DE2607420A1

DE2607420A1 - Verstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE2607420A1
Application number: DE19762607420
Authority: DE
Inventors: Jun Otto Heinrich Schade
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1975-02-24
Filing date: 1976-02-24
Publication date: 1976-08-26
Also published as: AU1121176A; SE7601729L; USRE31263E; SE413216B; FR2301962B1; AU498657B2; FR2301962A1; NL7601806A; CA1078469A; DE2607420B2; JPS558841B2; GB1518961A; DE2607420C3; US4092612A; JPS51109754A

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundtransistorschaltung aus einem Feldeffekttransistor (FEO?) und einem damit verbundenen Stromspiegelverstärker zur Erhöhung der Transkonduktanz oder Steilheit des Feldeffekttransistors· Verbundtransistorschaltungen dieses Typs eignen sich zur Bildung integrierter Schaltungsanordnungen einer neuen Klasse·

Die Multiplizierung des Kanalstroms eines Feldeffekttransistors mit der Stromverstärkung eines bipolaren Transistors ist eine bekannte Methode zur Erhöhung der effektiven Transkonduktanz des Feldeffekttransistors. In der USA-Patentschrift 3 264 ist eine Darlington-Kaskadenschaltung aus einem Feldeffekttransistor und einem Bipolartransistor desselben Leitfähigkeitstyps beschrieben, bei welcher die Source- und Drainelektroden des Feldeffekttransistors mit der Basis bzw.

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der Kollektorelektrode des Bipolartransistors verbunden sind. Die Firma VaIvo stellt eine Verbundschaltung mit der Typenbezeichnung TA 320 her, in welcher ein Feldeffekttransistor und ein Bipolartransistor komplementärer Leitfähigkeittypen enthalten sind und Source- und Drainelektroden des Feldeffekttransistors mit der Kollektor- bzw· der Basiselektrode des Bipolartransistors verbunden sind.

Beim Entwurf integrierter Schaltungen muß man darauf-vertrauen können, daß Paare von Schaltungselementen hinsichtlichbestimmter Kenngrößen von sich aus einander gut angepaßt sind, weil man hier nicht unter mehreren getrennt hergestellten Bauteilen auswählen kann. Paare von Verbundschaltungen des im vorangehenden Absatz beschriebenen Typs lassen sich jedoch nicht mit genau vorhersagbarem gegenseitige© Transkonduktanzverhältnis herstellen, so daß sie für viele integrierte Schaltungen nicht gut brauchbar sind. Während man das Verhältnis zwischen den Transkonduktanzen von Feldeffekttransistoren mit einem hohen Maß an Gewissheit vorhersagen kann, können sich bei Bipolartransistoren die Vorwärts-Stromverstärkungen in Emitterschaltung (d.h. die sogenannten h- -Parameter) von Fall zu Fall unterscheiden, und zwar in der Größenordnung von 10 #.

Wenn man die Transkonduktanzen von Feldeffekttransistoren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erhöht, daß man die Kanalströme der Feldeffekttransistoren durch Ausnutzung der Verstärkungsfaktoren von Stromspiegelverstärkern verstärkt, dann läßt sich das Verhältnis zwischen den Transkonduktanzen der resultierenden Verbundtransistoren fast ebenso genau einhalten wie das Verhältnis zwischencfen Transkonduktanzen der im Verbund befindlichen Feldeffekttransistoren selbst. Außerdem bringt der Einsatz solcher Verbundtransistoren anstelle einfacher Feldeffekttransistoren in

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bestimmten bekannten Schältungsanordnungen (z.B. in sourcegekoppelten Gegentaktstufen (long-tailed pairs), Invertern und Stromspiegelverstärkern) unerwartete Vorteile hinsichtlich der Leistungsfähigkeit dieser Schaltungen. Diese Verbundtransistoren erlauben außerdem die Bildung einer Vielzahl neuartiger Strukturen.

Verschiedene Aspekte der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt teilweise in Blockform das Schaltschema eines als Verbundtransistor . betriebenen Verstärkers bestehend aus einer erfindungsgemäßen Zusammenschaltung eines Feldeffekttransistors mit einem Stromspiegelverstärker j

Figur 2 ist ein Detailschaltbild einer Ausführungsform des in Figur 1 dargestellten Verstärkers;

Figur 3 ist ein Detailschaltbild einer anderen Ausführungsform des Verstärkers nach Figur Λ ;

Figuren 4- und 5 sind Detailschaltbilder invertierender Verstärkerstufen, die mit Hilfe von Verstärkern der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Art aufgebaut sind;

Figur 6 ist das Schaltbild einer die Schaltung »ach Figur 3 enthaltenden Vorspannungsquelle;

Figur 7 ist das Schaltbild eines Stromspiegelverstärkers, der in seinen Eingangs- und Ausgangskreisen Feldeffekttransistoren in Kaskodeschaltung enthält und die Vorspannungsquelle nach Figur 6 verwendet;

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Figuren 8, 9 und 10 sind Schaltbilder von Stromspiegelverstärkern, die in ihren Eingangs- und Ausgangskreisen jeweils einen Feldeffekttransistor in Kaskodeschaltung mit einem Verbundtransistor nach Figur 3 enthalten;

Figur 11 zeigt das Schaltbild eines Stromspiegelverstärkers, der zwei Verstärker nach Figur 3 als Verbundtransistorschaltungen enthält und gegenüber bekannten, aus Feldeffekttransistoren aufgebauten Stromspiegelverstärkern verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Bandbreite hat;

Figur 12 ist das Schaltbild eines verwandten Stromspiegelverstärkers, der zwei als Verbundtransistorschaltung ausgeführte Verstärker nach Figur 3 enthält und gegenüber den bekannten, mit Feldeffekttransistoren aufgebauten Stromspiegelverstärkern bessere Eigenschaften hinsichtlich der Bandbreite aufweist,

Figuren 13 und 14- sind Schaltbilder von Differenzverstärkerstufen, die aus Verstärkern der in Figur 3 gezeigten Art aufgebaut sind und eine bessere Gütezahl g-j/C als bekannte sourcegekoppelte Differenzverstärker aus Feldeffekttransistoren in integrierter Bauweise haben·

Die in Figur 1 dargestellte Verstärkeranordnung hat eine Eingangsklemme 1 und zwei Ausgangsklemmen 2 und 3· Die Eingangsklemme 1 ist mit der Gateelektrode eines Feldeffekttransistors 4- verbunden, dessen Kanal zwischen die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse eines Stromspiegelverstärkers 5 geschaltet ist. Der Ausgangsanschluß und der dem Eingangs-und Ausgangskreis gemeinsame Anschluß des Stromspiegelverstärkers 5 sind mit den Ausgangsklemmen 2 bzw. 3 verbunden.

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Ein Stromspiegelverstärker oder kurz "Stromspiegel" ist ein invertierender Stromverstärker, dessen Verstärkungsfaktor -m durch das Verhältnis "bestimmt ist, in welchem die Transkonduktanzen bestimmter Einzel - oder Teiltransistoren des Verstärkers zueinander stehen. Da sich die Transkonduktanz integrierter Transistoren innerhalb desselben integrierten Schaltungsplättchens genau bemessen läßt, ist die Stromverstärkung eines integrierten Stromspiegels klar definiert und kann zuverlässig vorhergesagt werden. Während die tu -Parameter von Bipolartransistoren von Transistor zu Transistor in einer integrierten Schaltung nicht genau definiert sind, gehört das Verhältnis zwischen ihren Transkonduktanzen mit zu den am besten definierten Parametern einer integrierten Schaltung.

Der Kanal des Feldeffekttransistors 4- bildet mit dem Eingangskreis des Stromspiegels 5 eine Reihenschaltung zwischen den Klemmen 2 und 3· Der auf ein an der Klemme 1 zugeführtes Eingangssignal hin fließende Kanalstrom des Feldeffekttransistors 4- fließt zwischen den Klemmen 2 und 3» ebenso v/ie der m-mal so große Ausgangsstrom des Stronspiegels. Der zwischen den Klemmen 2 und 3 fließende Gesamtstrom ist daher (m+i)-mal so groß, wie wenn die Transkonduktanz des Feldeffekttransistors 4- nicht mit der Stromverstärkung des Stromspiegels 5 multipliziert würde. Der Feldeffekttransistor 4-kann entweder vom Anreicherung- oder vom Verarmungstyp sein, er kann mit isolierter Gateelektrode z.B. in MOS-Bauweise (Metall-Oxyd-Halbleiter-Aufbau) ausgeführt oder ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JuncbLon-Typ) sein.

Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Verstärkerschaltung nach Figur 1. Der Stromspiegel 5 entspricht der einfachen Anordnung, wie sie in den USA-Patentschriften 3 391 und 3 392 34-2 beschrieben ist. Ein Stromspiegel besteht im

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Grunde aus zwei Transistoren wie 6 und 7· Der erste dieser Transistoren, z.B. der Transistor 6, ist mit seiner
Kollektor-Emitter-Strecke galvanisch zwischen den Eingangsanschluß und den gemeinsamen Anschluß des Stromspiegels gekoppelt und mit einer Gleichstromrückkopplung zwischen Kollektor und Basis versehen, die beispielsweise aus einem Leiter bestehen kann. Diese Rückkopplung dient dazu, die Basis-Emitter-Spannung dieses ersten Transistors so einzustellen, daß sein Kollektor-Emitter-Strom im wesentlichen gleich ist dem angelegten Strom, der zwischen dem Eingangsanschluß und dem gemeinsamen Anschluß des Transistors fließt (mit dem Ausdruck "gemeinsamer Anschluß" wird in Zukunft stets derjenige Anschluß bezeichnet, der dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis gemeinsam ist). Dieselbe Basis-Emitter-Spannung wird
dem zweiten Transistor 7 angelegt, so daß der Kollektorstrom des zweiten Transistors zum Kollektorstrom des ersten Transistors im gleichen Verhältnis steht, wie die Transkonduktanz des zweiten Transistors zur Transkonduktanζ des ersten Transistors. Das Verhältnis zwischen den Transkonduktanzen
von Transistoren mit den gleichen Sperrschichtprofilen und
Temperaturen in einer integrierten Schaltung ist im wesentlichen gleich dem Verhältnis, welches die Flächen der betreffenden Basis-Emitter-Übergänge zueinander haben. In den Figuren ist die Größe der Fläche des Basis-Emitter-Übergangs eines bestimmten Transistors im Verhältnis zu einer willkürlich angenommenen Normgröße als Zahl in einem kleinen Kreis neben dem Emitteranschluß des betreffenden !!transistors angegeben. Im Falle der Figur 2 beträgt das Flächenverhältnis
i:m, womit der Stromverstärkungsfaktor des Stromspiegels
5 gleich -m \?ird.

Beider Verstärkeranordnung nach Figur 2 ist der Feldeffekttransistor 4-¹ ein N-Kanal-Transistor, d.h. er ist vom gleichen Leitungstyp wie die KPN-Transistoren 6 und 7· Der Stromspiegel 5 kann als NPN-Verbundtransistor betrachtet werden. Die Sourceelektrode und die Drainelektrode des Felcfefffekt-

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transistors V sind mit dem Eingangsanschluß bzv7. dem Ausgangsanschluß des Stromspiegels 5 verbunden. Die Klemme 3 ist die gemeinsame Klemme für den Eingangskreis und den Ausgangskreis·

Die gleichstrommässige Kollektor-Basis-Rückkopplung des ersten Transistors bewirkt, daß die Eingangsimpedanz des Stromspiegels 5 im Vergleich zum Quellwiderstand (Sourceimpedanz) des Feldeffekttransistors 4' sehr niedrig ist. W_enn zwischen die Klemmen 3 und 1 eine Eingangsspannung gelegt wird, dann erscheint eine um etwa 0,6 Volt niedrigere »Spannung V^g zwischen Source und Gate des Feldeffekttransistors V. Der Drain-Source-Strom des Feldeffekttransistors 4-' fließt durch den Eingangskreis des Stromspiegels 5 und bewirkt im Transistor einen praktisch m-mal höheren Kollektor-Emitter-Strom. Aus der üblichen Kennlinie des Feldeffekttransistor 4-¹, die den Drainstrom I über der Source-Drain-Spannung V_DS als Funktion verschiedener Werte der Source-Gate-Spannung V„„ angibt, läßt sich die Kennlinie für die Verbundverstärkerschaltung erhalten, indem man folgendermaßen vorgeht; Die Werte Vq_S werden um 0,6 Volt erhöht, und die V^-Skala wird um 0,6 Volt in positiver Richtung verschoben. Diese beiden Schritte werden durchgeführt, um den Spannungsabfall am Eingangskreis des Stromspiegels 5 zu berücksichtigen. Die I-p-Stromskala wird mit dem Faktor (mfri) multipliziert.

Die Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Verstärkerschaltung nach Figur Λ , wobei der Leitungstyp des Feldeffekttransistors V¹ komplementär gegenüber dem Leitungstyp des Stromspiegels 5 ist. In diesem Fall ist die Drainelektrode des Feldeffekttransistors 4- mit dem Eingangskreis und die Sourceelektrode mit dem Ausgangskreis des Stromspiegels 5 verbunden. Die Klemme 2 ist die dem Eingangs- und Ausgangskreis der Verstärkerschaltung nach Figur 3 gemeinsame Klemme.

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Eine zwischen die Klemmen Λ und 2 gelegte Eingangsspannung läßt einen Drainstrom des Feldeffekttransistors 4-¹ ' durch den Eingangskreis des Stromspiegels 5 fließen, so daß durch den Transistor 7 ein Kollektor-Emitter-Strom fließt, der den η-fachen Betrag des Drainstroms hat. Die Kennlinie des mit der Verstärkerschaltung nach Figur 3 gebildeten "Verbundtransistors" kann aus der üblichen I^/Vpg-Kennlinienschar auf JKLgende Weise erhalten werdeni Die V^g-Skala wird um 0,6 Volt in positiver Richtung verschoben, um den Spannungsabfall im Eingangskreis des Stromspiegels 5 zu berücksichtigen. Die Ijj-Skala vird mit dem Faktor (n+1) multipliziert.

Es ist eine große Zahl verschiedenartiger Stromspiegel bekannt, die an die Stelle des in der Figur 2 oder 3 gezeigten einfachen Stromspiegels treten können, um die vorliegende Erfindung in verschiedener V/eise auszuführen. Solche Stromspiegel können Feldeffekttransistoren anstelle von Bipolartransistoren enthalten. Der einfache mit Bipolartransistoren aufgebaute Stromspiegel ist jedoch in solchen Schaltungen vorteilhaft, bei denen die für den Feldeffekttransistor verfügbare Spannung V_DS begrenzt ist.

Die Figuren 4- bis 14- zeigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die dargestellten Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp mit isolierter Gateelektrode sind (IGFETs). Hierzu kann man beispielsweise sogenannte MOSFETs nehmen, d.h. Feldeffektransistoren mit Metall-Oxyd-Halbleiter-Aufbau.

Die Figur 4- zeigt einen Umkehrverstärker (Inverter), der aus einer Verstärkerschaltung nach Figur 2 und einer Verstärkerschaltung nach Figur 3 besteht, die jeweils als Verbundelemente die N-Kanal-bzw.P-Kanal-Feldeffekttransistoren eines herkömmlichen komplementären MOS-Umkehrverstärkers (CMOS-Inverter) ersetzen mögen. Die beiden Typen von Verstärkerschaltungen werden verwendet, um Elemente komplementärer Leitfähigkeit darzustellen, und sie können in der Schal-

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tungsanordnung integriert werden, indem man alle Bipolartransistoren in Vertikalstruktur mit ein- und demselben Leitfähigkeitstyp ausbildet. Die Klemme fi bildet den Eingang und die Klemme 9 den Ausgang des Inverters. Die Einfügung der Stromspiegel 5 und 5* bringt sehr geringe zusätzliche Streukapazität in den Schaltungsaufbau, insbesondere wenn die Transistoren 7 und 7¹ zusammen mit den Feldeffekttransistoren V' und V integriert sind. Die Transkonduktanzen (g -Werte) der Verbundanordnungen können wesentlich größer als diejenigen einfacher Feldeffekttransistoren gemacht werden, trotzdem bleiben die Streukapazitäten (C-Werte) etwa dieselben. Dies führt zu Verbesserung des Verhältniswerts pg /C und erhöht somit das Produkt von Verstärkungsfaktor und Bandbreite.

Die Sättigungswider stände der {jeweils durch Transistorverbund gebildeten Elemente sind wesentlich niedriger als bei einfachen Feldeffekttransistoren,und es ergibt sich eine niedrigere Ausgangsinpedanz während des Schaltens für einen gegebenen Stromverbrauch. Wenn im "eingeschalteten" Zustand die Drainströme hoch sind (z.B. hoher als 100 Microampere), dann ist die Sättigungsspannung beim Verbundelement niedriger als beim einfachen Feldeffekttransistor. Die Offsetspannung an dem sich selbst vorspannenden Transistor 6' ist nicht frei von Unempfindlichkeit gegenüber dem Eingangsrauschen, was jedoch meist einen nur geringen Nachteil darstellt. Man kann die Stromverstärkungen -(m+i) und -(n+i) der Stromspiegel 5 und 5' verschieden machen, um die komplementären Übertragungscharakteristika der Verbundelemente gewünschtenfalls zu justieren oder sie einander gleich einzustellen.

V/enn wie im vorliegenden Fall das Transkonduktanzverhältnis zwischen den als Paar einander zugeordneten komplementärleitfähigen Elementen genau vorhergesagt werden kann, dann ist die Störfestigkeit gegenüber Rauschen jeder Polarität

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vorhersagbar, so daß man sich darauf einstellen kann. Die Figur 5 zeigt einen komplexeren Umkehrverstärker, der jedoch viele Merkmale mit dem Verstärker nach Figur 4- ^emeinsam hat. Ein doppelter Ausgangsstromspiegel 10 reagiert auf einen seiner Eingangsklemme 11 zugeführten Steuerstrom I_Orji mit einem Bedarf an Ausgancsströmen Z. und Ip. Die Ströme I₇. und I₂ halten Teilbeträge der Ströme, die ansonsten in voller Höhe zu den Eingangskreisen der Stromspiegel 5 bzw. 5' fließen würden, von diesen Eingangskreisen ab. Dies erlaubt eine einstellbare Reduzierung des Stromflusses in den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 7 und 7'» wenn das Ausgangssignal des Umkehrverstärkers an der Klemme 9 auf einem Ruhewert liegt, d.h. mitten zwischen den Versorgungspotentialen +V und -V. Man kann dafür sorgen, daß sich der Steuerstrom Igm iro wesentlichen linear mit der Potentialdifferenz zwischen +V und -V ändert, z.B. indem man ein ohmsches Element zwischen das Potential +V und die Klemme 11 schaltet. Man kann im Umkehrverstärker nach Figur 5 eine Diode 111 vorsehen, um die Symmetrie der Signalausschläge am Ausgang zu verbessern.

Die Figur 6 zeigt eine Vorspannungsquelle, die bei Beaufschlagung mit einem aus einer Konstantstromquelle 12 kommenden Strom zwischen ihren Klemmen 13 und 14 eine Offsetspannung entstehen läßt, die im wesentlichen 1 1/2 mal so hoch wie die Offsetspannung am selbstvorgespannten Feldeffekttransistor 15 ist. Dieser selbstvorgespannte Feldeffekttransistor 15 und ein ebenfalls selbst-vorgespannter Verbundtransistor 16, der ähnlich wie die Verstärkerschaltung nach Figur 3 aufgebaut ist, sind in Reihe zueinander zwischen den Klemmen 13 und 14 angeordnet, um Strom aus der Stromquelle 12 zu empfangen. Der Spannungsabfall am selbstvorgespannten Verbundtransistor 16 ist gleich der Source-Gate-Spannung ^54.11 des Transistors 4". Wenn der Stromverstärkungsfaktor m des Stromspiegels 5 einigemale so groß wieder Wert 1 ist, dann fließt

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der größte Teil des von der Quelle 12 kommenden Stroms über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 7 anstatt über die Source-Gate-Strecke des Feldeffekttransistors 4" und den selbstvorgespannten Transistor 6. Somit ist der erforderliche Wert von V_GSZ,„zur Aufrechterhaltung dieses relativ kleinen Teilbetrags des von der Quelle 12 kommenden Stroms nur ein Bruchteil der Source-Gate-Spannung Vqq.,-, die am selbstvorgespannten Feldeffekttransistor 15 erforderlich ist, um diesen Transistor den gesamten Strom von der Quelle 12 leiten zu lassen. Der selbstvorgespannte Verbundtransistor 16 kann mit einer beliebigen Anzahl η selbst-vorgespannter Feldeffekttransxstoren 15 in Reihe geschaltet sein, um auf einen Vorstrom hin eine Spannung (ⁿ'^G.s^5)⁺^Gszj.n ^zu erzeugen. Der zur Bildung des gewünschten Bruchteils von V_Gg erforderliche Wert für m hängt von den jeweiligen Drainstrom/Vgg-Kennlinien der Feldeffekttransxstoren ab. Es ist darauf zu achten, daß der Bruchteil von V^g groß genug gewählt wird, damit der zum Erreichen der Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors notwendige Schwellenwert von Y„a überschritten wird und &mit auch die Spannung V^g ausreichend hoch gehalten wird, um eine Spannungssättigung im Feldeffekttransistor zu vermeiden.

Die Figur 7 zeigt einen Stromspiegel 20 mit einer Eingangsklemme 21, einer gemeinsamen Klemme 22 und einer Ausgangsklemme 23. Ein Feldeffekttransistor 24· befindet sich in Kaskodeschaltung mit einem Feldeffekttransistor 25, und der Drainstrom des Feldeffekttransistors 24 wird über den Feldeffekttransistor 25, der hierfür als Verstärker in Gate-Schaltung arbeitet, zur Eingangsklemme 21 geführt. Die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 24 ist ebenfalls mit der Klemme 21 verbunden, so daß dieser Transistor selbstvorgespannt ist, d.h. mit automatischer Vorspannung betrieben wird, womit sein Drainstrom gleich dem von der Klemme 21 angeforderten Strom gemacht wird. Der Feldeffekttransistor

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ist mit einem weiteren Feldeffekttransistor 26 Source an Source und Gate an Gate zusammengeschaltet, so daß die Spannungen V^c, dieser Transistoren einander gleich sind und ihre Drainströme zueinander im selben Verhältnis wie ihre T_ranskonduktanzen stehen. Der Feldeffekttransistor 26 befindet sich in Kaskodeschaltung mit einem Feldeffekttransistor 27» undder Drainstrom des Feldeffekttransistors 26 wird durch den hierfür als Verstärker in Gate-Schaltung wirkenden Feldeffekttransistor 27 ohne Verstärkung oder Dämpfung zur Ausgangsklemme 23 geführt.

Die Potentiale an den Gateelektroden der Feldeffekttransistoren 25 und 27 sind jeweils gegenüber dem Potential der gemeinsamen Klemme 22 um ein Maß versetzt, welches im wesentlichen das 1,5-fache der V„_g-Werte der Feldeffekttransistoren 24, 25, 26, 27 für Ströme im Nennbereich der Schaltungsanordnung. Dieser Potentialoffset wird mit einer Vorspannungsquelle nach Figur 6 erzeugt, deren Klemme 13 niit der gemeinsamen Klemme 22 und deren Klemme 14 mit den zusammengeschalteten Gateelektroden der Feldeffekttransistoren 25 und 27 verbunden wird." Eine Sourcefolgerwirkung der Feldeffekttransistoren 25 und 27 führt dazu, daß ihre Source-Ruhepotentiale um etwa 0,5 V„_g weniger positiv sind als das Potential an der Klemme 22, so daß die V^g-Ruhespannungen der Feldeffekttransistoren 24 und 26 etwa 0,5 x so groß wie ihre V^g-Ruhespannungen sind.

Der Stromverstärker 20 hat die attraktive Eigenschaft, daß seine Eingangsspannung zwischen den Klemmen 21 und 22 trotz der Kaskodeschaltung der Feldeffekttransistoren 24 und 25 nur 1 V^r. beträgt. Ferner kann trotz der Kaskodeschaltung der Feldeffekttransistoren 26 und 27 die Ausgangsspannung des Stromverstärkers zwischen den Klemmen 23 und 24 nahe an die Hälfte des Werts V_rQ heranreichen, ohne die Stromverstärkung des Verstärkers 20 merklich zu beeinträchtigen. Der Feldeffekttransistor 25 wird somit bei einer Drain-

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Source-Spannung V-pg betrieben, die ungefähr halb so groß wie die Gate-Source-Spannung V_GS dieses Transistors ist.

Infolge der Kaskodeschaltung der Feldeffekttransistoren 26 und 27 ist die Drainelektrode des Feldeffekttransistors 26 gut gegenüber Potentialänderungen an der Klemme 23 entkoppelt, so daß Differenzen in den Spannungen V-pg zwischen den Feldeffekttransistoren 24 und 26, die das Transkonduktanzverhältnis zwischen diesen Feldeffekttransistoren beeinflussen könnten, wesentlich reduziert werden. Dies führt dazu, daß die in die Klemme 23 zurückgemessene Ausgangsimpedanz höher ist· Auch wird das Verhältnis zwischen den Transkonduktanzen der Feldeffekttransistoren 24 und 26 und somit die Stromverstärkung des V_erstärkers 20 im wesentlichen allein durch die Geometrie der Feldeffekttransistoren 24 und 26 bestimmt und ist somit weniger abhängig von Schwankungen der Ausgangsspannung zwischen den Klemmen 22 und 23.

Die Figur 8 zeigt einen Stromspiegel 30 mit einer Eingangsklemme 31» einer gemeinsamen Klemme 32 und einer Ausgangsklemme 33· Die Stromverstärkung des Stromspiegels 30 ist gleich der Transkonduktanz des Transistors 36 dividiarb durch die Transkonduktanz des Transistors 34· Der Feldeffekttransistor 34 hat eine über die Elemente 35 und 38 führende Drain-Gate-Rückkopplung, um die Source-Gate-Spannung Vggz/f. dieses Feldeffekttransistors auf einen Wert zu stabilisieren, bei dem dieser Feldeffekttransistor ehen Drainstrom liefert, der gleich dem an der Klemme 31 angeforderten S-^r om -I ist·

Die zwischen Source und Gate des Feldeffekttransistors 36 gelegte Spannung Vggxg führt dazu, daß der von diesem Feldeffekttransistor gelieferte Drainstrom proportional dem vom Feldeffekttransistor 34 gelieferten Drainstrom ist, und zwar entsprechend dem Verhältnis der Transkonduktanzen der Feldeffekttransistoren 36 und 34, Der Drainstrom des Feldeffekttransistors 36 wird über die Elemente 37 und 39 ohne Verstär-

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kung oder Dämpfung auf die Ausgangsklemme 33 gekoppelt. Die Art der Zusammenschaltung des Feldeffekttransistors 35 mit dem Stromverstärker 38 ist ähnlich wie die Zusammenschaltung des Feldeffekttransistors 4-" mit dem Stromspiegel 5 in der selbstvorgespannten Verbundtransistorschaltung 16 nach Figur 6. So wie die Schaltung 16 zwischen ihren Klemmen 2 und 4· eine Spannung aufrechterhält, die im wesentlichen gleich ist der halben Spannung V«g des vom selben Strom aus der Quelle 12 durchflossenen selbstvorgespannten Feldeffekttransistors 15» wird auch im Stromverstärker 30 nach Figur 8 durch die Zusammenschaltung des Feldeffekttransistors 35 und des Stromverstärkers 38 als Reaktion auf den Drainstrom des Feldeffekttransistors 34- zwischen der Drainelektrode des Feldeffekttransistors 34- und der Eingangsklemme 31 eine Spannung aufrechterhalten, die im wesentlichen gleich ist der Hälfte der Spannung ^qq-z^.· Bas heißt,der Feldeffekttransistor 34- wird bei einer Sourae-Drain-Spannung Vpg^zj. betrieben, die im wesentlichen halb so groß wie die Gate-Source-Spannung ^GS34· ^^s*» ^{was se:}*-^ne Transistorwirkung nicht wesentlich stört und was dazu führt, daß V-ngsjzi einen ähnlichen V/ert wie die Source-Drain-Spannung V_DS^g des Feldeffekttransistors 36 hat.

Der Feldeffekttransistor 36 wird nun mit einer festen Source-Drain-Spannung Vjjg^g betrieben j anstatt seine Drainelektrode direkt mit der Ausgangsklemme 33 zu verbinden. Hiermit soll erreicht werden, daß die Transkonduktanz des Feldeffekttransistors 36 (und somit auch die Stromverstärkung des Stromverstärkers 30) weniger stark durch Spannungsausschläge an der Ausgangsklemme 33 beeinträchtigt wird. Zu diesem Zweck ist die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 37 auf das gleiche Potential vorgespannt wie die Gateelektrode des Feldeffekttransistors 35» und der Stromverstärker 39 dient dazu, einen gleichen Teil des Stroms I durch den Ausgangskreis des Stromverstärkers 39 statt durch seinen Eingangskreis und den Kanal des Feldeffekttransistors 37 zu leiten· Wenn

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somit die Feldeffekttransistoren 37 und 36 bezüglich ihrer Geometrien von Kanal und Gate im gleichen Verhältnis aufeinander abgestimmt sind wie die Feldeffekttransistoren 35 und 34 zueinander, dann sind die Spannungen V_GS der Feldeffekttransistoren 35 und 37 beide etwa gleich 0,5 V_rq7,_a. Somit sind

^DS34 ^eide ^^m wesentlichen einander gleich und gleich mit 0,5

Die Figuren 9 und 10 zeigen Varianten 30' und 30" des Stromverstärkers 30. In der Schaltung nach Figur 9 sind die Gateelektroden der Feldeffekttransistoren 34 und 36 auf das Potential des Eingangsanschlusses 41 anstatt auf das Potential des gemeinsamen Anschlusses des Stromverstärkers 36 vorgespannt. Dies erhöht die auf -I ansprechende Eingangsspannung zwischen den Klemmen 31 und 32 auf Vr-g^Zf. plus der Basis-Emitter-Offsetspannung des Eingangstransistors des Stromverstärkers 38. Hiermit kann die Spannung Y„„ des Feldeffekttransistors etwas höher werden, ohne V-pg^ in unerwünschter W§ise zu vermindern, so daß (m+1) kleiner gemacht werdenuid somit Platz auf einem integrierten Schaltungsplättchen gespart werden kann. Im Falle der Figur 10 sind auch die Gateelektroden der Feldeffekttransistoren 35 und 37 niit dem Eingangsanschluß des Stromspiegels 38 verbunden.

Die Figur 11 zeigt einen Stromverstärker 40 mit außergewöhnlich guter Bandbreite. Zwei Feldeffekttransistoren 44 und 45 siift beide mit ihren Gateelektroden an die Eingangsklemme 41 eines Stromverstärkers 40 angeschlossen und beide mit ihren Sourceelektroden an die gemeinsame Klemme 42 angeschlossen. Die Feldeffekttransistoren 44 und 54 haben somit im wesentlichen gleiche Gate-Source-Spannungen V„_s, und ihre Drainströme stehen zueinander im selben Verhälizis wie ihre Transkonduktanzen. Die Transkonduktanzen der Feldeffekttransistoren 44 und 54· stehen in proportionaler Beziehung zum jeweiligen Verhältnis der Kanalbreite zur Kanallänge, wobei die Beziehung umso besser eingehalten wird, je enger sich die Spannungen V^ dgR ffel4effek47|>5ansistoren 44 und 54 gleichen.

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Infolge der direkten Verbindung zwischen der Eingangski emme 21 und der Gateelektrode des Feldeffekttransistors 44· stellt sich die Spannung Vqqi^ auf einen solchen Wert ein, daß der Drainstrom des Feldeffekttransistors 44 im wesentlichen gleich -I /(m+i) ist. Dieser dem Einrangsanschluß des Stromspiegels 45 zugeführte Strom hat zur Folge, daß dieser Stromspiegel einen Strom gleich -I von seinem mit der Einganssklemme 41 verbundenen gemeinsamen Anschluß liefert. Ein Strom von im wesentlichen dem Betrag -ml /(m+i) fließt von der gemeinsamen Klemme 42 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 47 zur Eingangsklemme 41. Somit stellt die Drain-Gate-Rückkopplung des Feldeffekttransistors 44 die Summe der Emitterströme der Sperrschichttransistoren 46 und 47 auf einen Wert ein, der gleich ist dem an der Singangsklemme 41 geforderten Strom -I .

Der Drainstrom des Feldeffekttransistors 54 wird direkt auf die Ausgangsklemme 43 des Stromverstärkers gekoppelt. Im Stromverstärker 40 erfolgt diese direkte Kopplung mit Hilfe eines Stromspiegels 55* der so geschaltet ist, daß er den Drainström des Feldeffekttransistors 54 mit dem Faktor (m+i) multipliziert. Der Transistor 56 stellt seine Basis-Emitter-Spannung so ein, daß er den Drainstrom des Feldeffekttransistors 54 aufnimmt; dieser Drainstrom ist gleich -kl A1+1), wobei k = gj-zj^/g-c^. Durch entsprechende Bemessung des Verhältnisses zwischen den effektiven Basis-Emitter-übergangsflachen der Transistoren 57 und 56 ist ddftir gesorgt, daß der Emitterstrom des Transistors 57ra-maLso groß wie der Emitterstrom des Transistors 56 ist. Das heißt,der Emitterstrom des Transistors 57 ist gleich -kml /(m+1) und wird mit dem von der Klemme 42 zum Kollektor des Transistors 57 fließenden Strom bereitgestellt. Die Summe der Emitterströme der Transistoren 56 und 57» die -kl beträgt, fließt zur Ausgangsklemme 43.

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Mit der Schaltungsanordnung nach Figur 11 läßt sich deswegen eine bessere Bandbreite als mit normalen Feldeffekttransistor-Stromspiegeln erzielen, weil der Stromspiegel 4-5 die Transkonduktanz des Feldeffekttransistors 44 mit einem Faktor multiplizieren kann, der größer ist als der Faktor, um den die Kapazität an der Eingangsklemme 4-1 infolge des Vorhandenseins des Stromspiegels erhöht wird. Der Stromverstärker 4-0 hat außerdem eine niedrigere Off set spannung am Eingang als bekannte Feldeffekttransistor-Stromspiegelverstärker, weil die Spannung V^g des Feldeffekttransistors gemäß der Erfindung klein gehalten wird.

Der in Figur 12 dargestellte Stromverstärker 4-0' unterscheidet sich vom Stromverstärker 4-0 darin, daß das Potential an den Gateelektroden der Transistoren 4-4- und 54- gegenüber dem Potential an der Eingangsklemme 41 um die Offsetspannung am selbstvorgespannten Transistor 4-6 versetzt ist.

Die Figur 13 zeigt das Schaltbild einer Differenzverstärkerstufe, die sich als Eingangsstufe eines Funktionsverstärkers eignet. Zwei Verbundtransistoren 60 und 70, die jeweils aus¹: einer Verstärkeranordnung der in Figur 3 gezeigten Art bestehen, sind nach Art einer emitter-Oder sourcegekoppelten Gegentaktstufe (long-tailed pair) miteinander verbunden. Die äquivalenten Sourceelektroden 62 und 72 der Verbundtransistoren 60 und 70 sind an einen Knotenpunkt 81 angeschlossen, der aus der Quelle 80 einen Konstantstrom 2I_Q empfängt. Unter der Voraussetzung, daß die als äquivalente Gateelektroden der Verbundtransistoren 60 und 70 anzusehenden Klemmen 61 und 71 auf gleichen Ruhepotentialen liegen, teilt sich der Strom 2Iq zu gleichen Ruheströmen an den Klemmen 62 und 72 auf. In Figur 13 sind die gleichen Ruhepotentiale an den äquivalenten Gatelektroden 61 und 71 als Massepotential dargestellt, bezüglich dessen die von den Spannungsquellen 82 und 83 gelieferten Betriebsspannungen positiv und negativ sind.

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Eine Signalquelle 84- überlagert dem Ruhepotential an der Klemme 61 ein Eingangssignal. Die Klemmen 63 und 73 sind die äquivalenten Drainelektroden der Verbundtransistoren 60 und 70.

Ein aus Transistoren ⁰A und 95 bestehender Stromspiegel ist mit seiner Eingangsklemme 91 an die Klemme 63 angeschlossen, wehrend seine gemeinsame Klemme 92 auf der von der Batterie 83 gelieferten negativen Betriebsspannung liegt. Die Ausgangsklemme 93 des Stromspiegels 90 ist mit der Klemme 73 verbunden. Der Stromspiegel 90 bildet eine aktive "Drain"-Last für jeden der Verbundtransistoren 60 und 70 und wirkt als Gegentakt/Eintakt-Signalumsetzer, um ein der Differenz der "Drain"-Ströme der Verbundtransistoren 60 und 70 entsprechendes Signal auf die Eingangselektrode eines Transistors 85 in einem nachgeschalteten Verstärker zu geben. Der Stromspiegel 90 und der nac'hgeschaltete Transistorverstärker sind als Beispiel in ihren einfachsten bekannten Formen dargestellt. Die Batterie 82 liefert eine positive Versorgungsspannung, an welche die Stromquelle 80 angeschlossen ist, um den Kreis für den zum Knotenpunkt 81 gelieferten Strom zu schließen.

Sourcegekoppelte Feldeffekttransistoren in einer Gegentaktstufe sind bisher als Eingangsstufe eines integrierten Funktionsverstärkers verwendet worden, wie es in der USA-Patentschrift 3' 852 679 beschrieben ist. Solche Feldeffekttransistoren haben extrem hohe Eingangsimpedanzen, so daß Fehler durch eingangsseitigen Stromoffset praktisch vermieden werden. Die Verwendung solcher Differenzverstärker als Eingangsstufen in integrierten Funktionsverstärkern führte häufig zu einer Einschränkung der Bandbreite. Die dem Kehrwert der Transkonduktanzen (g_m) entsprechenden Sourceimpedanzen der Feldeffekttransistoren können gemeinsam mit den Source-Masse-Kapazitäten (C) zu einer dominierenden Zeitkonstante führen.

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Das heißt, es gibt eine Gütezahl g_m/C, die das Produkt von Verstärkungsfaktor und Bandbreite des gesamten Funktionsverstärkers bestimmt.

Der herkömmliche Weg zur Erhöhung der Transkonduktanz g von Transistoren emitter- oder sourcegekoppelter Gegentaktstufenbesteht darin, den Pegel der Transistorströme zu erhöhen. Eine solche Erhöhung des Strompegels vergrößert ,"jedoch die Offset-Fehlerspannung zwischen den Gateelektroden sourcegekoppelter Feldeffekttransistoren, sobald ihre Schwellenwerte für die Leitfähigkeit überschritten. In einem Feldeffekttransistor steigt die Transkonduktanz g_m weniger schnell als der erhöhte Sourcestrom an, so daß zwischen den Gateelektroden sourcegekoppelter Feldeffekttransistoren mit dem Ansteigen der kombinierten Sourceströme eine immer größerwerdende Fehleroffsetspannung erforderlich ist, um die Fehlanpassung in ihren Drainströmen zu decken, die durch Fehlanpassung ihrer relaitven Geometrien oder durch die nachfolgende Schaltungsanordnung auferlegt ist.

Um zu vermeiden, daß man am Eingang einen erhöhten Offsetspannungsfehler ii Kauf nehmen muß, ist es wünschenswert, die Gütezahl g /C zu erhöhen, ohne den Strompegel im Transistorpaar erhöhen zu müssen. Die Transkonduktanz g eines Feldeffekttransistors ist jedoch proportional seiner Kanalbreite und somit seiner Fläche auf dem integrierten Schaltungsplättchen, und die effektive Source-Masse-Kapazität ist wiederum proportional der vom Feldeffekttransistor auf dem integrierten Schaltungsplättchen eingenommenen Fläche.

In der Differenzverstärkerstufe nach Figur 13 sind die bei bekannten Anordnungen verwendeten einfachen Feldeffekttransistoren durch Verbundtransistoren 60 und ?0 ersetzt. Der Verbundtransistor 60 besteht aus einem Feldeffekttransistor 64 und einem Slromspiegel 65, mit dem die Transkonduktanz des

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Feldeffekttransistors 64- um den Faktor (m+1) multipliziert wird. Durch den Kanal des Feldeffekttransistors 64-fließt als Ruhestrom nur der Bruchteil(1/m+1) des Stroms Iq, während der restliche Teil von Iq durch den Ausgangskreis des Stromspiegels 65 fließt. Ähnliche Ruhestrombedingungen werden im Verbundtransistor 70 infolge der kombinierten Wirkungen des Feldeffekttransistors 74- und des Stromspiegels erhalten.

Diese Verminderung des Source-Drain-Ruhestroms im Feldefielttransistor 64- verglichen mit dem Fall eines anfachen Feldeffekttransistors hat zur Folge, daß für einen gegebenen Wert von Iq der Beitrag des Verbundtransistors 60 zum eingangsseitigen Offsetspannungsfehler geringer ist. Wenn nun ein Feldeffekttransistor einen ausreichend hohen Source-Drain-Strom führt, um im Bereich der quadratischen Charakteristik seiner g /!„-Kennlinie zu arbeiten (Ι_σ sei der Source-■ m ο ο

Drain-Strom), dann hat eine Verminderung des Stroms In um den Faktor (m+1) zur Folge, daß sich die Transkonduktanz g nur um einen Faktor V75i+"T7 vermindert. Da gedoch der auf eine Eingangssignalspannung hin erzeugte Drainstrom des Feldeffekttransistors 64- mit dem Faktor (πη-1) multipliziert am "Drain"-Anschluß 63 des Verbundtransistors 60 erscheint, erreicht man eine Erhöhung der Gesamttranskonduktanz g des Verbundtransistors 60 um den Faktor -i/ · Somit ist die Gütezahl g /C der Differenzverstärkerstufe nach Figur 13 größer als im Falle einer herkömmlichen Gegentaktstufe mit lediglich zwei einfachen sourcegekoppelten Feldeffekttransistoren, wenn es nur gelingt, die Erhöhung der Kapazität zwischen dem Knotenpunkt 81 und Masse infolge des Vorhandenseins der Kollektor-Masse-Kapazitäten der Transistoren 67 und 77 geringer zu halten, als es einer Erhöhung um den Faktor (m+1) entspricht.

Glücklicherweise ist dies in monolithischen Siliziumschaltungen leicht zu erreichen, indem man die KPN-Transistoren 67 und 77 mit herkömmlicher Vertikalstruktur in getrennten

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Isolierwannen aus N-dotiertem Material über einem P -Substrat herstellt. Die Isolierwannen können fEchenmässig recht klein gehalten werden, auch wenn die Transistoren 67 und 77 so ausgelegt werden, daß sie beträchtliche Kollektor-Emitter-Ströme aufzunehmen vermögen. Daher wird bei diesen Transistoren die Kapazität zwischen Isolierwanne und P⁺-Substrat, die wegen der Vorspannung des P⁺-Substrats auf das negative Versorgungspotential und somit wegen der Verbindung des Substrats mit Masse zur Kapazität zwischen dem Knotenpunkt 81 und Masse beiträgt, kleingehalten. Selbst bei Source-Drain-Strömen, die wesentlich niedriger sind als es zum Betrieb im quadratischen Bereich der Kennlinie der Feldeffekttransistoren 64 und 74- nötig ist, vermindern sich die Transkonduktanzen g dieser Feldeffekttransistoren nicht in dem schnellen Maß, wie die Strompegel vermindert werden.

Es ist zweckmässig, einen Funktionsverstärker mit einer einzigen Versorgungsquelle zu betreiben. Wenn man im Falle der Figur 13 die Batterie 83 durch eine Direktverbindung ersetzt, dann wird die Drain-Source-Spannung mehr herabgesetzt als erwünscht. W_enn man MOS-Feldeffekttransistoren mit niedriger Schwellenspannung verwendet, dann kann es vorkommen, daß die beiden Offsetspannungen Vg-g an den Halbleiterübergängen der selbstvorgespannten Transistoren 94 und 66 plus die Drain-Source-Sättigungsspannung des Feldefi&ttransistors 64 bei einem Temperaturausschlag die Source-Gate-Spannung des Feldeffekttransistors 64 überschreitet und somit zur Sperrung dieses Transistors führt.

Die Figur 14 zeigt eine zweckmässigere Schaltung für den Betrieb mit einer einzigen Versorgungsquelle. Die beiden Verbundtransistoren 60* und 70 * sind ähnlich wie die betreffenden Elemente 60 und 7° in Figur 13, nur daß die Transistoren 66, 67, 76 und 77 mit Emittergegekopplungswiderständen 68, 69, 78 und 79 versehen sind und daß die Klemmen 63 und 73 an das Bezugspotential (Masse) angeschlossen

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sind. Die an den Widerständen 68, 69, 78 und 79 abfallenden Spannungen werden niedriger als 0,5 Volt gehalten, und die Verminderung der Drain-Source-Ruhespannung für die Feldeffekttransistoren 64 und 7²J- ist mit dem Fortlassen des Stromspiegelverstärkers 90 weniger stark. Die Leitwerte der Emittergegenkopplungswiderstände 68, 79, 78 und 79 stehen zueinander in den gleichen Verhältnissen wie die Transkonduktanzen der Transistoren 66, 67, 76 und 77 (in dieser Reihenfolge).

Der Stromspiegel 90' tritt an die Stelle des Stromspiegels 90 und ist diesem gegenüber vom komplementären Leitungstyp. Er kann z.B. so ausgebildet sein, wie es in der bekanntgemachten USA-Patentanmeldung Nr. B 387, 171 beschrieben ist. D_er Stromspiegel 90' bildet eine aktive Kollektorlast für jeden der Transistoren 96 und 97 und wirkt als Gegentakt/ Eintakt-Signalumsetzer, der die Kollektorstromänderungen der Transistoren 96 und 97 differentiell kombiniert, um an der Klemme 100 ein Ausgangssignal zu erzeugen. Der Transistor 96 ist so angelegt, daß sein Basis-Emitter-Kreis eine m/nmal so hohe Impedanz wie derjenige des Transistors 67 hat und den Basis-Emitter-Kreisen der Transistoren 66 und 67 parallel liegt. Daher steht der Kollektorstrom des Transistors 96 zum Kollektorstrom des Transistors 67 im Verlätnis n/m, wobei m das Verhältnis der Basis-Emitter-Übergangsfläche des Transistors 96 zu derjenigen des Transistors 66 ist.Der Transistor 97 ist bezüglich der Transistoren 76 und 77 in der gleichen Weise angelegt.

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Claims

Patentansprüche

Verstärkerschaltung mit einem ersten Stromspiegelverstärker, der eine Eingangsklemme, eine Ausgangsklemme und eine gemeinsame Klemme aufweist und zwischen seiner Ausgangsklemme und seiner gemeinsamen Klemme einen Ausgangskreis besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem -Stromspiegelverstärker (5; 5¹; 39; 55; 65) ein erster Feldeffekttransistor (4; 4^f ; 4"; 37; 54; 64) gekoppelt ist, der als Eingang eine Gateelektrode hat und einen Kanal mit einer Sourceelektrode am einen und ener Drainelektrode am anderen Ende aufweist, wobei der Kanal des Feldeffekttransistors zwischen die Eingangs- und die Ausgangsklemme (2 und 3; Drain und Source von 37; Drain von 54 und 42; Kollektor von 66 und 62) des ersten Stromspiegelverstarkers geschaltet ist.

2· Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldeffekttransistor (4¹) vom selben Leitungstyp wie der erste Stromspiegelverstärker (5¹) ist und mit seiner Sourceelektrode an die Eingangsklemme des ersten Stromspiegelverstarkers und nLt seiner Drainelektrode an die Ausgangsklemme des ersten Stromspiegelverstarkers angeschlossen ist·

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungstyp des ersten Feldeffekttransistors (4"; 37; 54; 64) komplementär zum Leitungstyp des ersten Stromspiegelverstarkers (5; 39; 55; 65) ist und daß die Sourceelektrode des eisten Feldeffekt-

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transistors mit der Ausgangsklemme des ersten Stromspiegelverstärkers und die Drainelektrode des ersten Feldeffekttransistors mit der Eingangsklemme des ersten Stromspiegelverstärkers verbunden ist.

4-, Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet:

daß ein zweiter Stromspiegelverstärker (5^f) vom selben Leitungstjrp wie der erste Stromspiegelverstärker (5) vorgesehen ist, der eine Eingangsklemme (Kollektor von 6'), eine gemeinsame Klemme (-V) und eine Ausgangsklemme (9) aufweist;

daß ein zweiter Feldeffekttransistor (4-') mit einem gegenüber dem ersten Feldeffekttransistor (4-") entgegengesetzten Leitungstyps vorgesehen ist, der eine mit der Ausgangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbundene Drainelektrode, eine mit der Eingangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbundene Sourceelektrode sowie eine Gateelektrode aufweist;

daß eine Eingangsklemme (8) für die gesamte Verstärkerschaltung mit den Gateelektroden des ersten Feldeffekttransistors (4-") und des zv/eiten Feldeffekttransistors (4-' ) verbunden ist und daß eine Ausgangsklemme (9) für die gesamte Verstärkerschaltung mit der gemeinsamen Klemme des ersten Stromspiegelverstärkers und mit der Ausgangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbunden ist und daß weiterhin ein erster und ein zweiter Anschiß (+V, -V) zum Anlegen einer Betriebsspannung zwischen diese Anschlüsse vorgesehen ist, wobei der eine dieser Anschlüsse mit der Ausgangsklemme des ersten Stromspiegelverstärkers undder andere mit der gemeinsamen Klemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbunden ist.

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5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangsklemme Ci3) und die gemeinsame Klemme (Emitter von 6, 7) des ersten Stromspiegelverstärkers (5) eine Vorstromquelle (12) geschaltet ist und daß zwischen der gemeinsamen Klemme des ersten S-^romspiegelverstärkers und der Gateelektrode des ersten Feldeffekttransistors (4") eine Gleichstrorarückkopplung (unbezeichnete Leitung) vorgesehen ist, um zwischen der Ausgangsklemme und der gemeinsamen Klemme des besagten 8tromspiegelverstärkers eine vom Vorstrom aus der Vorstromquelle abhängige Spannung zu erzeugen.

6. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet

daß zwischen der Ausgangsklemme (13) des ersten Stromspiegelverstärkers (5) und der Gateelektrode des ersten Feldeffekttransistors (4·¹¹) eine Gleichstromrückkopplung (Leitung)vorgesehen ist, um zwischen der Ausgangsklemme und der gemeinsamen Klemme (Emiifcer von 6, 7) des ersten Stromspiegelverstärkers eil erstes Zweipolnetzwerk zu schaffen;

daß ein zweiter Feldeffekttransistor (15) niit einer Sourceelektrode und zusammengeschalteten Gate- und Drainelektroden vorgesehen ist, um ein zweites Zweipolnetzwerk zu bilden;

daß an die Serienschaltung des ersten mit dem zweiten Zweipolnetzwerk eine Vorstromquelle (12) in derartiger Polarität angeschlossen ist, daß die Serienschaltung leicht vom Vorstrom durchflossen werden kann, um eine Vorspannung über der Serienschaltung zu erzeugen;.

daß ein dritter (26) und ein vierter (27) Feldeffekt-Transistor jeweils mit Drainelektrode, Sourceelektrode und Gateelektrode vorgesehen sind;

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daß der dritte und der vierte Feldeffekttransistor eine erste Kaskodeschaltung bilden, worin der dritte Feldeffekttransistor als Verstärker in Sourceschaltung geschaltet ist, und daß der vierte Feldeffekttransistor als Verstärker in Gateschaltung geschaltet ist und mit seiner Sourceelektrode an die Drainelektrode des dritten Feldeffekttransistors angeschlossen ist, und daß die besagte Vorspannung zwischen die Soirceelektrode des dritten Feldeffekttransistors und die Gateelektrode des vierten Feldeffekttransistors gelegt ist;

daß eine Eingangsklemme (21) für die gesamte Verstärkerschaltung mit der Gateelektrode des dritten Transistors verbunden ist;

daß eine Ausgangsklemme (23) für die gesamte Verstärkerschaltung mit der Drainelektrode des "derten Transistors verbunden ist;

(22)

daß eine gemeinsame Klemme/für die gesamte Verstärkerschaltung mit der Sourceelektrode des dritten Transistors verbunden ist·

7· Verstärkerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß ein fünfter (24) und ein sechster (26) Feldeffekttransistor jeweils mit Drainelektrode, Sourceelektrode und Gateelektrode vorgesehen sind;

daß der fünfte und sechste Transistor eine zweite Kaskodeschaltung bilden, worin der fünfte Transistor als Verstärker in Sourceschaltung arbeitet und der sechste Transistor als Verstärker in Gateschaltung geschaltet ist und mit seiner Sourceelektrode an die Drainelektrode des fünften Feldeffekttransistors angeschlossen ist;

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daß die erste Kaskodeschaltung (26, 27) und die zweite Kaskodeschaltung (24, 25) in der gesamten Stromspiegel-Verstärkerschaltung so verschaltet sind, daß eine Verbindung zwischen der Sourceelektrode des fünften Feldeffekttransistors und der gemeinsamen Klemme (13) der gesamten Verstärkerschaltung, eine Verbindung zwischen den Gateelektroden des fünften (27) und des sechsten Feldeffekttransistors und eine Verbindung zwischen der Drainelektrode des sechsten Feldeffekttransistors und der Gateelektrode des dritten Feldeffekttransistors (26) besteht·

8. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet,

daß ein zweiter Stromspiegelverstärker (38; 45) vom selben Leitungstyp wie der erste Stromspiegelverstärker (39; 55) vorgesehen ist,der eine Eingangsklemme (Drain von 35 oder 44), eine Jlusgangsklemme (Source von 35 oder 44) und eine gemeinsame Klemme (31; 41) aufweist;

daß ein zweiter Feldeffekttransistor (35; 44) des selben Leitungstyps wie der erste Feldeffekttransistor (37; 54) vorgesehen ist, dessen Gate- und Drainelektroden mit cfer Eingangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers und dessen Sourceelektrode mit der Ausgangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbunden ist;

daß die Eingangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers mit der Gateelektrode des ersten Feldeffekttransistors (37 oder 54) verbunden ist und daß eine Eingangsklemme (31; 4-1) der gesamten Stromspiegelverstärkeranordnung mit der gemeinsamen Klemme des zweiten S-f-romspiegelverstärkers verbunden ist und daß eine

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Ausgangsklemme (33; 4-3) der gesamten Stromspiegelverstärkeranordnunn; mit der gemeinsamen Klemme des ersten Stromspiegelverstärkers verbunden ist und daß jeweils eine Verbindung zwischen den Sourceelektroden des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors und einer gemeinsamen Klemme (32; 4-2) für die gesamte StromspiegiVerstärkeranordnung besteht.

9· Verstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Sourceelektroden des ersten (54-)und des zweiten (MA-) Feldeffekttransistors einerseits und der gemeinsamen Klemme (4-2) andererseits Gleichstromverbindungen ohne wesentliche Zwischenimpedanzen sind.

10. Verstärkerschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Sourceelektroden des ersten (37) und des zweiten (35) Feldeffekttransistors einerseits und der gemeinsamen Klemme (32) andererseits einen dritten (36) bzw. einen vierten (34-) Feldeffekttransistor enthalten, die vom gleichen Leitungstyp wie der ersteund zweite Feldeffekttransistor sind und jeweils eine Drain- und Sourceelektrode mit einem dazwischenliegenden Kanal sowie eine Gateelektrode aufweisen, wobei die Sourceelektroden des dritten und des vierten Transistors mit der gemeinsamen Klemme (32) der gesamten Stromspiegelverstärkeranordnung verbunden sind und wobei die Drainelektrode des dritten Transistors mit der Sourceelektrode des ersten Transistors und die Drainelektrode des vierten Transistors mit der Sourceelektrode des zweiten Transistors verbunden ist und wobei die Gateelektroden des dritten und des vierten Feldeffekttransistors mit der Eingangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers (38) verbunden sind.

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11. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

daß ein zweiter Stromspiegelverstärker (75) vorgesehen ist, der vom gleichen Leitungstyp wie der erste Stromspiegelverstärker (65 ) ist und eine Eingangsklemme (Kollektor von 76)» eine Ausgangsklemme (72) und eine gemeinsame Klemme (73) aufweist;

daß ein zweiter Feldeffekttransistor (74·) vorgesehen ist, der vom gleichen Leitungstyp wie der erste Feldeffekttransistor (64-) ist und eine mit der Ausgangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbundene Sourceelektrode, eine mit der Eingangsklemme des zweiten Stromspiegelverstärkers verbundene Drainelektrode sowie eine Gateelektrode aufweist;

daß der erste Feldeffekttransistor,der erste Stromspiegelverstärker, der zweite Feldeffekttransistor und der zweite Stromspiegelverstärker zu einer Differenzverstärkerschaltung zusammengeschaltet sind, worin die ersten und zweiten Eingangsanschlüsse (61; 71) jeweils getrennt mit einer gesonderten der Gateelektroden des ersten und zweiten Feldeffekttransistors verbunden sind und worin an die Verbindungsstelle (81) zwischen den Sourceelektroden des ersten und des zweiten Feldeffekttransistors eine Gleichstromquelle (80) angeschlossen ist.

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