DE2931525C2 - Circuit arrangement for stabilizing the DC operating point of a differential amplifier - Google Patents
Circuit arrangement for stabilizing the DC operating point of a differential amplifierInfo
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Description
Erfindungsgemäß steuert die Ausgangsspannung des Regelspannungsverstärkers den Strom zweier hochohmiger Stromsenken 23 und 24 und zwar in vorteilhafter Weise dadurch, daß die Stromsenken 23 ,ind 24 die gesteuencn Stromsenken einer Stromspiegelschaltung sind, die durch den Ausgangsstrom des Regelspannungsverstärkers steuerbar sindAccording to the invention, the output voltage of the control voltage amplifier controls the current of two high-impedance current sinks 23 and 24 , advantageously in that the current sinks 23, ind 24 are the controlled current sinks of a current mirror circuit which can be controlled by the output current of the control voltage amplifier
Die Stromsenken werden in vorteilhafter Weise gleichzeitig als hochohmige Arbeitswiderstände der ersten Differenzverstärkerstufe 71 verwendet, so daß schwierig in integrierter Technik zu realisierende ohmsche Widerstände mit hohem Widerstandswert nicht erforderlich sind.The current sinks are advantageously used at the same time as high-ohmic operating resistors of the first differential amplifier stage 71 , so that ohmic resistors with a high resistance value, which are difficult to implement in integrated technology, are not required.
Aus F i g. 1 ist ferner ersichtlich, daß an die beiden Ausgänge A 1 und A 2 der zweiten Differenzverstärkerstufe 72 ein Netzwerk 61 angeschlossen ist, daß mit den beiden Klemmen Ei und E2 der ersten Differenzverslärkerstufe 71 verbunden ist. Dieses Netzwerk bewirkt in Verbindung mit den beiden Eingangswiderständen 21 und 22 am Eingang der ersten Differenzverstärkerstufe 71, deren Verbindungspunkt 20 auf einem zweiten Bezugspoteiitial liegt, eine nur für die Wechselspannung wirkende Gegenkopplung, so daß hiermit ein gewünschter Wechselspannungsverstärkungsgrad für den Differenzverstärker eingestellt werden kann. In vorteilhafter Weise sind die Einstellungen des Wechselspannungsverstärkungsgrades und der Arbeitspunktstabilisierung unabhängig voneinander.From Fig. 1 it can also be seen that a network 61 is connected to the two outputs A 1 and A 2 of the second differential amplifier stage 72, which network 61 is connected to the two terminals Ei and E2 of the first differential amplifier stage 71 . This network, in conjunction with the two input resistors 21 and 22 at the input of the first differential amplifier stage 71, the connection point 20 of which is on a second reference potential, causes negative feedback that only acts for the alternating voltage, so that a desired alternating voltage gain can be set for the differential amplifier. The settings of the AC voltage gain and the operating point stabilization are advantageously independent of one another.
Fig.2 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zum in F i g. 1 als Blockschaltbild dargestellten Differenzverstärker. Entsprechende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und entsprechende Baugruppen durch strichlierte Linien markiert. So stellt die Baugruppe 71 die erste Differenzverstärkerstufe, die Baugruppe 72 die zweite Differenzverstärkerstufe und die Baugruppe 62 im wesentlichen den Regelspannungsverstärker dar.FIG. 2 shows an advantageous embodiment for the in FIG. 1 differential amplifier shown as a block diagram. Corresponding components are provided with the same reference numerals and corresponding assemblies are marked by dashed lines. The assembly 71 represents the first differential amplifier stage, the assembly 72 the second differential amplifier stage and the assembly 62 essentially the control voltage amplifier.
Die erste Differenzverstärkerstufe wird durch die Transistoren 711 und 712 mit gemeinsamer Emitterzuführung über eine Konstantstromschaltung 710 gebildet, dessen anderer Anschluß mit der + U-Klemme der Betriebsspannung verbunden ist.The first differential amplifier stage is formed by the transistors 711 and 712 with a common emitter feed via a constant current circuit 710 , the other terminal of which is connected to the + U terminal of the operating voltage.
Die zweite Differenzverstärkerstufe umfaßt die Transistoren 721 und 722, deren gemeinsame Emitterzuleitungen über einen Widerstand 720 mit der O-Klemme der Betriebsspannung und deren jeweiliger Kollektor über einen Widerstand 723 bzw. 724 mit der + U-Klemme der Betriebsspannung verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren sind außerdem mit den Ausgangsklemmen A 1 und A 2 des Differenzverstärkers verbunden und über den Widerstand 32 bzw. 31 mit dem Symmetriepunkt 30. Der Symmetriepunkt 30 ist mit dem Eingang des Regelspannungsverstärkers 62 verbunden.The second differential amplifier stage comprises transistors 721 and 722, the common emitter leads of which are connected to the O terminal of the operating voltage via a resistor 720 and their respective collector is connected to the + U terminal of the operating voltage via a resistor 723 or 724. The collectors of the transistors are also connected to the output terminals A 1 and A 2 of the differential amplifier and via the resistor 32 and 31, respectively, to the point of symmetry 30. The point of symmetry 30 is connected to the input of the control voltage amplifier 62 .
Im Ausführungsbeispiel ist der Regelspannungsverstärker als Transistor 621 ausgebildet, dessen Basis-Emitter-Strecke die Regelabweichung zugeführt ist. Die aus der Differenz der Spannung des Symmetriepunkles 30 und einer Bezugsspannung 29 gebildete Regelabweichung wird dabei so gebildet, daß der Symmetriepunkt 30 mit der Basis und ein die Bezugsspannung 29 führender Punkt an den Emitter des Transistors 621 angeschlossen ist. Als Bezugsspannung 29 führender Punkt ist hier der Mittelpunkt zweier in Reihe und in Durchlaßrichtung geschalteter Dioden 25 und 26 vorgesehen, deren eines freie Ende an der +U-Klemme der Betriebsspannung und deren anderes Ende an dem Verbindungspunkt zweier Widerstände 21 und 22 angeschlossen ist, deren freie Enden mit je einem Eingang der ersten Differenzverstärkerstufe 71 verbunden sind.In the exemplary embodiment, the control voltage amplifier is designed as a transistor 621 , the base-emitter path of which is supplied with the control deviation. The control deviation formed from the difference between the voltage of the symmetry point 30 and a reference voltage 29 is formed in such a way that the symmetry point 30 is connected to the base and a point carrying the reference voltage 29 is connected to the emitter of the transistor 621. As a reference voltage 29 leading point here is the midpoint of two series and forward-connected diodes 25 and 26 , one free end of which is connected to the + U terminal of the operating voltage and the other end of which is connected to the junction of two resistors 21 and 22 , whose free ends are each connected to an input of the first differential amplifier stage 71 .
Der Kollektor des Transistors 621 ist an eine Stromspiegelschaltung angeschlossen, die aus einem durch Verbindung eines Kollektors mit. der Basis als Diode geschalteten Transistor 622 und zwei aus Transistoren in Emitterschaltung gebildeten Stromsenken 23 und 24 besteht, deren Basisanschlüsse mit der Basis des Transistors 622 verbunden sind, so daß die Basisspannung des Transistors 622 die Ströme der Stromsenken 23 und 24 bestimmt Die Transistoren der Stromsenken werden normal, d. h. im aktiven Bereich betrieben.The collector of the transistor 621 is connected to a current mirror circuit which is made up of a by connecting a collector with. the base as a diode-connected transistor 622 and two current sinks 23 and 24 formed from transistors in a common emitter circuit, the base terminals of which are connected to the base of the transistor 622 so that the base voltage of the transistor 622 determines the currents of the current sinks 23 and 24. The transistors of the current sinks are operated normally, ie in the active area.
Wie ersichtlich, liegen die Stromsenken 23 und 24 in den Kollektorzuführungen der Transistoren 711 und
712 der ersten Differenzverstärkerstufe 71 und bilden somit die Arbeitswiderstände dieser Stufe. Die Kollektorzuführungen
sind außerdem mit den Eingängen (den Basisanschlüssen) der Transistoren 721 und 722 der
zweiten Differenzverstärkerstufe 72 verbunden, so daß über diese Verbindungen sowohl die verstärkte Wechselspannung
der ersten Differenzverstärkerstufe 71 als auch die zur Korrektur des Arbeitspunktes der zweiten
Differenzverstärkerstufe 72 dienende Regelgröße geführt sind.
Das Netzwerk 61 der F i g. 1 ist im in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei Widerstände 611 und
612 realisiert, welche jeweils eine Ausgangklemme A 2
bzw. A 1 mit dem Eingang £2 bzw. Ei verbinden, derart,
daß die Leerlaufwechselspannung des Differenzverstärkers auf den gewünschten Wechselstromverstärkungsgrad
reduziert wird.As can be seen, the current sinks 23 and 24 are in the collector leads of the transistors 711 and 712 of the first differential amplifier stage 71 and thus form the load resistances of this stage. The collector supply lines are also connected to the inputs (the bases) of the transistors 721 and 722 of the second differential amplifier stage 72, so that via these connections, both the amplified alternating voltage of the first differential amplifier stage are as well conducted 71 serving for correcting the operating point of the second differential amplifier stage 72 controlled variable .
The network 61 of FIG. 1 is in FIG. 2 realized by two resistors 611 and 612 , which each connect an output terminal A 2 or A 1 to the input £ 2 or Ei , such that the open circuit AC voltage of the differential amplifier is reduced to the desired AC gain.
Durch die Erzeugung der Bezugsspannung 29 über den Spannungsabfall an der Diode 25 stellt sich am Symmetriepunkt 30 eine um zwei Diodenspannungen (Diode 25 und Basis-Emitter-Spannung des TransistorsThe generation of the reference voltage 29 via the voltage drop across the diode 25 is established at the point of symmetry 30 one by two diode voltages (diode 25 and base-emitter voltage of the transistor
621) niedrigere Spannung als die Klemmspannung +U ein. Sie bewirkt eine relativ hohe Spannung an den KoI-lektor-Einitter-Strecken der Transistoren 711, 712 sowie an den Transistoren der Stromsenken 23 und 24, so daß die Verstärkung der ersten Differenzverstärkerstufe bei etwa 1000 liegt. 621) lower voltage than the terminal voltage + U a. It causes a relatively high voltage on the KoI-lektor-Einitter-routes of the transistors 711, 712 and on the transistors of the current sinks 23 and 24, so that the gain of the first differential amplifier stage is about 1000.
Die Transistoren 721 und 722 der zweiten Differenzverstärkerstufe 72 können, um deren Stromverstärkung zu erhöhen, als Darlingtonschaltungen ausgebildet werden. Die zweite Differenzverstärkerstufe 72 hat bei Ra = Ä723 = /?724 = 4 kn und je Transistor einen Strom von etwa 300 μΑ eine Verstärkung von etwa 44. The transistors 721 and 722 of the second differential amplifier stage 72 can be designed as Darlington circuits in order to increase their current gain. The second differential amplifier stage 72 has a gain of about 44 at Ra = Ä723 = /? 724 = 4 kn and a current of about 300 μΑ per transistor.
Folglich kann mit dieser Schaltung bei stabilem Arbeitspunkt eine Leerlaufverstärkung von 20 000 bis 40 000 erzielt werden, die ausreicht, um Wechselspannungsverstärkung mit hoher Konstanz ihrer Verstärkungseigenschaften zu bauen.Consequently, with this circuit, with a stable operating point, an open loop gain of 20,000 to 40,000 can be achieved, which is sufficient to provide AC voltage amplification with a high degree of constancy of its amplification properties to build.
Wird die Basis des Transistors 621 des Regelspannungsverstärkers 62 nicht an den Symmatriepunkt 30 angeschlossen, sondern an einen externen Anschluß des integrierten Bausteins, so ist es möglich, durch Wahl der dann extern anzuordnenden Widerstände 31 und 32 eventuell gewünschte Unsymmetrien der Ausgangswechselspannung zu erzielen. Auch sind durch ihre Ausbildung als komplexe Widerstände sowie durch extern angeordnete Rückkopplungswiderstände 611 und 612 frequenzabhängige Unsymmetrien der Ausgangswechselspannung zu realisieren.If the base of the transistor 621 of the control voltage amplifier 62 is not connected to the symmetry point 30, but to an external connection of the integrated module, it is possible to achieve any desired asymmetries of the output AC voltage by choosing the externally arranged resistors 31 and 32. Due to their design as complex resistors and externally arranged feedback resistors 611 and 612, frequency-dependent asymmetries of the AC output voltage can also be implemented.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
stärker-Stufen aufgebaut ist und zwei Eingänge und Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachzwei Ausgänge aufweist, bei dem durch eine Schal- teile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung tungsmaßnahme ein Symmetriepunkt der Spannun- zu vermeiden. Insbesondere soll eine einfach zu integen an den beiden Ausgängen der letzten Differenz- io grierende, platz- und kostengünstige Schaltungsanordverstärkerstufe gebildet ist und die Spannung des nung der eingangs genannten Art angegeben werden, Symmetriepunktes und eine Bezugsspannung einem die trotzdem eine hohe Leerlaufspannungsverstärkung Regelspannungsverstärker zugeführt sind, der die und eine gute Gleichstromarbeitspunktstabilisierung Differenz zwischen der Spannung des Symmetrie- besitzt1. Circuit arrangement for stabilizing the ne large number of resistors, which in the un-direct current operating point of a differential amplifier 5 desirably large semiconductor area for integration kers, which is required from a plurality of symmetrical differential amplifier circuitry.
The invention is based on the object of having two outputs, in which a point of symmetry of the voltages can be avoided by means of a circuit component of the solution known from the prior art. In particular, an easy-to-integrate, space-saving and cost-effective circuit arrangement amplifier stage is to be formed at the two outputs of the last differential io grating and the voltage of the voltage of the type mentioned should be specified, symmetry point and a reference voltage to which a high open-circuit voltage gain control voltage amplifiers are still fed, which has the and a good DC operating point stabilization difference between the voltage of the symmetry
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- 1979-08-03 DE DE19792931525 patent/DE2931525C2/en not_active Expired
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