DE2503384A1 - Differenzverstaerker fuer den subnanosekundenbereich - Google Patents
Differenzverstaerker fuer den subnanosekundenbereichInfo
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- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
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- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
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Description
- Differenzverstärker für den Subnanosekundenbereich.
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzverstiårker mit zwei, jeweils einen npn-Transistor enthaltende Verstärkerstufen. Derartige Differenzverstärker sind aus der Zeitschrift "Der Fernmeldeingenieur" vom 15.7.1973, insbesondere aus dem Abschnitt 2.4, Seite 5 ff bekannt. Dort wird in dem Bild 4 ein Differenzverstärker dargestellt, der als Grundlage der emittergekoppelten Logik (ECL) dient. Zu diesem c Zweck ist nur der Basisanschluß des einen Transistors mit einer Signalspannungsquelle verbunden, der Basisanschluß des anderen Transistors ist an eine Referenzspannungsquelle geführt, wobei durch die Höhe der Referenz.spannung der Umschaltpunkt der Logikschaltung festgelegt werden kann.
- Weiterentwicklungen dieser ECL-Schaltungen im Hinblick auf höhere Taktfrequenzen, also niedrigere Signalverzögerungszeiten, sind auf Seite 13 der obengenannten Veröffentlichung vorgestellt. Durch die steigende Leistungsaufnahme bei steigender Taktfrequenz einerseits und die gewünschte hohe Packungsdichte andererseits sowie durch die verwendeten Bauelemente ergeben sich Grenzen beim Einsatz dieser ECL-Schaltungen, die bei Signalverzögerungszeiten von etwa 1 ns liegen.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Differenzverstärker zu entwickeln, der bei kleiner Leistungsaufnahme Schaltverzögerungszeiten im Subnanosekundenbereich aufweist.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Emitteranschluß jedes der beiden npn-Transistoren sowohl mit einem Signaleingang als auch über einen Widerstand m-it der Betriebsspannung verbunden ist, daß der Kollektoranschluß jedes der beiden npn-Transistoren jeweils mit einem Signalausgang und über einen Widerstand mit Masse verbunden ist, daß die Basisanschlüsse der beiden npn-Transistoren miteinander und über eine Stromquelle mit Masse verbunden sind und daß als npn-Transistoren solche gleicher Kollektor-Basis-Gleichstromverstärkung vorgesehen sind.
- Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß die Verbindung der Basisanschlüsse der beiden Transistoren einen schnellen Ausgleich der Basisladungen der beiden Transistoren gewährleistet und die beiden Verstärkerstufen des Differenzverstärkers dadurch schnellen Wechseln der Eingangsspannungen entsprechend schnell folgen können.
- Besonders vorteilhaft ist der einfache Aufbau des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers, der gute Voraussetzungen für eine Integrierung bietet.
- Bei einer wegen ihres besonders einfachen Aufbaus bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als Stromquelle ein Widerstand vorgesehen.
- Eine, durch die günstigen Ein- und Ausgangspegel besonders vielseitig einsetzbare Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß zwei weitere, als Emitterfolger geschaltete npn-Transistoren vorgesehen sind, deren Emitteranschlüsse getrennt jeweils mit dem Emitteranschluß eines der beiden npn-Transistoren verbunden sind und bei der die Eingangsanschlüsse der beiden Emitterfolger die Signaleingänge des Differenzverstärkers darstellen. Eine günstige Anwendung dieser erfindungsgemäßen Differenzverstärkerschaltung ergibt sich, indem zur Verstärkung einer einzigen Signalfolge der eine Signaleingang mit einer Quelle für die zu verstärkende Signalfolge und der andere Signaleingang mit einer Quelle für die zur ersten komplementären Signalfolge verbunden ist und das Ausgangssignal die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Signalausgänge ist.
- Die Erfindung soll im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
- Dabei zeigt Fig. 1 die Grundschaltung eines basisgekoppelten Differenzverstärkers nach der Erfindung und Fig 2 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers.
- Die Fig. 1 zeigt die Grundschaltung des basisgekoppelten Differenzverstärkers mit den beiden npn-Transistoren T1 und T2, deren Basisanschlüsse miteinander und mit dem einen Anschluß einer Stromquelle IO verbunden sind, wobei der andere Anschluß der Stromquelle an dem mit UBO bezeichneten Massenanschluß liegt. Der Emitteranschluß jedes der beiden npn-Transistoren TI, T2 ist mit einem der beiden Signaleingänge El, E2 direkt verbunden und außerdem über einen Widerstand RI, R2 = 200 Ohm an die Betriebsspannung -UB angeschlossen.
- Der Kollektoranschluß jedes der beiden npn-Transistoren T1, T2 ist mit einem Signalausgang A, A und außerdem über jeweils einen Widerstand R3, R4 = 100 Ohm mit Masse verbunden. Im Hinblick darauf, daß der Signaleingang El dem npn-Transistor T1 zugeordnet wurde, ist dessen Kollektoranschluß mit dem Signalausgang A verbunden, während der Kollektoranschluß des zweiten npn-Transistors T2 mit dem Ausgang A für das komplementäre Ausgangssignal verbunden ist.
- Als Transistoren wurden im vo rliegenden Falle solche des Typs BFR 35 A verwendet, die Widerstände wurden als sogenannte Chips-Widerstände auf glasfaserverstärkten Epoxydharzplatten aufgebracht.
- Die Fig. 2 zeigt die Schaltung eines erfindungsgemäßen Differenzverstärkers, die gegenüber der Grundschaltung zwei zusätzliche, als Emitterfolger geschalteten npn-Transistoren T3, T4 aufweist. Der Emitteranschluß des den ersten Emitterfolger bildenden npn-Transistors T3 ist an den Emitteranschluß des Transistors T1 angeschlossen, während der Kollektoranschluß mit Masse und der Basisanschluß mit dem ersten Signaleingang Ei verbunden ist. In entsprechender Weise ist der npn-Transistor T4 des zweiten Emitterfolgers mit dem zweiten Signaleingang E2 und dem Emitteranschluß des zweiten npn-Transistors T2 verbunden. Der Widerstand R5 = 2,2 k Ohm enspricht der Stromquelle IO in der Figur 1, die zusätzlichen Transistoren T3, T4 sind ebenfalls vom Typ BFR 35 A, alle anderen Transistoren und Widerstände entsprechen denen der Schaltung nach der Fig. 1.
- Auch die Signal ausgänge A und z sind entsprechend der Schaltung nach der Figur 1 mit den Kollektoranschlüssen der Transistoren T1 und T2 verbunden.
- Der Differenzverstärker nach der Fig. 2 ist nicht nur zur Bildung der Differenz zweier sehr hochfrequenter Signale geeignet, er kann in bekannter Weise auch zur Verstärkung eines einzigen Signals verwendet werden. Dazu wird dem Differenzverstärker an dem einen Signaleingang Ei die zu verstärkende Signalfolge und dem anderen Signaleingang E2 eine konstante Referenzspannung zugeführt.
- Eine demgegenüber vorteilhaftere Anwendung des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers ergibt sich dadurch, daß den beiden Signaleingängen des Differenzverstärkers Gegentaktspannungen - also zueinander komplementäre Spannungen -des zu verstärkenden Signals zugeführt werden.
- Gegenüber dem vorerwähnten Fall bei Verwendung einer festen Referenzspannung am zweiten Signaleingang werden nun zwar zwei zueinander komplementäre, aber dafür nur halb so große Eingangsspannungen benötigt, um die gleiche Ausgangsspannung zu erzeugen. Bei Anwendung in Logikschaltungen sind aber komplementäre Signalspannungen leicht verfügbar, so daß deren Verwendung als Steuerspannung des Differenzverstärkers keine wesentliche Beschränkung bedeutet und die komplementären Ausgangs spannungen des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers in vorteilhafter Weise zur Ansteuerung angeschlossener Logikschaltungen dienen.
- Stehen komplementäre Eingangsspannungen mit jeweils einem Spannungshub zur Verfügung, wie er bei Verwendung einer Referenzspannung benötigt wurde, dann kann zum Erreichen der gleichen Ausgangsspannung die Gesamtverstärkung des Differenzverstärkers um den Faktor 2 geringer sein.
- Die aktiven Verstärkerelemente können nun bis zu einer höheren Frequenz ausgenutzt werden, da ihr Verstärkungsbeitrag um den Faktor 2 geringer sein darf. Der in der Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Differenzverstärker eignet sich damit in Verbindung mit der Gegentaktansteuerung besonders zur Impulsverstärkung und Impulsformung bei sehr hohen Frequenzen bzw. für Impulse, deren Anstiegs- und Abfallzeiten im Subnanosekundenbereich liegen.
- Im Hinblick auf die Verwendung bei hohen Frequenzen wurde eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers aufgebaut, die als Kollektorwiderstände für die beiden npn-Transistoren reflexionsarm abgeschlossene Koaxialleitungen mit einem Wellenwiderstand von 100 Ohm enthält.
- 5 Patentansprüche 2 Figuren
Claims (5)
- P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Differenzverstärker mit zwei, jeweils einen npn-Transistor enthaltende Verstärkerstufen, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß der Emitteranschluß jedes der beiden npn-Transistoren (T1, T2) sowohl mit einem Signaleingang (Ei, E2) als auch über einen Widerstand (R1, R2) mit der Betriebsspannung (-UB) verbunden ist, daß der Kollektoranschluß jedes der beiden npn-Transistoren cit1, T2) jeweils mit einem Signalausgang (A, A) und über einen Widerstand (R3, R4) mit Masse (UBO) verbunden ist, daß die Basisanschlüsse der beiden npn-Transistoren (T1, T2) miteinander und über eine Stromquelle (IO) mit Masse (UBO) verbunden sind und daß als npn-Transistoren solche gleicher Kollektor-Basis-Gleichstromverstärkung vorgesehen sind.
- 2. Differenzverstärker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß als Stromquelle (IO) ein Widerstand (R5) vorgesehen ist.
- 3. Differenzverstärker nach Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zwei weitere, als Emitterfolger geschaltete npn-Transistoren (T3, T4) vorgesehen sind, deren Emitteranschlüsse getrennt jeweils mit dem Emitteranschluß eines der beiden npn-Transistoren (Ti, T2) verbunden sind und daß die Eingangsanschlüsse der beiden Emitterfolger die Signaleingänge des Differenzverstärkers darstellen.
- 4. Differenzverstärker nach Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zur Verstärkung einer einzigen Signalfolge der eine Signaleingang (El) mit einer Quelle für die zu verstärkende Signalfolge und der andere Signaleingang (E2) mit einer Quelle für die zur ersten komplementäre Signalfolge verbunden ist und daß das Ausgangssignal die Differenz der Ausgangsspannungen der beiden Signalausgänge (A, A) ist.
- 5. Differenzverstärker nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Kollektorwiderstände (R3, R4) der beiden npn-Transistoren (T1,T2) als reflexionsarm abgeschlossene Verbindungsleitungen ausgeführt sind.
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Publications (3)
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DE2503384A1 true DE2503384A1 (de) | 1976-07-29 |
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DE2503384C3 DE2503384C3 (de) | 1982-10-14 |
Family
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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DE3222341A1 (de) * | 1982-06-14 | 1983-12-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Sendestufe fuer digitale signale hoher schrittgeschwindigkeit |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2014977B2 (de) * | 1970-03-28 | 1977-05-18 | TE KA DE Feiten & Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH, 8500 Nürnberg | Modulatorschaltung zum umsetzen einer modulierenden signalspannung mittels einer traegerspannung |
-
1975
- 1975-01-28 DE DE19752503384 patent/DE2503384C3/de not_active Expired
Patent Citations (1)
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Der Fernmeldeingenieur", 15.7.73, Seiten 5 ff und 13 * |
Tietze, Schenk: "Halbleiterschaltungstechnik", 1971, Seite 149, Kapitel 9.2 und Seiten 102, 104 * |
Also Published As
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DE2503384B2 (de) | 1977-11-03 |
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