DE2917020B2

DE2917020B2 - Lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärker-Schaltung

Info

Publication number: DE2917020B2
Application number: DE2917020A
Authority: DE
Inventors: Sergio S.Martino di Ferrara Palara
Original assignee: SGS ATES Componenti Elettronici SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1981-03-26
Also published as: GB2020133B; GB2020133A; DE2917020A1; DE2917020C3; FR2424665B1; IT7822798A0; IT1095018B; US4266199A; FR2424665A1

Description

Die Erfindung betrifft eine lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärker-Schaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen Wechselstrom-Verstärkerspannung wird die im Aß-Betrieb arbeitende Endstufe, die für Frequenzen einschließlich des Tonfrequenzbandes geeignet sein soll, üblicherweise von einer im A-Betrieb arbeitenden Vorsteuerstufe gesteuert Die Endstufe weist einen oberen und einen unteren Schaltungsteil mit komplementärer oder quasi-komplementärer Symmetrie auf, wobei als oberer Teil derjenige Teil bezeichnet wird, der den Sättigungszustand erreicht, wenn die Steuerstufe in den Sperrzustand übergeht. Als obere Halbwelle wird daher derjenige Signalanteil bezeichnet, der unter der Belastung des oberen Teils entsteht.

Die Endstufentransistoren weisen bekanntlich eine nicht-lineare Strom-Spannungs-Kennlinie auf, die Verzerrungen verursachen kann. Im Bereich großer Aussteuerung kann man diese Nichtlinearität durch Gegenkopplung beseitigen. Im Bereich kleiner Aussteuerung macht sich die Erscheinung bemerkbar, daß Transistoren erst von einer bestimmten Größe des Steuerstroms bzw. der Steuerspannung ab leiten. Aus der Zeitschrift »elektor«, Dezember 1975, S_r 12 bis 29 ist es bekannt, daß man die dadurch bedingten Verzerrungen im Pereich, kleiner Signalwerte dadurch erheblich verbessern kann, daß man durch Hinzuschalten einer Spannungsquelle einen Ruhestrom durch die Endstufentransistpren fließen läßt Hierdurch entsteht eine Überlappung der Kennlinienteile der Endstufentransistoren der komplementären oder quasi-komplementären Endstufe.

Die Stabilisierung der Ruheströme der Treiberstufe und der Endstufe gegen Speisespannungsschwankungen mittels dreier Dioden zeigt eine quasi-komplementäre Verstärkerstufe, wie sie in der Zeitschrift »Wireless World«, Juni 1969, S. 265 gezeigt ist

Es ist schließlich auch bekannt, daß während des Zcitintervalls zwischen jeweils dem Beginn und dem Ende des Lehens des unteren Schaltungsteils der obere Schaltungsteil einen Strom leitet, dessen Wert kleiner ist als derjenige des Ruhestromes. Die Gestaltung der Schaltung wird von dem Betrag dieser Verminderung bestimmt, wobei auch eine Verminderung auf Null möglich ist

Wenn sich eine völlige oder teilweise Verminderung einstellt, und wenn die für den oberen Teil notwendige Zeit zur Wiedererlangung des leitenden Zustands nach der Verminderung unter den Ruhestrom größer ist als diejenige Zeit, die tatsächlich im Eingangssignal zwischen dem Augenblick, der mit der größten Verminderung zusammenfällt, und dem Augenblick, in dem das Leiten für die obere Halbwelle einsetzen muß, auftritt, ergibt sich in den unmittelbar auf den Ruhezustand folgenden Zeitpunkten eine Verzerrung der Form desjenigen Signalteils, der vom oberen Schaltungsteil geliefert wird. Diese Verzerrung wird mit zunehmender Frequenz größer. Diese Erscheinung macht sich besonders dann bemerkbar, wenn am Eingang dieses Schaltungsteils eine Diode parallel geschaltet ist Dies ist insbesondere bei integrierten Schaltungen üblich, um eine Stabilität gegenüber Schwingungen sicherzustellen und d^a Ruhestrom des Endtransistors des oberen Schaltungsteils innerhalb eines genau definierten Grenzwertes zu halten. Diese Diode hat eine Kapazität, die zu derjenigen Kapazität äquivalent ist, welche am Eingang des Vorsteuertransi stors des oberen Schaltungsteils erscheint

Die Verzerrung der vom oberen Schaltungsteil erzeugten Halbwelle ist besonders unangenehm, weil sie Harmonische höherer Ordnung erzeugt die leicht übertragen oder ausgestrahlt werden und Störungen bei Geräten verursachen können, die bei hoher Frequenz arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche stellenweisen Verzerrungen bei Beginn der oberen Halbwelle zu vermeiden.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und kann den Unteransprüchen entsprechend vorteilhaft weitergebildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird' erreicht, daß der obere Schaltungsteil während des gesamten Zeitintervalls, in welchem der untere Schaltungsteil Strom und Spannung für die Last erzeugt im leitenden Zustand gehalten wird. Vorzugsweise wird durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 dafür gesorgt, daß der Steuertransistor dauernd mindestens auf einen Spannungswert vorgespannt ist, der dem Einsetzen des Leitens (Ruhewert) entspricht, und zwar unabhängig von dem von der Basis dieses Steuertransistors aufgrund der Spannungs-

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Schwankung am Kollektor des Vorsteuertransistors aufgenommenen Potential,

Pie Erfindung wird nachstehend an Hand der Pig, 1, 2 und 3 der Zeichnung beispielhaft erläutert.

Es zeigt

Fig, 1 den Verlauf des Stromes am Ausgang des Verstärkers mit oder ohne die Erfindung,

F i g, 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der F i g, 1 und

F ί g, 3 ein Priiv.ipschaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung.

Fig, t zeigt in nicht maßstabsgetreuer Darstellung ein Diagramm, in dem de? Verlauf der Spannung an der Last des Verstärkers dargestellt ist, wenn das Signal am Eingang sinusförmig ist Die durchlaufende Linie zeigt das Verhalten ohne die Erfindung, während die auf die Zeitpunkte 1 und 3 folgende, gestrichelte Linie den Spannungsverlauf an der Last darstellt, wenn von der Erfindung Gebrauch gemacht wird.

F i g. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung der F i g. 1 die auf die Zeitpunkte 1 oder 3 folgenden Phasen.

F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiei für eine Schaltung, mit der die Erfindung verwirklicht werden iann. In diesem Schema ist der Vorsteuertransistor Q* mit einer Stromquelle /2 über eine Diode A verbunden. Der obere Teil des Verstärkers wird durch Q₃, D₅, Qr und Q\ gebildet, während der untere Teil durch Qt, Qs, Qi, Di,

A und h gebildet wird. Die Piode A erlaubt die Gleichheit der Ruheströme der beiden Teile, Die Diode A stellt die Piode der, die parallel zum Pesis-Emitter-Obergang des Steuertransistors Qj gemeinsam mit der gestrichelt dargestellten Kapazität C geschaltet ist, welche die Summe aller Kapazitäten des oberen Teils darstellt, die ein Äquivalent zu dem genannten Obergang haben,

R bedeutet den Widerstand, der gemäß der Erfindung zwischen die Punkte A und B geschaltet ist, während die Stromquelle G zwischen den negativen Pol und den Punkt A geschaltet ist

Wenn man in einer ersten Näherung von den Strömen absieht, die in den Obergängen fließen, und für alle Obergänge die Potentialdifferenz gleich Vbe setzt, kann man sagen, daß die Kathode von A, die mit der Basis von Qs verbunden ist, dasselbe Potential hat wie der Punkt Ä Wenn daher Q₄ und Qi eine Sättigung erreichen, ist das Potential der Basis von Qs bezüglich Masse gleich Vm + Vcaar· Aufgrund des Stromes von G in R hat der Punkt A eine Spannung bezüglich Masse, die gleich ist mit Vceou—Og RX(LiL, daß V_Be von Q₃ um Ig-R vergrößert worden ist was garantiert daß Vbe von Qi für alle Inkremente von Vorüber Qs, Qe, für die Verminderung von Vorüber Qi und für den größten Wert von Vcesu von Q\ bezüglich Vcesu von Q₄ kompensiert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärkerschaltung mit einer im A#-Betrieb arbeitenden Endstufe, die ^us einen? oberen und einem unteren SehaitungsteH mit komplementärer oder quasi-komplementärer Symmetrie besteht, wobei diese Schaltungsteile von einer im A-Betrieb arbeitenden Vorsteuerstufe in Emitterschaltung g„-steuert werden und der Steuertransistor des oberen Schaltungsteils, der zwischen den Vorsteuertransistor und den Rest des oberen Schaltungsteils geschaltet ist, ein Transistor in Emitterschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (R) vorgesehen ist, der einen Endes mit dem Ausgangspunkt (B) der Verstärkerschaltung und anderen Endes sowohl mit dem Emitter des Steuertransistors (Qi) des oberen Schaltungsteils als auch über eine Stromquelle (G) mit Erde verbunden ist, und daß «lie Richtung des von der Stromquelle (G) durch (5en Widerstand (R) geschickten Stroms entgegengesetzt ist zur Richtung des während der aktiven Phase des oberen Schaltungsteils (Qt, Qs, Qt) vom Steuertransistor (Q3) durch den Widerstand (R) geleiteten Stroms.

2. Wechselstrom-Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (G) eine Konstantstromquelle ist, und daß die Konstantstromquelle (G) und der Widerstand (R) im Verhältnis zueinander derart bemessen sind, daß der Basis-Emitter-Übergang des Steuertransistors (Qi) immer mindestens auf einen Spannungswert vorgespannt ist, bei dem der Steuertransistor zu leiten beginnt

3. Wechselstrom-Verstärkersc.altung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Widerstand ist

4. Wechselstrom-Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Konstantstromquelle ein Transistor ist