DE2804064A1 - Verstaerkerschaltungsanordnung fuer aperiodische signale - Google Patents
Verstaerkerschaltungsanordnung fuer aperiodische signaleInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P 10 0 9 BRD
Verstärkerschaltungsanordnung für aperiodische Signale
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltungsanordnung
für aperiodische Signale mit einer basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe, in der zwei Transistoren
mit ihren Basen direkt gekoppelt sind, in der die Emitter der Transistoren zwei Eingänge bilden, wobei
in einen der Eingänge ein Signal einspeisbar ist und der jeweils andere Eingang kapazitiv auf Bezugspotential gelegt
ist, und in der an den Kollektoren der Transistoren Ausgangssignale abnehmbar sind.
Eine Verstärkerschaltung der vorstehend genannten Art ist aus der DT-OS 2 209 8^9/bekannt geworden. Durch die kapazitive
Ankopplung eines der Eingänge einer derartigen Verstärkerschaltungsanordnung an Bezugspotential kann
ein aperiodisches Signal am anderen Eingang eingekoppelt werden, wodurch zwangsläufig eine gewisse Symmetrierung
der an den Kollektoren verfügbaren Ausgangssignale erhalten
wird. Bei Frequenzen im VHF- und UHF-Bereich ist
Lz 1 Kg / 27.1.1978
SO98 31/CUÖ2
- * - 78 P ί 0 0 9 SRQ
jedoch durch die in jedem realen Transistor vorhandenen Basis- und Emitterwiderstände die Verkuppelung nicht
ideal realisiert, so daß in den symmetrisehen Ausgangssignalen
noch ein deutlicher Betrags- und Phasenunterschied feststellbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkerschaltungsanordnung der in Rede stehenden
Art anzugeben, bei der eine Symmetrierung der an den Ausgangen verfügbaren Ausgangssignale mit wesentlich reduzierten
Betrags- und Phasenunterschieden möglich ist. Diese Aufgabe wird bei einer Verstärkerschaltungsanordnung
der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:
Eine weitere emittergekoppelte Differenzverstärkerstufe
mit zwei Transistoren, deren Emitter direkt gekoppelt sind und an einem dritten Eingang liegen, deren Basen
jeweils an einen Eingang an die Emitter der Transistoren der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe angekoppelt
sind und deren Kollektoren mit den Kollektoren der Transistoren der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe
kreuzgekoppelt sind, einer Ankopplung der Basen der Transistoren der basisgekoppelten
Differenzverstärkerstufe an eine Klemme für ein Versorgungspotential
und eine derartige Einprägung von Ruheströmen in die Eingänge, daß in die an den Emittern der Transistoren
der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe und den Basen der Transistoren der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe
liegenden Eingänge ein Strom gleicher Größe und über den dritten Eingang an den Emittern der
Transistoren der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe
ein Strom doppelter Größe fließt.
Ausgestaltung des vorstehend definierten Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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- 5 - 78 P ί 0 0 9 BRO
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Verstärkerschaltungsanordnung,
Figur 2 eine Kaskadenschaltungsanordnung von zwei Verstärkerschaltungsanordnungen
gemäß Figur 1.
Die in Figur 1 dargestellte Verstärkerschaltungsanordnung enthält eine basisgekoppelte Differenzverstärkerstufe
mit zwei Transistoren 1 und 2, deren Basen direkt miteinander gekoppelt sind, deren Emitter an einem Eingang
7 bzw. an einem Eingang 8 liegen, und deren Kollektoren an einem Ausgang 10 bzw. an einem Ausgang 11 liegen.
Weiterhin enthält diese Verstärkerschaltungsanordnung eine emittergekoppelte Differenzverstärkerstufe
mit zwei Transistoren 3 und 4, deren Emitter direkt miteinander gekoppelt sind, deren Basen am Eingang 7 bzw.
am Eingang 8 liegen, und deren Kollektoren mit den Kollektoren der Transistoren 1 und 2 der basisgekoppelten
Differenzverstärkerstufe kreuzgskOppe2b sind. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist in den Eingang 7 über eine Koppelkapazität C^ an einer Klemme 12 ein zu verstärkendes
Nutzwechselsignal einspeisbar, während der Eingang 8 über eine Kapazität C an Erde gelegt ist. Der
Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren 3 und 4 der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe ist an
einen Eingang 9 geführt.
Den direkt miteinander gekoppelten Basen der Transistoren 1 und 2 wird von einer Klemme 6 über einen ohmschen
Widerstand 5 ein positives Versorgungspotential zugeführt. Weiterhin werden an den Eingängen 7, 8 und 9
über Stromquellen 13,14 und 15 Ruhe-Gleichströme in die
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Verstärkerschaltungsanordnung eingespeist, wobei in die Eingänge 7 und 8 ein Strom des Wertes I und in den Eingang
9 ein Strom des doppelten Wertes 21 fließt. Diese Ströme werden bei Ausbildung mit npn-Transistören von
einem negativen Potential gezogen.
Nimmt man nun an, daß in den Eingang 7 zusätzlich ein Eingangswechselstrom der Größe iy+ eingespeist wird,
während in den Eingang 8 für den Fall unsymmetrischer Einspeisung nur der Gleichstrom der Größe I fließt, so
teilen sich die in den Eingang 7 fließenden Ströme I und i~ jeweils in zwei Anteile auf, die in den Emitter
des Transistors 1 und die Basis des Transistors 3 fließen. Am Eingang 8 wird ein aufgrund der Verkopplung
der Transistoren möglicher Wechselstrom durch die Kapazität C nach Erde kurzgeschlossen. Der Eingangswechselstrom
iy+ am Eingang 7 teilt sich in einen Emitterstrom
1IE+ für ^en ^1*51111513^01* 1 ^10· in einen Basisstrom i«_
für den Transistor 3 auf. Aufgrund des Emitterstroms im Transistor 1 entsteht in diesem Transistor ein Basisstrom
i1B ,der sich in einen über den Widerstand 5
fließenden Strom i=R_ und in einen Baisstrom i?3_ des
Transistors 2 aufteilt. Der letztgenannte Steuerstrom ipB_ ruft im Transistor 2 einen Kollektorstrom der
Größe ρ . i2g_ 5^PC-* 0^ ' "^2E- ilervor» worin oi, und p
die Stromverstärkungsfaktoren des Transistors 2 und ipjp den Emitterstrom des Transistors 2 bedeuten. Der
Betrag dieses Kollektorstroms ipr- is^ JecLoc*1 kleiner
als der Kollektorstrom I1Q+ =οί -i-ιπ;. ^es Transistors
Aufgrund der dynamisehen Impedanz des Transistors 1
entsteht an der Basis des Transistors 3 ein Steuersignal mit niedriger Generatorimpedanz, das durch die Steilheit
einen Kollektorstrom i-zC_ im Transistor 3 hervorruft,
dessen Betrag der Größe von i1c+ für den Fall entspricht,
daß der Gleichstrom im Eingang 9 den Wert 2 I besitzt.
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-^- 78 P 1 0 0 9 BRD
Die steuernde Wirkung des Emitterstroms i-zg_ ruft im
Transistor 4 einen Emitterstrom i^E+ hervor, wodurch im
Transistor 4 ein Kollektorstrom i>c = <*, . i/,·?+ entsteht,
dessen Betrag ebenfalls kleiner als der Kollektorstrom i^C+ des Transis'fcors 1 ist. Am Ausgang 10 entsteht damit
ein Summenstrom i10+ ~ Hc+ + ^4C+ "11^- 3113^-0S am Ausgang
11 ein Summenstrom i^ ^ _= i2n_ + 1^r-' dessen Betrag gleich
dem Betrag des Stromes i-j0+ is-fc· Diese Ströme haben annähernd
den doppelten Wert des EingangsStroms iy+. Außerdem
fließt in den Ausgängen 10 und 11 jeweils ein Ausgangsgleichstrom der Größe 21.
Die Vorteile der vorstehend erläuterten Verstärkerschaltung sanordnung sind darin zu sehen, daß die durch die
unsymmetrische Ansteuerung bedingte geringere Ansteuerung der Transistoren 2 und 4 durch die kreuzweise verkoppelten
Kollektoren aller Transistoren kompensiert wird. Der Einfluß der parasitären Kollektor-Basiskapazitäten tritt
sowohl in der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe mit den Transistoren 1 und 2 als auch in der emittergekoppelten
Differenzverstärkerstufe mit den Transistoren
3 und 4 durch die niederohmige dynamische Impedanz der Emitter der Transistoren 1 und 2 jedoch nur geringfügiger
auf. Der Einfluß des parasitären Kollektor-Basis-Rückstroms ist gering, da diese Ströme an der Basis
gegenphasig eingespeist werden und sich kompensieren; es entsteht damit ein fiktiver Massepunkt.
Werden gemäß Fig. 1, in der gleiche Elemente wie in der
Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, mehrere Verstärkerschaltungsanordnungen
nach Fig. 1 in Kaskade geschaltet, wobei die Ausgänge 10 und 11 einer ersten Verstärkerschaltungsanordnung
mit Eingängen 7' und 8' einer nachfolgenden Verstärkerschaltungsanordnung
zusammengeschaltet sind, so
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-* - 78 P f 003 ORD
steigt der Gleichstrom von Verstärker zu Verstärker um den Faktor 2 an. Aus diesem Grunde wird die Eingangsimpedanz
jeweils um den Faktor 2 kleiner. Die Spannungsverstärkung aller Verstärker - bis auf den mit einem
(nicht dargestellten) ohmschen Widerstand belasteten letzten Verstärker - ist dann etwa gleich Eins. Wegen
der niedrigen Eingangsimpedanz eines folgenden Verstärkers macht sich der Einfluß von parasitären Kapazitäten
erst in der Nähe der Grenzfrequenz bemerkbar.
Wird eine Schaltungsanordnung nach Fig. 2 mit weiteren Widerständen 16,17,18 und 19 beschaltet, wobei ein Widerstandszweig
16,18 vom Eingang 7 und ein Widerstandszweig 17,19 vom Eingang 8 des vorangehenden Verstärkers
auf den Eingang 9' des nachfolgenden Verstärkers geführt ist, so ist es möglich, jeden Verstärker mit dem gleichen
Strom zu betreiben. Durch entsprechende Wahl der Versorgungsspannungen an den Klemmen 6 und 61 sowie der Werte
für die Widerstände 16,17,18 und 19, die vorzugsweise
groß gegen die Eingangsimpedanzen sind, kann der Einfluß dieser Widerstände auf den Frequenzgang der Verstärkung
minimal gehalten werden.
Schaltungsanordnungen der vorstehend beschriebenen Art
lassen sich in vorteilhafter Weise als integrierte Schaltkreise ausführen, wobei die geringe Frequenzabhängigkeit
weiteste Anwendungsmöglichkeiten in Breitbandverstärkern garantiert. Sie lassen sich sowohl mit bipolaren
Transistoren als auch mit Feldeffekttransistoren aufbauen. Für Feldeffekttransistoren sind die Begriffe
Emitter, Kollektor und Basis der bipolaren Transistoren sinngemäß durch Source, Drain und Gate zu"ersetzen.
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Claims (3)
- PatentansprücheVerstärkerschaltungsanordnung für aperiodische Signale mit einer basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe, in der zwei Transitoren mit ihren Basen direkt gekoppelt sind, in der die Emitter der Transitoren zwei Eingänge bilden, wobei in einen der Eingänge ein Signal einspeisbar ist und der jeweils andere Eingang kapazitiv auf Bezugspotential gelegt ist, und in der an den Kollektoren der Transitoren Ausgangssignale abnehmbar sind, gekennzeichnet durch eine weitere emittergekoppelte Differenzversiärkerstufe mit zwei Transitoren (3, 4), deren Emitter direkt gekoppelt sind und an einem dritten Eingang (9) liegen, deren Basen jeweils an einen Eingang (7, 8) an den Emittern der Transistoren (1, 2) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe angekoppelt sind und deren Kollektoren mit den Kollektoren der Transistoren (1, 2) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe kreuzgekoppelt sind, durch eine Ankopplung der Basen der Transistoren (1, 2) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe an eine Klemme (6) für ein Versorgungspotential und durch eine derartige Einprägung von Ruhegleichströmen in die Eingänge (7,8,9), daß in die an den Emitter der Transistoren (1,2) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe und den Basen der Transistoren (3,4) der emittergekoppelt^Differenzverstärkerstufe liegende Eingänge (7,8) ein Strom gleicher Größe (I) und über den dritten Eingang (9) an den Emittern der Transistoren (3,4) der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe ein Strom doppelter Größe (21) fließt.909831/0402ORIGINAL INSPECTED78P 1 009 BRO
- 2. Verstärkerschaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kaskadenschaltung mehrerer Verstärker durch Kopplung der Ausgänge (10,11; 10',11'j ) eines vorangehenden Verstär-kers mit den an den Emittern der Transistoren (1!,2'; ) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufeund den Basen der Transistoren (3!,V; ) der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe liegenden Eingängen(7',81J ) des nachfolgenden Verstärkers.
- 3. Verstärkerschaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch von den an den Emittern der Transistoren (1,2) der basisgekoppelten Differenzverstärkerstufe und den Basen der Transistoren (3»4) der emittergekoppelten Differenzverstärkerstufe eines vorangehenden Verstärkers auf den dritten Eingang (91) eines nachfolgenden Verstärkers geführte Widerstandszweige (16,18 bzw. 17,19) zur Einprägung gleicher Ruhegleichströme in die Verstärker.909831/0405
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: KRIEDT, HANS, 8000 MUENCHEN, DE FENK, JOSEF, DIPL.-ING., 8051 GUENZENHAUSEN, DE |
|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |