DE2209899C3 - Verstärkerschaltung mit vier Bipolartransistoren vom selben Typ - Google Patents

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-Bandbrei te-Produkt mit einem linearen Verstärkungsbereich.

Demgegenüber ist die Erfindung als Verstärker für aperiodische Eingangssignale 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 Verstarker 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, bei der der Einfluß von parasitären Kapazitäten auf den Frequenzgang möglichst klein bleibt Darüber hinaus sollen trotz

ι ο Spannungsabhängigkeit der Verstärkung der beteiligten 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 dfcd nicht über seinen Kollektor mit ihm verbundenen Transistors der beiden anderen Transistoren verbunden, sowie über 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 Eingangswechseiströme 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 d« Emitter des ersten Transistors am ersten Eingang und sein Kollektor am ersten Ausgang liegt und daß entsprechend im

zweiten Verstärkerzug der Emitter des vierten Transistors am zweiten Eingang und sein Kollektor am zweiten Ausgang liegt 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 Verstärkerzuges über einen über einen ohwischeH Widerstand und die mit einander verbundenen Basisanschlüsse der beiden Transistoren des zweiten Verstärkerzuges ebenfalls Ober einen ohmschen Widerstand mit einer Klemme für ein Versorgungspotential verbunden sind.

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-

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

co groß. Die Verstärkung beträgt 6 dB.

Mehrere solche erfindungsgemäß aufgebaute Schaltungsanordnungen sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung als Einzelstufen zu einem Gesamtverstärker hintereinandergeschaltet. Dabei ist es im Interesse der Integrierbarkeit und der Breitbandigkeit von Vorteil, daß die Einzelstufen 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 fahren fiber jeweils einen ohmschen Widerstand S 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 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 12, 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 L Am Eingang 11 fließen in die Emitter der beiden Transistoren 2 und 3 ein_ Gleichstrom der Größe 2 /. Der Eingangswechs^istrom i des Eingangs 9 ist gleich groß wie der des Eingangs 8, aber gegenphasig. Die Basisströme, die als Folge der 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 <x/ bzw. α/' der genau so groß ist wie die Kollektorwechselströme der Transistoren 1 und 4. Der KqUektorwechselstrom des Transistors 1 in der Größe <x/ wird mit dem des Kollektors des

Transistors 3 zusammengefaßt und fließt als Ausgangswechselstrom der Größe 2a/ in den Ausgang 12. Dementsprechend fließt im Ausgang 13 em Ausgangswechselstrom der Größe 2<xi. Außerdem Hießt jeweils in den Ausgangen 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 kleinen Die Spannungsverstärkung aller Stufen — bis auf die letzte mit ohmschem Lastwiderstand — ist dann etwa gieicn f Wegen der niedrigen Eingangsimpedanz einer Folgestufe macht sich der Einfluß von parasitären Kapazitäten erst in der Nähe der Grenzfrequenz bemerkbar. Außerdem kann der ind'&tive 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 (3)

Patentansprüche:

1. 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 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 Basisd^s nicht über seinen Kollektor mit ihm verbundenen 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 (1 bis 4) liefernden weiteren Anschluß (7) der Verstärkerschaltung gelegt isL

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

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geker .zeichnet, daß mehrere Verstärker als Verstärkerstufen hintereinanrWgeschaltet sind.