DE2233260A1

DE2233260A1 - Transistorschaltung

Info

Publication number: DE2233260A1
Application number: DE2233260A
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Iguchi; Yoshio Sakamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: US3813606A; DE2233260C2; JPS4818055U; GB1338529A

Description

PATENTANWÄLTE .

DR. O. DITTMANN K. L. SCHIFF DR. A. V. FÜNER DIPL. ING. P. STMHHL

6 MONCIIBN OO MAHIAWI,FPLATZ 38:3 t /L J J / D U

. DA-4934

Beschreibung

zu der

Patentanmeldung
der Firma

Hitachi, Ltd., ■
1-5-1» Mai-unouchi, Chiyoda~ku, Tokyo, Japan

betreffend

Transistorschaltung
(Priorität: 9. Juli 1971, Japan, Nr. 59 538)

Die Erfindung betrifft eine transistorisierte Schaltung, die mehrere Transistoren enthält und als Ersatztransistor mit einem kleinen Strom-Verstärkungsfaktor arbeitet.

Eine in der US-PS 3 197 710 vorgeschlagene quasikomplementäre Ausgangsschaltung ist in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt. Bei dieser-quasikomplementären Ausgangsschaltung sind die Stromverstärkungsfaktoren eines ersten n-Ersatztransistors T und eines zweiten p-Ersatztransistors T nicht aufeinander abgestimmt, da an die erste Stufe des zweiten p-Ersatztransistors T ein Phasenumkehrtransistor T₁ angeschlossen ist. Der pnp-Transistor T₁, der als integrierte Schaltung "

209884/1231

hergestellt ist, ist vom Seitentyp, dessen h^_e verhältnismäßig geringer ist als bei den Vertikaltransistoren T₂ bis T . Beispielsweise liegt der Faktor h~ eines Seitentransistors in einem Bereich von 5 bis 15, während der eines Vertikaltransistors im Bereich von 50 bis 70 liegt. Es ist daher schwierig, die Faktoren h~ einer η-transistorisierten Schaltung und den einer p-transistorisierten Schaltung einander anzupassen.

Bei der oben beschriebenen quasikomplementären Transistorschaltung besteht daher die Schwierigkeit, daß die Verzerrung des Ausgangssignals vergrößert wird, weil die Stromverstärkungsfaktoren einander nicht angepaßt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine transistorisierte Schaltung zu schaffen, deren Stromverstärkungsfaktor etwa gleich eins ist, die bei einer Pegelverschiebungsschaltung oder einer Phasenumkehrschaltung verwendet werden kann, und die einfach als integrierte Schaltung hergestellt werden kann und sich besonders für Audio-Leistungsverstärker eignet.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transistorschaltung zeichnet sich aus durch einen ersten und einen zweiten Transistor des gleichen Leitfähigkeitstyps, wobei einem Verbindungspunkt einer Basiselektrode des ersten Transistors und einem Kollektor und einer Baiselektrode des zweiten Transistors eine elektrische Spannung zugeführt wird. Die Emitterelektroden oder-anschlüsse des ersten und zweiten Transistors sind an eine gemeinsame Klamme angeschlossen.. Der Ausgang ist an eine Kollektorelektrode des ersten Transistors angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Transistorschaltung eignet sich als quasikomplementäre Schaltung und enthält einen ersten und zweiten pnp-Transitor vom Seitentyp. Die Emitterelektroden sind miteinander verbunden, die beiden Basiselektroden sind mit der Kollektorelektrode des zweiten Transistors verbunden und das Eingangssignal wird den Basiselektroden zugeführt.

209884/1231

- 3 - . . 2233/60

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine quasikompleraentäre Schaltung, die sich auszeichnet durch einen ersten und einen zweiten pnp-Seitentransistor, durch einen dritten und einen vierten ipn-Vertikaltransistor, die je einen Emitter-, einen BfRi P- und einen Kollektoranschluß besitzen, sowie ferner dadurch, daß die Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transistors miteinander verbunden sind, daß der Basisanschluß des ersten Transistors mit dem Basis- und dem Kollektoranschluß des zweiten Transistors verbunden ist, daß der Kollektoranschluß des ersten Transistors mit dem Basisanschluß des dritten Transistors verbunden ist, daß die Emitteranschlüsse des ersten und zweiten Transistors mit dem Kollektoranschluß des dritten Transistors verbunden sind, daß der Emitteranschluß des vierten Transistors mit dem Kollektoranschluß des dritten. Transistors verbunden ist, daß die Basisanschlüsse des ersten, zweiten und vierten Transistors an eine Eingangssignalquelle angeschlossen sind, daß der Kollektoranschluß des vierten Transistors an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, sowie dadurch, daß der Emitteranschluß des dritten Transistors.an eineBezugspotentialquelle angeschlossen ist. ■■"■-·■-.

Die Erfindung wird anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Transistorschaltung näher erläutert. Es zeigen: Fig, 2 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen transistorisierten Schaltung; .

Fig. 3 das Schaltbild einer quasikomplementären Einfach- und Mehrfachschaltung (single and bushel circuit) mit einer erfindungsgemäßen transistorisierten Schaltung; und Fig. 4 den Querschnitt des Hauptteils einer monolithischen integrierten Schaltung mit der Schaltung der Fig. 3.

209884/1231

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung enthält einen ersten pnp-Transistor Tg, einen zweiten pnp-Transistor T₇, eine an die Basis des ersten Transistors Tg und an die Basis und den Kollektor des zweiten Transistors T₇ angeschlossene Eingangsklemme B, eine an den Kollektor des ersten Transistors Tg augeschlossene Ausgangsklemme C und eine gemeinsame Klemme E, die an die Emitter des ersten Transistors Tg und des zweiten Transistors T₇ angeschlossen ist.

Die Transistorschaltung der Fig. 2 ,arbeitet als pnp-Ersatztransistor T , dessen Faktor h~ gering ist. Die Eingangsklemme B bildet den Basisanschluß, die gemeinsame Klemme E den Emitteranschluß und die Ausgangsklemme C den Kollektoranschluß. Wie sich aus den folgenden Erläuterungen ergibt, ist der Faktor h ~ des Ersatztransistors T etwa gleich 1. Die Emitterströme des ersten Transistors Tg und des zweiten Transistors T₇ werden als h_fß6 , ibg + ibg beziehungsweise kfel " ^7 ⁺ ^7 ^und ^^{e K}°l^lek'^i:ors't^ro'^{me des} ersten Transistors Tg und des zweiten Transistors T₇ als h_feg · ibg bzw. h_fe7 . Ib₇ bezeichnet, h~ g ist der Stromverstärkungsfaktor des ersten Transistors Tg, wenn die an die Klemmen C und E angelegte elektrische Spannung wesentlich höher ist als die an die Klemmen B und E angelegte, h~ ₇ ist der Stromverstärkungsfaktor des zweiten Transistors T₇, wenn die Klemmen C und B elektrisch kurzgeschlossen sind, ibg und Ib₇ sind die Basisströme des ersten Transistors Tg bzw. des zweiten Transistors T₇.

Ein in die Eingangsklemme B fließender elektrischer Strom kann durch folgenden Ausdruck wiedergegeben werden: (h_{f 7} + 1) · ib„ + ihr. Der Kollektorstrom des ersten Transistors Tg von der Ausgangsklemme C wird h_feg . ibg. Daraus ergibt sich für den Ersatztransistor T_c folgender Verstärkungsfaktor:

_w _ feb 6

yi-1). Ib₇ + ibg

209884/1231

Da die Emitter- und Basisanschlüsse des ersten und zweiten Transistors "jeweils miteinander verbunden sind, kann angenommenwerden, daß ibg etwa gleich Tb₁₇ ist. Unter dieser Annahme und Vereinfachung ergibt sich die obige Gleichung zu

^Hf e -

Da h- ₇ wesentlich größer ist als 2, kann die Gleichung wie folgt

ie ( ■■.-.- ■■-■■-■...- _o

angenähert werden:

fe .

Fig, 3 zeigt ein Beispiel einer quasikomplementären Schaltung, die die transistorisierte Schaltung der Fig. -2 enthält. T₈ und Tg bzw. T₁₀ und T^₁ sind jeweils in .Darlingtqn-Schaltung miteinander verbundene npn-Vertikaltransistoren. Die Transistorschaltung T besteht aus den beiden pnp-SeitentransistQren Tr' und T₇. Der Emitteranschluß E und der KoUektoranschluß C der ^ Transisborschaltung sind an den Kollektor bzw. die Basis des Transistors T_Q angeschlossen. Der Basisanschluß B des Transistors T ist zusammen mit der* Basisdes Transistors τ an eine Eingangssignalquelle V_in angeschlossen. V_GG ist eine elektrische Spannungsquelle, G ein kondensator, Q^ eine Ausgangsklemme, und D der Emitteranßehluß, des Transistors T_Q. Die in Fig· 3 gezeigte erfindungsgemäß.e Schaltung u^teF^^^sidet sich von der in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß, anstPillg des. in. flg. 1 gezeigten Transistors T^ die Transistörschai^u^ig- f_c mit ersten und zweiten TransistQ?' Tg bzw. T^ vorg;§s,eh.en ist. .

Da der 3tromverstärkving_}sfaktG!i» der

T etwa gleich 1 ist, kann· die> Differenz zw.igchen den Stroniver Stärkungsfaktor en der aus. den Transistor exi,T^ und T^. gebildeten Darlington-Schaltung und der'aus> den .Transistoren Tp- und T-2 gebildeten Darlington-Schaltung vermindert werden, spdaß das Ausgangssignal nicht vergfrrt wird. Vermeidet man auch die unnötige Verstärkung <%er die Komplementärschaltung" bildenden pnp-Transistoren, so ergibt sich eine ^tabi]-e Arbeitsweise der· Schaltung ohne Sqhwingungen;, ; . : ■

Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt des Hauptteils einer monolithischen integrierten Schaltung mit der Schaltung der Fig. 3. Der erste und zweite Transistor Tg bzw. T₇ sind pnp-Seitentransistoren. Der Transistor To ist ein npn-Vertikaitransistor. Der erste und zweite Transistor Tg und T₇ werden gleichzeitig mit dem npn-Vertikaltransistor T₇ hergestellt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß erfindungsgemäß mit der erfindungsgeraäßen Transistorschaltung ein Stromverstärkungsfaktor von etwa 1 erreicht werden kann. Die erfindungsgemäße Schaltung ist hauptsächlich bei quasikomplementären Schaltungen, jedoch auch bei Niveauhöhen- bzw. Spannungshöhen-Verschiebungsschaltungen oder Phasenumkehrstufen verwendbar. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Transistorschaltung ist darin zu sehen, daß sie leicht als integrierte Schaltung hergestellt werden kann. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwar der erste und zweite Transistor Tg und T₇ pnp-Transitoren. Es können jedoch ebenso auch npn-Transistoren verwendet werden. Wichtig ist, daß der erste und zweite Transistor Tg und T₇ den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweisen.

Patentansprüche

209884/1231

Claims

DA-4934

PATENTANSPRÜCHE

ί 1./Transistorschaltung, gekennzeichnet durch einen ersten (Tg) und einen zweiten Transistor (Ty) mit je einem Basis-, einem Emitter- und einem Kollektoranschluß, deren Emitteranschlüsse miteinander verbunden sind, sowie dadurch, daß die Basis des ersten Transistors (Tg) mit der Basis und dem Kollektor des zweiten Transistors (T₇) verbunden ist. ' .
2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an die Basis des ersten Transistors (Tg) angeschlossene Eingangsklemme (B), und durch eine an den Kollektor des ersten Transistors (Tg) angeschlossene' Ausgangsklemme (C). --ü -

3· Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste und zweite Transistor Seitentransistoren sind.

0-9-884/123