DE2539269C3 - Gegentaktverstärker - Google Patents
GegentaktverstärkerInfo
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Description
Ein herkömmliches Ablenksignal wird über einen EingangsanschluB 10 einem herkömmlichen Verstärker
12 zugeführt, dessen Verstärkungsfaktor stufenweise umgeschaltet werden kann. Ein geeigneter Verstärker
ist beispielsweise in der Druckschrift »Horizontal 5 Amplifier Circuits«, Circuit Concepts Series, TEKTRONIX
INC„ Copyright 1969, beschrieben.
Der Ausgang des Verstärkers 12 wird einem Begrenzungsverstärker 14 zugeführt, der ein Paar
Transistoren 16 und 18 umfaßt, deren Emitter über ein Paar Widerstände 20 und 22 sowie auch über einen
Widerstand 24 und einen veränderlichen Widerstand 26 miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt der
Widerstände 20 und 22 ist mit dem Kollektor eines Stromquellentransistors 23 verbunden, dessen Emitter
über einen Widerstand 30 an eine Quelle für ein geeignetes Potential geführt ist, und dessen Basis mit
einem Vorspannungsnetzwerk in Verbindung steht, das aus den Widerständen 32 und 34 und einem Kondensator
36 besteht Die Kollektoren der Transistoren 16 und 18 sind jeweils über Widerstände 38 und 40 mit einem
Satz geeigneter Spannungsquellen verbunden. Die Basis des Transistors 16 bildet einen Eingangsans-.hluß, der
mit dem Ausgang des Verstärkers 12 verbunden werden kann, während die Basis des Transistors 18 an Masse
liegt
Der Emitter eines pnp-Transistors 42 und der Emitter
eines npn-Transistors 44 sind mit dem Kollektor des Transistors 18 verbunden. Der Kollektor des Transistors
42 und der des Transistors 44 sind mit dem Kollektor des Transistors 16 verbunden. Geeignete
Vorspannungen von veränderlichen Spannungsteilern 46 bzw. 48 werden den Basisanschlüssen der Transistoren
42 und 44 zugeführt
Der Begrenzungsverstärker 14 arbeitet als herkömmlicher
Gegentaktverstärker (obwohl nur ein Ausgang verwendet wird), allerdings nur dann, wenn beide
Transistoren 42 und 44 nicht leitend sind. Der Pegel eines Ausgangs-Ablenksignals am Kollektor des Transistors
18 verbleibt daher im wesentlichen innerhalb des Bereichs zwischen den Basisspannungen der Transistoren
42 und 44. Entweder der Transistor 42 oder der Transistor 44 verkoppelt die Kollektoren der Transistoren
16 und 18, wenn die Koüektorspannung des
Transistors 18 den Bereich überschreitet und den Verstärker 14 abschaltet Der Verstärkungsfaktor des
Verstärken 14 wild hauptsächlich durch die Emitterwiderstände 24 und 26 und durch den Kollektorwiderstand
38 innerhalb des linearen Verstärkungsbereichs des Verstärkers festgelegt. Die Ablenkgeschwindigkeit
des Ausgangs-Ablenksignals des Verstärkers 14 wird durch das Eingangs-Ablenksignal bestimmt, das dem
Verstärket 10 zugeführt wird, sowie durch die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 12 und 14,
während die Amplitude des Ablenksignals unverändert r> bleibt. Der maximale und der minimale Pegel des
Ablenksignals kann daher willkürlich gewählt werden, indem das Teilungsverhältnis der Spannungsteiler 46
und 48 eingestellt wird.
Das Ausgangs-Ablenksignal des Verstärkers 14 oder m>
die Kollektorspannung des Verstärkers 14 ist mit der phaseninvertierenden Nebenschlußrückführung des
Verstärkerteils 140 über einen weiteren Gegentaktverstärker 50 angeschlossen, der ein Paar Transistoren 52
und 54 umfaßt. Die Emitter der Transistoren 52 und 54 η > sind miteinander verbunden und dann über Widerstände
60 und 62 mit zwei Ausgangsanschlüssen 36 und 58 verbunden. Die Basis cV:s Transistors 52 bildet einen
Eingangsanschluß des Gegentaktverstärker* 50 und ist über eine Serienschaltung aus einem Widerstand 64 und
einem Kondensator 66 mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors 54 ist mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 52
und 54 liegen über Lastwiderstände 68 und 70 an einer negativen Spannungsquelle und ebenso an zwei
Eingangsanschlüssen eines Differentialverstärkers 71, der die Transistoren 72 und 74 umfaßt, deren Emitter
über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 76 gemeinsam an einer negativen Spannungsquelle liegen.
Die Kollektoren der Transistoren 72 und 74 sind entsprechend mit Stromquelleneinrichtungen verbunden,
nämlich den Kollektoren von Transistoren 78 und 80, deren Basen mit einer geeigneten Spannungsquelle
verbunden sind und deren Emitter über Widerstände 82 und 84 an einer positiven Spannungsquelle angeschlossen
sind. Die Kollektoren der Transistoren 72 und 74 bilden jeweils die Ausgangsanschlüsse 56 bzw. 58, an die
ein Paar Ablenkplatten von z. B. einer Kathodenstrahlröhre angeschlossen sein können.
Eine Steuerschaltung, die eine* Transistor 94 in Basis-Grundschaltung umfaßt, wird zur Steuerung der
Stromquelleneinrichtung verwendet Der Emitter des Transistors 94 ist gemeinsam mit den Emittern der
Transistoren 72 und 74 zur Aufnahme eines gemeinsamen Betriebssignals angeschlossen, das über dem
gemeinsamen Emitterwiderstand 76 erzeugt wird. Die Basis des Transistors 94 ist mit einer geeigneten
Vorspannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 94 liegt über einem Lastwiderstand 96 an
einer positiven Spannungsquelle und ist auch mit den Emittern der Stromquellentransistoren 78 und 80 über
Serienschaitungen aus einem Koppelkondensator und Widerständen 98,102 bzw. 100,104 verbunden.
Ein zum Ablenksignal des Verstärkers 14 proportionales Differential-Ablenksignal entsteht über den
Kollektorwiderständen 68 und 70. Das Differential-Ablenksignal steuert die Kollektorströme der Transistoren
72 und 74 oder den Differentialverstärker 7t. Die Differenz zwischen dem Kollektorstrom der Stromquellentransistoren
78 und 80 und die Kollektorströme des DitTerentialverstärkers 71 lädt oder entlädt den
Ladekondensator, der zwischen den Ausgangsanschlüssen 56 und 58 angeschlossen ist Der Kollektor des
Transistors 74 ist mit der Basis des Transistors 52 oder dem Eingangsanschluß des Gegentaktverstärkers 50
über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 86 und einem Kondensator 88 verbunden, um eine negative
Rückführung zu bilden. In gleicher Weise ist eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 90 und einem
Kondensator 92, die im wesentlichen die gleichen elektrischen Werte haben wie der Widerstand 86 bzw.
der Kondensator 88, zwischen dem Kollektor des Transistors 72 und einer positiven Potentialquelle
angeschlossen, um dem Differentialverstärker 71 gleiche Lasten zu liefern.
Da die Emitter der Transistoren 52 und 54 des Gegentaktverstärkers 50 mit den Ausgangsanschlüssen
56 und 58 über zwei gleiche Widerstände 60 und 62 verbunden sind, ist deren Emitterpotential die Durchschnittsspannung
der Ausgangs-Ablenkspannüngen an den Ausgangsanschlüssen 56 und 58. Das bedeutet, daß
der Gleichstrompegel des Differentialsignals von dem Gegentaktverstärker 50 eine Primärfunktion der
Durchschnittsspannjng des Ausgangs-Ablenksignals ist. Wegen der Rückführungsschleife zwischen den Verstärkern
50 und 71 über die Widerstände 60 und 62 wird jede
Veränderung des Gleichspannungspegels der Atisgangs-Ablenkspannung
beseitigt und der Gleichspannungspegel der Ablenkspannung präzise auf einem
vorbestimmten Wert gehalten, trotz der Veränderungen der Spannungsquellen, insbesondere der mit den
Emittern der Transistoren 78 und 80 verbundenen Spannungsquellen.
Der Rückführungswidersland 86 und die Kapazität 88 sind besonders nützlich, um die Linearität des
Ausgangs-Ablenksignals in einem weiten Ablenkbe reich zu erhöhen, weil der Spannungsanstieg an dem
Eingangsanschluß des Gegentaktverstärker 30 eine Funktion des Eingangssignals von dem Verstärker 14
und des Rückführungssignals durch den Rückführungswiderstand 86 ist. Die Kondensatoren 88 und 66 und der
Widerstand 64 kompensieren die Frequenzabhängigkeit der Ausgangsverstärkerstufe. Wenn die Ablenkspannung
am Ausgangsanschluß 58 dem dem Eingangsanschluß 10 zugeführten Eingangssignal nicht folgt,
hauptsächlich aufgrund des Lade-/Entladestromes in die Ladekapazität bei schneller Ablenkgeschwindigkeit,
erhöht sich der Spannungsanstieg an der Basis des Transistors 52 entsprechend, um die Lade-/Entladegeschwindigkeit
zu steigern, bis das Ausgangs-Ablenksignal dem Eingangs-Ablenksignal folgt.
Die Steuerschaltung, einschließlich dem Transistor 94, reagiert nicht auf langsame Veränderungen des
gemeinsamen Betriebssignals, und zwar wegen der relativ kurzen Zeitkonstante der Kopplungskondensatoren
98 und 100. Wenn jedoch eine sehr schnelle Ablenkrate gewählt wird, kann es vorkommen, daß die
Ausgangs-Ablenkspannung dem Eingangs-Ablenksi gnal nicht mehr folgt und dazu neigt, eine scharf«
Impulsspannung über dem Widerstand 96 zu erzeuger Solch eine Spannungsspitze wird wirksam über di<
Koppelkondensatoren 98 und 100 den Emittern de
Stromquellentransistoren 78 und 80 zugeführt. De Transistor 94 vermindert den Strom der Stromquellen
einrichtung, wenn der Differentialverstärker 17 einei geringeren Ausgangsstrom zieht, und umgekehrt.
ίο Es ist bekannt, daß die Ablenkempfindlichkeit voi
Kathodenstrahlröhren hauptsächlich von der Strahler zeugungsspannung oder von der Spannungsdifferen;
zwischen der Kathode der Elektronenstrahl-Erzeu
gungseinrichtung und dem Durchschnittswert an dei Ablenkplatten festgelegt wird. Daher kann der erfin
dungsgemäße Verstärker die Ablenkplatten mit eine konstanten Ablenkempfindlichkeit betreiben, unabhän
gig von der Ablenkgeschwindigkeit, außerdem ermög licht der Verstärker den Aufbau eines Darstellungsgei λ
tes mit außerordentlich genauer Informationswiederga
be.
Das dargestellte Beispiel ist nur eine vorzugswcisi Ausführungsform der Erfindung. Zahlreiche dem Fach
mann geläufige Abänderungen können ohne Abwei
2ry chiing vom Gedanken der Erfindung vorgenommei
werden. Zum Beispiel können Verstärker 14 um Verstärker 140 jeweils allein verwendet werden, um
7\vdi' für verschiedene Anwendungen, beispielsweise zu
Beseitigung einer elektrischen Polung oder zur Steue
w rung einer gemeinsamen Betriebsart.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Gegentaktverstärker, insbesondere für eine Oszillographenablenkschaltung, mit mindestens
zwei hintereinandergeschalteten transistorisierten Differentialverstärkerstufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der Transistoren (52,
54) der Eingangsstufe (50) über Widerstände (60,62) mit den Ausgangsanschiüssen (56, 58) des Verstärkers verbunden sind, mit denen auch die Kollektoren
der Transistoren (72, 74) der der Eingangsstufe nachgeschalteten Ausgangsstufe (71) verbunden
sind, und daß der Kollektor eines Stromquellentransistors (94) im gemeinsamen Emitterzweig der
Transistoren (72,74) der Ausgangsstufe (71) über die
Serienschaltungen aus jeweils einem Koppelkondensator und einem Widerstand (98, 102 bzw. 100,
104) mit den Emittern von Stromquellentransistoren (78,80) verbunden sind.
2. Gegentaktverstärker nach Anspruch 1, gekenn- M
zeichnet durch eine der Eingangsstufe (50) vorgeschaltete jnnsistorisierte strombegrenzende Differential verstärkerstufe (14), die neben einem im
Emitterzweig der Transistoren (16,18) der Differentialverstärkerstufe (14) vorgesehenen Stromquellen-
transistor (28) mit den Kollektoren der Transistoren (16,18) der Differentialverstärkerstufe (14), die über
jeweils einen Widerstand (33 bzw. 40) an einem Betriebspotential liegen, die verbundene Strombegrenzungstransistoren (42, 44) von zueinander w
entgegengesetzter Leitfähigkeitsart aufweist, die beide mit ihren Emitter bzw. Kollektor an dem
Kollektor dco einen bzw. des anderen (16) Transistor
der Differentialverstärkerstuf- (14) liegen.
3. Gegentaktverstärker nach Anspruch 2, gekenn- J5
zeichnet durch jeweils ein an <;sr Basis der beiden
Strombegrenzungstransistoren (42, 44) liegendes einstellbares RC-Netzwerk zur Festlegung der
Begrenzungsparameter.
4. Gegentaktverstärker nach Anspruch 3, dadurch -*o
gekennzeichnet, daß das einstellbare RC-Netzwerk aus einem zwischen zwei Betriebspotentialen liegendem veränderlichem Spannungsteiler besteht, an
dessen Teilungspunkt die Basis des jeweiligen Strombegrenzungstransistors (42, 44) sowie ein
Kondensator liegt, dessen anderes Ende an festem Potential liegt.
5. Gegentaktverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem einen Ausgangsanschluß (58) der Ausgangsstufe (71) und der den
Eingang der Eingangsstufe (50) darstellenden Basis des einen Transistors (52) der Eingangsstufe (50) eine
Parallelschaltung aus einem Widerstand (86) und einem Kondensator (88) liegt.
6. Gegentaktverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Ausgangsanschluß
(56) der Ausgangsstufe (71) über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (90) und einem
Kondensator (92) an einem festen Potential liegt, wobei die Werte von Widerstand (90) und «>
Kondensator (92) mit den entsprechenden Werten der Glieder der am anderen Ausgangsanschluß
liegenden Parallelschaltung (86,88) im wesentlichen identisch sind.
7. Gegentaktverstärker nach Anspruch 5 oder 6, h·
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Glied (88) der Parallelschaltung einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft einen Gegentaktverstärker, insbesondere für eine Oszillographenschaltung, mit
mindestens zwei hintereinandergeschalteten transistorisierten Differentialverstärkerstufen.
Ein derartiger Gegentaktverstärker ist aus der
DE-AS 14 62 169 (aber auch aus der DE-AS 12 57 212, der US-PS 35 33 002 sowie aus der Seite 23, Bild 3, der
»Valvo-Berichte«, Band XVI, Heft 1,1970) bekannt Für
bestimmte Anwendungen, beispielsweise für Ablenkschaltungen von Oszillographen, ist es jedoch erforderlich, daß derartige Gegentaktverstärker in einem
möglichst großen Bereich linear arbeiten, wobei zusätzlich Einflüsse von Schwankungen der Betriebsspannungen auf die Ausgangssignale des Verstärkers
möglichst wenig Einfluß haben sollen.
Die Linerarität und Unabhängigkeit von Betriebsspannungen der bekannten Verstärker ist für viele
Anwendungen, insbesondere aber für die Anwendung als Oszillographen-Ablenkverstärker noch nicht ausreichend. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die
bekannten Verstärker so zu verbessern, daß die Linearität erhöht, der Linearitätsbereich bezüglich der
Versorgungsspannungen erweitert und der Einfluß von Schwankungen der Versorgungsspannung auf die
Ausgangsspannung verkleinert wird.
Durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs wird diese Aufgabe gelöst Durch die von den
Widerständen 60 und 62 gebildete Rückiührungsschleife werden Änderungen der Ausgangsspannung aufgrund
von Änderungen der Betriebsspannungen, aber auch aufgrund der Last stark verkleinert
Durch die Ancxtlnung der gesteuerten Stromquellen,
repräsentiert durch die Transistoren 78 und 80, wird ebenfalls der Einfluß von Versorgungsspannungsschwankungen auf das Ausgangssignal vermindert, das
gilt insbesondere für hochfrequente Spannungsänderungen.
Um die Arbeitsweise der Gesamteinrichtung, insbesondere bei Verwendung als Ablenkverstärker für einen
Oszillographen, noch zu verbessern, wird gemäß einer vom Anspruch 2 gelehrten Ausrührungsform ein
Begrenzungsverstärker 14 dem Gegentaktverstärker vorgeschaltet. Die Verbesserung ergibt sich dadurch,
daß nach entsprechender Wahl der Schwellwerte für die Begrenzungstransistoren 42 und 44 der Verstärker stets
eine ganz bestimmte Ausgangsamplitude liefert, während die Geschwindigkeit der Spannungsänderung am
Ausgang von der Signaländerung am Eingang dieses Verstärkers sowie vom Verstärkungsfaktor abhängt.
Durch eine weit;re, mit einem parallelen RC-Glied
ausgestattete Rückführungsschleife (siehe Anspruch 5) wird gemäß einer noch anderen Ausführungsform der
Erfindung die Linearität noch weiter erhöht, wobei zur Prequenzgangeinstellung (Anspruch 7) zumindest eines
der Glieder — beispielsweise der Kondensator — einstellbar sein kann. Um die beiden Ausgangszweige
des Differential Verstärkers 71 gleichartig zu belasten, ist
gemäß einer noch anderen Ausführungsform (Anspruch 6) ein weiteres entsprechendes Glied (90, 92) vorgesehen das an Masse geführt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der
Zeichnung dargestellt ist, die aus einer einzigen Figur besteht und ein schematisches Diagramm der vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegentaktverstärker zeigt.
Der dargestellte Gegentaktverstärker stellt einen Ablenkverstärker für einen Oszillographen dar.
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US05/506,382 US3949317A (en) | 1974-09-16 | 1974-09-16 | Fast recovery limiting and phase inverting amplifier |
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Family
ID=24014344
Family Applications (1)
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