DE2252666C3

DE2252666C3 - Gegentakt-B-Endstufe eines Verstärkers

Info

Publication number: DE2252666C3
Application number: DE2252666A
Authority: DE
Inventors: Johann 7101 Kirchhausen Mattfeld
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1972-10-27
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1981-01-22
Also published as: DE2252666A1; US3886465A; DE2252666B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gegentakt-B-Endstufe •ines Verstärkers mit einer Treiberstufe zur Ansteuerung der Endstufe, bei der der Kollektorruhestrom in den Transistoren der Endstufe von Schwankungen der Versorgungsspannung und von Temperaturschwankungen unabhängig ist, mit einem in Serie zu der Kollektor-Emitterstrecke des Treibertransistors geichalteten Außenwiderstand, der aus der Kollektortmitterstrecke eines zusätzlichen Transistors besteht ■nd der mit einem Emitterwiderstand Rf versehen ist, zu dem parallel die Basis-Emitterstrecke eines weiteren Transistors (Ti) geschaltet ist, dessen Kollektor mit der tasis des zusätzlichen Transistors verbunden ist, wobei die beiden Transistoren eine Konstantstromqueile lüden und die gleiche Zonenfolge aufweisen (NSC-Dalenbuch.6/72).

Die Transistoren einer Endstufe in einem Gegeniakt-•-Verstärker werden mit einem sehr kleinen Kollektorruheström (einige mA) betrieben, Dieser Kollektorruhe' strom muß zur Vermeidung von Verzerrungen des Aüsgangssignais, insbesondere zur Vermeidung der sogenannten Übernahmeverzerrungen öder B-Verzer* rungen konstant gehalten werden, Es muß also dafür gesorgt werden, daß der Kollektorruhestrom von Temperaturschwankungen und von Änderungen der Versöfgüngsspärinllng unabhängig ist. Dies wird durch die bekannte Schaltung weitgehend erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die ohne Schwierigkeiten in einem allen Bauelementen gemeinsamen Halbleiterkörper integriert werden kann und die mit möglichst wenig Bauelementen und mit einer geringen Stromaufnahme auskommt

Die Erfindung besteht bei einer Gegentakt-B-Endstufe der eingangs beschriebenen Art darin, daß der Kollektor des weiteren Transistors mit dem Kollektor des den Treibertransistor ansteuernden Transistors verbunden ist, dessen Emitterzuleitung mit einem Spannungsteiler versehen ist, daß die Mittelanzapfung des Spannungsteilers mit der Basiselektrode des

I-' Treibertransistors verbunden ist, und daß der den Treibertransistor ansteuernde Transistor in an sich bekannter Weise komplementär zu den die Konstantstromqueile bildenden Transistoren ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist der den Treibertransistor (Γι) ansteuernde Transistor direkt in den Strompfad des weiteren Transistors (T-,) geschaltet, während bei den bekannten Schaltungen getrennte Stromzweige mit einem entsprechend hohen Strombedarf vorgesehen sind. Der vorliegende Gegentakt-B-Verstärker läßt sich auch sehr leicht in integrierter Festkörper-Schaltungs-Technik aufbauen. Hierzu ist bei der vorgeschlagenen Schaltung vorgesehen, daß die beiden Endstufen (Ti) und (Ti) aus Transistoren der gleichen Zonenfolge bestehen. In diesem Fall muß jedoch zur Phasenumkehr einem der beiden Endstufentransistoren ein Komplementärtransistor (T2) vorgeschaltet werden. Um die Integrierung der Schaltung, beispielsweise in einem allen Bauelementen gemeinsamen Silizium-Halbleiterkörper, zu erleichtern, werden die Endstufentransistoren den npn-Leitungstyp aufweisen, während der Komplementärtransistor beispielsweise ein pnp-Lateraltransistor ist. Der Lateraltransistor ist ein Oberflächentransistor, bei dem die Emitter- und die Kollektorzone nebeneinander an t.ner Oberflächenseite in einem Basisgrundkörper angeordnet sind. Die Stromverstärkung dieser Transistoren ist sehr klein und hat in der Regel den Wert B-I. Die Konstantstromqueile besteht bei der erfindungsgemäßen Schaltung aus den drei Transistoren (Tb, Ti und Ti), wobei der Transistor (Tt) c η für die Signalverstärkung notwendiger Vorverstärkertransistor ist, der als Emitterfolger geschaltet ist. Die anderen, der Konstantstromqueile zugehörigen Transistoren (Tb) und (T₇) sind Komplementärtransistoren zum Transistor (T₈).

Die erfindungsgemäße Gegentakt-B-Endstufe und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Einfache Gegentakt-B-Endstufen lassen sich mit komplementären Endstufentransistoren herstellen. Da jedoch die Stromverstärkung von in integrierter Technik hergestellten Komplementärtransistoren stark Voneinander abweichen würde, muß eine realisierbare Ersatzlösung gefunden werden.

Dies geschieht gemäß F i g. I dadurch, daß die beiden Endstufentransistoren (T₁) und (Γ?) Transistoren gleicher Zonenfolge sind, deren Koliektor-Emitterstrecken in Reihe geschallet sind. Einem dieser Endstüfentransi* stören (Tj) wird ein Komplemerttärtransistör (T₂) Vorgeschaltet. Durch diese Maßnahme erhält man Endstufentransistoren mit gleicher Stromverstärkung, da die Stromverstärkung der Transistoren (Γ3) und (Γ5) gleich groß ist₍ wobei die Kombination der Transistoren (T₃) und (T₂) wie ein Kömplefnenläftransistor zu (T₅)

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Γ* Γ* Γ¹

und (T₄) mit der diesen Transistoren entsprechenden Stromverstärkung wirkt.

Die Emitterelektrode des Transistors (Ta) ist mit der Kollektcrelektrode des Transistors (Ts) verbunden, während die Basiselektrode des Transistors die Signalspannung von der Koliektorelektrode des Treibertransistors (Ti) bezieht. Die Kollektorelektrode des Transistors (T5) wird direkt mit dem positiven Pol der Versorgungs-;pannung Ub verbunden, während die Koliektorelektrode des Transistors (T3) über einen Trennkondensator Cund den Lastwiderstand, beispielsweise einem Lautsprecher, gleichfalls mit dem positiven Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist Die Koliektorelektrode des Transistors (T₄), der dem Transistor (T5) vorgeschaltet ist, ist an die Verbindung zwischen Lautsprecher und Trennkondensator angeschlossen.

In der Kollektorzuleitung des Treibertransistors (Ti) ist die Kollektor-Emitterstrecke eines zusätzlichen Transistors (T₆) geschaltet, wobei der Kollektor des zusätzlichen Transistors (Ti,) über in Flußrichtung gepolte Dioden (A) bis (A) (z.B. X=S₁ mit dem Kollektor des Treibertransistors verbunden ist Die Dioden (A) bis (A) werden so ausgewählt, daß das Temperaturverhalten jeweils einer Diode möglichst genau dem Temperaturverhalten jeweils einer Basis-Emitterstrecke eines Transistors entspricht Durch diese Maßnahme werden Temperaturschwankungen ausgeglichen.

Der Transistor (T₆) ist Teil der Konstantstromquelle und mit einem Emittervorwiderstand .Rfversehen.

Das Eingangssignal wird beispielsweise von einem Differenzverstärker auf die Basiselektrode des Vorverstärkertransistors (T₈) gegeben. Dieser Transistor (T₈), der seinerseits den Treibertransistor (Ti) ansteuert, ist in der Emitterzuleitung mit einem Spannungsteiler aus den Widerständen (R\) und (R2) versehen, dessen Mittelanzapfung mit der Basiselektrode des Treibertransistors (Ti) verbunden ist Der Kollektor des Treibertransistors (T₈) ist mit dem Kollektor des Komplementärtransistors ίο (Ti) verbunden. Die gemeinsame Verbindung zwischen diesen beiden Transistoren ist auch an die Basiselektrode des Transistors (T₆) angeschlossen. Eine in der Schaltung gemäß F i g. 1 nicht dargestellte Regelschaltung sorgt dafür, daß an der Kollektorelektrode des Transistors (Ti) die halbe Batteriespannung gegen Masse abfällt Diese Spannung liegt nur um die Basis-Emitterspannung des Transistors (T2) geringfügig reduziert auch an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (Tj) und aus Symmetriegründen auch am Kollektor des Treibertransistors (T₆). Wenn also die Batteriespannung sinkt, sinkt zwangsläufig auch in entsprechender Weise die Kollektorspannung am Transistor (Ti) und (T₆). Der Kollektorstrom durch die Transistoren (Ti) und (T₆) bleibt jedoch konstant

Dies beruht darauf, daß bei einem sinkenden Kollektorstrom durch den Transistor (T₆) auch der Spannungsabfall am Widerstand Re abnimmt Dadurch wird die Ansteuerung des Transistors (T7) gemindert und die Spannung an der Basiselek ode des Transistors (T₆) wird angehoben. Die daraus regulierende stärkere Aussteuerung des Transistors (T₆) sorgt wiederum für einen Anstieg des Kollektorstroms. Tendenzen für eine Stromabnahme durch den Transistor (T₆) wird somit über die Stromstabilisierungsschaltung entgegengewirkt so daß stets ein gleichbleibender Strom durch die Kollektoren der Transistoren (T₆) und (Ti) und über die Dioden (A) bis (D₁) fließt Der Kollektorgleichstrom in den Endstufentransistoren wird somi; unabhängig von der Batteriespannung.

Die Schaltung hat neben den genannten Vorteilen noch den Vorzug, daß der Kollektorruhestrom unabhängig von den Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren (T₆) und (T₇) ist Die Schaltung kann außerdem sehr leicht in einem die Bauelemente integrierenden Halbleiterkörper untergebracht werden. Die Transistoren (Ti, T₃, T₄, T₅) und (T₈) sind beispielsweise npn-Planartransistoren, während die Kompknientärtransistoren (Ti, T₆) und (Tj) dann pnp-Zonenfolgen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

U Gegentakt-B-Endstufe eines Verstärkers mit einer Treiberstufe zur Ansteuerung der Endstufe, bei der der Kollektorruhestrom in den Transistoren der Endstufe von Schwankungen der Versorgungsspannung und von Temperaturschwankungen unabhängig ist, mit einem in Serie zu der Kollektor-Emitterstrecke des Treibertransistors geschalteten Außenwiderstand, der aus der Kollektor-Emitterstrecke eines zusätzlichen Transistors besteht und der mit einem Emitterwiderstand Re versehen ist, zu dem parallel die Basis-Emitterstrecke eines weiteren Transistors (T₇) geschaltet ist, dessen Kollektor mit der Basis des zusätzlichen Transistors (Te) verbunden ist, wobei die beiden Transistoren eine Konstantstromqueile bilden und die gleiche Zonenfolge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Külektor des weiteren Transistors (T₇) mit dem Kollektor des den Treibertransistor (Ti) ansteuernden Transistors (T₈) verbunden ist, dessen Emitterzuleitung mit einem Spannungsteiler (R\/Ri) versehen ist, daß die Mittelanzapfung des Spannungsteilers mit der Basiselektrode des Treibertransistors (Γ,) verbunden ist und daß der den Treibertransislor (T₁) ansteuernde Transistor (T₈) in an sich bekannter Weise komplementär zu den die Konstantstromquelle bildenden Transistoren (T₆, T₇) ist.
2. Geger ι'akt-B-Endstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Treibertransistor ansteuernde Transistor (T₈) ein als Emitterfolger geschalteter Vorverstärkungstransistor ist.
3. Gegentakt-B-Endstufe na>.h Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente der Schaltung in integrierter Form in einem gemeinsamen Halbleiterkörper untergebracht sind.