another, that the base-collector path of the first transistor (Τίο) is bridged so that This transistor is operated as a forward-biased base-emitter diode, which is connected in series with the base-emitter diode of the downstream transistor (Tu) , which is also biased in the direction of flow, so that the stabilized supply voltage for the transistors of the preamplifier (V) is derived from the forward voltages consists of two transistor diodes connected in series. 3. Transistorverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Kollektoren der die Stabilisierungsschaltung (S) bildenden Transistoren (T]0, TIi) und die mit den Polen der Versorgungsspannungsquelle verbundenen Dioden (Ds, D6) ein Siebwiderstand (Ra) geschaltet ist, dessen Widerstandswert groß ist gegenüber dem dynamischen Widerstand der in Reihe geschalteten Transistordioden der Stabilisierungsschaltung.3. Transistor amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that between the collectors of the stabilization circuit (S) forming transistors (T] 0 , TIi) and the connected to the poles of the supply voltage source diodes (Ds, D 6 ) a filter resistor (Ra ) is switched, whose resistance value is large compared to the dynamic resistance of the series-connected transistor diodes of the stabilization circuit. 4. Transistorverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren npn-Transistoren sind.4. Transistor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that all transistors are npn transistors. 5. Transistorverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker in integrierter Form in einem Halbleiterkörper untergebracht ist.5. Transistor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier is housed in an integrated form in a semiconductor body.
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