DE2209899B2

DE2209899B2 - Verstärkerschaltung mit vier Bipolartransistoren vom selben Typ

Info

Publication number: DE2209899B2
Application number: DE19722209899
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1972-03-01
Publication date: 1980-06-19
Also published as: DE2209899C3; DE2209899A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung mit vier Bipolartransistoren vom selben Typ, bei der zwei dieser Transistoren über ihre Emitter verbunden und die Emitter dieser Transistoren an einen ersten Anschluß der Verstärkerschaltung gelegt sind, während die Emitter der beiden anderen Transistoren für sich an je einem weiteren Anschluß der Verstärkerschaltung liegen, bei der außerdem die Kollektoren der beiden emitterverbundenen Transistoren mit dem Kollektor je eines der beiden anderen Transistoren sowie mit je einem weiteren Anschluß der Verstärkerschaltung verbunden sind und bei der schließlich die Basis jedes der beiden emitter-verbundenen Transistoren an denselben Anschluß je eines der beiden anderen Transistoren gelegt ist.

Eine solche Verstärkerschaltung ist unter der Bezeichnung »Differenzverstärkerschaltung« in der DE-OS 19 03 913 beschrieben. Dabei handelt es sich um einen Breitbandverstärker in monolithisch integrierbarer Schaltung mit einem hohen Verstärkungs-Bandbreite-Pi'odukt mit einem linearen Verstärkungsbereich.

Demgegenüber ist die Erfindung als Verstärker für aperiodische Eingangssignalc gedacht. Hierbei ist folgendes zu bedenken:

Sind Verstärker mit Transistoren bestückt, dann ist der Verstärkung von aperiodischen Eingangssignalen schon dadurch eine Grenze gesetzt, daß die Transistoren Grenzfrequenzen aufweisen. Diese Frequenzgrenze wird durch parasitäre Kapazitäten noch weiter herabgesetzt. Weil aus diesen Gründen ohmsche Lastwiderstände möglichst klein sein müssen, arbeiten solche Verstärker bzw, die einzelnen Stufen eines solchen mehrstufigen Verstärkers mit Spannungssteuerung* Wegen der exponentiellen Spannungsabhängigkeit der Steilheit ist mit relativ großen Verzerrungen zu rechnen. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen Verstärker für aperiodische Signale anzugeben, beider der Einfluß von parasitären Kapazitäten auf den Frequenzgang möglichst klein bleibt Darüber hinaus sollen trotz

ίο Spannungsabhängigkeit der Verstärkung der friteiligten Transistoren die Verzerrungen gering gehalten werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Verstärkerschaltung der eingangs definierten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß jeweils die Basis jedes der

is beiden emitter-verbundenen Transistoren mit der Basis des nicht über seinen Kollektor mit ihm verbundenen Transistors der beiden anderen Transistoren verbunden, sowie Ober je einen Widerstand an einen das Potential für die Basisanschlüsse aller vier Transistoren liefernden weiteren Anschluß der Verstärkerschaltung gelegt ist

Dies bedeutet daß zwischen zwei Eingänge für zwei gegenphasige Eingangswechselströme und zwei Ausgänge für zwei gegenphasige Ausgangswechselströme zwei Verstärkerzüge geschaltet sind, daß jeder Verstär kerzug aus zwei an den Basen zusammengeschalteten Transistoren des gleichen Typs besteht Es bedeutet ferner, daß im ersten Verstärkerzug der Emitter des ersten Transistors ?ra ersten Eingang und sein Kollektor am ersten Ausgang liegt und daß entsprechend im

J» zweiten Verstärkerzug der Emitter des vierten Transistors am zweiten Eingang und sein Kollektor am zweiten Ausgang iiegt Es bedeutet weiterhin, daß der Kollektor des zweiten Transistors am zweiten Ausgang und der Kollektor des dritten Transistors am ersten Ausgang liegt und außerdem der Emitter des zweiten Transistors und der Emitter des dritten Transistors mit einem dritten Eingang verbunden sind. Es bedeutet außerdem, daß die miteinander verbundenen Basisanschlüsse der beiden Transistoren des ersten Verstärker- zuges über einen über einen ohmscben Widerstand und die mit einander verbundenen faasisanschlüsse der beiden Transistoren des zweiten Verstärkerzuges ebenfalls über einen ohmschen Widerstand mit einer Klemme für ein Versorgungspotential verbunden sind.

4^ri Bevorzugt wird die Dimensionierung so gewählt, daß die beiden ersten Eingänge jeweils einen Gleichstrom der gleichen Größe und der dritte Eingang einen Gleichstrom der doppelten Größe führen.

Die Transistoren der erfindungsgemäßen Verstärker-

^r'" schaltung arbeiten dadurch, daß sie stromgesteuert betrieben werden, mit sehr kleinen Verzerrungen, in Emitterschaltung haben stromgesteuerte Transistoren eine niedrige Grenzfrequenz, in Basisschaltung eine Stromverstärkung kleiner als 1. Diese Nachteile treten bei einer Verstärkerschaltung gemäß der Erfindung nicht auf. Die Grenzfrequenz ist sehr hoch. Die Spannungsrückwirkung ist klein. Die Stromverstärkung ist doppelt so groß wie die eines Einzeltransistors in Basisschaltung, die Eingangsimpedanz ist viermal so

*° groß. Die Verstärkung beträgt 6 dB.

Mehrere solche erfindungsgemäß aufgebaute Schaltungsanordnungen sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung als Einzelstufen zu einem Gesamtverstärker hiniereinandergeschaltet. Dabei ist es im Interesse der

^M Integrierbarkeit und der Breitbandigkeit von Vorteil, daß die Einzel.stufen direkt gekoppelt sind.

Weitere Einzelheiten sollen anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erläutert werden.

Zwei Transistoren I und 2 vom npn-Typ sind an ihren Basen zusammengeschaltet, weitere zwei Transistoren 3 und 4 vom npn-Typ ebenfalls. Beide Basenpaare führen über jeweils einen ohmschen Widerstand 5 bzw. 6 zu einer Klemme 7 für ein positives Versorgungspotential. Der Emitter des Transistors 1 ist mit einem Eingang 8, der Emitter des Transistors 4 mit einem Eingang 9 verbunden. Die Emitter der beiden Transistoren 2 und 3 ι u sind miteinander verbunden und liegen über einen ohmschen Widerstand 10 an einem Eingang 11. Der Kollektor des Transistors 1 und der des Transistors 3 liegen zusammen an einem Ausgang IZ der Kollektor des Transistors 2 und der des Transistors 4 zusammen an einem Ausgang 13.

Am Eingang 8 fließen in den Emitter des Transistors 1 ein Gleichstrom der Größe /und ein Eingangswechselstrom der Größe L Am Eingang 9 fließen in den Emitter des Transistors 4 ein Gleichstrom ebenfalls der Größe / und ein Eingangswechselstrom i. Am Eingang 11 fließen in die Emitter der beiden Transistoren 2 und 3 ein Gleichstrom der Größe 2 /. Der Eingangswechselstrom 7 des Eingangs 9 ist gleich groß wie der des Eingangs 8, aber gegenphasig. Die Basisströme, die als Folge der 2^r> Emitterwechselströme in den Transistoren 1 und 4 fließen, werden in den Transistoren 2 und 3 verstärkt. In den Kollektoren der Transistoren 2 und 3 fließt damit ein Wechselstrom der Größe tai bzw. txi, der genau so groß ist wie die Kollektorwechselströme der Transisto- Jo ren 1 und 4. Der Kqllektorwechselstrom des Transistors 1 in der Größe oti wird mit dem des Kollektors des Transistors 3 zusammengefaßt und fließt als Ausgangswechselstrom der Größe 2«/ in den Ausgang 12. Dementsprechend fließt im^usgang 13 ein Ausgangswechselstrom der Größe 2x\. Außerdem fließt jeweils in den Ausgängen 12 und 13 ein Ausgangsgleichstrom der Größe 21. Der Eingangsstrom 2/des Eingangs 11 wird dadurch hergestellt, daß an die Klemme 11 eine Gleichspannung gelegt wird und der ohmsche Widerstand 10 entsprechend dimensioniert ist. Die Spannung für die Basen der Transistoren 1 bis 4 wird an die Klemme 7 gelegt Die ohmschen Widerstände 5 und 6 sind zweckmäßigerweise so bemessen, daß sie groß sind gegenüber der dynamischen Eingangsimpedanz der Transistoren 1 bis 4.

Sind mehrere solche Stufen hintereinander geschaltet, d. h, daß die Ausgänge 12 und 13 jeweils mit den Eingängen einer Folgestufe verbunden sind, dann steigt von Stufe zu Stufe der Gleichstrom um den Faktor 2 an. Infolgedessen wird die Eingangsimpedanz jeweils etwa um den Faktor 2 kleiner. Die Spannungsverstärkung aller Stufen — bis auf die letzt- mit ohmschem Last widerstand — ist dann etwa g!ebh !. Wegen der niedrigen Eingangsimpedanz einer Folgestufe macht sich der Einfluß von parasitären Kapazitäten erst in der Nähe der Grenzfrequenz bemerkbar. Außerdem kann der induktive Anteil der Eingangsimpedanz zur Kompensation der Ausgangskapazität benutzt werden.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich vorteilhaft in integrierter Bauweise ausführen. Die geringe Frequenzabhängigkeit in der Verstärkung garantiert weiteste Anwendungsmöglichkeiten in Breitbandverstärkern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verstärkerschaltung mit vier Bipolartransistoren vom selben TVp, bei der zwei dieser Transistoren über ihre Emitter verbunden und die Emitter dieser Transistoren an einen ersten Anschluß der Verstärkerschaltung gelegt sind, während die Emitter der beiden anderen Transistoren für sich an je einem weiteren Anschluß der Verstärkerschaltung liegen, bei der außerdem die Kollektoren der beiden emitter-verbundenen Transistoren mit dem Kollektor je eines der beiden anderen Transistoren sowie mit je einem weiteren Anschluß der Verstärkerschaltung verbunden sind und bei der schließlich die Basis jedes der beiden emitter-verbundenen Transistoren an denselben Anschluß je eines der beiden anderen Transistoren gelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Basis jedes der beiden emitter-verbundenen Transistoren (2 bzw. 3) mit der Basis des nicht über seinen Kollektor mit ihm verbundepea Transistors der beiden anderen Transistoren (1 bzw. 4) verbunden sowie über je an einen Widerstand (5 bzw. 6) an einen das Potential für die Basisanschlüsse aller vier Transistoren (t bis 4) liefernden weiteren Anschluß (7) der Verstärkerschaltung gelegt ist

2. Verstärkerschaltung nacfc Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (1 bis 4) npn-Transistoren sind.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verstärker als Verstärkt: stufen hintereinandergeschaltet sind.