DE2951637C2

DE2951637C2 - Einstellbarer Transistor-Differenzverstärker

Info

Publication number: DE2951637C2
Application number: DE2951637A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. 2085 Quickborn Rehfeldt
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE2951637A1; FR2472303B1; SG71783G; CA1149028A; GB2066600A; JPS5698918A; JPS6361803B2; ES8200801A1; US4360786A; IT8026758A0; HK47784A; GB2066600B; ES497946A0; IT1134789B; AU537711B2; FR2472303A1; AU6556280A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen einstellbaren Differenzverstärker mit vier Transistoren, bei dem die Ausgangsspannung als Differenz der Spannungsabfälle an zwei zum ersten Pol der Speisequelle (+) in eingeschalteten Kollektor-Ausgangswiderstänaen auftritt und der von der Gleichstrom-Einstellung abhängige Anteil der Spannungsabfälle an diesen Widerständen dadurch kompensiert wird, daß ein Spannungsabfall, der durch die Summe der Kollektorströme der beiden is anderen entgegengesetzt einstellbaren Transistoren bedingt ist, mit Hilfe wenigstens eines weiteren Transistors an jeden Ausgangswiderstand übertragen wird.

Bei einem derartigen Differenzverstärker besteht das Problem, eine gute Stabilisierung des Ausgangs-Gleichspannungswertes zu erzielen. Nach den DE-OS 27 23 750 und 28 13 856 wird zur Kompensation von

möglichen Änderungen der Bezugspunkt, an den die Ausgangswiderstände angeschlossen sind, nachgesteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem der Stabilisierung der Gleichstrom-Ausgangswerte in noch einfacherer Weise zu lösen.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die das übertragene Signal nicht führende Summe der Kollektorströme der beiden anderen Transistoren mittels eines Stromteilers aufgeteilt und je ein Teilstrom zu je einer Ausgangsklemme zugeführt wird.

Während bei den bekannten Lösungen ein Span- !5 nungswert nachgesteuert wurde, werden nach der Erfindung kompensierende Ströme zugeführt, durch die die gewünschte Stabilisierung erzielt wird.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Summe der Kollektorströme mittels einer Stromspie-4n gelschaltung aufgeteilt werden. Dahei können zweckmäßig die Kollektorzweige jedes der Transistoren je eine Stromspiegelschaltung steuern, die auch von dem Kollektorstrom je eines der das Signal führenden Differenzverstärker-Transistoren gesteuert wird und deren Ausgangskreis mit einer der Ausgangsklemmen verbunden ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung

können die Kollektoren der das Signal führenden

Differenzverstärker-Transistoren direkt mit den Arbeitswiderständen oder aber mit den Emittern der Trenntransistoren verbunden sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Zeichnung beispielsweise näher erläutert, die in den F i g. 1 und 2 Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

In Fig. 1 wird durch zwei npn-Transistoren 1 und 2 ein Differenzverstärker gebildet, dessen Basen mit den Klemmen 11 und 12 verbunden sind, denen ein Einstellsignal U_e zugeführt wird. Die Emitter der Transistoren 1 und 2 sind verbunden und liegen am

Kollektor eines npn-Transistors 7.

Aus zwei npn-Transistoren 5 und 6 wird ein zweiter Differenzverstärker gebildet, dessen Basen ebenfalls an den Klemmen 11 und 12 für das Einstellsignal U_e liegen. Die Emitter der Transistoren 5 und 6 sind miteinander verbunden und an den Kollektor eines Transistors 8 angeschlossen. Die verbundenen Emitter der Transistoren 7 und 8 werden mit einem wenigstens nahezu konstanten Gleichstrom, z. B. aus einer mit Masse

verbundenen Stromquelle 9, gespeist; zwischen ihren Basen wird an den Klemmen 13 und 14 ein Wechselstromsignal U, zugeführt. Pie Emitterzweige der Transistoren 7 und 8 können, besonders für eine bessere Signalaussteuerbarkeit, Wiederstände tOa bzw. 106 enthalten.

Die Kollektoren der Transistoren 1 und 5 sind über je eine ggf, eine Blindkomponente aufweisende Ausgangsimpedanz 17 bzw. 18, vorzugsweise über je einen Arbeitswiderstand von z. B. 1 kOhm, mit dem ersten Pol + der Speisequelle U verbunden, deren zweiter Pol an Masse liegt

Den Emittern der Transistoren 1 und 5 werden von den Transistoren 7 bzs. 8 gegenphasige Signalströme zugeführt, so daß auch an den Ausgangsimpedanzen 17 und 18 gegenphasige Signalspannungen entstehen, deren Differenz an den mit den Kollektoren der Transistoren 1 und 5 verbundenen Klemmen 21 und 22 als Ausgangsspannung U₃ entnommen werden kann.

Die beiden anderen Transistoren 2 und 6 der betreffenden Differenzverstärker sind kollektorseitig verbunden. Die zugeführten Kollektorströme werden vom Wechselstromsignal LZ₁ über die Transistoren 7 bzw. 8 gegenphasig gesteuert, so daß sich die Signalanteile in dem beide Kollektorströme gemeinsam führenden Leitungsteil 20 aufheben. Die Transistoren 2 und 6 liegen jedoch an der gleichen Klemme 12 der Einstellgröße U_a so daß diese den Strom im Leitungsteil 20 steuert. Der andere Pol der Einstellspannung U_c von der Klemme 11 beeinflußt gegenläufig die das m Wechselstromsignal zu den Ausgangsimpedanzen 17 und 18 übertragenden Transistoren 1 und 2. Durch die Einstellgröße iAerfolgtinden Differenzverstärkern 1,2 und 5, 6 eine Verteilungssteuerung derart, daß der von den Transistoren 7 und 8 zugeführte Signalwechsel- ί·> strom mehr oder weniger zu den Ausgangsimpedanzen 17,18 hin übertragen wird. Gleichzeitig wird aber auch der Gleichstrom durch die Ausgangsimpedanzen 17 und 18 geändert, so daß, wenn keine weiteren Maßnahmen getroffen würden, der Gleichstrompegel an den Ausgangsklemmen 21 und 22 von dem Verstärkungseinstell-Signal U_c an den Klemmen 11 und 12 abhängig wäre. Nach dem Stande der Technik wird daher dem Verbindungspunkt der Impedanzen 17 und 18 eine sich gegenläufig zu dieser unerwünchten Gleichspannungs- A^r, verschiebung ändernde Spannung unterlegt und die GleichsparKiungsverschiebung so kompensiert.

Nach der Erfindung wird eine einfachere und stabilere Schaltung erhalten dadurch, daß die im Leitungsteil 20 fließende Summe der Kollektorströme, die das übertragene Signal nicht führt, mittels eines Stromteüers aufgeteilt und je ein Teilstrom je einer Ausgangskhmme 21 bzw. 22 bzw, jedem der Ausgangswiderstände 17 und 18 zugeführt wird.

Die Aufteilung kann dadurch erfolgen, daß an die v, Leitung 20 zwei Widerstände 23 und 24 angeschlossen sind, deren andere Enden mit den Emittern von npn-Transistoren 25 und 26 verbunden sind. Die Basen dieser Transistoren sind zusammengeschaltet und an eine feste Gleichspannung 27 angeschlossen, die z. B. durch einen der Speisequelle U parallel liegenden Spannungsteiler gebildet sein kann. Da die Spannung an der Leitung 20 und an der Basis der Transistoren 25 und 26 für beide Teilstrom-Zweige gleich ist, wird eine Aufteilung des von der Leitung 20 zugeführten Stromes μ etwa im Verhältnis der Widerstände 23 und 24, also z. B. bei gleichen Widerstanden im Verhältnis I : 1 in gleiche Hälften, erreicht, die der Ausgangsklemmen 21 und 22 bzw, den Widerstanden 17 und 18 zufließen. Da der Gleichstrom in der Leitung 20 und die Gleichströme in den Kollektorzweigen der Transistoren 1 und 5 durch die Einstellspannung U_t gegenläufig verändert werden, kompensieren sich die von den Transistoren t und 25 zur Ausgangsklemme 21 zugeführten Änderungen der Gleichstromkomponente, so daß der Gleichstrompegel unabhängig von der Einstellspannung U_c bleibt. Entsprechendes gilt für die von den Transistoren 5 und 26 zur Ausgangsklemnie 22 zugeführten Ströme.

Durch Bemessung der Widerstände 23 und 24 können auch unterschiedliche Teilströme zu den Ausgangsklemmen zugeführt werden; das ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn an den Ausgangswiderständen 17 und 18 bei der Verstärkungseinstellung durch U_c unterschiedliche Pegelverschiebungen auftreten wurden.

Man kann auch die Kollektoren der das Signal führenden Differenzverstärker-Transitoren 1 und 5 an die Emitter der Transistoren 25 bzw. 26 anschließen und die Verbindung zu den Ausgangswider-uänden 17 und 18 unterbrechen, vie das in der F i g. I durch gestrichelte Linien bzw. Kreuze angedeutet ist. Dann erfolgt die Addition des sich gegenläufig ändernden Gleichstromanteiles zu dem das Signal führenden Kollektoi strom des Transistors 1 bzw. 5 am Emitter eingang des Transistors 25 bzw. 26, so daß diese mit den an der Gleichspannung 27 liegenden Basen als Trenntransistoren dienen, in deren Kollektorzweig an den Impedanzen 17 und 18 das in der Gleichstromeinstellung kompensierte Ausgangssignal U₃ auftritt.

Fig.2 zeigt einen Teil der Schaltung, der an die Schaltung nach F ι g. 1 oberhalb der durch kleine Vierecke 31,32 und 33 dargestellten Verbindungsstellen anzuschließen ist Der von der Leitung 20 über die Klemme 31 zugeführte gemeinsame Kollektorstrom der Transistoren 2 und 6 wird wieder über zwei vorzugsweise gleiche Widerstände 23 und 24 den Emitterelektroden zweier Trenntransistoren 25 und 26 zugeführt, deren Basen miteinander und mit dem Kollektor des Transistors 25 verbunden sind. So wird in an sich bekannter Weise eine Stromspiegelschaltung gebildet, bei der das Verhältnis der Kollektorströme der Transistoren 25 und 26 etwa dem umgekehrten Verhältnis der Widerstände 23 und 24 entspricht. Sind diese Widerstände gleich, so sind auch die Kollektorströme praktisch gleich. Diese Kollektorströme werden je der Kathode einer Diode 27 bzw. 28 zugeführt, deren Anoden an der Speisequelle + U liegen. Den Dioden 27 und 28 liegt die Basis-Emitter-Strecke je eines pnp-Transistors 29 bzw. 30 parallel, deren Kollektoren nach Masse mit Arbeitswiderständen 35 bzw. 36 und mit den Ausgangsklemmen 21 bzw. 22 verbunden sind.

Durch die Schaltelemente 27, 29 und 28, 30 werden eine zweite und eine dritte Stromspiegelschaltung gebildet, der eingangsseitig einerseits der das Signal enthaltende Strom von der Klemme 32 bzw. 33 und andererseits der die entgegengesetzt geänderte Gleichstromkomponente enthaltende Kollektorstrom des Transistors 25 bzw 26 zugeführt werden. Die Dioden 27 und 28 können in bekannter Weise durch Transistoren gebildet werden, deren Basis und Kollektor verbunden sind, wie es bei dem ersten Stromspie'gel mit den Transistoren 25 und 26 dargestellt ist. Die Dioden 27 und 28 dienen als Impedanzen, auf denen die die Signalanteilc enthaltenden Ströme von den Schaltungspunkten 32 und 33 und die die gegenläufig geänderte Gleichstromkomponente enthaltenden Ströme von den

Transistoren 25 und 26 addiert werden derart, daß sich die Änderungen der Gleichstromkomponente ausgleichen. Im Ausgangskreis der Stromspiegelschaltungen 27, 29 und 28, 30 wird somit lediglich der Signalanteil durch die Einstellspannung U_e verändert, so daß an den Ausgangsklemmen 2) und 22 praktisch konstante Gleichstrompegel auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einstellbarer Differenzverstärker mit vier Transistoren, bei dem die Ausgangsspannung als Differenz der Spannungsabfälle an zwei zum ersten Pol der Speisequelle (+) eingeschalteten Kollektor-Ausgangswiderständen (17,18) auftritt und der von der Gleichstrom-Einstellung abhängige Anteil der Spannungsabfälle an diesen Widerständen dadurch kompensiert wird, daß ein Spannungsabfall, der durch die Summe der Kollektorströme der beiden anderen entgegengesetzt einstellbaren Transistoren bedingt ist, mit Hilfe wenigstens eines weiteren Transistors an jeden Ausgangswiderstand übertragen wird,dadu rc h gekennzeichnet, daß die das übertragene Signal nicht führende Summe der Kollektorströme (15) der beiden anderen Transistoren (2, 6) mittels eines Stromteilers (23 bis 27) aufgeteilt und je ein Teilstrom zu je einer Ausgangsklemme (21,23) zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Kollektorströme mittels einer Stromspiegelschaltung aufgeteilt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem die Summe der Koilektorströme liefernden Punkt (Leitung 20) die Teilströme über je einen Widerstand (23 bzw. 24) den Emittern zweier Trenntransistoren (25, 26) zugeführt werden, deren Basen miteinander verbunden sind und am Kollektor eines der Trenntransistoren liegen, und daß uie Koi.ektoren der beiden Trenntransistoren (25, 26) mit je einer der Ausgangsklemmen (21,22) verbi. iden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzweige jedes der Trenntransistoren (25, 26) je eine Stromspiegelschaltung (27 bis 30) steuern, die auch von dem Kollektorstrom je eines der das Signal führenden Differenzverstärker-Transistoren (1 bzw. 5) gesteuert wird und deren Ausgangskreis mit einer der Ausgangsklemmen (21,22) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem die Summe der Kollektorströme liefernden Punkt die Teilströme über je einen Widerstand den Emittern zweier Trenntransistoren (19, 20) zugeführt werden, deren Basen miteinander verbunden sind und an einer konstanten Gleichspannung (23) liegen, und daß die Kollektoren der beiden Trenntransistoren (19, 20) mit je einer der Ausgangsklemmen (21, 22) verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der beiden Trenntransistoren (25, 26) über je eine Ausgangsimpedanz, vorzugsweise über je einen Arbeitswiderstand, mit dem ersten Pol ( + ) der Speisequelle verbunden sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dä3 die Kollektoren der das Signal führenden Differenzverstärker-Transistoren (1, 5) mit den Emittern der Trenntransistoren (10, 12) verbunden sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der das Signal führenden Differenzverstärker-Transistoren (1, 5) mit den Arbeitswiderständen (17,18) verbunden sind,