DE2942862C2 - - Google Patents

Description

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 Ausgangs­ anschlußpunkt und die Basis-Elektrode des ersten Transistors mit einem Eingangsanschlußpunkt zum Zuführen eines Eingangssignals an die Basis des ersten Transistors 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 Hochfrequenz­ eigenschaften und hohe Verstärkungsfaktoren erzielt werden können. Eine derartige Schaltung ist aus "Electronic Letters", Band 10, Nr. 15, vom 25. Juli 1974, S. 317, 318 und 319 bekannt.

Um darin den zweiten Transistor auf geeignete Weise steuern zu können, ist in den Kollektorkreis des ersten Transistors eine Diode in der Durchlaßrichtung aufge­ nommen. 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 gegenphasigen Strom über einen 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 Übernahme­ verhalten 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 Leistungstyp des dritten Transistors, eine Temperaturabhängigkeit der Einstellströme herbei.

Aus der US-PS 38 55 540 sowie aus der DE-OS 28 00 200 ist ein Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor vom gleichen Leitfähigkeitstyp bekannt, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe zwischen den Speisungsanschlußpunkten angeordnet sind, wobei die Emitter-Elektrode des ersten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors und mit einem Ausgangsanschlußpunkt verbunden ist, wobei Mittel vor­ handen sind, mit deren Hilfe der zweite Transistor als Funktion der Steuerung des ersten Transistors gesteuert wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Gegentaktverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der weitgehend linear und temperaturunabhängig arbeitet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Zum Erhalten einer konstanten Summe der Basis-Emitter­ spannungen der Endtransistoren (was für ein gutes Über­ nahmeverhalten 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 die­ selben Einstellströme geschickt werden, 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 anderen 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 Gegentaktverstärkers temperaturunempfindlich, weil die Ruheströme durch die Endtransistoren nur durch die Einstell­ ströme 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 mit einem Eingangsstromkreis und einem Ausgangsstromkreis enthält, wobei dieser Eingangsstromkreis in den Kollektor­ kreis des dritten Transistors geschaltet und dieser Ausgangs­ stromkreis mit dem Steuerkreis verbunden ist. Zum Weiter­ koppeln des Signalstroms von dem Meßkreis auf den Steuer­ kreis 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- Übergang 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 Schaltbildes besteht der Einfachheit halber zunächst die Stromquellen­ schaltung 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 Stromquellen­ schaltung einen Transistor enthält, dessen Kollektor mit dem Emitter des dritten Transistors verbunden und dessen Basis-Emitter-Übergang zu dem Basis-Emitter-Übergang des vierten Transistors und einem Widerstand parallelgeschaltet ist, der den Kollektor des vierten Transistors mit der positiven Speisespannungsklemme verbindet. Wenn eine Strom­ quellenschaltung 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 Strom­ verstärker 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 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 ver­ bunden ist und daß die Basis des zweiten Transistors mit dem Kollektor des fünften Transistors und einer Stromquelle verbunden ist. Um das Hochfrequenzverhalten des Gegentakt­ verstärkers 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 Kopplungs­ schaltung, sondern unmittelbar über den genannten Kopplungs­ kondensator zu dem Steuerkreis fließen. Die gegebenenfalls weniger günstigen Hochfrequenzeigenschaften der Kopplungs­ schaltung werden dann umgangen.

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

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten Gegentaktverstärkers mit zwei npn-Transistoren,

Fig. 2 schematisch den Gegentaktverstärker nach der Erfindung,

Fig. 3 eine einfache Ausführungsform des Gegentaktverstärkers 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. 5 vereinfacht werden könnte.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen T ₁ und T ₂ die beiden npn-Transsistoren eines Gegentaktverstärkers, dessen Ausgang 1 mit sowohl dem Emitter des ersten Transistors T ₁ als auch dem Kollektor des zweiten Transistors T ₂ und dessen Eingang 3 mit der Basis des ersten Transistors T ₁ verbunden ist. Die positive bzw. negative Spannungsklemme (5 bzw. 10) ist mit dem Kollektor des ersten Transistors T ₁ bzw. dem Emitter des zweiten Transistors T ₂ verbunden. Der erste Transistor T ₁ wird als Emitterfolger für das Eingangs­ signal verwendet, während der zweite Transistor T ₂ als eine veränderliche Stromquelle verwendet wird, die von einem von dem Eingangssignal abgeleiteten Steuersignal gesteuert wird, derart, daß die Summe der Basis-Emitterspannungen V _{be 1} + V _{be 2} beider Transistoren T ₁ und T ₂ 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 T ₁ (Punkt 4) nicht unmittelbar mit der positiven Speisespannungsquelle 5, sondern über einen pnp-Transistor T _{r 4}, der als eine Diode in der Durchlaßrichtung geschaltet ist, mit dieser Klemme verbunden. Auch die pnp-Transistoren T _{r 5} und T _{r 6} sind als Dioden in der Durchlaßrichtung geschaltet. Sie liegen beide in Reihe, wobei der Emitter des sechsten Transistors T _{r 6} mit der positiven Speisespannungsklemme 5 und der Verbindungs­ punkt 6 der Basis-Elektrode des fünften Transistors T _{r 5} mit der Kollektor-Elektrode desselben Transistors über einen Widerstand R ₁₁ mit der negativen Speisespannungsklemme 10 verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Referenzspannungs­ quelle zwischen dem Punkt 6 und dem Punkt 5 gebildet. Wird nun der Punkt 4 mit dem Emitter eines pnp-Transistors T _{r 3} verbunden, dessen Basis durch Verbindung mit dem Punkt 6, auf einer konstanten Spannung gehalten wird, so wird, wenn die Basis-Emitterspannung V _{be 1} des ersten Transistors T ₁ z. B. abnimmt, der Kollektorstrom durch denselben Transistor, also auch die Spannung über der Diode T _{r 4}, ebenfalls abnehmen, aber die Spannung über dem Basis-Emitter-Übergang des dritten Transistor T _{r 3} wird gerade zunehmen, was einen zunehmenden Kollektorstrom durch denselben Transistor zur Folge hat. Die Spannung über einem in den Kollektorkreis dieses Transistors T _{r 3} aufgenommenen Kollektorwiderstand R ₁₂ wird dann, ebenso wie die Spannung V _{be 2} über dem Basis-Emitter- Übergang des zweiten Transistors T ₂, der zu dem Widerstand R ₁₂ parallelgeschaltet ist, auch zunehmen. Eine Abnahme der Basis-Emitterspannung V _{be 1} des ersten Transistors T ₁ ergibt also im Endeffekt eine Zunahme der Basis-Emitterspannung V _{be 2} des zweiten Transistors T ₂, so daß die Summe der genannten Basis-Emitterspannungen V _{be 1} + V _{be 2} etwa konstant bleibt. Bei genauerer Betrachtung stellt sich heraus, daß nur, wenn der Strom I ₃ durch den dritten Transistor T _{r 3} in bezug auf den Strom durch die Endtransistoren T ₁ und T ₂ und also auch in bezug auf den Strom I ₄ durch den vierten Transistor T _{r 4} vernachlässigt werden darf, das Produkt der Ströme durch die Endtransistoren I ₁ · I ₂ und also auch die Summe der Basis- Emitterspannungen V _{be 1} + V _{be 2} der Endtransistoren T ₁ und T ₂ etwa konstant ist. In der Praxis läßt sich aber schwer stets die genannte Bedingung eines kleinen Stromes I ₃ durch den dritten Transistor T _{r 3} erfüllen, vor allem, weil dieser Strom zu einem wesentlichen Teil auch noch durch den Wider­ stand R ₁₂ fließen muß. Außerdem sind die Transistoren T _{r 3} bis T _{r 6} vom dem der Endtransistoren T ₁ und T ₂ entgegenge­ setzten Leitungstyp, wodurch das Frequenz- und Temperatur­ verhalten 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 T ₁ bzw. des zweiten Transistors T ₂ ein Meßkreis bzw. Steuerkreis angeordnet, der aus einer Reihenschaltung einer Impedanz Z ₁ bzw. einer Impedanz Z ₂ und einer Diode D ₁ bzw. einer Diode D ₂ in der Durchlaßrichtung besteht. Die Dioden D ₁ und D ₂ werden von einem bestimmten Strom I _o derart einge­ stellt, daß in der Ruhelage durch die Impedanzen Z ₁ und Z ₂ keine Ströme fließen. Wird nun die Basis des ersten Transistors T ₁ angesteuert, so wird durch den Meßkreis D ₁-Z ₁ ein bestimmter Signalstrom fließen, der durch die Kopplungsschaltung K gegenphasig dem Steuerkreis D ₂-Z ₂ zugeführt wird. Wenn nun der Wert der zweiten Impedanz Z ₂ derart gewählt wird, daß die Wechselspannungskomponente über dem Steuerkreis, also auch über dem Basis-Emitter- Übergang des ersten Transistors T ₁, gleich groß wie die über dem Meßkreis, also auch über dem Basis-Emitter- Übergang des zweiten Transistors T ₂, jedoch dieser Komponente nach wie vor entgegengesetzt ist, ist die Summe der Basis- Emitterspannungen V _{be 1} + V _{be 2} der Endtransistoren T ₁ und T ₂ stets konstant, ungeachtet der Temperatur und der Frequenz, so daß der angestrebte Zweck erreicht ist. Wenn die Impedanzen Z ₁ und Z ₂ als Widerstände R ₁ und R ₂ ausgebildet werden, wie in der Praxis gebräuchlich ist, wird ein etwaiger Unterschied zwischen der Ruhespannung über den Dioden D ₁ und D ₂ und den Basis-Emitter-Spannungen der Endtransistoren von einem Ruhestrom durch die Widerstände R ₁ und R ₂ ausgeglichen werden müssen.

Obgleich die Kopplungsschaltung K auf vielerlei Weise ausge­ bildet werden kann, z. B. derart, daß mit einer Regel­ schaltung die Wechselspannungen v über den Impedanzen Z ₁ und Z ₂ bei gleichen Ruhespannungen über den Dioden D ₁ und D ₂ 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 i ₁ und der Ruhestrom I _o in dem Meßkreis mit Hilfe eines dritten npn-Transistors T ₃ ausgekoppelt. Diese Ströme stehen dann an dem Kollektor des dritten Transistors T ₃ zur Verfügung, während der Basis-Emitter-Übergang dieses Transistors die erste Diode D ₁ ersetzen kann, während die erste Impedanz Z ₁ durch einen Widerstand R ₁ ersetzt ist.

Der Anschluß 1 kann dann für die Kopplungsschaltung K ent­ fallen.

In den Fig. 3 bis 6 sind vier bevorzugte Ausführungsformen des Gegentaktverstärkers nach der Erfindung dargestellt, wobei entsprechende Elemente stets mit den gleichen Bezugs­ ziffern 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 ₃ sowohl über einen Widerstand R mit dem Eingang 9 eines ersten Stromspiegels, der durch eine dritte Diode D₃ und einen pnp-Transistor T ₆ an der positiven Speisespannungsklemme 5 gebildet wird, als auch über einen Kopplungskondensator C mit dem ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K verbunden. Der Ausgang des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆, der durch den Kollektor des sechsten Transistors T ₆ gebildet wird, ist sowohl mit der Basis eines vierten npn-Transistors T ₄ als auch mit dem zweiten Ausgang 8 der Kopplungsschaltung verbunden. Der erste Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K ist mit dem Kollektor des vierten Transistors T ₄ verbunden, während der Emitter dieses Transistors T ₄ mit der negativen Speisespannungsklemme 10 verbunden ist. Schließlich ist zwischen dem Emitter 2 des dritten Transistors T ₃, der mit dem zweiten Eingang der Kopplungsschaltung K verbunden ist, und dem Kollektor des vierten Transistors T ₄, der mit dem ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K verbunden ist, eine Gleichstromquelle I _o zur Einstellung sowohl des dritten als auch des vierten Transistors T ₃ und T ₄ angeordnet, während der erste Strom­ spiegel D ₃-T ₆ den Einstellstrom I _o für den zweiten Halb­ leiterübergang D ₂ liefert.

Über die Wirkungsweise der eben beschriebenen Schaltung läßt sich folgendes sagen. In dem dritten Transistor T ₃ wird der Einstellstrom I _o dem Emitter zugeführt und zu dem Signalstrom i ₁ durch den ersten Widerstand R ₁ addiert und steht auf diese Weise als Summenstrom I _o + i ₁ am Kollektor zur Verfügung. Über einen Widerstand R wird dieser Strom nun in einem ersten Stromspiegel D ₃-T ₆ in bezug auf die positive Speisespannungsklemme 5 gespiegelt, wonach er wieder am Kollektor des sechsten Transistors T ₆ zum Vorschein kommt und dann einen zweiten Stromspiegel D ₂-T ₄, der durch den zweiten Halbleiterübergang D ₂ des Steuer­ kreises und den vierten Transistor T ₄ gebildet wird, in bezug auf die negative Speisespannungsklemme 10 steuert. In dem nun zwischen dem Eingang und dem Ausgang dieses zweiten Stromspiegels D ₂-T ₄ die zweite Impedanz Z ₂ (die durch den zweiten Widerstand R ₂ gebildet wird) aus dem Steuerkreis angeordnet und der Kollektor des vierten Transistors mittels einer Einstellstromquelle I _o gespeist wird, wird durch den zweiten Widerstand R ₂ nur der halbe Signalstrom i ₁/2 des ersten Widerstands R ₁ fließen. Wenn der Wert des ersten bzw. des zweiten Widerstandes R ₁ bzw. R ₂ und der Wert des Differentialwiderstandes des ersten und des zweiten Halb­ leiterübergangs D ₁ bzw. D ₂ beide r betragen, läßt sich aus Fig. 3 ablesen, daß der Wert des zweiten Widerstandes R ₂ gleich R ₂ = 2R ₁ + 3r sein muß, um gleiche, aber gegenphasige Wechselspannungskomponenten v = i ₁ (r + R ₁) über dem Meß- und dem Steuerkreis zu erhalten. Der Widerstand R und der Kondensator C bilden einen frequenzabhängigen Teiler. Dadurch fließen Niederfrequenzsignale in dem Kollektorstrom des dritten Transistors T ₃ 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 T ₂ gelangen. Auf diese Weise spielt eine gegebenenfalls weniger gute Übertragung von Hochfrequenz­ signalen durch die Kopplungsschaltung K, z. B. durch den pnp-Transistor T ₆ des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆, keine Rolle mehr. Dadurch bleiben die günstigen Eigenschaften des Gegentaktverstärkers auch bei sehr hohen Frequenzen erhalten.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie die Stromquelle I _o , die in Fig. 3 zwischen dem Emitter des dritten Transistors T ₃ und dem Kollektor des vierten Transistors T ₄ angeordnet war, in der bevorzugten Ausführungsform verwirklicht ist. Dazu ist diese Stromquelle I _o in zwei Teile aufgespaltet, und zwar einen Teil, der den Kollektorruhestrom I _o an den vierten Transistor T ₄ liefert und einfach aus einem Wider­ stand R _o besteht, der den Kollektor des vierten Transistors T ₄ mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbindet, und einen Teil, der den Einstellstrom I _o an den Emitter des dritten Transistors T ₃ liefert. Der letztere Strom wird von dem Kollektor eines siebten (npn-)Transistors T ₇ geliefert, dessen Basis-Emitter-Übergang zu dem des vierten Transistors T ₄ parallelgeschaltet ist. Der an den Emitter des dritten Transistors T ₃ gelieferte Ruhestrom I _o + i ₁ enthält dadurch aber auch eine Wechselstromkomponente i ₁, wodurch eine wirksame Gegenkopplung erhalten wird und der Wert des zweiten Widerstandes R ₂ etwa gleich dem des ersten Widerstandes R ₁ gewählt werden kann, oder etwas genauer gesagt: R ₂ = R ₁ + 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 D ₃-T₆ der Basis- Emitter-Übergang eines fünften pnp-Transistors T ₅ angeordnet ist, und zwar derart, daß der Emitter des fünften Transistors T ₅ mit dem Eingang 9 des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆ und die Basis des fünften Transistors sowohl mit dem Ausgang 12 des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆ als auch mit einer Strom­ quelle 2I _o verbunden ist, die durch die Kollektoren eines achten und eines neunten pnp-Transistors T ₈ und T ₉ gebildet wird. Der Kollektor des fünften Transistors T ₅ bildet zusammen mit dem Kollektor des vierten Transistors T ₄ und dem Kopp­ lungskondensator C den ersten Ausgang 7 der Kopplungs­ schaltung K. Die Stromquelle, die den Emitter des dritten Transistors T ₃ speist, wird durch den Kollektor des siebten Transistors T ₇ gebildet. Parallel zu den Basis-Emitter- Übergängen der als Stromquellen wirkenden Transistoren (T ₄, T ₇, T ₈, T ₉) ist eine vierte Diode D ₄ angeordnet, deren Kathode mit der negativen Speisespannungsklemme 10 und deren Anode mit dem Ausgang eines dritten Stromspiegels D ₅-T ₁₀ verbunden ist, der aus einem zehnten (pnp-) Transistor T ₁₀, dessen Kollektor den Ausgang des Stromspiegels bildet, und einer fünften Diode D ₅ besteht, deren Anode mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbunden und die zu dem Basis- Emitter-Übergang des zehnten Transistors T ₁₀ parallelge­ schaltet ist. Der Eingang des dritten Stromspiegels D ₅-T ₁₀, der durch die Kathode der fünften Diode D ₅ und die Basis des zehnten Transistors T ₁₀ gebildet wird, ist über einen Widerstand R ₃ mit dem zweiten Ausgang 8 der Kopplungsschaltung K verbunden. Dadurch fließt durch den dritten Widerstand R ₃, somit auch durch die zweite und die vierte Diode D ₂ und D ₄ und durch die Transistoren T ₄, T ₇, T ₈ und T ₉ der Strom­ quellenschaltung S, ein Ruhestrom I _o , der durch den Wert des dritten Widerstandes R ₃ bestimmt wird. Für dieselben Einstellströme I _o in den Fig. 4 und 5 müßten die Werte der Einstellwiderstände R _o und R ₃ 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 ₃-T ₆ gelangen. Indem nun der fünfte Transistor T ₅ zwischen dem Ein- und dem Ausgang des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆ zusätzlich angebracht wird, kann am Kollektor dieses Transistors T ₅ ein Strom I _o -i ent­ nommen werden, der dieselbe Ruhestromkomponente I _o wie der Kollektorstrom I _o + i des dritten Transistors T ₃ aufweist, aber in dem die Wechselstromkomponente i, die auch durch den ersten Widerstand R ₁ fließt, gegenphasig vorhanden ist. Wird nun mit Hilfe der Stromquelle I _o , die durch den Kollektor des vierten Transistors T ₄ gebildet wird, die Gleichstromkomponente I _o in dem Kollektorstrom I _o -i des fünften Transistors abgeführt, so wird mithin durch den ersten Ausgang 7 der Kopplungsschaltung K nur die Wechsel­ stromkomponente i fließen. Bei vernachlässigbarem Basis­ strom durch den zweiten Transistor T ₂ fließt durch den zweiten Widerstand R ₂ dann derselbe Wechselstrom i wie durch den ersten Widerstand R ₁. Für eine konstante Summe der Basis-Emitterspannungen V _{be 1} + V _{be 2} der Endtransistoren T ₁ und T ₂ muß also der Wert des zweiten Widerstandes R ₂ gleich dem des ersten Widerstandes R ₁ gewählt werden, ungeachtet des Wertes r des Differentialwiderstandes der ersten und der zweiten Diode D ₁ und D ₂, 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 T ₄ und T ₇ unverändert. Der achte und der neunte Transistor T ₈ und T ₉ sind aber durch eine sechste Diode D ₆ ersetzt, die über einen vierten Widerstand R ₄, der mit dem Ausgang 12 des ersten Stromspiegels D ₃-T ₆ verbunden ist, mit einem Strom 2I _o gespeist wird. Wenn nun die wirksame Oberfläche des pn-Übergangs der sechsten Diode D ₆ zweimal größer als die Oberflächen der Basis-Emitter-Übergänge des vierten und des siebten Transistors T ₄ und T ₇ gewählt wird, wird durch die beiden letzteren Transistoren die Hälfte (I _o ) des die sechste Diode D ₆ durchfließenden Stromes fließen. Der zweite Halbleiterübergang D ₂ wird nun einfach dadurch eingestellt, daß der Punkt 8 über einen Widerstand R ₃ mit der positiven Speisespannungsklemme 5 verbunden wird. Für einen gleichen Wert I _o der Einstellströme in den Fig. 4, 5 und 6 muß für die Werte der verschiedenen Einstellwiderstände gewählt werden:

• R ₃ = 2R ₄ ∼ R _o .

Schließlich sei bemerkt, daß von der Stromquellenschaltung S in Fig. 5 auch viele Abwandlungen möglich sind; z. B. können die Basis-Emitter-Übergänge des vierten, des siebten, des achten und des neunten Transistors (T ₄, T ₇, T ₈ und T ₉) nicht zu der vierten Diode D ₄ parallel, sondern zu dem zweiten Halbleiterübergang D ₂ parallelgeschaltet werden, wobei der letztere Übergang dann über einen Widerstand R ₃ 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 _o des dritten Transistors T ₃, somit auch die Basis-Emitterspannung desselben Transistors T ₃, auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Claims (9)

1. Gegentaktverstärker mit einem ersten und einem zweiten Transistor (T ₁, T ₂) gleichen Leitfähigkeitstyps, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe zwischen Speisungsanschlußpunkten (5, 10) angeordnet sind, wobei die Emitter-Elektrode des ersten Transistors (T ₁) mit der Kollektor-Elektrode des zweiten Transistors (T ₂) und mit einem Ausgangsanschlußpunkt (1) und die Basis-Elektrode des ersten Transistors (T ₁) mit einem Eingangsanschluß­ punkt (3) zum Zuführen eines Eingangssignals an die Basis des ersten Transistors (T ₁) 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 (D ₁-Z ₁) zwischen der Basis- und der Emitter- Elektrode des ersten Transistors (T ₁), in den eine Reihen­ schaltung eines ersten Halbleiterübergangs (D ₁) und einer ersten Impedanz (Z ₁) aufgenommen ist; einen Steuer­ kreis (D ₂-Z ₂) zwischen der Basis- und der Emitter- Elektrode des zweiten Transistors (T ₂), in den eine Reihenschaltung eines zweiten Halbleiterübergangs (D ₂) und einer zweiten Impedanz (Z ₂) aufgenommen ist; eine mit dem Knotenpunkt des ersten Halbleiterübergangs (D ₁) und der ersten Impedanz (Z ₁) gekoppelte Stromquellenschaltung (I _o ) zur Einstellung des Ruhestroms durch den ersten und den zweiten Halbleiterübergang (D ₁ und D ₂), wobei im Ruhezustand die erste und die zweite Impedanz (Z ₁, Z ₂) stromlos sind, sowie eine Kopplungsschaltung (K) für eine derartige Anpassung der Ströme durch den Steuer­ kreis (D ₂-Z ₂) an die Ströme durch den Meßkreis (D ₁-Z ₁), daß bei Steuerung am Eingangsanschlußpunkt (3) die Summe der Basis-Emitterspannung (V _be₁ + V _{be 2}) des ersten und des zweiten Transistors (T ₁ und T ₂) nahezu konstant bleibt.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Halbleiterübergang (D ₁) der Basis- Emitter-Übergang eines dritten Transistors (T ₃) ist, dessen Emitter mit der Stromquellenschaltung (I _o oder T ₇) und dessen Kollektor mit einem Eingang (9) der Kopplungs­ schaltung (K) verbunden ist.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kopplungsschaltung (K) einen Stromver­ stärker mit einem Eingangsstromkreis (9, 2) und einem Ausgangsstromkreis (7, 8) enthält, wobei dieser Eingangs­ stromkreis (9, 2) in den Kollektorkreis des dritten Transistors (T ₃) geschaltet und dieser Ausgangsstrom­ kreis (7, 8) mit dem Steuerkreis (D ₂-Z ₂) verbunden ist.

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (K) einen Strom­ spiegel (D ₃-T ₆) mit einem Eingang (9) und einem Ausgang (8) enthält, wobei dieser Eingang (9) mit dem Kollektor des dritten Transistors (T ₃) und dieser Ausgang (8) mit der Basis eines vierten Transistors (T ₄) verbunden ist, wobei der zweite Halbleiterübergang (D ₂) zu dem Basis-Emitter- Übergang des vierten Transistors (T ₄) parallelgeschaltet und die zweite Impedanz (Z ₂) zwischen die Basis- und die Kollektor-Elektrode des vierten Transistors (T ₄) aufge­ nommen ist, während der Kollektor des letzteren Transistors weiter mit der Stromquellenschaltung (I _o ) verbunden ist.

5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stromquellenschaltung aus einer Strom­ quelle (I _o ) zwischen dem Emitter (2) des dritten Transistors (T ₃) und dem Kollektor des vierten Transistors (T ₄) besteht.

6. Verstärkerschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stromquellenschaltung einen Transistor (T ₇) enthält, dessen Kollektor mit dem Emitter des dritten Transistors (T ₃) verbunden und dessen Basis-Emitter-Übergang zu dem Basis-Emitter-Übergang des vierten Transistors (T ₄) und einem Widerstand (R₀) parallelgeschaltet ist, der den Kollektor des vierten Transistors (T ₄) mit der positiven Speisespannungsklemme (5) verbindet.

7. Verstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stromverstärker einen Stromspiegel (D ₃-T ₆) mit einem Eingang (9) und einem Ausgang (8), einen fünften Transistor (T ₅), dessen Emitter mit dem Eingang (9) des Stromspiegels (D ₃-T ₆), dessen Basis mit dem Ausgang des Stromspiegels (D ₃-T ₆) und dessen Kollektor mit dem Meßkreis (D ₂-Z ₂) verbunden ist, und eine Stromquellenschaltung (T ₄, T ₈, T ₉ . . . ) zur Einstellung der Ruheströme durch den Stromspiegel (D ₃-T ₆) enthält.

8. Verstärkerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Halbleiterübergang (D ₂) zwischen der zweiten Impedanz (Z ₂) und dem Emitter des zweiten Transistors (T ₂) eingeschaltet ist, daß der Verbindungs­ punkt (8) der zweiten Impedanz (Z ₂) und des zweiten Halbleiter­ übergangs (D ₂) mit einer Stromquelle (I _o ) zur Einstellung des Ruhestroms durch den zweiten Halbleiterübergang (D ₂) verbunden ist, und daß die Basis des zweiten Transistors (T ₂) mit dem Kollektor des fünften Transistors (T ₅) und einer Stromquelle (I _o oder T ₄) verbunden ist.

9. Verstärkerschaltung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (T ₃) sowohl über einen Widerstand (R) mit dem Eingang (9) der Kopplungsschaltung (K) als auch über einen Kondensator (C) mit der Basis des zweiten Transistors (T ₂) verbunden ist.