DE2837853A1

DE2837853A1 - Differenzverstaerker

Info

Publication number: DE2837853A1
Application number: DE19782837853
Authority: DE
Inventors: Tadaaki Chikashige; Susumu Takahashi
Original assignee: Sansui Electric Co Ltd
Current assignee: Sansui Electric Co Ltd
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1979-03-08
Also published as: JPS5437668A; JPS6156642B2; GB2005942A; DE2837853C3; GB2005942B; DE2837853B2; US4229705A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Transistordifferenzverstärker.

Ein typischer bekannter Transistordifferenzverstärker, der in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, enthält ein Paar übereinstimmender Transistoren 1 und 2 (es sind NPN-Transistoren gezeigt). Die Emitterelektroden beider Transistoren sind direkt miteinander verbunden und an den negativen Pol einer Stromquelle über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 3 angekoppelt. Die Kollektorelektroden sind über einen Widerstand 4 bzw. 5 mit dem positiven Pol einer Stromquelle verbunden.

Ein Eingangssignal e.. wird an der Basis des Transistors 1 und ein Eingangssignal e„ an der Basis/Transistors 2 angelegt, wobei gegenphasige Ausgangssignale V₁ und v„ an den Kollektorelektroden der Transistoren 1, 2 erhalten werden. Wenn für den praktischen Gebrauch nur eines der Ausgangssignale gewünscht wird, beispielsweise das Signal V₁, so kann der Kollektorwiderstand 5 auf der anderen Ausgangsseite entfallen.

Der in Fig. 1 gezeigte Differenzverstärker weist den Nachteil auf, daß kein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (C.M.R.) erzielt wird. Wenn die Eingangs signale e.. und e„ in Größe und Phase einander gleich sind, so ist die Verstärkung oder Gleichtaktverstärkung Gc durch folgenden Ausdruck gegeben:

R_ä χ R_c
Gc =

^R3

worin R,, R. und R₁. jeweils die Widerstandswerte der Widerstände 3, 4 und 5 darstellen. Es ist also ein Gleichtakteffekt in den AusgangsSignalen V₁ und v„ enthalten.

Um ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (C.M.R., d.h.

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common-mode rejection ratio) zu erzielen, ist es bekannt, anstelle des gemeinsamen Emitterwiderstands 3 wie in Fig. 2 gezeigt eine Konstantstromquelle 6 zu verwenden. Es ist ebenfalls wohl bekannt, daß Feldeffekt (FET)-Transistoren anstelle von bipolaren Transsistoren bei Differenzverstärkern verwendet werden können.Transistordifferenzverstärker werden als Vorstufenverstärker bei einem vollständig direktgekoppelten bzw. gleichstromgekoppelten Tonfrequenzverstärker und ebenfalls als Treiber bei einem vollständig gleichstromgekoppelten Verstärker verwendet.

Wie vorstehend erläutert können gegenphasige Differenzsignale, die einen gleichen Gleichstrompegel aufweisen, aus bekannten Differenzverstärkern gewonnen werden. Da aber gegenphasige und/oder gleichphasige Differenzausgangssignale mit verschiedenem Gleichstrompegel nicht gewonnen werden können, ist es bisher unmöglich, komplementäre symmetrische Schaltungen für den Betrieb als Gegentaktverstärker mit den Ausgangssignalen des Differenzverstärkers direkt anzusteuern.

Da ferner der maximale Strom, der durch jeweils einen der Transistoren fließen kann, begrenzt ist auf den zweifachen Wert des Stromes zu einem Zeitpunkt, wo kein Eingangssignal angelegt wird, und zwar aufgrund des gemeinsamen Emitterwiderstandes 3 in Fig. 1 bzw. der Konstantstromquelle 6 in Fig. 2, ist ein Betrieb mit hohen Strömen nicht möglich.

Ein Differenzverstärker soll folgende Eigenschaften aufweisen:

1. Ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (C.M.R.);

2. eine mit hohen durchfließenden Strömen arbeitende Schaltung trotz des Anlegens eines niedrigen Ansteuerungsstromes;

3. zwei gleichphasige Ausgangssignale; und

4. gleichphasige Ausgangssignale oder gegenphasige Ausgangssignale mit verschiedenen Gleichspannungspegeln.

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Ein Verfahren zum Verbessern des Gleichtaktunterdrückungsverhältnisses eines Differenzverstärkers ist in der US-PS 3 4 97 824 beschrieben. In Fig. 1 dieser Druckschrift ist ein Emitterfolgerverstärker an einen gemeinsamen Verbindungspunkt in dem Emitterkreis des emittergekoppelten Differenzverstärkers angekoppelt. Andere Formen von Differenzverstärkern, bei denen vier Transistoren verv7endet werden, sind in den Fig. 2 bis 4 dieser Druckschrift dargestellt. Das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis der Schaltung nach Fig. 2 der US-Patentschrift scheint höher zu sein als das bei der Schaltung nach Fig. 1, jedoch noch nicht so hoch, wie es angestrebt wird.

Die Schaltung nach Fig. 2 der genannten US-Patentschrift weist ferner nicht die vorstehend genannten Merkmale 3. und 4. auf.

Die Schaltungen nach den Fig. 3 und 4 der genannten US-Patentschrift weisen kein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis auf, weil die Gleichtaktsignale an den Widerständen 82 und 83 äquivalent geerdet sind.

Weder die Schaltung nach der Fig. 3 noch diejenige nach Fig. 4 der US-Patentschrift weist das oben genannte Merkmal 2 auf= Der Emitterstrom der Transistoren 20 und 21 fließt über den Widerstand 82, und der Emitterstrom der Transistoren 65 und 66 fließt ebenfalls über den Widerstand 82. Daher muß der Strom, der dem Spitzenstrom über die Transistoren 20, 21, 65 und 66 entspricht, so angelegt werden, daß er aus den Quellen 86 und 87 über Widerstand 83, Diode 80 und Widerstand 82 fließt. Dies bedeutet, daß eine stärkere elektrische Stromquelle erforderlich ist.

Die Schaltung nach den Fig. 3 und 4 der genannten US=PS weist nicht die oben erwähnten Merkmale 3 und 4 auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Transistordifferenzverstärker zu schaffen mit dem Differenzausgangssignale mit voneinander verschiedenen Gleichspannungspegeln erhalten werden können. Der erfindungsgemäße Transistordifferenzverstärker soll ferner ohne Beschränkung hinsichtlich des hindurchfließenden Stromes betrieben

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werden können. Außerdem soll er ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis aufweisen. Insbesondere soll durch die Erfindung ein Transistordifferenzverstärker geschaffen werden, der direkt eine komplementäre symmetrische Schaltung zum Betrieb als Gegentaktverstärker ansteuern kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Transistordifferenzverstärker gelöst, der gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch einen ersten und zweiten Transistor eines ersten Leitungstyps, einen dritten und einen vierten Transistor eines zweiten Leitungstyps, wobei jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Transistoren Trägerextraktions-, Trägerinjektions- und Steuerelektrode aufweist,

eine erste Einrichtung zum Ankoppeln einer ersten elektrischen Stromversorgungsleitung an eine Trägerextraktionselektrode jeweils des ersten und des zweiten Transistors, eine zweite Einrichtung zum Ankoppeln einer zweiten elektrischen Stromversorgungsleitung an eine Trägerextraktionselektrode jeweils des dritten und des vierten Transistors, eine elektrische resistive Koppelschaltung, die zwischen die Trägerinjektionselektroden des ersten, zweiten, dritten und des vierten Transistors geschaltet ist, wobei der Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem ersten und zweiten Transistor gleich dem Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem dritten und vierten Transistor ist und der Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem ersten und dritten Transistor gleich dem Widerstand eines Schaltungsweges ist, der zwischen den zweiten und vierten Transistor gelegt ist,

Eingangssignal-Anlegeschaltungen, die an die Steuerelektroden des ersten, zweiten, dritten und des vierten Transistors angekoppelt s ind und

wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse, von denen einer mit der Trägerextraktionselektrode des ersten Transistors und der andere mit der Trägerextraktionselektrode des dritten oder vierten Transistors verbunden ist, wobei ein Differentialsignal an den Ausgangsanschlüssen mit verschiedenen Gleichstrompegeln erhalten werden kann.

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Der erfindungsgemäße Transistordifferenzverstärker enthält also ein Transistorpaar aus einem ersten einem damit übereinstimmenden zweiten Transistor eines ersten Leitungstyps und ein weiteres Transistorpaar aus einem dritten und einem damit übereinstimmenden vierten Transistor eines zweiten Leitungstyps. Trägerextraktionselektroden (d.h. eine Kollektorelektrode bei einem bipolaren Transistor bzw. eine Senkenelektrode bei einem Feldeffekttransistor) des ersten und zweiten Transistors sind an eine positive Stromleitung angekoppelt. Die Trägerextraktionselektroden des dritten und vierten Transistors sind an eine negative Stromleitung angekoppelt. Trägerinjektionselektroden (d.h. die Emitterelektrode bei einem bipolaren Transistor bzw. die Quellenelektrode bei einem Feldeffekttransistor) des ersten, zweiten, dritten und vierten Transistors sind über eine Widerstands-Koppelschaltung miteinander gekoppelt.

Die Widerstands-Koppelschaltung ist so ausgebildet, daß der Widerstandswert des Schaltungsweges, der den ersten und zweiten Transistor verbindet, gleich dem Widerstandswert des Schaltungsweges ist, der den dritten und vierten Transistor verbindetι der Widerstandswert eines Schaltungsweges, der den ersten und dritten Transistor verbindet, ist gleich dem Widerstandswert des Schaltungsweges, der den zweiten und vierten Transistor verbindet.

Als Widerstands-Koppelschaltung kann ein Schaltkreis verwendet werden, bei dem kein Widerstand, sondern nur Leitungen verwendet v/erden, beispielsweise eine Schaltung, durch die die Trägerinjektionselektrode des ersten bis vierten Transistors mit einem gemein= samen Verb'indungspunkt direkt verbunden werden.

Die Steuerelektroden (d.h. die Basiselektrode bei einem bipolaren Transistor bzw. die Steuer- oder Gattelektrode bei einem Feldeffekttransistor) des ersten und vierten Transistors sind miteinander verbunden, um gemeinsam ein Eingangssignal zu empfangen. Die Steuerelektroden des zweiten und dritten Transistors sind ebenfalls miteinander verbunden, um gemeinsam ein anderes Eingangssignal zu empfangen. Es können also gegenphasigeDifferenzausgangssignale auf

einem positiven Gleichspannungspegel an den Trägerextraktionselektroden des ersten und zweiten Transistors erhalten werden, und an den Trägerextraktionselektroden des dritten und vierten Transistors können gleiche Differenzausgangssignale auf einem negativem Gleichspannungspegel erhalten werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines bekannten Transistordifferenzverstärkers ;

Fig. 2 ein Schaltbild eines anderen bekannten Transistordifferenzverstärkers;

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 bis 6 Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 7 ein Schaltbild eines direktgekoppelten bzw. gleichstromgekoppelten Verstärkers unter Verwendung der Schaltung nach Fig. 4; und

Fig. 8 ein Schaltbild eines transformatorlosen Gegentaktverstärker unter Verwendung der Schaltung nach Fig. 4.

Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Die dort gezeigte Ausführungsform enthält ein Paar übereinstimmender NPN-Transistoren 11, 12 und ein weiteres Paar übereinstimmender PNP-Transistoren 13, 14. Die Kollektorelektroden der Transistoren 11, 12 sind mit einer positiven Stromleitung 15 über Widerstand 16 bzw. 17 verbunden, und die Kollektorelektroden der Transistoren 13, 14 sind über Widerstand 19 bzw. 20 mit einer negativen Stromleitung 18 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistoren 11 - 14 sind direkt miteinander über einen gemeinsamen Verbindungspunkt 21 gekoppelt.

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Die Basiselektrode des Transistors 13 ist an die Basiselektrode des Transistors 12 mit einer Gleichspannungsdifferenz Vbb angekoppelt und ist ferner mit einer Eingangssignalquelle 22 verbunden. Die Basiselektrode des Transistors 14 ist mit einer Gleichspannungsdifferenz Vbb an die Basiselektrode des Transistors 11 angekoppelt und ist ferner mit einer anderen Eingangssignalquelle 23 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse 24 - 27 sind mit den Kollektorelektroden der Transistoren 11-14 verbunden.

Es wird angenommen, daß im Betrieb Differenzsignale e₁ und e„ an Transistor 12 bzw. 11 aus Eingangssignalquelle 22 bzw. 23 angelegt werden und daß der Kollektorstrom des Transistors 11 zunimmt, während der Kollektorstrom des Transistors 12 abnimmt, der Kollektorstrom des Transistors 13 zunimmt und der Kollektorstrom des Transistors 14 abnimmt, weil die Eingangssignale e.. und e~ ebenfalls an die Transistoren 13 bzw. 14 angelegt werden und die Transistoren 13 und 14 von entgegengesetztem Leitungstyp wie die Transistoren 11 und 12 sind. Daher nimmt der über Widerstand 16, Transistoren 11 und 13 und Widerstand 19 fließende Strom zu, so daß das Kollektorpotential des Transistors 11 abfällt, während das Kollektorpotential des Transistors 13 ansteigt. Die Ausgangssignale V₁ und V₃ am Ausgangsanschluß 24 bzw. 26 sind also außer Phase und im Gleichspannungspegel voneinander verschieden. Da ferner der über Widerstand 17, Transistoren 12 und 14 und Widerstand 20 fließende Strom abnimmt, steigt das Kollektorpotential des Transistors 12 an, und das Kollektorpptential des Transistors 14 fällt ab. Das Ausgangssignal v„ am Ausgangsanschluß 25 ist also außer Phase bezüglich des Ausgangssignals ν. am Ausgangsanschluß 27 und unterscheidet sich vom Signal v. im Gleichspannungspegel.

Es ist leicht ersichtlich, daß die zwei Ausgangssignale V₁ und v» gegeneinander außer Phase sind und einen positiven Gleichspannungspegel aufweisen und daß die zwei anderen Ausgangssignale V₃ und V₄ ebenfalls zueinander außer Phase sind und einen negativen Gleichspannungspegel aufweisen.

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Der in Fig. 3 gezeigte Transistordifferenzverstärker kann also ein gleichphasiges Ausgangssignalpaar erzeugen, dessen Signale im Gleichspannungspegel verschieden sind, und ferner ein gegenphasiges Ausgangssignalpaar, dessen Signale unterschiedlichen Gleichspannungspegel aufweisen.

Es wird nachstehend gezeigt, daß der in dem Verstärker nach Fig. 3 fließende maximale Strom größer ist als derjenige bei den bekannten Differenzverstärkern.

Der Maximalstrom I , der durch die Transistoren 11 und 13 zu einem Zeitpunkt fließt, wo die gegenphasigen Eingangssignale e- und e_? angelegt werden, ist durch folgenden Ausdruck gegeben:

-r 2 VCC

R₊R

^R16 ^{+ R}19

worin R₁₆ und R₁ „ jeweils die Widerstandswerte des Widerstands 16 bzw. 19 und Vcc der Spannungswert jeweils der positiven und negativen Stromquelle ist.

Unter der Annahme, daß R₁₆ ^{= R}i g ^{= Ί Kfi2}/Vcc = TOO V und. daß der Strom I, der über die Transistoren 11 und 13 zu einem Zeitpunkt fließt, wo kein Eingangssignal angelegt wird (d.h. e.. = e_ = 0) 0,5 mA beträgt, gilt:

= 200.

Der Strom I zu einem Zeitpunkt, wo keine Eingangssignale anliegen, wird dadurch gewählt, daß die Gleichspannungspotentialdifferenz Vbb eingestellt wird.

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Der Maximalstrom, der bei der bekannten Schaltung nach Fig. 1 oder Fig. 2 durch die Transistoren 1 oder 2 fließt, ist hingegen aufgrund des Stromes zu einem Zeitpunkt, wo kein Eingangssignal angelegt ist, begrenzt. Wenn also angenommen wird, daß der Strom zum Zeitpunkt, wo kein Eingangsssignal anliegt, 0,5 mA beträgt, so ist der Maximalstrom I _ = 1 mA, d.h. I , /I = 1/0,5 = 2.

max max

Es ist also ersichtlich, daß der Maximalstrom in der in Fig. 3 gezeigten Differenzschaltung etwa 100 mal größer ist als derjenige bei der Differenzschaltung nach Fig. 1„ Die in Fig» 3 gezeigte Differenzschaltung arbeitet daher ohne Begrenzung hinsichtlich des durchfließenden Stromes und ist daher bei Anwendungen nützlich, wo ein Betrieb mit hohen Strömen erforderlich ist.

Es wird nun das GleichtaktunterdrückungsverhältnJ .s (CMoR.) der Ausführungsform nach Fig. 3 erläutert.

Da die Emitterelektrodendes Transistorpaares 11, 12 miteinander verbunden sind, wird ersichtlich, daß diese Transistoren einen Differenzverstärker bilden. In gleicher Weise bildet das andere Transistorpaar 13, 14 einen Differenzverstärker. Wenn die zwei Eingangs signale e.. und e„ an dem Transistorpaar 11, 12 angelegt werden, so ist das Potential am gemeinsamen Verbindungspunkt der Emitterelektrode gegeben durch (e. + e_) /2» Wenn die zwei Eingangssignal e.. und e- an das andere Transistorpaar 13, 14 angelegt werden, so ist das Potential am gemeinsamen Verbindungspunkt der Emitterelektroden der Transistoren ebenfalls gegeben durch {e₁ + e„) / 2. Da keine Potentialdifferenz zwischen den zwei gemeinsamen Verbindungspunkten besteht, fließt dazwischen kein Strom= Dies ist im Ergebnis äquivalent einem Zustand, x-jo der Widerstand des gemein= samen Emitterwiderstands jedes Differenzverstärkers unendlich ist» Daher wird ersichtlich, daß das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis des Differenzverstärkers nach Fig. 3 so hoch ist, daß keine Gleichtaktkomponente in den Ausgangssignalen enthalten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsauslegung ist ersichtlich, daß die zwei Transistoren 11, 13 ebenfalls einen Differenzverstärker bilden, ebenso wie die beiden anderen Transistoren 12, 14« Der Be-

trieb dieser Differenzverstärker ermöglicht einen größeren Stromfluß durch die Kollektorwiderstände, wie zuvor beschrieben wurde.

Es wird auf Fig. 4 Bezug genommen. Die dort gezeigte Ausführungsform ist eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3 und ähnelt dieser, außer daß Widerstände 28 - 31 verwendet werden, um den gemeinsamen Verbindungspunkt 21 an die Emitterelektroden der Transistoren 11-14 anzukoppeln. Entsprechende Elemente in Fig. 4 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 3.

Die Widerstandswerte der Widerstände 28-31 sind untereinander gleich. Die Arbeitsweise und das Leistungsvermögen sind bei dieser Ausführungsform also im wesentlichen gleich denjenigen bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsform kann daher zur Vereinfachung entfallen.

Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen, die eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die dort gezeigte Ausführungsform ist eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 4 und ist äquivalent einer Schaltung, wo ein gemeinsamer Widerstand 36 anstelle des gemeinsamen Verbindungspunktes 21 in Fig. 4 angeschlossen ist.

Die Emitterelektroden des Transistorpaars 11, 12 sind über Widerstände 32 und 33 miteinander verbunden, während die Emitterelekttrode des anderen Transistorpaares 13, 14 über Widerstände 34 und 35 miteinander verbunden sind. Diese Widerstände 32 - 35 weisen gleiche Widerstandswerte auf.

Der Widerstand 36 liegt zwischen einem gemeinsamen Verbindungspunkt 21" der Widerstände 32 und 33 und einem weiteren gemeinsamen Verbindungspunkt 21'· der Widerstände 34 und 35. Die Koppelschaltung zwischen den Emittern der vier Transistoren 11- 14 ist also symmetrisch in Bezug auf einen Mittelpunkt des gemeinsamen Verbindungswiderstands 36; daher ist ersichtlich, daß die Arbeitsweise und Leistungsfähigkeit dieser Ausführungsform im wesentlichen gleich demjenigen bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen sind. Da aber der Widerstand zwischen dem Transistorpaar 11, 12 und Tran-

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sistorpaar 13, 14 größer ist als der Widerstand sowohl zwischen den Transistoren 11 und 12 als auch zwischen den Transistoren 13 und 14 wird die Kopplung zwischen den Transistoren 11, 12 oder zwischen den Transistoren 13, 14 verstärkt, so daß die Verzerrungswerte verbessert werden können.

Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen. Die dort gezeigte Ausführungsform ist ähnlich den vorherbeschriebenen Ausführungsformen, außer der Schaltungsanordnung zur Kopplung zwischen den Emittern der vier Transistoren. Entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. 4. Die Emitterkoppelschaltung enthält vier Widerstände 37 - 40. Diese vier Widerstände 37 - 40 sind in Reihe miteinander geschaltet, um eine endlose geschlossene Schleife zu bilden. Die gemeinsamen Verbindungspunkte zwischen jeweils zwei angrenzenden Widerständen sind mit den Emitterelektroden der vier Transistoren 11 - 14 verbunden, wie dies in Fig. dargestellt ist.

Der Widerstandswert des Widerstands 37 ist gleich demjenigen des Widerstands 38, und der Widerstand 39 ist in seinem Widerstandswert gleich demjenigen des Widerstands 40 gewählt.

Wenn im Betrieb Eingangssignale e.. und e„ angelegt werden und im Transistor 11 der Stromfluß ansteigt, so steigt auch der im Transistor 13 fließende Strom ähnlich wie bei der Schaltung nach Fig. 3, während in den Transistoren 12, 14 der durchfließende Strom abfällt. Daher sind Arbeitsweise und Leistungsfähigkeit bei dieser Ausführungsform ähnlich wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 3, 4 oder 5.

Da durch die Erfindung also ein Differenzverstärker geschaffen wird, der gegenphasige und/oder gleichphasige Differentialausgangssignale bzw. Differentialmodus-Ausgangssignale erzeugt, die einen unterschiedlichen Gleichspannungspegel aufweisen, ist es mit geringerer Verzerrung möglich, eine komplementäre symmetrische Schaltung als Gegentaktverstärker direkt anzusteuern. Da ferner der erfindungsgemäße Differenzverstärker mit höherem Treiberstrom betrieben werden kann, ist es möglich, Transistoren zu verwenden, die kleine Ab-

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messungen besitzen, kostengünstig sind und bezüglich des Hochfrequenzverhaltens überlegene Eigenschaften aufweisen.

Es werden nun Tonfrequenzverstärker beschrieben, bei denen der erfindungsgemäße Differenzverstärker Verwendung findet.

Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Die in Fig. 4 gezeigte Differenzschaltung wird als zweite Stufe verwendet und ist mit denselben Bezugszeichen eingezeichnet. Die Eingangssignale e.. und e„ des Differenzverstärkers werden von einem VorStufendifferenzverstärker mit Feldeffekttransistoren 41 und 42 geliefert. Dioden 43 und 44 dienen zur Erzeugung der in Fig. 3 erläuterten Gleichspannungsdifferenz Vbb.

Zwei gleichphasige Differenzsignale bzw. Differentialmodus-Signale v~ und v_ werden jeweils an die Basiselektrode des PNP-Transistors 45 bzw. NPN-Transistors 46 angekoppelt, um die Transistoren direkt anzusteuern. Die komplementäre symmetrische Schaltung aus den Transistoren 45 und 46 wird also als Gegentaktverstärker von den Ausgangssignalen des zweiten Differenzverstärkers angesteuert. Die Transistoren 47 - 52 bilden Emitterfolger unter Anwendung einer Darlington-Schaltung, von der das verstärkte Tonausgangssignal gewonnen wird.

Es wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Die Schaltung nach Fig. 4 wird als Verstärker in der zweiten Stufe eines transformatorlosen Gegentaktverstärkers verwendet und ist mit denselben Bezugszeichen dargestellt. Die Eingangssignale e.. und e₂ werden wiederum aus einem Vorstufendifferenzverstärker mit den Transistoren 53 und 54 geliefert.

Zwei gleichphasige bzw. miteinander in Phase befindliche Signale V₂ und V₃, die sich im Gleichspannungspegel voneinander unterscheiden, werden verwendet, um eine komplementäre symmetrische Schaltung mit den Transistoren 55 und 56 direkt anzusteuern. In gleicher Weise werden weitere gleichphasige Signale V₁ und v., die außer Phase mit den Signalen v- und v, sind, dazu verwendet, eine weitere komplementäre symmetrische Schaltung mit den Transistoren 57

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und 58 anzusteuern. Der transformatorlose Gegentaktverstärker ist also als einfache Schaltungsauslegung verwirklicht.

Die detaillierte Beschreibung der Erfindung erfolgte anhand von Ausführungsbeispielen, bei denen bipolare Transistoren verwendet v/erden. Es soll betont werden, daß der erfindungsgemäße Differenzverstärker in gleicher Weise mit Feldeffekt(FET)-Transistoren verwirklicht werden kann= Es können auch statt einzelnen Transistoren invertierte Darlington-Schaltungen verwendet werden.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Differenzverstärker bestimmte bzw. verschiedene Signale der vier Ausgangssignale V₁ - v. nicht verwendet werden, so können die entsprechenden Kollektorwiderstände entfallen.

Es wurden vorstehend Anwendungen des erfindungsgemäßen Differenzverstärkers bei Tonfrequenzverstärkern beschrieben. Es wird jedoch betont, daß der erfindungsgemäße Differenzverstärker bei verschiedensten Anwendungen eingesetzt werden kann, wo Äüsgangssignale mit verschiedenen Gleichstrompegeln aus einem Differenzverstärker gewonnen werden sollen.

Claims

I Il M "I ρ= F=ap—i

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-80OO MÜNCHEN 9O

AG 12-1046 P/ma

Sansui Electric Co., Ltd. Tokyo/Japan

Differenzverstärker

PATENTANSPRÜCHE

1J Transistordifferenzverstärker, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Transistor (11,12) eines ersten Leitungstyps,

einen dritten und einen vierten Transistor (13,14) eines zweiten Leitungstyps, wobei jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Transistoren Trägerextraktions-, Trägerinjektions- und Steuerelektrode aufweist,

eine erste Einrichtung(16,17) zum Ankoppeln einer ersten elektrischen Stromversorgungsleitung (15) an eine Trägerextraktionselektrode jeweils des ersten und des zweiten Transistors (11,12), eine zweite Einrichtung (19,20) zum Ankoppeln einer zweiten elektrischen Stromversorgungsleitung (18) an eine Trägerextraktionselektrode jeweils des dritten und des vierten Transistors (13,14), eine elektrische resistive Koppelschaltung (28 bis 40), die

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN BO ■ WILLROIDERSTR. 8 · TEL. (08B) Θ4064Ο

zwischen die Trägerinjektionselektroden des ersten, zweiten,dritten und des vierten Transistors geschaltet ist, wobei der Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem ersten und zweiten Transistor gleich dem Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem dritten und vierten Transistor ist und der Widerstand eines Schaltungsweges zwischen dem ersten und dritten Transistor gleich dem Widerstand eines Schaltungsweges ist, der zwischen den zweiten und vierten Transistor gelegt ist,

Eingangssignal-Anlegeschaltungen, die an die Steuerelektroden des ersten, zweiten, dritten und des vierten Transistors angekoppelt sind und

wenigstens zwei Ausgangsanschlüsse (24,25,26,27), von denen einer mit der Trägerextraktionselektrode des ersten Transistors und der andere mit der Trägerextraktionselektrode des dritten oder vierten Transistors verbunden ist, wobei ein Differentialsignal (ν., v„, ν,., v.) an den Ausgangsanschlüssen mit verschiedenen Gleichstrompegeln erhalten werden kann.
2. Transistordifferenzverstärker nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignal-Anlegeschaltungen zwei Eingangsanschlüsse und Verbindungsschaltungen zum Ankoppeln eines der zwei Eingangsanschlüsse an die Steuerelektroden des ersten und des vierten Transistors (11,14) und zum Ankoppeln des anderen Eingangsanschlusses an die Steuerelektroden des zweiten und des dritten Transistors (12,13) enthalten.
3. Transistordifferenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resistive Koppelschaltung vier leitende Leitungen enthält, die mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (21) und jeweils mit den Trägerinjektionselektroden des ersten bis vierten Transistors (11 bis 14) verbunden sind.
4. Transistordifferenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resistive Koppelschaltung vier Widerstände (28 bis 31) enthält, die mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt (21) und jeweils mit den Trägerinjektionselektroden des ersten bis vierten Transistors (11 - 14) verbunden sind.

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5. Transistordifferenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resistive Koppelschaltung fünf Widerstände (32 bis 36) enthält, wobei zwei der fünf Widerstände (32, 33) in Reihe miteinander an einem ersten Punkt (21') und zwischen die Trägerinjektionselektroden des ersten und des zweiten Transistors (11,12) geschaltet sind und zwei andere (34,35) der fünf Widerstände in Reihe miteinander an einem zweiten Punkt (21¹¹) und
zwischen die Trägerinjektionselektroden des dritten und des vierten Transistors (13,14) geschaltet sind, und daß der andere der fünf Widerstände (36) zwischen den ersten und den zweiten Punkt (21', 21 '') geschaltet ist.
6. Transistordifferenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die resistive Koppelschaltung vier Widerstände (28 bis 40) enthält, daß einer der vier Widerstände (37) zwischen die Trägerinjektionselektroden des ersten und des zweiten Transistors (11,12), ein anderer (38) der vier Widerstände zwischen
die Trägerinjektionselektroden des dritten und des vierten Transistors (13,14), ein anderer (39) der vier Widerstände zwischen die Trägerinjektionselektroden des ersten und des dritten Transistors (11,13) und der andere (40) der vier Widerstände zwischen die Trägerinjektionselektroden des zweiten und des vierten Transistors (12,14) geschaltet ist.

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