DE2425937B2 - Differenzverstaerker - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Differenzverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den bekannten Differenzversfärkerschaltungen werden gewöhnlich bipolare Transistoren verwendet, da diese eine verhältnismäßig hohe Steilheit haben. Bipolare Transistoren sind jedoch im wesentlichen stromgesteuerte Einrichtungen und haben verhältnismäßig niedrige Eingangsimpedanzen. Außerdem enthält das Ausgangsrauschspektrum von solchen Einrichtungen einen erheblichen Anteil an l/f-Rauschen. Im Gegensatz dazu sind Feldeffekttransistoren (FET) spannungsgesteuerte Einrichtungen mit hoher Eingangsimpedanz und niedrigem l/f-Rauschen.

Eine komplementär-symmetrische FET-Verstärkerstufe wie sie z. B. aus der Veröffentlichung »Valvo Berichte« Band XVU Heft 4, Seite 154, Bild 2a bekannt ist hat einen wesentlich höheren Verstärkungsfaktor als eine Verstärkerstufe, die nur einen einzigen FET, oder zwei FETs des gleichen Leitungstyps enthält, von denen der eine als verstärkendes Element und der andere als aktive Last sbeitet. Bei komplementär-symmetrischen FET-Verstärkern ist jedoch der Bereich der Eingangs-Ausgangs-Übertragungsfunktion, in dem sich die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Eingangsspannung wesentlich ändert. Außerdem kann die: Lage dieses engen Bereiches in der Übertragungsfunktion von Transistor zu Transistor auf Grund des Herstellungsprozesses, z. B. GeometrieschwanKungen, Unterschieden in der Trägerbeweglichkeit usw. sowie: infolge von Umgebungsbedingungen, wie Temperatur, Temperaturgradienten und Strahlungsbelastung erheblich streuen. Diese Faktoren machen es schwierig, einen solchen Verstärker so vorzuspannen, daß er mit optimaler Spannungsverstärkung arbeitet. Es ist bekannt, eine Selbstvorspannung durch eine Gegenkopplung vom Ausgang auf den Eingang zu erzeugen, hierdurch wird jedoch die Eingangsimpedanz des Verstärkers beeinträchtigt, was den Verstärkungsfaktor herabsetzt und außerdem muß man im allgemeinen <m Eingang des Verstärkers mit einer Wechselspannungskopplung arbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Differenzverstärker mit komplementärsymmetrischen Feldeffekttransistoren zu schaffen, der hinsichtlich der Vorspannung weniger Einschränkungen unterliegt und keine Gegenkopplung benötigt, außerdem soll er in einem ziemlich weiten Eingangsspannungsbereich weitestgehend unempfindlich gegen Gleichtaktsignale sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Differenzverstärket

gelöst Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt besteht in der Vermeidung der oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme, Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines bekannten Verstärkers mit komplementär-symmetrischen Feldeffekttransistoren,

Fig.2 eine graphische Darstellung einer typischen Übertragungsfunktion eines Verstärkers gemäß F i g. 1,

Fig.3 ein Schaltbild eines Differenzverstärkers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3a eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Potentialverhältnisse in der Verstärkerschaltung gemäß F i g. 3,

Fig.4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß F ig. 3 darstellt und ,

Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Abwandlung der Ausführungsfo^rm gemäß F i g. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte bekannte komplementärsymmetrische FET-Verstärker enthält eine Eingangsklemme 10, die mit der Steuerelektrode 12 eines Feldeffekttransistors 14 vom p-Typ und ferner mit der Steuerelektrode 16 eines Feldeffekttransistors 18 vom η-Typ verbunden ist. Der Kanal des FET 14 ist zwischen einen Schaltungspunkt 20 und eine Ausgangsklemme 22 geschaltet. In entsprechender Weise ist der Kanal des FETs 18 zwischen einen Schaltungspunkt 24 und die Ausgangsklemme 22 geschaltet.

Im Betrieb liegt ar- Sh dtungspunki 20 eine Betriebsspannung V₂, die positiv bezüglich einer am Schaltungspunkt 24 liegenden Betriebsspannung V; ist. Bekanntlich verhalten sich Feldeffekttransistoren, die in der dargestellten Weise geschaltet sind, im wesentlichen wie spannungsgesteuerte Widerstände. Wenn der FET 18 z. B. ein N-Kanal-AnreicherungsTsolierschichtfeldeffekttransistor ist, neigt der Widerstand seines Kanals dazu, abzunehmen, wenn die Spannung an der Steuerelektrode 16 zunimmt, d.h. positiver als Vi gemacht wird. Wenn der Transistor 1,4 andererseits ein P-Kanal-Anreicherungs-Isolierschichlfeideffekttransistor ist, nimmt der Widerstand seines Kanals mit abnehmender Spannung (kleiner als V2) an der Steuerelektrode 12 ab. Da die Steuerelektroden 12 und 16 beide mit der Eingangsklemme 10 verbunden sind, werden die Widerstände der Kanäle der Transistoren 14 und 18 durch ein der Eingangsklemme tO zugeführtes Eingangssignal V/n in komplementärer Weise geändert. Das Potential an der Ausgangsklemme 22 wird durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Kanäle der Transistoren 18 und 14 und durch die Beträge der an den Schaltungspunkten 24 und 20 liegenden Potentiale bestimmt.

Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Eingangs- und Ausgangssignale der bekannten Verstärkerschaltung gemäß Fig. 1 genauer. Die Ausgangsspannung Vornan der Ausgangsklemme 22 ändert sich in Abhängigkeit von der Eingangsspannung V/n an der Eingangsklemme 10 entsprechend einer Übertragungsfunktion 30, die typischerweise den in Fig.2 dargestellten Verlauf hat. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß der bekannte Verstärker bei einer Änderung der Eingangsspannung Vin um einen kleinen Betragt V_/N ein Ausgangssignal liefert, das eine Komponente Δ Vot/renthält, welche im wesentlichen ein invertiertes und verstärktes Abbild von Δ Vin ist.

Aus den F i g. 1 und 2 läßt sich ferner entnehmen, daß die Ausgangsspannung Voi/r durch die den Schaltungspunkten 24 und 20 zugeführten Potentiale Vi bzw. V₂ begrenzt ist. Die maximale Spannungsverstärkung des Verstärkers hängt vom Ort eines Arbeitspunktes 32 ab, der im Ruhezustand des Verstärkers durch den Wert von Vin, der Größe der Betriebspotentiale (V_u V₂) und dem Verlauf der Übertragungsfunktion 30 bestimmt ist. Die durch die Gerade 34 dargestellte Neigung der Übertragungsfunktion 30 im Arbeitspunkt 32 ist ein Maß für die Verstärkung des Verstärkers und hat gewöhnlich ein Maximum, wenn der Ruhewert der Ausgangsspannung nominell in der Mitte zwischen den Potentialen Vi und V₂ liegt. Unter diesen Umständen ergibt sich bei dem bekannten Verstärker auch der maximale Aussteuerungsbereich.

Die in Fig. 3 dargestellte Differenzverstärkerschaltung enthält zwei Verstärker 40, 42 des in Fig. 1 dargestellten, bekannten Typs, deren Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 unter Zusatz der Buchstaben »a« bzw. »ix< bezeichnet sind. Der Verstärker 40 hat Betriebsspannungsklemmen 20a und 24a (entsprechend den Schaltungspunkten 20 jnd 24 in Fig. 1), die ebenso wie Betriebsspannungsquellen 20£> und 24b des Verstärkers 42 mit Schaltungspunkten 44 bzw. 43 gekoppelt sind. Zwischen den Schaltungspunkt 44 und eine Leistungszufuhrklemme 52 sind die parallelgeschalteten Kanäle zweier Transistoren 48 und 50 vom p-Typ einer ersten veränderlichen Impedanzschaltung 46 geschaltet. Die Steuerelektroden 54 und 56 der Transistoren 50 bzw. 48 sind mit Ausgangsklemmen 22b bzw. 22a gekoppelt. Die Differenzverstärkerschaltung gemäß Fig. 3 enthält ferner noch eine zweite veränderliche Impedanzschaltung 58 mit Transistoren 60 und 62 vom η-Typ, der Kanäle parallel zueinander /wischen den Schaltungspunkt 43 unci eine zweite Leistungszufuhrklemmc 64 geschaltet sind. Die Steuerelektroden 66 und 68 des Transistors 62 bzw. 60 sind mit den Ausgangsklemmen 22b bzw. 22a gekoppelt.

Die Arbeitsweise der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Differenzverslärkerschaltung gemäß F i g. 3 ist wegen der sich aus der Rückkopplung ergebenden Wechselwirkung zwischen den beiden Verstärkern ziemlich kompliziert. Die Verstärker enthalten beide einen gemeinsamen Satz von Betriebspotentialen V₁ und V₂, die durch die Ausgangssignale beider Verstärker beeinflußt werden. Das Ausgangssignal jedes Verstärkers ist daher eine Funktion folgender dreier Veränderlicher: Erstens seines Eingangssignals, zweitens seines Ausgangssignals und drittens des Ausgangssignals des anderen Verstärkers. Die Eingangssignale, die der Differenzverstärkerschaltung über F-ingangsklemmen 10a und 106 zugeführt werden, enthalten im Ruhezustand eine gleichsinnige Spannung V_cn, (Gleichtaktspannung) und zusätzlich im ausgesteuerten (dynamischen) Zustand Gegentaktsignale S\ und S₂.

Die folgende Untersuchung der Rückkopplungswechselwirkung zwischen den Verstärkern 40 und 42 dei Differenzverstärkerschaltung gemäß der Erfindung wird erleichtert, wenn man die duale Natur des zt lösenden Problems in Betracht zieht. Das Problerr besteht insbesondere darin, Differenzsignalanteile dei Eingangssignale zu verstärken und Gleichtaktsignalan teile der Eingangssignale zu unterdrücken. Insbesonde re soll der Verstärkungsgrad des Verstärkers bezüglicl· der Differenzsignale in einem großen Bereich vor Gleichtaktsignalen so groß wie möglich sein.

Als erstes sei die Ansprache auf Gleichtakteingangssignale betrachtet: Die Fähigkeit eines Differenzverstärkers, gleiche Signale an seinen Eingangsklemmen unberücksichtigt zu lassen, wird als Gleichtaktunterdrückungsfähigkeit des Verstärkers bezeichnet und das Verhältnis der Gleichtaktspannungsverstärkung zur Gegentaktspannungsverstärkung des Verstärkers wird als Gleichtaktunterdrückungsfaktor bezeichnet. Sowohl der Gleichtaktunterdrückungsfaktor (CMRR) als auch der Spannungsbereich, in dem eine wesentliche Gleichtaktunterdrückung durch den Verstärker gewährleistet ist, stellen wichtige Angaben hinsichtlich der Güte eines Differenzverstärkers dar. Der letztgenannte Parameter wird gewöhnlich als Gleichtakteingangsspannungsbereich des Verstärkers bezeichnet.

Bei den vorliegenden Differenzverstärkerschaltungen wird die Gleichtaktunterdrückung dadurch erreicht, daß man die an den Klemmen 22a und 22i> crzeugien Ausgangssignale auf die veränderlichen Impcdanzsehaltungen 46 und 58 rückkoppelt. Diese Impedanzsehallungen setzen die Betriebsspannungen V, und V₂ (die beiden Verstärkern 40 und 42 gemeinsam sind) effektiv in einem solchen Sinne um, daß Änderungen in den Ausgangssignalen der Verstärker entgegengewirkt und das Ausgangssignal jedes Verstärkers ungefähr in der Mitte zwischen Vi und V2 zentriert gehalten wird. Wie oben erwähnt, ergeben sich unter solchen Vorspannungsverhältnissen maximale Verstärkungsfaktoren und maximale Dynamik- oder Ausstcuerungsbcreichc für die Verstärker 40 und 42.

Für die folgende, ins Einzelne gehende Betrachtung soll angenommen werden, daß die Leistungszufuhrklemme 64 auf einem festen Betriebspotentialwert, wie Masse, liegt und daß die Leistungszufuhrklcmmc 52 auf einem festen positiven Potential liegt. Es sei ferner angenommen, daß den Eingangsklemmen 10;i und \0b anfänglich jeweils Eingangssignalc zugeführt seien, die eine gleichsinnige Spannung (Glcichtaktk·. >mponemc) gleich der Hälfte des Potentials an der Leistungszufuhrklemme 52 enthalten. Schließlich sei angenommen, daß die Übertragungslunktionen der Verstärker 40 und 42 im wesentlichen gleich seien.

Unter diesen Bedingungen liefern die Verstärker 40 und 42 an der jeweiligen Ausgangsklcmmc 22a und 226 die gleiche Ausgangsspannung V_n. Diese Ausgangsspannung liegt innerhalb der Grenzen von V₁ und Vi, wie oben erläutert wurde, und stellt eine gemeinsame Vorspannung für die Stcucrelcktrodcn der Transistoren 48, 50, 60 und 62 dar. Wenn die Transistoren 48 und 50 P-Kanal-Anreicherungs-FETs sind, wird der Widerstandswert ihrer Kanäle mit zunehmendem V₀ zunehmen und damit die Impedanz zwischen den Schaltungspunkten 52 und 44 erhöhen sowie den Wert von V2 herabsetzen (weniger positiv machen). Gleichzeitig, wenn die Transistoren 60 und 62 N-Kanal-Anreicherungs-FETs sind, wird der Widerstandswert ihrer Kanäle dazu neigen, abzunehmen, die Impedanz zwischen den Schaltungspunkten 43 und 64 zu verringern und dadurch den Wert von Vi kleiner zu machen. Wenn der Wert von Vo zunimmt, ändern sich also die Impedanzen der veränderlichen Impedanzschaltungen 46 und 58 in komplementärer Weise und setzen die Betriebspotentiale Vi und Vj im gleichen Sinne um. beide werden nämlich kleiner. Für abnehmende Werte von V_n ändern sich andererseits die Impedanzen der Impedanzschaltungcn 46 und 58 derart. daß die Bctricbspotentialc Vi und V? beide zu relativ nosiiivcrcn Werten verschoben werden.

Da die Ausgangsspannung V₀ jedes Verstärkers eine inverse Funktion der den Verstärkern zugeführten gleichsinnigen Eingangsspannung V_cm ist, bewirken die in der beschriebenen Weise geschalteten veränderliehe" Impedanzschaltungen also eine Verschiebung der Betriebspotentiale Vi und V2 im gleichen Sinne wie d^;e Gleichtakteingangsspannung. Der Zweck dieser Verschiebung besteht darin, auch bei weiten Schwankungen der Gleichtakteingangsspannung die Ausgangsspannungen an den Ausgangsklemmen 22a und 22£> im wesentlichen in den linearen Bereichen der Übertragungsfunktionen der zugehörigen Verstärker zentriert zu halten, wie aus F i g. 3a ersichtlich ist.

Fig. 3a zeigt ferner, daß die Differenzve.stärkerschaltung gemäß F i g. 3 einen linearen Arbeitsbereich hat. der durch eine maximale und eine minimale Gleichtaktspannung begrenzt ist. Diese Spannungsgrenzen werden im wesentlichen durch Sättigungs- und Schwcllwerteffekte der Transistoren 48, 50, 60 und 62 bestimmt. Im linearen Arbeitsbereich nimmt die Ausgangsspannung um den Beirag Δ V₀ zu, wenn die Gleichtakteingangsspannung um den Betrag Δ V₁,,, verringert wird. Das Verhältnis Δ Vq/Δ V₁-,,, stellt den Gleichtaktverslärkungsfaktor des Verstärkers dar und ist eine inverse Funktion der effektiven Steilheiten der veränderlichen Impedanzschaltungen 46 und 58. Die effektiven Steilheiten der veränderlichen Impedanzschaltungen sollten im Idealfall so groß wie möglich gemacht werden, um den Gleichtaklverstärkungsfaktor des Verstärkers so klein wie möglich z.u halten und für vorgegebene Werte des Differenzspannungsverstarkungsfaktors die Gleichtaktuneinpfindlichkeit zu ve: bessern.

Im folgenden soll nun die Ansprache auf Gcgcntakt- oder Differeiv/eingangssignale besprochen werden: Angenommen den Klemmen 10;; und 10ft werden Eingangssignaie Vivn+Si bzw. Vw + S? zugeführt, wobei Si und S: symmetrische Differenz- oder Gegentaktsignale darstellen (d.h. S:= -Si). Unter diesen Reiiingungen ergibt sich dieselbe Ruhevorspannung der Ver stärker 40 und 42 in Abhängigkeit von IVm wie oben erläutert. In erster Näherung (bei kleinen Signalumpliiuden) werden die Betriebspotentiale Vi und V_: durch die Gegentaktsignale praktisch nicht beeinflußt. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei einer Zunahme des, Signals Si das Potential an der Ausgangsklemmc 22,·! abnimmt. wodurch der Widerstand des Kanals des Transistors 48 verringert und der Widerstand des Kanals des Transistors 60 erhöht werden. Gleichzeitig nimmt das Signal S₂ ab und bewirkt einen Anstieg des Potentials an der Klemme 226. Wenn die Verstärker 40 und 42 irr wesentlichen gleiche Übertragungsfunktionen haben nimmt das Potential an der Ausgangsklemme 22£> urr einen Betrag ab, der gleich der Zunahme des Potential; an der Klemme 22a ist. Dieses Signal läßt der Widerstand des Kanals des Transistors 54 ansteigen unc den des Kanals des Transistors 62 abnehmen.

Bei kleinen Signalamplituden wird die Abnahme de! Widerstandes des Transistors 48 durch die Zunahme de; Widerstandes des Transistors 50 im wesentlicher kompensiert, so daß der äquivalente Parallel* iderstanc zwischen den Schaltungspunkten 52 und 44 in wesentlichen konstant bleiben wird. In entsprechende Weise wird die Widerstandszunahme des Transistors 6< durch die Widerstandsabnahme des Transistors 62 in wesentlichen kompensiert, so daß der äquivalenti Parallelwiderstand zwischen den Schaltungspunkten 4' und 64 ebenso im wesentlichen konstant bleibt. Da dii

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fcquivalenien Impedanzen der veränderlichen Impedanzschaltungen im wesentlichen konstant bleiben, werden daher auch die Betriebspotentiale Vi und V₂ durch die Gegentakteingangssignale praktisch nicht beeinflußt.

Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn den Elingangsklemmen 10a und 10b unsymmetrische Gegentakt- oder gegensinnige Signale zugeführt werden. Angenommen, den Eingangsklemmen 10a und iOb werden die Eingangssignale V₁.,,, + Δ V bzw. V₁,,, zugeführt. Die zusätzliche Spannung AV an der tüngangsklemme 10a erzeugt eine Spannungsabnahme an der Klemme 22a. die den Widerstand des Kanals des Transistors 48 verringert und den des Kanals des Transistors 60 erhöht. Diese Änderungen streben dazu, die Spannungen V2 und V_t und damit die Spannung an der Ausgangsklemme 22b ebenfalls zu erhöhen. Wenn diese Spannung zunimmt, strebt sie dazu, den Widerstand des Kanals des Transistors 62 zu verringern und den des Transistors 50 zu erhöhen, was wiederum den Widerstandsänderungen der Kanäle der Transistoren 48 und 60 entgegenzuwirken strebt.

Nimmt man an, daß die Transistoren 48, 50,60 und 62 im wesentlichen gleiche Steilheiten haben, so wird sich ein Gleichgewichtszustand einstellen, bei dem die Spannungsabnahme an der Ausgangsklemmc 22;) im wesentlichen gleich der Spannungszunahme an der Ausgangsklemmc 226 ist. Die Differenzverstärkcrschallung gemäß F i g. 3 ist also auch in der Lage, als Antwort auf ein einziges Eingangssignal Differenz- oder Gcgentaktausgangssignale zu liefern. Eine solche Schaltungsanordnung eignet sich zum Beispiel zur Speisung einer symmetrischen Leitung einer Signaliibertragungseinrichtung durch eine unsymmetrische Quelle.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 enthalten die veränderlichen lmpcdanzsehaHungen zusätzliche Pa.irc von Transistoren des p- und η-Typs um die Rückkopplungsvcrstärkung zu erhöhen. Die parallelgeschalteten Transistoren 48 und 50 sind mit parallelgeschalteten Transistoren 48' und 50' und diese wiederum mit parallclgeschalteten Transistoren 48" und 50" in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung liegt zwischen den Schaltungspunkten 44 und 52: die Steuerelektrode!! 56, 56' und 56" der Transistoren 48,48' und 48" sind mit der Ausgangsklemme 22a verbunden während die Sieucrclektroden 54, 54' und 54" der Transistoren 50, 50' bzw. 50" mit der Ausgangsklemme 22£> verbunden sind. Den parallelgeschalteten Transistoren 60 und 62 sind parallelgeschaltete Transistoren 60' und 62' in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung ist zwischen die Schaltungspunkte 43 und 64 gekoppelt. Die Steuerelektroden 68 und 68' der Transistoren 60 und 60' sind mit der Ausgangsklemme 22a gekoppelt, während die Steuerelektroden 66 und 66' der Transistoren 62 und 62' mit der Ausgar-.gsklemme 22b gekoppelt sind.

Die Differenzverstärkerschaltung gemäß Fig.4 arbeitet ähnlich wie die gemäß F i g. 3 mi: der Ausnahme, daß die zusätzlichen Transiuorpaare in den jeweiligen veränderlichen Impedanzschaltungen eine erhöhte Steilheit ergeben.durch die der Gleichtaktverstärkungsfaktor des Differenzverstärkers verringert und damit das Gleichiaktunterdrückungsverhältnis erhöht wird.

Die Schaltung gemäß F i g. 4 unterscheidet sich von der gemäß F i g. 3 ferner darin, daß die beiden veränderlichen Impedanzschaltungen unterschiedliche Anzahlen von Transistoren enthalten. Dies ist bei manchen Anwendungen wünschenswert um eine bessere Übereinstimmung zwischen den Betriebseigenschaften der beiden veränderlichen Impedanzschaltungen zu erreichen. Dies kann /.. B. dann erforderlich sein, wenn die Steilheiten der Transistoren des p-Typs sich von denen der Transistoren des η-Typs wesentlich unterscheiden. Bei einer vorgegebenen Ausführung kann man selbstverständlich sich auch anderer Maßnahmen bedienen um für die Schaltungsanordnungen veränderlicher impedanz gleichförmige Betriebseigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel kann man die Trägerbeweglichkeiten oder Kanallängen der Transistoren des p-Typs und η-Typs ändern, um in den verschiedenen Typen von Transistoren gleiche Steilheiten zu erreichen. Die Impedanzschaltungen veränderbarer Impedanz können also je nach den Konstruktionsparameteru der Transistoren des p-Typs und η-Typs entweder symmetrisch oder asymmetrisch sein.

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5 zeigt, daß in den veränderlichen Impedanzschaltungen anstelle von parallelgeschalteten Transistoren wie bei F i g. 3 auch in Reihe geschaltete Transistoren verwendet werden können. Bei F i g. 5 enthält die veränderliche Impedanzschaltung 46 zwei Transistoren 48 und 50 vom p-Typ, deren Kanäle in Reihe zwischen die Schaltungspunkte 52 und 44 geschaltet sind. Die veränderliche Impedanzschaltung 58 enthält zwei Transistoren 60 und 62 vom η-Typ, deren Kanäle in Reihe zwischen die Schaltungspunkte 64 und 43 geschaltet sind. Die Steuerelektroden 56 und 68 der Transistoren 48 bzw. 60 sind mit der Ausgangsklemme 22a gekoppelt während die Steuerelektroden 54 und 66 der Transistoren 50 und 62 mit der Ausgangsklemme 22b gekoppelt sind.

Die Differenzverstärkerschaltung gemäß F i g. 5 arbeitet ähnlich wie die gemäß F i g. 3 mit der Ausnahme.

daß die in Reihe geschalteten Transistoren einem Widerstand äquivalent sind, der gleich der Summe der Widerstandswerte der einzelnen Transistoren sind. Die in Reihe geschalteten Transistoren können daher in Ansprache auf Differenz- oder Gegentakteingangssignale an den Eingangsklemmen 10a und 105 der Verstärker 40 und 42" eine weitgehender konstante äquivalente Impedanz darbieten als die parallelgeschalteten Transistoren in der Differenzverstärkerschaltung gemäß Fi g. 3.

Selbstverständlich gibt es für jede der dargestellten Schaltungsanordnungen ein Gegenstück, das man durch Umkehr der Transistortypen und relativen Betriebspotentiale erhält. Anstelle der nur Reihenschaltungen oder nur Parallelschaltungen enthaltenden veränderlichen Impedanzschaltungen kann man selbstverständlich auch andere Anordnungen verwenden, z. B. können beide veränderliche Impedanzschaltungen mit Reihen-Parallei-Sehaltungen arbeiten oder die eine veränderliche Impedanzschaltung kann in Reihe geschaltete Transi stören und die andere parallelgeschaltete Transistorer usw. enthalten. Es ist auch nicht notwendig, daß die beiden veränderlichen Impedanzschaltungcn die gleicht Anzahl von Transistoren enthalten. Schließlich könner anstelle der in den veränderlichen Impedanzschaltun

fto gen dargestellten lsolierschicht-Feldeffekttransistorei auch andere geeignete Transistortypen verwende werden um die Funktion der veränderlichen Impedanz schaltungen 46 und 58 zu erfüllen. In die Rückkopp lungswege zwischen den Ausgangsklemmen und de:

f>5 Steuerelektroden der Transistoren in den veränderli ehen Impedanzschaltungen können außerdem auc zusätzliche nicht-invertiorendc Vcrsiärkcrsiufcn cinge schaltet werden um die Rückkopplungsvcrstärkung ι

erhöhen. Auch die Verstärker 40 und 42 (F i g. 3) können mehrere Stufen oder in Kaskade geschaltete Paare von komplementären Feldeffekttransistoren enthalten, um den Gegentaktsignalverstärkungsfaktor zu erhöhen. Alle dargestellten Ausführungsbeispiele können auch ausschließlich mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren aufgebaut werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Differenzverstärker mit zwei Verstärkerschaltußgen, die jeweils eine Eingi-ngsklemme für das zu verstärkende Signal, eine Ausgangsklemme sowie eine erste und zweite Betriebsspannungsklemme, die mit einer ersten bzw. zweiten Leistungszufuhrklemme galvanisch gekoppelt sind, enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Betriebsspannungsklemmen (20a, 206) der beiden Verstärker schaltungen {40,42), die jeweils aus einer bekannten komplementär-symmetrischen Feldeffekttransistor-Gegentaktschaltung bestehen, miteinander und durch eine erste, zwei Eingänge (54,56) aufweisende Impedanzschaltung steuerbarer Impedanz mit der ersten Leistüngszufuhrklemme (52) galvanisch gekoppelt sind; daß die zweiten Betriebsspannungsklemmen (24a, 246) der beiden Verstärkerschaltun gen (40,42) miteinander und durch eine zweite, zwei μ Eingänge (66, 68) aufweisende Impedanzschaltung steuerbarer Impedanz mit der zweiten Leistungszufuhrklemme (64) galvanisch gekoppelt sind; daß der erste Eingang (56,58) der Impedanzschaltungen (46, 58) mit der Ausgangsklemme (22a) der ersten Verstärkerschaltung (40) verbunden ist, und daß der zweite Eingang (54, 66) der Impedanzschaltungen (46, 58) mit der Ausgangsklemme der zweiten Verstärkerschaltung (42) verbunden ist.

2. Differenzverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanzschaltung (46) mindestens zwei Transisioren (48, 50) enthält, deren Stromstrecken zwischen die erste Leistungszufuhrklemme (52) und die erste Betriebsspannungsklemme (20a, 206) der Verstärker gekoppelt sind; daß die zweite Impedanzschaltung (58) mindestens zwei Transistoren (60,62) enthält, deren Stromstrekken zwischen die zweite Leistungszufuhrklemme (64) und die zweite Betriebsspannungsklemme (24a, 246) der Verstärker (40, 42) geschaltet ist; daß die Steuerelektrode (56, 68) eines Transistors (48, 60) jeder Impedanzschaltung (46,58) mit der Ausgangsklemme (22a) des ersten Verstärkers (40) gleichspannungsgekoppelt ist und daß die Steuerelektrode (54, 66) eines zweiten Transistors (50, 62) in jeder Impedanzschaltung (46, 58) mit der Ausgangsklemme (226) des zweiten Verstärkers (42) gleichspannungsgekoppelt ist.

3. Differenzverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Stromstrecken der beiden Transistoren in den Impedanzschaltungen (46,58 in F i g. 5) in Reihe geschaltet sind.

4. Differenzverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Stromstrecken der beiden Transistoren (48, 50; 60, 62 in Fig. 3) jeder Impedanzschaltung (46, 58) parallelgeschaltet sind.

5. Differenzverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren der ersten Impedanzschaltung (46) Feldeffekttransistoren eines ersten Leitungstyps sind und daß alle Transistoren in der zweiten Impedanzschaltung (58) Feldeffekttransistoren eines zweiten, dem ersten entgegengesetzten Leitungstyps sind.

6. Differenzverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärker (40, 42) zwei Feldeffekttransistoren (14a, 18a; 146, 186) enthält, von denen der erste (14a, 146) dem ersten Leitungstyp angehört und mit seinem Kanal zwischen die Ausgangsklemme (22a, 226) und die erste Betriebspotentialklemme (20a, 206) des betreffenden Verstärkers (40 bzw. 42) geschaltet ist während der zweite Feldeffekttransistor (18a, 186) dem zweiten Leitungstyp angehört und mit seinem Kanal zwischen die Ausgangsklemme (22a, 226) und die zweite Betriebspotentialklemme (24a, 246) des betreffenden Verstärkers geschaltet ist; und daß die Steuerelektroden (12a, 16a; 126, 166) der beiden Transistoren jedes Verstärkers mit der Eingangsklemme (10a bzw. 106) des betreffenden Verstärkers verbunden sind.