DE2942862A1

DE2942862A1 - Gegentaktverstaerker

Info

Publication number: DE2942862A1
Application number: DE19792942862
Authority: DE
Inventors: Rudy Johan Van De Plassche
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-24
Publication date: 1980-05-14
Also published as: IT1124688B; GB2033688A; CA1138053A; JPS6333726B2; FR2440648A1; GB2033688B; NL7810772A; AU5222579A; IT7926844A0; HK18583A; FR2440648B1; DE2942862C2; US4300103A; JPS5561115A

Description

"Gegentaktverstärker"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor vom gleichen
Leitungstyp, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe
zwischen Speisungsanschlußpunkten angeordnet sind, wobei die Emitter-Elektrode des ersten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors und mit einem Ausgangsanschlußpunkt und die Basis-Elektrode des ersten Transistors mit einem Eingangsanschlußpunkt verbunden ist, und wobei
Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der zweite Transistor als Funktion der Steuerung des ersten Transistors gesteuert wird.

Bei jetzigen integrierten Breitbandverstärkern werden in
der Gegentaktendstufe vorzugsweise Transistoren vom gleichen Leitungstyp verwendet, weil dabei im Gegensatz zu einer
sogenannten "komplementären" Endstufe günstige Hochfrequenzeigenschaften und hohe Verstärkungsfaktoren erzielt werden
können. Eine derartige Schaltung ist in "Electronic Letters", Band 10, Nr. 15, vom 25. Juli 1974, S. 317, 318 und 319
beschrieben.

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Um darin den zweiten Transistor auf geeignete V/eise steuern zu können, ist in den Kollektorkreis des ersten Transistors eine Diode in der Durchlaßrichtung aufgenommen. Die Spannung über dieser Diode, die ein Maß für den Strom durch den ersten Transistor ist, wird über einen in geerdeter Basisschaltung arbeitenden dritten Transistor vom dem der Endtransistoren entgegengesetzten Leitungstyp in einen zugehörigen gegsnphasigen Strom über einem zu dem Basis-Emitter-Übergang des zweiten Transistors parallelen Widerstand umgewandelt. Dadurch wird der Strom durch den zweiten Transistor zu dem durch den ersten Transistor gegenphasig sein. Außerdem werden bei genügend kleinen Strömen durch den dritten Transistor die Endtransistoren nicht stromlos werden, was für ein gutes Übernahmeverhalten günstig ist. Die Übertragung ist aber nicht gut linear wegen der Asymmetrie der Schaltung, der endlichen Ströme durch den dritten Transistor und der Ansteuerung des zweiten Transistors über einen zweiten Widerstand. Der letztere Widerstand führt auch, zusammen mit dem abweichenden Leitungstyp des dritten Transistors, eine Temperaturabhängigkeit der Einstellströrr.e herbei.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Gegentaktverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der weitgehend linear und temperaturunabhängig arbeitet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die genannten Mittel enthalten: einen Meßkreis zwischen dar Basis- und der Emitter-Elektrode des ersten Transistors, in den eine Reihenschaltung eines ersten Halbleiterübergangs und einer ersten Impedanz aufgenommen ist; einen Steuerkreis zwischen der Basis- und der Emitter-Elektrode des zweiten Transistors, in den eine Reihenschaltung eines zweiten Halbleiterübergangs und einer zweiten Impedanz aufgenommen ist; eine Stromquellenschaltung zur Einstellung des Ruhestroms durch den ersten und den zweiten Halbleiterübergang, sowie eine Kopplungsschaltung für eine derartige Anpassung der Ströme durch den Steuer-

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kreis an die Ströme durch den Meßkreis, daß bei normaler Steuerung am Eingangsanschlußpunkt die Summe der Basis-Emitterspannungen des ersten und des zweiten Transistors nahezu konstant bleibt.

Zum Erhalten einer konstanten Summe der Basis-Emitterspannungen der Endtransistoren (was für ein gutes Ubernahmeverhalten der Endtransistoren erforderlich ist) wird bei diesen beiden Transistoren zwischen der Basis- und der Emitter-Elektrode eine Reihenschaltung einer Diode und einer Impedanz, z.B. eines Widerstandes, angeordnet. Wenn nun durch die beiden in der Durchlaßrichtung geschalteten Dioden dieselben Einstellströme geschickt v/erden, die so groß sind, daß in der Ruhelage durch die als Widerstände ausgebildeten Impedanzen keine Ströme fließen, wird, wenn die Basis eines der Transistoren angesteuert wird, durch den zugehörigen Widerstand ein Wechselstrom zu fließen beginnen. Wird der letztere Strom nun mittels einer Kopplungsschaltung gegenphasig dem anderai Widerstand mit angepaßtem Wert zugeführt, so wird die Wechselspannungskomponente in der Basis-Emitterspannung des zugehörigen Transistors auch zu der des anderen Transistors gegenphasig sein und ist der angestrebte Zweck erreicht. Außerdem wird durch die Dioden in dem Meß- und dem Steuerkreis die Ruhestromeinstellung des Gegentaktverstärker temperaturunempfindlich, weil die Ruheströme durch die Endtransistoren nur durch die Einstellströrae durch die genannten Dioden bestimmt werden.

Das Messen und Abgeben des Signalstroms durch den Meßkreis kann am besten erfolgen, wenn der erste Halbleiterübergang der Basis-Emitter-Übergang eines dritten Transistors ist, dessen Emitter mit der Stromquellenschaltung und dessen Kollektor mit einem Eingang der Kopplungsschaltung verbunden ist. Dieser dritte Transistor weist vorzugsweise den gleichen Leitungstyp wie die Endtransistoren auf. Ferner ist es günstig, wenn die Kopplungsschaltung einen Stromverstärker

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mit einem Eingangsstromkreis und einem Ausgangsstrcmkreis enthält, wobei dieser Eingangsstromkreis in den Kollektorkreis des dritten Transistors geschaltet und dieser Ausgangsstromkreis mit dem Steuerkreis verbunden ist. Zum Weiterkoppeln des Signalstroms von dem Meßkreis auf den Steuerkreis kann vorteilhafterweise der Erfindungsgedanke benutzt werden, daß die Kopplungsschaltung einen Stromspiegel mit einem Eingang und einem Ausgang enthält, wobei dieser Eingang mit dem Kollektor des dritten Transistors und dieser Ausgang mit der Basis eines vierten Transistors verbunden ist, und wobei der zweite Halbleiterübergang zu dem Basis-Emitter-Ubergang des vierten Transistors parallelgeschaltet, die zweite Impedanz zwischen der Basis- und der Kollektor-Elektrode des vierten Transistors angeordnet und der Kollektor dieses vierten Transistors weiter mit der Stromquellenschaltung verbunden ist. Bei weiterer Detaillierung des ScMLtbildes besteht der Einfachheit halber zunächst die StroraquellenschaLtung aus einer Stromquelle zwischen dem Emitter des dritten Transistors und dem Kollektor des vierten Transistors. Eine derartige Stromquelle kann auf übliche Weise, aber auch insbesondere derart hergestellt werden, daß die Stromquellenschaltung einen Transistor enthält, dessen Kollektor mit dem Emitter des dritten Transistors verbunden und dessen Basis-Emitter-Übergang zu dem Basis-Emitter-Ubergang des vierten Transistors und einem Widerstand parallelgeschaltet ist, der den Kollektor des vierten Transistors mit der positiven Speisespannungsklemme verbindet. Wenn eine Stromquellenschaltung auf diese Weise ausgebildet wird, findet jedoch Rückkopplung von dem Steuerkreis auf den Meßkreis statt. Um dies zu vermeiden, muß die Kopplungsschaltung etwas verwickelter werden, und zwar derart, daß der Stromverstärker einen Stromspiegel mit einem Eingang und einem Ausgang, einen fünften Transistor, dessen Emitter mit dem Eingang des Stromspiegels, dessen Basis mit dem Ausgang des Stromspiegels und dessen Kollektor mit dem Meßkreis verbunden ist, und eine Stromquellenschaltung zur Ein-

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stellung der Ruheströme durch den Stromspiegel enthält. Über den Meßkreis kann weiter gesagt werden, daß der zweite Halbleiterübergang zwischen der zweiten Impedanz und dem Emitter des zweiten Transistors angeordnet ist, daß der Verbindungspunkt der zweiten Impedanz und des zweiten Halbleiterüberganges mit einer Stromquelle zur Einstellung des Ruhestromes durch den zweiten Halbleiterübergang verbunden ist und daß die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des fünften Transistors und einer Stromquelle verbunden ist. Um das Hochfrequenzverhalten des Gegentaktverstärker noch weiter zu verbessern, muß dafür gesorgt werden, daß der Kollektor des dritten Transistors sowohl über einen Widerstand mit dem Eingang der Kopplungsschaltung als auch über einen Kondensator mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist. Für hohe Frequenzen wird das Signal aus dem Meßkreis dann nicht mehr über die Kopplungsschaltung, sondern unmittelbar über den genannten Kopplungskondensator zu dem Steuerkreis fließen. Die gegebenenfalls weniger günstigen Hochfrequenzeigenschaften der Kopplungsschaltung werden dann umgangen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten Gegentaktverstärker?* mit zwei npn-Transistoren,

Fig. 2 schematisch den Gegentaktverstärker nach der Erfindung, Fig. 3 eine einfache Ausführungsforra des Gegentaktverstärker

nach der Erfindung,
Fig. 4 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des

Gegentaktverstärkers nach der Erfindung, Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Gegentaktverstärkers

nach der Erfindung, und
Fig. 6 die Weise, in der die Stromquellenschaltung nach Fig.

vereinfacht werden könnte.

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In den verschiedenen Figuren bezeichnen T₁ und T^ die beiden npn-Transistoren eines Gegentaktverstärker, dessen Ausgang 1 mit sowohl dem Emitter des ersten Transistors T₁ als auch dem Kollektor des zweiten Transistors T2 und dessen Eingang 3 mit der Basis des ersten Transistors T. verbunden ist. Die positive bzv/. negative Spannungsklemme (5 bzw. 10) ist mit dem Kollektor des ersten Transistors T-, bzv·;. den Emitter des zweiten Transistors Tp verbunden. Der erste Transistor T₁ wird als Emitterfolger für das Eingangssignal verwendet, während der zweite Transistor T₂ als eine veränderliche Stromquelle verwendet wird, die von einem von dem Eingangssignal abgeleiteten Steuersignal gesteuert wird, derart, daß die Summe der Basis-Emitterspannungen V, * + V, ~ beider Transistoren T.. und Tp nahezu konstant bleibt.

Ein bekanntes Verfahren, durch das dies erhalten werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser Schaltung ist der Kollektor des ersten Transistors T₁ (Punkt 4) nicht unmittelbar mit der positiven Speisespannungsquelle 5, sondern über einen pnp-Transistor T_r^, der als eine Diode in der Durchlaßrichtung geschaltet ist, mit dieser Klemme verbunden. Auch die pnp-Transistoren T_r^ und T_rg sind als Dioden in der Durchlaßrichtung geschaltet. Sie liegen beide in Reihe, wobei der Emitter des sechsten Transistors Tg mit der positiven Speisespannungsklemme 5 und der Verbindungspunkt 6 der Basis-Elektrode des fünften Transistors T_r,- mit der Kollektor-Elektrode desselben Transistors über einen Widerstand FL₁ mit der negativen Speisespannungsklemme 10 verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Referenzspannungsquelle zwischen dem Punkt 6 und dem Punkt 5 gebildet. Wird nun der Punkt 4 mit dem Emitter eines pnp-Transistors T , verbunden, dessen Basis durch Verbindung mit dem Punkt 6, auf einer konstanten Spannung gehalten wird, so wird, wenn die Basis-Emitterspannung V_be1 des ersten Transistors T₁ z.B. abnimmt, der Kollektorstrom durch denselben Transistor, also auch die Spannung über der Diode T_rj!|, ebenfalls abnehmen, aber die Spannung über dem Basis-Emitter-Übergang des dritten

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Transistors T , wird gerade zunehmen, was einen zunehmenden Kollektorstrom durch denselben Transistor zur Folge hat. Die Spannung über einem in den Kollektorkreis dieses Transistors T -, aufgenommenen Kollektorwiderstand R₁₂ wird dann, ebenso wie die Spannung V, ₂ über dem Basis-Emitter-Übergang des zweiten Transistors T₂, der zu dem Widerstand R₁ parallelgeschaltet ist, auch zunehmen. Eine Abnahme der Basis-Emitterspannung V, ₁ des ersten Transistors T₁ ergibt also im Endeffekt eine Zunahme der Basis-Emitterspannung V, des zweiten Transistors T₂, so daß die Summe der genannten Basis-Emitterspannungen V, * + V^ ₂ etwa konstant bleibt. Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, daß nur, wenn der Strom I, durch den dritten Transistor T -, in bezug auf den Strom durch die Endtransistoren T₁ und T₂ und also auch in bezug auf den Strom I, durch den vierten Transistor T^ vernachlässigt werden darf, das Produkt der Ströme durch die Endtransistoren I₁ · I₂ und also auch die Summe der Basis-Emitterspannungen V, ^ + V, 2 der EndtransistorenT.| und T₂ etwa konstant ist. In der Praxis läßt sich aber schwer stets die genannte Bedingung eines kleinen Stromes I, durch den dritten Transistor T ^ erfüllen, vor allem,weil dieser Strom zu einem wesentlichen Teil auch noch durch den Widerstand R₁₂ fließen muß. Außerdem sind die Transistoren T_r, bis Tg vom dem der Endtransistoren T₁ und T₂ entgegengesetzten Leitungstyp, wodurch das Frequenz- und Temperaturverhalten des Gegentaktverstärkers beeinträchtigt wird, so daß die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 nur als eine erste Annäherung des angestrebten Zweckes betrachtet werden darf.

Das Prinzip der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Schaltung ist zwischen der Basis-Elektrode und der Emitter-Elektrode des ersten Transistors T₁ bzw. des zweiten Transistors T₂ ein Meßkreis bzw. Steuerkreis angeordnet, der aus einer Reihenschaltung einer Impedanz Z₁ bzw. einer Impedanz Z₂ und einer Diode D₁ bzw. einer Diode D₂ in der Durchlaßrichtung besteht. Die Dioden D₁

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und Dp werden von einem bestimmten Strom I derart eingestellt, daß in der Ruhelage durch die Impedanzen Z₁ und Z₂ keine Ströme fließen. Wird nun die Basis des ersten Transistors T₁ angesteuert, so wird durch den Meßkreis D₁-Z. ein bestimmter Signalstrom fließen, der durch die Kopplungsschaltung K gegenphasig dem Steuerkreis D₂-Z₂ zugeführt wird. Wenn nun der Wert der zweiten Impedanz Z₂ derart gewählt wird, daß die Wechselspannungskomponente über dem Steuerkreis, also auch über dem Basis-Emitter-Ubergang des ersten Transistors T₁, gleich groß wie die über dem Meßkreis, also auch über dem Basis-Emitter-Ubergang des zweiten Transistors T₂, jedoch dieser Komponente nach wie vor entgegengesetzt ist, ist die Summe der Basis-Emitterspannungen V, ₁ + V, ₂ der Endtransistoren T₁ und T₂ stets konstant, ungeachtet der Temperatur und der Frequenz, so daß der angestrebte Zweck erreicht ist. Wenn die Impedanzen und Z₂ als Widerstände R₁ und R₂ ausgebildet werden, wie in der Praxis gebräuchlich ist, wird ein etwaiger Unterschied zwischen der Ruhespannung über den Dioden D₁ und D₂ und den Basis-Emitter-Spannungen der Endtransistoren von einem Ruhestrom durch die Widerstände R₁ und R₂ ausgeglichen werden müssen.

Obgleich die Kopplungsschaltung K auf vielerlei Weise ausgebildet werden kann, z.B. derart, daß mit einer Regelschaltung die Wechselspannungen ν über den Impedanzen Z- und Z₂ bei gleichen Ruhespannungen über den Dioden D₁ und D₂ gleich groß, aber zueinander gegenphasig gehalten werden, werden in den in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsformen des Gegentaktverstärkers nach der Erfindung der Signalstrom I₁ und der Ruhestrom I in dem Meßkreis mit Hilfe eines dritten npn-Transistors T, ausgekoppelt. Diese Ströme stehen dann an dem Kollektor des dritten Transistors T zur Verfügung, während der Basis-Emitter-Ubergang dieses Transistors die erste Diode D₁ ersetzen kann, während die erste Impedanz Z₁ durch einen Widerstand R₁ ersetzt ist.

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Der Anschluß 1 kann dann für die Kopplungsschaltung K entfallen.

In den Fig. 3 bis 6 sind vier bevorzugte Ausführungsformen des Gegentaktverstärker nach der Erfindung dargestellt, wobei entsprechende Elemente stets mit den gleichen Bezugsziffern und -buchstaben bezeichnet sind.

Fig. 3 zeigt die Verwirklichung der Erfindung in einer sehr einfachen Ausführungsform. Dabei ist der Kollektor 11 des dritten Transistors T, sowohl über einen Widerstand R mit dem Eingang 9 eines ersten Stromspiegels, der durch eine dritte Diode D-, und einen pnp-Transistor Tg an der positiven Speisespannungsklemme 5 gebildet wird, als auch über einen Kopplungskondensator C mit dem ersten Ausgang der Kopplungsschaltung K verbunden. Der Ausgang des ersten Stromspiegels D^-Tg, der durch den Kollektor des sechsten Transistors Tg gebildet wird, ist sowohl mit der Basis eines vierten npn-Transistors T^ als auch mit dem zweiten Ausgang 8 der Kopplungsschaltung verbunden. Der erste Ausgang der Kopplungsschaltung K ist mit dem Kollektor des vierten Transistors T^ verbunden, während der Emitter dieses Transistors T. mit der negativen Speisespannungskiemine verbunden ist. Schließlich ist zwischen dem Emitter 2 des dritten Transistors T-,, der mit dem zweiten Eingang der Kopplungsschaltung K verbunden ist, und dem Kollektor des vierten Transistors T^, der mit dem ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K verbunden ist, eine Gleichstromquelle I zur Einstellung sowohl des dritten als auch des vierten Transistors T, und T^ angeordnet, während der erste Stromspiegel D^-Tg den Einstellstrom I_Q für den zweiten Halbleiterübergang Dp liefert.

Über die Wirkungsweise der eben beschriebenen Schaltung läßt sich folgendes sagen. In dem dritten Transistor T-wird der Einstellstrom I dem Emitter zugeführt und zu

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dem Signalstrom I₁ durch den ersten Widerstand R₁ addiert und steht auf diese Weise als Summenstrom I_Q + I₁ am Kollektor zur Verfügung. Über einen Widerstand R wird dieser Strom nun in einem ersten Stromspiegel Dx-Tg in bezug auf die positive Speisespannungsklemme 5 gespiegelt, wonach er wieder am Kollektor des sechsten Transistors Tg zum Vorschein kommt und dann einen zweiten Stromspiegel Dp-T/, der durch den zweiten Halbleiterübergang Dp des Steuerkreises und den vierten Transistor T^ gebildet wird, in bezug auf die negative Speisespannungsklemme 10 steuert. Indem nun zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieses zweiten Stromspiegels D₉-T/ die zweite Impedanz Z_? (die durch den zweiten Widerstand Rp gebildet wird) aus dem Steuerkreis angeordnet und der Kollektor des vierten Transistors mittels einer Einstellstromquelle I gespeist wird, wird durch den zweiten Widerstand Rp nur der halbe Signalstrom i^/2 des ersten Widerstandes R₁ fließen. Wenn der Wert des ersten bzw. des zweiten Widerstandes R₁ bzw. Rp und der Wert des Differentialwiderstandes des ersten und des zweiten Halbleiterübergangs D₁ bzw. Dp beide r betragen, läßt sich aus Fig. 3 ablesen, daß der Wert des zweiten Widerstandes Rp gleich Rp = 2R₁ + 3r sein muß, um gleiche, aber gegenphasige Wechselspannungskomponenten V=I₁(r+R₁) über dem Meß- und dem Steuerkreis zu erhalten. Der Widerstand R und der Konensator C bilden einen frequenzabhängigen Teiler. Dadurch fließen Niederfrequenzsignale in dem Kollektorstrom des dritten Transistors T^ über den Widerstand R durch die ganze Kopplungsschaltung K, während Hochfrequenzsignale über den Kondensator C unter Umgehung der eigentlichen Kopplungsschaltung unmittelbar an die Basis des zweiten Transistors Tp gelangen. Auf diese Weise spielt eine gegebenenfalls weniger gute Übertragung von Hochfrequenzsignalen durch die Kopplungsschaltung K, z.B. durch den pnp-Transistor Tg des ersten Stromspiegels D-z-Tg, keine Rolle mehr. Dadurch bleiben die günstigen Eigenschaften

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des Gegentaktverstärkars auch bei sehr hohen Frequenzen erhalten.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Stromquelle I₀, die in Fig. 3 zwischen dem Emitter des dritten Transistors T-, und dem Kollektor des vierten Transistors T^₊ angeordnet war, in der bevorzugten Ausführungsform verwirklicht ist. Dazu ist diese Stromquelle I in zwei Teile aufgespaltet, und zwar einen Teil, der den Kollektorruhestrom I_Q an den vierten Transistor T. liefert und einfach aus einem Widerstand R besteht, der den Kollektor des vierten Transistors T. mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbindet, und einen Teil, der den Einstellstrom I an den Emitter des dritten Transistors T^ liefert. Der letztere Strom wird von dem Kollektor eines siebten (npn-) Transistors Ty geliefert, dessen Basis-Emitter-Übergang zu dem des vierten Transistors T< parallelgeschaltet ist. Der an den Emitter des dritten Transistorc T, gelieferte Ruhestrom I + i^ enthält dadurch aber auch eine Wechselstromkomponente i.. , wodurch eine wirksame Gegenkopplung erhalten wird und der Wert des zweiten Widerstandes Rp etwa gleich dem des ersten Widerstandes R-, gewählt werden kann, oder etwas genauer gesagt: Ro =R-i + 3r, wodurch die Symmetrie der Schaltung zunimmt.

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 3. Die Erweiterung besteht darin, daß zwischen dem Eingang 9 und dem Ausgang 12 des ersten Stromspiegels Ό-,-Τ^ der Basis-Emitter-Übergang eines fünften pnp-Transistors T,- angeordnet ist, und zwar derart, daß der Emitter des fünften Transistors Tc mit dem Eingang 9 des ersten Stromspiegels D^-Tg und die Basis des fünften Transistors sowohl mit dem Ausgang 12 des ersten Stromspiegels D^-Tg als auch mit einer Stromquelle 21 verbunden ist, die durch die Kollektoren eines achten und eines neunten pnp-Transistors Tg und Tq gebildet wird. Der Kollektor des fünften Transistors Tc bildet zusammen

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mit dem Kollektor des vierten Transistors Tr und dem Kopplungskondensator C den ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K. Die Stromquelle, die den Emitter des dritten Transistors T- speist, wird durch den Kollektor des siebten Transistors Ty gebildet. Parallel zu den Basis-Emitter-Übergängen der als Stromquellen wirkenden Transistoren (T,,Ty,Tg,Tq) ist eine vierte Diode D, angeordnet, deren Kathode mit der negativen Speisespannungsklemme 10 und deren Anode mit dem Ausgang eines dritten Stromspiegels Dc-T^₀ verbunden ist, der aus einem zehnten (pnp-) Transistor T^₀, dessen Kollektor den Ausgang des Stromspiegels bildet, und einer fünften Diode Dj- besteht, deren Anode mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbunden und die zu dem Basis-Emitter-Übergang des zehnten Transistors T^₀ parallelgeschaltet ist. Der Eingang des dritten Stromspiegels TL -T₁₀, der durch die Kathode der fünften Diode D₁- und die Basis des zehnten Transistors T^₀ gebildet wird, ist über einen Widerstand R, mit dem zweiten Ausgang 8 der Kopplungsschaltung K verbunden. Dadurch fließt durch den dritten Widerstand R-z, somit auch durch die zweite und die vierte Diode Dp und D^ und durch die Transistoren T^, Ty, T_Q und T_q der Stromquellenschaltung S, ein Ruhestrom I , der durch den Wert des dritten Widerstandes R, bestimmt wird. Für dieselben Einstellströme I in den Fig. 4 und 5 müßten die Werte der Einstellwiderstände R und R, auch etwa gleich gewählt werden.

Die Hochfrequenzwechselströme fließen wieder über den Kopplungskondensator C unter Umgehung der Kopplungsschaltung K, während die Niederfrequenzsignale wieder über den Widerstand R in den ersten Stromspiegel D-z-T^ gelangen. Indem nun der fünfte Transistor Tc- zwischen dem Ein- und dem Ausgang des ersten Stromspiegels O^-Tr zusätzlich angebracht wird, kann am Kollektor dieses Transistors T₁- ein Strom I_Q-i entnommen werden, der dieselbe Ruhestromkomponente I wie der

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Kollektorstroin I +i des dritten Transistors T, aufweist, aber in dem die Wechselstromkomponente i, die auch durch den ersten Widerstand R₁ fließt, gegenphasig vorhanden ist. Wird nun mit Hilfe der Stromquelle I_Q, die durch den Kollektor des vierten Transistors T^ gebildet wird, die Gleichstromkomponente I in dem Kollektorstrora I_o-i des fünften Transistors abgeführt, so wird mithin durch den ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K nur die Wechselstromkomponente i fließen. Bei vernachlässigbarem Basisstrom durch den zweiten Transistor T2 fließt durch den zweiten Widerstand Rp dann derselbe Wechselstrom i wie durch den ersten Widerstand R₁. Für eine konstante Summe der Basis-Emitterspannungen V_bc>1 + V^ ~ der Endtransistoren T und Tp muß also der Wert des zweiten Widerstandes Rp gleich dem des ersten Widerstandes R₁ gewählt werden, ungeachtet des Wertes r des Differentialwiderstandes der ersten und der zweiten Diode D₁ und D2, was sich aus Fig. 5 ablesen läßt.

In Fig. 6 ist die Stromquellenschaltung S der Fig. 5 nochmals dargestellt, aber nun in vereinfachter Form. Dabei sind die Schaltungen des vierten und des siebten Transistors Τλ und Ty unverändert. Der achte und der neunte Transistor Tg und Tg sind aber durch eine sechste Diode D^ ersetzt, die über einen vierten Widerstand R^, der mit dem Ausgang 12 des ersten Stromspiegels D^-Tg verbunden ist, mit einem Strom 21 gespeist wird. Wenn nun die wirksame Oberfläche des pn-Übergangs der sechsten Diode Dg zweimal größer als die Oberflächen der Basis-Emitter-Übergänge des vierten und des si±>ten Transistors T^ und Ty gewählt wird, wird durch die beiden letzteren Transistoren die Hälfte (I_Q) des die sechste Diode Dg durchfließenden Stromes fließen. Der zweite Halbleiterübergang Dp wird nun einfach dadurch eingestellt, daß der Punkt 8 über einen Widerstand R, mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbunden wird. Für einen gleichen

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Wert I der Einstellströme in den Fig. 4, 5 und 6 nuß für die Werte der verschiedenen Sinstellwiderstände gewählt werden:

Schließlich sei bemerkt, daß von der Strornquellenschaltung S in Fig. 5 auch viele Abwandlungen möglich sind; z.B. können die Basis-Smitter-Übergänge des vierten, des siebten, des achten und des neunten Transistors (Ti, Ty, Tg und Tq) nicht zu der vierten Diode D/ parallel, sondern zu dem zweiten Halbleiterübergang Dp parallelgeschaltet werden, wobei der letztere übergang dann über einen Widerstand R-* mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbunden wird, wodurch, gleich wie in der Schaltungsanordnung nach Fig. 4, wieder eine wirksame Gegenkopplung erhalten wird und u.a. der Kollektorstrom I des dritten Transistors T^, somit auch die Basis-Eraitterspannung desselben Transistors T^, auf einem konstanten Wert gehalten wird.

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Claims

N. V. Philips'GloeilcLuperifabr-^Kiη, hincVioven/Holland

PATENTANSPRÜCHE:

1 . Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zx^eiten Transistor (T.., T₂) vom gleichen Leitungstyp, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe zwischen Speisungsanschlußpunkten (5, 10) angeordnet sind, wobei die Emitter-Elektrode des ersten Transistors (T₁) mit der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors (Tp) und mit einem Ausgangsanschlußpunkt (1) und die Basis-Elektrode des ersten Transistors (T₁) mit einem Eingangsanschlußpunkt (3) verbunden ist, und wobei Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe der zweite Transistor als Funktion der Steuerung des ersten Transistors gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel enthalten: einen Meßkreis (D₁-Z₁) zwischen der Basis- und der Emitter-Elektrode des ersten Transistors (T.,), in den eine Reihenschaltung eines ersten Halbleiterübergangs (D.,) und einer ersten Impedanz (Z.,) aufgenommen ist; einen Steuerkreis (D₂-Zp) zwischen der Basis- und der Emitter-Elektrode des zweiten Transistors (T₂), in den eine Reihenschaltung eines zweiten Halbleiterübergangs (D₂) und einer zweiten Impedanz (Z₂) aufgenommen ist; eine Stromquellenschaltung (I ) zur Einstellung des Ruhestroms durch den ersten und den zweiten Halbleiterübergang (D₁ und D₂), sowie eine Kopplungsschaltung (K)für eine derartige Anpassung der Ströme durch den Steuerkreis (D₂-Z₂) an die Ströme durch den Meßkreis (D₁-Z daß bei normaler Steuerung am Eingangsanschlußpunkt (3) die Summe der Basis-Emitterspannungen (V^₁ + V, ₂) des ersten und des zweiten Transistors (T₁ und T₂) nahezu konstant bleibt.
2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Halbleiterübergang (D₁) der Basis-Emitter-Übergang eines dritten Transistors (T-z) ist, dessen Emitter mit der Stromquellenschaltung (l_Q oder Ty) und dessen Kollektor mit einem Eingang (9) der Kopplungsschaltung (K) verbunden ist.

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3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (K) einen Stromverstärker mit einem Eingangsstromkreis (9, 2) und einem Ausgangsstromkreis (7, 8) enthält, wobei dieser Eingangsstromkreis (9, 2) in den Kollektorkreis des dritten Transistors (T,) geschaltet und dieser Ausgangsstromkreis (7, 8) mit dem Steuerkreis (D₂-Z₂) verbunden ist.
4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (K) einen Stromspiegel (D,-Tg) mit einem Eingang (9) und einem Ausgang (8) enthält, wobei dieser Eingang (9) mit dem Kollektor des dritten Transistors (T^) und dieser Ausgang (8) mit der Basis eines vierten Transistors (T^) verbunden ist, wobei der zweite Halbleiterübergang (D₂) zu dem Basis-Emitter-Ubergang des vierten Transistors (T^₊) parallelgeschaltet und die zweite Impedanz (Zp) zwischen die Basis- und die Kollektor-Elektrode des vierten Transistors (Τλ) aufgenommen ist, während der Kollektor des letzteren Transistors weiter mit der Stromquellenschaltung (l_o) verbunden ist.
5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellenschaltung aus einer Stromquelle (I_Q) zwischen dem Emitter (2) des dritten Transistors (T^) und dem Kollektor des vierten Transistors (Τλ) besteht.
6. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellenschaltung einen Transistor (T₇) enthält, dessen Kollektor mit dem Emitter des dritten Transistors (T,) verbunden und dessen Basis-Emitter-Ubergang zu dem Basis-Emitter-Übergang des vierten Transistors (T-) und einem Widerstand (R_Q) parallelgeschaltet ist, der den Kollektor des vierten Transistors (T^) mit der positiven Speisespannungsklemme (5) verbindet.

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7. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker einen Stromspiegel (D-,-Τ^) mit einem Eingang (9) und einem Ausgang (8), einen fünften Transistor (T₁-), dessen Emitter mit dem Eingang (9) des Stromspiegels (D^-Tg), dessen Basis mit dem Ausgang des Stromspiegels (D^-Tg) und dessen Kollektor mit dem Meßkreis (Dp-Z₂) verbunden ist, und eine Stromquellenschaltung (T/, Tg, Tq ...) zur Einstellung der Ruheströme durch den Stromspiegel (D₃-T₆) enthält.
8. Verstärkerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterübergang (D2) zwischen der zweiten Impedanz (Zp) und dem Emitter des zweiten Transistors (Tp) eingeschaltet ist, daß der Verbindungspunkt (8) der zweiten Impedanz (Z2) und des zweiten Halüeiterübergangs (D₂) mit einer Stromquelle (I₀) zur Einstellung des Ruhestroms durch den zweiten Halbleiterübergang (D₂) verbunden ist, und daß die Basis des zweiten Transistors (T₂) mit dem Kollektor des fünften Transistors (Tc) und einer Stromquelle (I oder T,) verbunden ist.

9· Verstärkerschaltung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (T,) sowohl über einen Widerstand (R) mit dem Eingang (9) der Kopplungsschaltung (K) als auch über einen Kondensator (C) mit der Basis des zweiten Transistors (Tp) verbunden ist.

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