DE2840937C2 - Integrierter gegengekoppelter Verstärker - Google Patents
Integrierter gegengekoppelter VerstärkerInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
- H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
- H03F3/085—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light using opto-couplers between stages
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- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
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Description
Die Erfindung betrifft einen integrierten gegengekoppelten Verstärker und insbesondere einen Stromverstärker,
mit wenigstens zwei Verstärkerstufen, wobei ein Gegenkopplungszweig vom Verstärkerausgang
auf den Verstärkereingang geführt und ein aktives Element der letzten Verstärkerstufe in seinem Ausgangskreis
derart aufgeteilt ist, daß ein Teilstrom des Ausgangsstroms in den Gegenkopplungszweig und ein Teilstrom
in den Verstärkerausgang geführt ist, nach Patent 25 49 667.
Ein derartiger Verstärker ist z. B. auch in »Electronics Letters«, 10. Juni 1976, Vol. 12, Nr. 12, Seiten 315 und
316, beschrieben.
Bei diesem bekannten Verstärker wird anstelle passiver Bauelemente ein Stromteiler als Gegenkopplungsglied verwendet.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Verstärker der eingangs genannten Art mit erweitertem Stromteilerprinzip
anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
bzw. des Patentanspruchs 5 gelöst.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen
F i g. 1 bis 5 Schaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung,
F i g. 6 einen Schnitt eines Verstärkers nach der Erfindung und
Fig.7 das Schaltbild zum Ausführungsbeispiel der Fig. 6.
In F i g. 1 wird der zu verstärkende Eingangsstrom /,
in einem nicht gegengekoppelten Verstärker Vi eingespeist
dsr zusätzlich mit einer positiven bzw. negativen Spannungsquelle 10 bzw. 11 verbunden ist. Der Ausgang
des Verstärkers Vi ist mit der Basis eines Transistors
Ci verbunden, an dessen Emitter der Ausgangsstrom /0 über einen Anschluß 3 abnehmbar ist. Der Kollektor
a des Transistors Ci ist mit dem Emitter eines weiteren Transistors C2 verbunden, während der Kollektor
b des Transistors Ci einerseits an einen Anschluß
2 für die Betriebsspannung und andererseits an den KoI-lektor b des Transistors C2 angeschlossen ist. An der
Basis des Transistors C2 liegt eine feste Basisvorspannung.
Der Kollektor a des Transistors C2 ist schließlich zum Eingang des Verstärkers Vi zurückgeführt.
Mit der Schaltung der F i g. 1 sind die Teilungsfaktoren von Stromteilern multiplizierbar.
F i g. 2 zeigt ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie F i g. 1, bei dem aber ein PNP- und ein NPN-Stromteiler
verwendet werden, deren Stromteilerfaktoren sich multiplizieren.
Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 kann auch die erste Teilerstufe (Ct) in Basisschaltung betrieben werden.
Ebenso kann beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 die erste Teilerstufe (Ci) in Emitterschaltung arbeiten.
Dabei wird vorausgesetzt, daß das Vorzeichen des vom Verstärker Vi gelieferten Stromes dieser Änderung angepaßt
wird.
Nach diesen Prinzipien können beliebig viele Stromteiler in Reihe geschaltet werden.
Die F i g. 3 zeigt eine Schaltung mit einem Mehrfachstromteiler mit zwei Transistoren T1, T2 als erster Verstärkerstufe.
Der Emitter des Transistors T2 ist dabei mit der Basis eines Transistors C1' verbunden, über dessen
Kollektor a2 eine frequenzmäßige Gegenkopplung über Widerstände A1, A2 und einen Kondensator C erfolgt.
Der Verstärker erhält hierdurch eine Hochpaßcharakteristik. Im Durchlaßbereich dieses Hochpasses hat der
Kollektor a2 nahezu keinen Einfluß auf den Verstärkungsfaktor,
da dieser durch den Kollektor ai bestimmt wird.
Das Prinzip kann auf mehr als zwei Stromteilerkanäle ausgedehnt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, statt
frequenzabhängige Glieder nichtlineare Glieder in den Stromteüerkanälen anzuordnen.
Die F i g. 4 zeigt eine Schaltung, bei der das Signal vom Verstärker Vi, der einen Stromteiler im Gegenkopplungsweg
besitzt, nicht direkt auf einen Lastwiderstand R3 gegeben wird, sondern zuerst über einen Transistor
Γ fließen muß. Hierdurch arbeitet der Verstärker auf den niedrigen Diffusionswiderstand des Transistors
T. Somit wird die Verringerung der Grenzfrequenz durch die Miller-Kapazität (Kollektor-Basis-Kapazität
des ersten Transistors im Verstärker Vi) klein gehalten.
Wesentlich ist, daß die Basis des Transistors Tdirekt an
die Betriebsspannung von z. B. +15 V angeschlossen ist,
während der Kollektor über einen Kondensator 5 von z. B. 1 nF und einen Anschluß 6 mit der nächsten Verstärkerstufe
verbunden ist Somit ist die mittlere Basisspannung gleich oder größer als die Kollektorspannung.
Auf diese Weise wird nicht nur der Basisspannungsteiler sowie ein Abblockkondensator an der Basis eingespart,
sondern auch ein sehr leistungsfähiger Begrenzer erhalten. Die maximale Amplitude der am Schwingkreis aus
dem Lastwiderstand R3, einem Widerstand R3 und einem
Kondensator 7 stehenden Hochfrequenzspannung beträgt 0,5 V. Durch einen Serienwiderstand in der Basisleitung
kann dieser Wert vergrößert und durch einen Serienwiderstand in der Kollektorleitung verkleinert
werden.
In der Fig.5 ist eine ähnliche Schaltung mit einem
PNP-Transistor T'dargestellt. Die Eingangssignalquelle
ist hier eine Fotodiode FD. Wesentlich ist nun, daß parallel zum Eingang des Verstärkers Vi Dioden Di... D19
angeordnet sind. Die Vorspannung, die über einen Widerstand R% von Spannungsteiler R\, R-ί an die Dioden
Di ... Ag gelegt wird, ist kleiner als die Summe der
Schwellspannungen dieser Dioden Di ... D19. Im Dunkeln leiten die Dioden Di ... Di9 also nicht. Fällt aber
außer dem schwachen modulierten Nutzsignal unerwünschtes Tages- oder Lampenlicht auf die Fotodiode
FD, dann wird der Spannungsabfall am Widerstand RJ
so groß, daß die Dioden Di ... D19 zu leiten beginnen.
Der vom Tageslicht gelieferte Fotostrom wird also über die Dioden Di... Di9 nach Masse abgeleitet. Die Empfindlichkeit
für das Nutzsignal geht um den Faktor
kT
zurück. Dabei ist
zurück. Dabei ist
+ 1
e die Elementarladung,
/ der Strom durch die Dioden
k die Boltzmann- Konstante,
T die absolute Temperatur.
i... D1
b) Über den Eingangsstromanschluß können Störspannungen eingestreut werden.
c) Der Eingangsstromanschluß vergrößert die Eingangskapazität
des Verstärkers.
Desvegen wird bei der Erfindung der Eingangsgleichstrom nicht über eine galvanische Verbindung zugeführt,
sondern von einem kleinen, in der Nähe befindlichen Injektor / injiziert Die F i g. 6a zeigt die Schnittzeichnung
solch eines integrierten Verstärkers, die F i g. 6b das entsprechende Schaltbild. Mit Hilfe von Widerständen
Ri", R2" wird der Injektor / relativ zum Substrat Sin Flußrichtung vorgespannt Es werden Minoritätsträger
(Löcher) in das Substrat 5 injiziert. Ein Teil dieser Minoritätsträger diffundiert zur Fotodiode
FD und liefert hier den gewünschten Eingangsstrom. Der Koppelfaktor, d. h. das Verhältnis injizierter Minoritätsträgerstrom
zu von der Fotodiode FD empfangener Minoritätsträgerstrom, wird verhältnismäßig klein
gewählt (S 0,1). Dadurch wird der Widerstand R\ klein. Einstreuungen von Störspannungen auf den Injektoranschluß
werden stark gedämpft. Ein Anschluß am Eingang des Verstärkers entfällt vollkommen, so daß auch
keine Kapazitätsprobleme auftreten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Der Rückgang der Empfindlichkeit ist zwar nicht erwünscht, er ist aber eher zu akzeptieren als ein vollständiges
Versagen des Verstärkers aufgrund der Übersteuerung durch den unerwünschten Fotostrom.
Beim Einsatz von Stromverstärkern — besonders für die Verstärkung von sehr schwachen, aber breitbandigen
Fotoströmen bei der Lichtleiterübertragung — ist es notwendig, dem Verstärker einen kleinen Eingangsgleichstrom zuzuführen (z.B. « 10OnA), damit die
Übertragungsbandbreite des Verstärkers ausreichend groß ist. Führt man diesen Strom in konventioneller
Weise über einen Widerstand zu, dann hat das mehrere Nachteile:
a) Der Widerstandswert ist sehr groß (« 100 MOhm).
Claims (9)
1. Integrierter gegengekoppelter Verstärker, insbesondere Stromverstärker, mit wenigstens zwei
Verstärkerstufen, wobei ein Gegenkopplungszweig vom Verstärkerausgang auf den Verstärkereingang
geführt und ein aktives Element der letzten Verstärkerstufe in seinem Ausgangskreis derart aufgeteilt
ist, daß ein Teilstrom des Ausgangsstroms in den Gegenkopplungszweig und ein Teilstrom in den
Verstärkerausgang geführt ist, nach Patent 25 49 667, dadurch gekennzeichnet, daß
dem aktiven Element (Ci) der letzten Verstärkerstufe (Ci, C2) ein weiteres aktives Element (C2) nachgeschaltet
ist
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der aktiven Elemente
(C1, C2) eine feste Betriebsspannung zugeführt ist
3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Elemente (C1, C2)
Transistoren mit Mehrfach-Kollektoren sind.
4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren gleichen oder unterschiedlichen
Leitungstyp aufweisen.
5. Integrierter gegengekoppelter Verstärker, insbesondere Stromverstärker mit wenigstens zwei
Verstärkerstufen, wobei ein Gegenkopplungszweig vom Verstärkerausgang auf den Verstärkereingang
geführt ist und wobei ein aktives Element der letzten Verstärkerstufe in seinem Ausgangskreis derart aufgeteilt
ist, daß ein Teilstrom des Ausgangsstroms in den Gegenkopplungszweig und ein Teilstrom in den
Verstärkerausgang geführt ist, nach Patent 25 49 667, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive
Element ein Transistor (C1') mit einem Dreifach-Kollektor
ist, wobei der erste Kollektor direkt und der zweite Kollektor über ein RC-Glied auf den Verstärkereingang
rückgeführt ist, während am dritten Kollektor eine feste Betriebsspannung liegt.
6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom einer
Verstärkerstufe über einen Transistor (T) einem Lastwiderstand (Ra) zugeführt ist.
7. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignalquelle
eine Fotodiode (FD) ist, und daß parallel zum Eingang der ersten Verstärkerstufe eine Reihenschaltung
aus Dioden (Di bis Di9) angeordnet ist.
8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorspannung über einen Widerstand (R3) von einem Spannungsteiler (A1, R2) an die
Dioden (Di bis D19) gelegt ist.
9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung kleiner als die Summe
der Schwellenwertspannungen der Dioden (Di bis D)9) ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782840937 DE2840937C2 (de) | 1978-09-20 | 1978-09-20 | Integrierter gegengekoppelter Verstärker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782840937 DE2840937C2 (de) | 1978-09-20 | 1978-09-20 | Integrierter gegengekoppelter Verstärker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2840937A1 DE2840937A1 (de) | 1980-04-03 |
DE2840937C2 true DE2840937C2 (de) | 1986-09-25 |
Family
ID=6049958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782840937 Expired DE2840937C2 (de) | 1978-09-20 | 1978-09-20 | Integrierter gegengekoppelter Verstärker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2840937C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3311489A1 (de) * | 1983-03-29 | 1984-10-11 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur erzeugung einer gate-vorspannung an feldeffekttransistoren |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2549667C3 (de) * | 1975-11-05 | 1982-11-25 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Integrierter gegengekoppelter Verstärker |
-
1978
- 1978-09-20 DE DE19782840937 patent/DE2840937C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2840937A1 (de) | 1980-04-03 |
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