DE2445134B2 - Verstärkerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung, wie

ίο sie im Oberbegriff des Anspruchs I vorausgesetzt ist

Ein Problem bei der Konstruktion von Differenzverstärkem unter Verwendung von emittergekoppelten Transistoren ist die Unbestimmtheit des Ruheausgangssignalpegels. Diese Unbestimmtheit oder Unsicherheit kann ihre Ursache in den Baisisströmen der Transistoren haben, deren Wert sich im umgekehrten Verhältnis wie die Durchlaßstromverstärkungen (ft/e-Werte) der in Emitterschaltung betriebenen Transistoren ändert Diese Änderungen der Basisströme, die in den für die

μ Basisvorspannung verwendeten Widerstandsnetzwerken fließen, führen zu Abv/eichungen der OffsetspannuRgen am Eingang. Gemäß den US-PS 35 55 832, 37 14 600 und 37 17 821 begegnet man solchen Abweichungen dadurch, daß der Kollektorstrom eines oder beider der Differenzverstärkertransistoren mit einem Fühltransistor erfaßt wird und der Basisstrom des Fühltransistors dann mittels eines Übertragungsnetzwerkes auf die Basu eines oder beider der Differenzverstärkertransistoren gekoppelt wird, um den erforderli- chen Basisruhestrom für diesen Transistor bzw. diese Transistoren zu liefern. Es wäre jedoch wünschenswert die gewünschte Kompensation ohne Einschaltung eines Fühltransistors in den Kollektorkreis der Differenzverstärkertransistoren zu erzielen, da durch die Anwesen- heit eines solchen Fühltransistors die verfügbare Signalamplitude im Kollektorkreis sich verringert

Die beiden letztgenannten US-Patentschriften verwenden einen Stromspiegelverstärker, dessen Eingang über eine galvanische Koppelschaltung mit der Basis eines ersten Transistors verbündt! ist, um einen dem Basisstrom des ersten Transistors proportionalen Strom am Ausgang des Stromspiegelvarsträkers fließen zu lassen. Die galvanische Koppelschaltung ist hier eine direkte Verbindung, infolge deren der Emitter des ersten Transistors nicht auf ein Potential vorgespannt wird, das unter dem Emitterpotential eines Transistors liegt, dessen Basis ein Kompensationsstrom vom

Ausgang des Stromspiegelverstärkers zugeführt wird. Aus der Zeitschrift »Philips Technische Rundschau«

Μ Jahrgang 32,1971/72, Nr. 1, Seiten 1 bis 12, insbesondere Seite 11, Abb. 18, ist ein B-Gegentaktverstärker bekannt, bei dem die Vorspannungen für die komplementären Gegentakttransistoren mit Hilfe einer gesteuerten Stromquelle erzeugt werden, die jedoch nicht als Stromspiegel arbeitet Vom Emitter eines als Emitterfolger geschalteten Eingangstransistors gelangen die zu verstärkenden Signale zur Basis des einen Gegentakttransistors, dessen Kollektor an der Betriebsspannung liegt Am Emitter dieses Gegentakttransistors liegt die

μ Last und außerdem der Emitter eines als Diode geschalteten Transistors, dessen miteinander verbundene Basis- und Kollektorelektroden an den Emitter des zweiten, zum ersten komplementären Gegentakttransistors angeschlossen sind, der mit seinem Kollektor an der anderen Betriebsspannungsklemme liegt Die Basis dieses zweiten Gegentakttransistors liegt am Verbindungspunkt einer zur zweiten Betriebsspannungsklemme führenden Stromquelle mit dem Kollektor eines

weiteren Transistors, dessen Basis wiederum an den Zusammenschaltungspuiutt von Emitter des zweiten Gegentakttransistors mit Kollektor und Basis des im Hauptstromzweig zwischen den beiden Gegentakttransistoren liegenden als Diode geschalteten Transistors angeschlossen ist und dessen Emitter mit dem Emitter eines ebenfalls als Diode geschalteten Transistors verbunden ist, der wiederum mit seiner Basis und seinem Kollektor an den Emitterausgang des Emitterfolger und die Basis des ersten Gegentakttransistors angeschlossen ist Obgleich diese bekannte Schaltung auf den ersten Blick den Eindruck der Verwendung von Stromspiegeln erweckt, ist dies jedoch tatsächlich nicht der FaIL

Die Erfindung geht von der bereits erwähnten US-PS 37 14 600 aus, welche sich mit dem Problem befaßt, den Eingangswiderstand eines Verstärkers zur Verringerung des Eingangsstrombedarfes zu erhöhen. Zu diesem Zweck ist im Kollektorkreis des Verstärkertransistors der bereits erwähnte Abfühltransistor vorgesehen, dessen Basis mit dem Eingang eines Stromspiegels verbunden ist Der Ausgang des Stronispiegeis Hegt an der Basis des Verstärkertransistors und liefert einen Teil des von diesem benötigten Basisstroms, um d:n sich der von der SignalqueUe aufzubringende Strom vermindert Der Abfühltransistor bildet mit dem Stromspiegel jedoch einen Rückkopplungskreis für den Verstärkertransistor, und Rückkopplungen führen bekanntlich zu der Gefahr von Instabilitäten, also zu einer Schwingneigung. Außerdem liefert der Stromspiegel nur einen Teil des Basisruhestroms für den Verstärkertransistor, so daß in vorangehenden Stufen auftretente Gleichspannungsdriften sich auch bei diesem Verstärkertransistor auswirken und an seinem Ausgang erscheinen. Aus den erwähnten Gründen läßt sich auch keine Wechselstromkopplung anwenden.

Die Aufgabe der Erfirdung liegt in der Schaffung eines Verstärkers mit einer Vorspannungsschaltung, die einen in solcher Weise temperaturabhängigen Strom liefern soll, daß die Temperaturabhängigkeit des Stromversiärkungsfaktors des mit dem gelieferten Ruhestrom vorzuspannenden Verstärkertransistors kompensiert wird und sein Arbeitspunk! gegenüber Temperaturschwankungen konstantgehalten wird

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Gemä£> der Erfindung wird die beim oben diskutierten Stand der Technik erwähnte galvanische Koppelschaltung zwischen BasU des ersten Transistors und Eingang des Stromspiegelverstärkers durch einen in Basisgrundschaltung arbeitenden zweiten Transistor gebildet Emitter und Kollektor dieses zweiten Transistors sinci mit der Basis des ersten Transistors bzr/. mit dem Eingang des Stromspiegelverstärkers verbunden. Damit kann die Vorspannung der Basis-Emitter-Strecke 5s des ersten Transistors über die Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors erfolgen anstatt über die Eingangsschaltung des Stromspiegelverstärkers. Fernerhin besteht dabei die Möglichkeit, eine beliebig große Betriebsspannung zwischen Emitter des ersten Transistors und die dem Eingang und Ausgang des Stromspiegelverstärkers gemeinsame Klemme (Bezugsspannungsklemme) anzulegen. Aus der nachfolgend detaillierten Beschreibung der Erfindung wird noch deutlich, daß die hier verwendete Stromquelle genügend Freiheit hinsichtlich der Vorspannung gibt, um Basis kompensationsströme von Differenzverstärkern mit emittergekoppelten Transistoren gleichzeitig mit ihren gemeinsamen Emitierströmen anstatt einer Abhängigkeit von ihren Kollektorströmen zu bestimmen. Im Gegensatz zu den bei der US-PS 37 14 600 vorliegenden Verhältnissen werden Basis- und Kollektorstrom des ersten Transistors bei der erfindungsgemäßen Schaltung nicht durch eine Rückkopplung vom Verstärkertransistor beeinflußt, sondern es wird eine »Vorwärtssteuerung« verwendet, die keine Neigung zur Schwingungserregung mit sich bringt Außerdem kann praktisch der gesamte Basisstrom für den Verstärkertransistor von diesem Schaltungskonzept geliefert werden, so daß man ohne weiteres eine Signal-Wechselstromkopplung anwenden kann, weiche die erwähnten Gleichstromdriftprobleme gar nicht erst auftreten läßt

Der in Basisgrundschaltung betriebene Transistor hat zwei wichtige Funktionen. Erstens arbeitet er in Basisgrundschaltung zur Bestimmung der Basisgrundschaltung zur Bestimmung der Basisspannung (und damit des Kollektorstroms) des ersten Transistors, und zweitens bildet er ein Koppelelement zur galvanischen Kopplung der Basis dieses ersten Vransistors mit dem Eingang des Stromspiegelverstärtce's, so daß die betreffenden Spannungen nicht übereinstimmen müssen. Hierdurch erhält man eine zusätzliche Flexibilität beim Schaltungsentwurf.

Wf^;terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert Es zeigen

Fig. 1 und 2 teilweise in Blockfon η wiedergegebene Schaltbilder von erfindungsgemäßen Verstärkerschaltungen;

F i g. 3 einen Anwendungsfall der in F i g. 1 dargestellten Schaltung;

F i g. 4, 5, 6 und 7 Schaltbilder von Differenzverstärkern unter Verwendung von unterschiedlichen Alternativausführungen der Schaltung nach Fig. 1 zur Kompensation der Basisströme von deren emittergekoppelten Transistoren.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung 10 liefert eine Vorspannungsschaltung 11 eine Vorspannung an die in Reihe geschalteten Basis-Emitter-Übergänge zweier Transistoren 12 und 13, und ein Verbraucher 14 entnimmt einen Kollektorstrom Ic über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 13. Der Basisstrom des Transistors 13 ist um einen Faktor ß, der gleich seiner Emitterschaltung-Stromverstärkung hi_e ist, kleiner als der Kollektorstrom /_cdes Transistors.

Es soll nun für die Speisung des Verbrauchers 14 ein Strom, der dem Kollektorstrom Ic des Transistors 13 entgegengerichtet ist und in einem festen Verhältnis m zu dessen Basisstrum Ic/hfe steht aus einer Quelle abgeleitet werden, die im dargestellten Falle der Trasiistoren 12 und 13 als NPN-Transistoren eine positivere Spannung bzw. im Falle von PNP-Transistoren eine negativere Spannung als die Kcllektorspannung des Transistors 13 haben kann. Zu diesem ZwecK liegt der Basis-Emitter-Obergang des Transistors 12 in Reihe mit dem Basis-Emitter-Obergang des Transistors 13, und die Vorspannungsschaltung 11 liefert eine Durchlaßvorspannung« Den Basisstrom Idhk des Tran· sistors 13 erhält man nun aber nur bei einem bestimmten Potential bezüglich seines Emitterpotentials, wenn sich die richtigen Durchlaßvorspannungsverhältnisse am Basis-Emitter-Übergang des Transistors einstellen sollen, und diese Einschränkung läßt sich auf folgende Weise beheben:

Der Basisstrom des Transistors 13 wird von dem im

Basisgrundschaltung arbeitenden Transistor 12 mit dem Verstärkungsgrad von im wesentlichen 1 übertragen, wobei dessen Kolfektorstrom im wesentlichen gleich dem Basisstrom des Transistors 13 ist, d. h. den Wert Idhie hat. Wegen des kollektorseitig praktisch »unendlichen« Innenwiderstandes eines Transistors kann die Kollektorspannung des Transistors 12 innerhalb eines weiten Bereichs von Spannungen liegen, ohne daß sein Kollektorstromfluß wesentlich beeinflußt oder die Vorspannung des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors 13 gestört wird. Es braucht lediglich der Kollektor des Transistors 12 positiver als dessen Basis vorgespannt zu sein, jedoch nicht so stark, daß die Kollektor-Basis- und die Kollektor-Emitter-Durchbruchsspannung des Transistors überschritten werden.

Der Kollektorstrom des Transistors 12 wird vom Eingangskreis eines Stromverstärkers 15 entnommen, dessen Stromverstärkungsfaktor —m beträgt, so daß

rroncict/irc

beim Koü-ktorstrorr. /_y/?,_ ds_ _ _____

Ausgangsstrom vom Betrag mldhr_c zum Verbraucher 14 fließt. Wegen der Freiheit hinsichtlich der Vorspannung des Kollektors des Transistors 12 kann man mit der Vorspannungsschaltung 16 den gesamten Stromverstärker 15 an positivere Spannung als die Kollektoren der Transistoren 12 und 13 legen. Dadurch ist eine normale Sperrvorspannung der Kollektor-Basis-Strekke dieser Transistoren sichergestellt und es wird zugeleich der Strom mid ^h bei der Spannung geliefert, mit welcher der Verbraucher 14 zweckmäßigerweise gespeist werdensoll.

Der Stromverstärker 15 kann in üblicher Weise zwei Transistoren enthalten, wobei die Basis-Emitter-Spannung des einen (hier PNP-) Transistors durch Kollektor-Basis-Gegenkopplung erfolgt, so daß sein Kollektorstrom im wesentlichen gleich dem Kollektorstrom Idhfr des Transistors 12 ist. Die Basis-Emitter-Spannung dieses Transistors wird an den Basis-Emitter-Übergang des anderen Transistors gelegt, dessen Basis-Emitter-Leitwert m-mal so groß wie der Leitwert der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors ist. Der Kollektorstrom des zweiten Transistors ist daher /n-mal so groß wie der des ersten Transistors, und m ist unabhängig von den Λ/,-Werten der Transistoren des Stromverstärkers. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines derartigen bekannten Stromverstärkers mit einem ersten Transistor 151 und einem zweiten Transistor 152. Andere geeignete Stromverstärkertypen sind z. B. in der US-PS 35 88 672 oder der »Technical Note 914«, einer Veröffentlichung der RCA Corporation, beschrieben. Auch Stromverstärker mit Feldeffekttransistoren können verwende·, werden.

Für den Transistor 12 kann man anstelle des in F i g. 1 gezeigten Bipolartransistors auch einen Feldeffektransistor beliebiger Art, beispielsweise Sperrschicht-, Isolierschicht- oder MOS-Feldeffekttransistoren verwenden, wie dies F i g. 2 zeigt Der stromleitende Kanal des Transistors 12' verbindet die Basis des Transistors 13 mit dem Eingangskreis des Umkehr-Stromverstärkers. Die Basisvorspannung des Transistors 13 wird aber durch die Spannungsfolgerwirkung des Transistors 12 bzw. 12" bestimmt

In F i g. 3 wird mit Hilfe einer Schaltung 10 gemäß F i g. 1 ein Strom Ic vom Eingangskreis eines Stromverstärkers 20 mit einem ersten Transistor 201 und einem zweiten Transistor 202 entnommen. Der Stromverstärker 20 hat, wie der Stromverstärker 15, einen großen Ausgangswiderstand gegenüber der an seinen Ausgang angeschlossenen Schaltung und eine Stromverstärkung vom Wert — m. Außer dem Stromverstärker 20 enthält die Verbraucherschaltung 14 einen Verstärkertransistor 21 in Emitterschaltung, der vom Ausgangskreis des Stromverstärkers 25 einen Basis-Ruhestrom mldhi_c sowie vom Ausgangskreis des Stromverstärkers 20 einen Kollektorruhestrom ml_c erhält Die Durchlaßstroinverstärkungen Λ/. in Emitterschaltung der Transistoren 13 und 21 stimmen überein. Der Basisruhestrom mldhft für die Basis des Transistors 21 bewirkt einen

to ft/v-mal so großen Kollektorruhestrombedarf, d. h. einen Kollektorstrom des Wertes mlc. Dieser Kollektorruhestrombedarf wird durch den im Ausgangskreis des Stromverstärkers 20 fließenden Strom mir genau erfüllt. An der Ausgangsklemme 22 herrscht somit hinsichtlieh der Schaltung 10 eine unbestimmte Spannung, die aber durch die über die ohmsche Last 24 galvanisch angeschlossene Spannungsquelle 23 auf einem stabilen Wert gehalten wird. An der Last 24 treten Ausgangs-

*«r .»ri.rr._!n

derungen des Transistors 21 auf, die ihrerseits durch Eingangssignale hervorgerufen werden, die der Basis des Transistors 21 über einen Koppelkondensator 26 von einer Signalquelle 25 zugeleitet werden. Diese Ausgangssignalspannungen können den gesamten Spannungsbereich der in Reihe geschalteten Spannungsquellen 16, 111 abzüglich der (im allgemeinen vergleichsweise vernachlässigbaren) Summe der Sättigungssr annungen (Vsat) der Transistoren 21 und 202 umfassen.

so Die Vorspannungsschaltung 11 besteht gemäß F i g. 3 aus der Spannungsquelle 111 und einem Widerstand 112, der den Emitterstrom des Transistors 13 bestimmt. Nach dem Ohm'schen Gesetz ist dieser Emitterstrom gleich der Spannung V_n, der Spannungsquelle 111

abzüglich den Basis-Emitter-Übergangs-Spanviungsabfällen (Vbe) der Transistoren 12 und 13, dividiert durch den Widerstand 112. Der Emitterstrom des Transistors 13 ist gleich seinem Basisstrom Idhfc plus seinem Kollektorstrom Ic, d. h. gleich /_~mal dem Faktor

■to (kfe + lyhfe. Für Normal werte von h_fe (größer als 30 oder 50) ist der Basisstrom so viel kleiner als der Kollektorstrom, daß er unberücksichtigt bleiben und der Kollektorstrom Ic des Transistors 13 als im wesentlichen gleich seinem Emitterstrom gelten kann.

<<5 In Fig.4 ist die Verbraucherschaltung 14 ein emittergekoppelter Differenzverstärker mit Transistoren 141 und 142, die mit ihren Basen an einen Signaleingang 143 bzw. einen Signaleingang 144, mit ihren Kollektoren an einen Signalausgang 145 bzw. einen Signalausgang 146 und mit ihren Emittern über gleichartige Verbindungen an den Kollektor des Transistors 13 angeschlossen sind. Statt der in F i g. 4 gezeigten Direktverbindungen mit Widerstand Null können diese Verbindungen jedoch auch ohmsche Widerstandselemente enthalten. Die Transistoren 141, 142 und 13 haben gleiche A/_-Werte. Der Transistor 13 entnimmt den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren 141, 142 einen konstanten Strom. Der Kollektorstrom /_c des Transistors 13 wird zur Hälfte vom Emitter des Transistors 141 und zur Hälfte vom Emitter des Transistors 142 geliefert, wenn die den Signaleingängen 143 und 144 zugeleiteten Eir.gangssignale gleiche Spannungen haben.

Die Transistoren 141 und 142 arbeiten im vorliegenden Fall mit je einer ohmschen Kollektorlast 147 bzw. 148. Stattdessen können aber auch andere Lasten verwendet werden, beispielsweise aktive Kollektorlasten in Form der Kollektorkreise von PNP-Transisto-

ren, die für konstanter. Kollektorstrom vorgespannt sind oder die als Stromumkehrverstärker geschaltet sind, so daß das Gegentakt-Ausgangssignal in ein Eintakt-Ausgangssignal umgewandelt wird.

Der Kollektorstrom /₍- des Transistors 13 fließt infolge des als Emitterstrom vom Transistor 12 gelieferten Basisstroms lcfh/c. Der vom Transistor 12 aus uem Eingangskreis eines Stromspiegels 30 entnommene Kollektorstrom ist im wesentlichen gleich seinem Emitterstrom (d. h. nahezu ldhf_C), sofern die Emittersehaltungs-Stromverstärkung des Transistors den normalen Wert in der Gegend oberhalb von 30 hat. Der Stromverstärker oder Stromspiegel 30 besteht im vorliegenden Fall aus vier übereinstimmenden Transistoren 301, 302, 303 und 304 mit parallelgeschaltelcn Basis-Emitter-Übergängen. Wegen der gleichen Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 301, 302, 303 und 304 sind ihre Kollektorströmc im wesentlichen gleich. Die Transistoren 301 und 302 sind sowohl mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken als auch mit ihren Basis-Emitter-Übergängen parallelgeschaltct und arbeiten mit Kollektor-Basis-Gegenkopplung 305, wodurch ihre vereinigten Kollektorströme und ihre vereinigten Basisströme solche Werte annehmen, daß sie gleich dem erforderlichen Kollektorstrom /(/Λ,,, des Transistors 12 sind.

Man kann erreichen, daß die vereinigten Basisströme der Transistoren 301, 302, 303 und 304 nur einen vernachlässigbaren Anteil des erforderlichen Kollektorstromes /<//)/.· des Transistors 12 beisteuern. Zu diesem Zweck kann man entweder für die Transistoren 301, 302, 303 und 304 PNP-Transistoren mit hoher Emittersch a Itungs- Durchlaßstrom verstärkung verwenden, oder in Fällen, wo solche PNP-Transistoren nicht zur Verfügung stehen, kann man im Gegenkopplungszweig 305 zwischen Kollektor und Basis anstelle der in F i g. 3 gezeigten Drahtverbindung einen Emitterfolgertransistor vorsehen. In beiden Fällen sind die vereinigten gleichen Kollektorströme der Transistoren 301 und 302 im wesentlichen gleich Iflhu- Die einzelnen Kollekto'-ströme der Transistoren 301,302,303 und 304 sind dann jeweils gleich lc/2hf_c: Der Stromverstärker 30 weist somit zwischen seinem Eingang und jedem seiner Ausgänge eine Stromverstärkung von je V₂ auf.

Die von den Transistoren 303 und 304 an die Basen der Transistoren 141 bzw. 142 gelieferten Kollektorströme Ic/2hrc reichen aus, um in jedem der Transistoren 141 und 142 einen Emitter-Ruhestrompegel von /(/2 aufrechtzuerhalten. Das heißt, es braucht praktisch kein Strom über die Eingänge 143 und 144 geliefert zu werden, um die Emitterruheströme der Transistoren 141 und 142 aufrechtzuerhalten, wenn den Eingängen 143 und 144 gleiche Ruhespannungen zugeführt werden. Dies ist auch dann der Fall, wenn die hr_e-Werte der Transistoren 141, 142 und 13 sich aufgrund von Temperaturänderungen, die sich gleichartig auf die Transistoren auswirken, ändern.

Da für die Transistoren 141 und 142 kein Bases-Ruhestrombedarf besteht, der über die Eingänge 143 und 144 gedeckt werden müßte, tritt in der Eingangsspannung kein nennenswerter Offsetfehler auf, der bei einem solchen Bedarf in der vorausgeschalteten, an die Eingänge 143 und 144 angekoppelten Schaltung erzeugt werden müßte. Dies gilt auch dann, wenn diese vorausgehende Schaltung einen verhältnismäßig hohen Quellenwiderstand aufweist Es ist daher die Möglichkeit beseitigt, daß sich solche Fehler an den Ausgängen 145 und 146 auswirken, was andernfalls trotz der Glcichtaktfehleriinterdrückung emittcrgekopppelter Differenzverstärker mit den Transistoren 141 und 142 der Fall sein könnte.

F i g. 5 zeigt eine andere Ausführiingsforni, die ■> anstelle der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 verwendbar ist. Der Stromverstärker 40 arbeitel mit Stromverstärkungsgrad I zwischen Eingang und jedem seiner Ausgänge. Der Eingangskreis des Stromverstärkers 40 liefert den erforderlichen Kollektorstrom für den

ίο Transistor 12.). während die Ausgangskreise des Stromverstärker¹» clic erforderlichen Biisisruhesiröme der Größe /₍ 2/;/,,. für den Transistor 141 und den Transistor 142 liefern, wobei vom Eingangskreis des Stromverstärkers 40 aufgrund des Basisstroms /, ////-,.des Transistors 13 ein Strom h/2hf_c entnommen wird. Dazu muß die Stromverstärkung der die Basis des Transistors 13 mit dem Fingangskrcis des Stromverstärkers 40 koppelnden Schaltung 'Λ betragen, und dies geschieht aul lolgcndc Weise: Der Hasis-kmitlcr-Übergang des Transistors 12;; liegt parallel /um Basis-Emitter-Übergang eines weiteren Transistors 126, dessen Steilheit mil derjenigen des Transistors 12<j übereinstimmt. Der Basisstrom des Transistors 13 wird daher zur Hälfte vom Emitterstrom des Transistors 12;i und zur anderen Hälfte vom Emitterstrom des Transistors 126 geliefert. Lediglich der Kollcktorstrom des Transistors 12a, der im wesentlichen gleich seinem Emitterstrom ist (bei Transistoren mit normalem /ν,.-Wert). wird vom Eingangskreis des Stromverstärkers 40 entnommen.

K) Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Steilhe ten der Transistoren 12a und 126 ungleich sind und die Stromverstärkung des Stromverstärkers 40 entsprechend so eingestellt wird, daß sich eine Gesamtruhestromverstärkung von '/> hr_c in der die

)5 Emitter und Basen der Transistoren 141 und 142 verbindenden Schaltung 10 ergibt.

Fig. 6 veranschaulicht eine andere Methode zur Erzielung einer Gesamtruhestromverstärkung von Vt hf,- in dem die zusammengeschaheten Emitter der

jo Differenzverstärkertrarisistoren 141, 142 mit dere . Basen verbindenden Stromübertragungsnetzwerken. Der Transistor 13 ist durch zwei Transistoren 13a und 136 ersetzt, die beide gleichartige bzw. gleichwertige Basis-Emitter-Kreise aufweisen, so daß jeder eine Hälfte der erforderlichen vereinigten Emitterströme Ic für die Transistoren 141 und 142 liefert. Die hf_c-Werte der Transistoren 13,iund 136 sind einander sowie denen der Transistoren 141 und 142 angepaßt. Die Basisströme der Transistoren 13a und 146 sind 1 /Λ^-mal so groß wie die Kollektorströme dieser Transistoren. Außer der Basisgrundschaltung bewirken die Basisströme der Transistoren 13a und 136, daß der Kollektorstrombedarf der Transistoren 12a und 126 wie im Falle der Schaltung nach F i g. 4 Id2hr_e beträgt. Die getrennten Emitter-Gegenkopplungswiderstände 112a und 1126 in den Emitterkreisen der Transistoren 13a bzw. 136 tragen dazu bei, daß die Ströme der Transistoren 12a und 13a denen der Transistoren 126 und 136 angepaßt oder angeglichen werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 ist insofern vorteilhaft, als eine Linearisierung des Differenzverstärkers mit den Transistoren 141 und 142 mit Hilfe eines einzigen Widerstandes 50, der die Emitter dieser beiden Transistoren koppelt, erreicht werden kann. In diesem Widerstand fließt, wenn die Ruhespannungen an den Eingängen 143 und 144 gleich sind, kein Ruhestrom, so daß auch kein Ruhespannungsabfall, der die verfügbare Signalspannungsampütude vermindern würde, an ihm

auftritt. In lallen, wo ein höherer Diffcren/verstärkungsgrad wichtiger ist als die Linearität der Verstärkung, kann anstelle des Widerslands 50 eine direkte oder Drahtverbindung vorgesehen werden.

F i g. 7 zeigt einen emittergekoppelten Differenzverstärker 14, bei dem die zusammengeschalteten Emitter der Transistoren 141, 142 über eine ohmsehe Anordnung statt über eine Konstantstromquelle an das Bezugspoten.ial (Masse) angeschlossen sind. Der Transistor U arbeitet mit Kollektor-Basis-Rückkopplung über dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 12, wodurch die Kollcktor-Fmittcr -Sp.innung des Transistors IJ sich so auf einen Wert einstellt, der gleich ist der Summe der Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Transistoren 12 und 1.3, d. h. gleich Vm υ + Vm w. Der Wert Vm u + Vm _lt ist über einen weiten Bereich von Kolleklorstrompegeln des Transistors IJ gut definiert und beträgt ungefähr 1,2 bis IJ V für Siliziumtransisloren. Die Quellenimpedanz des Kollektors des Tr.insi-_S!_Orv ti ki gleich den; K ehr wer! seiner S:c;!hc;',. die . 50 Miliisiemens pro Milliampere seines I jnittersiromes hetr;i_f:■. l.'nler iiurnialcii I ^!m.->;änden Lsi dic.ic Quellen impedanz kleiner als der Widerstandswert ties Widerstände.. 501, der die /usainmengesch.iltelen [imitier der Transistoren 141 und 142 mit Jer im 'vesentlichen konstanten Spannung am Kollektor des Transistor; 13 verbhiJct.

Die Transistoren 12 und 13 werden in tier Schaltung nach 1 ; g. 7 durch Rückkopplung automatisch uirge-■■paiin! Der der Basisstrom In ι: des Transistors 12 um Jas Produkt der Λ,,-Werte der Transistoren 12 und 13, das ii,. malerwei'.e gi.jßcr als 1000 ist. kleiner ist als /,. ist In . vtrnachlässigb.ir gegenüber A. Die vereinigten l:ni.tier.strömc der Transistoren 141 und 142, die durch den Widerstand 501 fließen, sind daher im wesentlichen «leich /(. Der Ruhewert von /₍ ist nach dem Ohni'schen rie'-e;. bestimmt durch die miitlere Vorsparinung V₁)M-, an lit;; Eingängen 143 und 144 minus dem Basis-Emitter-Kuhespannungsabrull der Transistoren 143 und 144 minus (Vm^: μ + V/jf n). das Ganze dividiert durch den Widerstandswprt R_m des Widerstands 501. Die Rückkopplungsschleife der Transistoren 12 und 13 ist im wesentlichen ein Stromkreis, der bei Zuführung eines > Eingangsstroms (in diesem Fall über den Widerstand 501) einen Ausgangsstrom liefert, der mit einem Faktor proportional zu diesem Eingangsstrom ist. welcher gleich dem Kehrwert der Emitterschaltungs-Durchlaß· Stromverstärkung eines Transistors ist, d.h. um einen

to Faktor hf?.

Die Schaltung nach Fig. 7 ist der nach Fig.4 weitgehend ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Transistoren 12 und 13 mit automatischer statt mit fester Vorspannung arbeiten. Da der Basis des

!"■Transistors 12 keine feste Vorspannung zugeführt werden muß, kann anstelle der getrennten Spaniurigsquellen 16 und 111. wie gezeigt, eine einz.ge .Spannungsquelle 502 verwendet werden. Die Transistoren 301 und 302 haben eine gemeinsame Kollektorzone.

2'' i};C SCiiuiiling HaCri ι' ig. 7 ινίϊΠΓι UNdlog /.U den Abwandlungen der Schaltungen nach F i g. 5 und b gegenüber der Schaltung nach F i g. 4 abgewandelt werden. Wenn die Basen der Transistoren 141 und 142 von .Spannungsquellen, die Spannungen 3 Vm liefern,

:■> eine Ruhevorspannung erhalten und der Differenzverstärker 14 symmetrisch mit den Eingängen 143 und 144 zugeleiteten Gleichtaktsignalen angesteuert wird, kann der Widerstand 501 durch eine Direktverbindung ersetzt werden. /< wird dann entsprechend den

i'i Bestimnuingsgleichungen für die Halbleitersperrschiehtw irkung bestimmt.

Bei den verschiedenen Schaltungsausführungen nach F i g. 1 bis 7 kann der Transistor 13 ein Verbundtransistor sein, der durch mehrere in Darlington-Kaskade

)"> geschaltete Transistoren gebildet ist. Eine solche Anordnung ist in Fällen angebracht, wo der Transistor (21, 141, 142), der vom Kollektor des Transistors 12 Vorspannung erhält, ein gleichartiger Verbundtransistorist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verstärkerschaltung mit einem Stromspiegelverstärker, der mit seinem Eingang bzw. Ausgang an die Basis eines ersten bzw. zweiten Transistors angeschlossen ist und dem zweiten Transistor einen Basisruhestrom zuführt, der proportional zu einem durch die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors fiießenden Strom, geteilt durch dessen Stromverstärkung Afc» ist, und mit einer an die Basis des zweiten Transistors angekoppelten Signalquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Eingang des Stromspiegelverstärkers (15; 30; 40) und der Basis des ersten Transistors (13) einen dritten Transistor (12, \2a) gleichen Leitungstyps wie der erste Transistor enthält, der kollektorseitig am Stromspiegelverstärker und emitterseitig am ersten Transistor liegt, und daß zwischen die Basis des dritten Transistors (12, \2a)\md den Emitter des ersten Transistors (13) eine VorspanEungsquelle (11; 111, 112; 111, 112a, 112Z>; geschaltet st, welche den dritten Transistor (12,12a,' in Basisgrundschaltung vorspannt derart, daß er die Größe des die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors (13) durchfließenden Stromes bestimmt

Z Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (13) an den Eingang eines weiteren Stromspiegelverstärkers (20) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Kollektor des zweiten Transistors (21) verbunden ist

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Emitter des dritten Transistors (12) und Basis des ersten Transistors (13) im wesentlichen ausschließlich eine galvanische Verbindung zwischen diesen Elektroden ist und daß die Stromverstärkungen der Stromspiegelverstärker (15, 20) im wesentlichen gleich sind.

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (13,Ma) an die Verbindung der Emitter des zweiten Transistors (141) und eines vierten Transistors (142), der mit dem zweiten Transistor zu einem Differenzverstärker zusammengeschaltet ist, angeschlossen ist und daß der Stromspiegelven tärker (40) einen mit der Basis des vierten Transistors (142) verbundenen zweiten Ausgang (304) aufweist

5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter Strecke des dritten Transistors [}2a) parallel zu derjenigen eiines fünften Transistors (\2b) liegt, dessen Kollektor an einen Betriebsspannungspunkt angeschlossen ist.

6. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des ersten Transistors (13) zur Bildung der Vorspannungsquelle galvanisch mit der Basis des dritten Transistors (12) verbunden ist

7. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen Emitter des ersten Transistors (13) und Bezugsspannungsquelle (111) ein Emittergegenkopplungswiderstand (112) eingefügt ist

8. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors (\3a) parallel zu derjenigen eines fünften Transistors (Ua) liegt und daß ein sechster Transistor (\2b) gleichen Leitungstyps wie der dritte Transistor {\2a) mit Emitter, Basis bzw. Kollektor an der Basis des fünften Transistors- (136) bzw. der Basis des dritten Transistors (\2a) bzw. einem Betriebsspannungspunkt liegt