DE3035720C2 - Als integrierter Schaltkreis aufgebauter Leistungsverstärker für Tonbandgeräte - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangss'-jfe eine durch pnp-Transistoren (12, 13) gebildete dynamische Lasi des Emitterfoigers aufweist,

die in Kollektorschaltung betriebenen Transistoren (5,7) eine Senkrechtstruktur und Gie in Emitterschaltung betriebenen Transistoren (6, 8) eine Waagrechtstruktur aufweisen, und

dem Eingang des unteren Zweigs der Endstufe (3) ein Widerstand (30) parallel geschaltet ist.

ken (Verstärkungsfaktor von etwa 20 bis 30 db bei einer Frequenz von 20 kHz) und weisen einen geringen Maximalleistungsbereich (10 bis 3OkHz) auf. Dadurch wird deren Anwendungsbereich beispielsweise als Lösch- und Vormagnetisierungs-Stromquellengeneratoren in gewöhnlichen und Stereofonischen Hi-Fi-Tonbandgeräten, in weichen eine Frequenz des erzeugten Signals von über 100 kHz bei minimalem Oberwellengehalt von höchstens 0,1 bis 03% erforderlich ist, wesentlich eingeschränkt.

Darüber hinaus ist bei den bekannten Verstärkern bei der Serienfertigung von integrierten Schaltkreisen keine hohe Reproduzierbarkeit der elektrischen Kenngrößen sichergestellt, wodurch die Ausbeute vermindert

Die vorliegende Erfindung betrifft einen als integrierten Schaltkreis aufgebauten Leistungsverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei der Fertigung der Funktionsbaugruppen von Tonbandgeräten werden herkömmliche Operationsverstärker von geringerer und mittlerer Leistung verwendet, beispielsweise integrierte Schaltkreise IC LH004! (LH0021), LM 377, LM 378, LM 379, in: Katalog »Linear Integrated circuits. National Semiconductor«, USA, 1975, S. 2 - 22,5 - 28,5 - 37 sowie ICMA791, in: Katalog »Linear integrated circuits data book«, USA, 1976, S. 12—135, Firma »Fairchild Semiconductor«. Die erwähnten Verstärker enthalten eine Eingangs-, eine Zwischen- sowie eine Gegentakt-Endstufe mit Überlastschutztransistoren und einer Vorspannungsquelle, wobei die Eingangsstufe mit in Differentialschaltung betriebenen Transistoren vom npn- bzw. pnp-Typ bestückt und mit dynamischer Belastung und einem Stromquellengenerator in dem Emitterstromkreis versehen ist, und die Zwischenstufe mit einigen Transistoren mit einer dynamischen Belastung und Vorspannungstransistoren der Endstufe bestückt ist.

Diese bekannten, integrierten Leistungsverstärker verfügen über relativ niedrige Frequenzcharakteristi

Aus der Funkschau 1971, Heft 14,43. Jahrgang ist ein integrierter Niederfrequenzverstärker vom Typ TAA 671 bekannt, der spezieil als Niederfrequenzleistungsverstärker mit bis zu 4 Watt Ausgangsleistung in Rundfunk-, Phono- und Fernsehgeräten sowie in Funksprechgeräten und industriellen Tonband- und Diktiergeräten Verwendung findet.

Der Baustein besteht im wesentlichen aus einem Vorverstärker, einem Netzwerk zur Mittenspannungsregulierung, einer Treiberstufe und einer quasi komplementären AB/N-Stufe mit einer Gesamtspanraungsverstärkung von 74 dB (open loop). Die Vorverstärkerstufe ist als Differenz-Einganfeästufe mit als Darlington-Schaltung ausgeführten pnp-Transistoren ausgebildet. Eine Anwendung beispielsweise als Lösch- und Vormagnetisierungs-Stromquellengenerator in Hi-Fi-Tonbandgeräten, bei welchen ein Frequenzbereich bis über 100 kHz bei minimalem Oberwellengehalt von höchstens 0,1 bis 03% erforderlich ist, ist somit bei dem bekannten NF-Verstärker vom Typ TAA 671 ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen als integrierter Schaltkreis aufgebauten Leistungsverstärker für Tonbandgeräte zn entwickeln, in welehern es möglich ist, durch eine neue jchaltungstechnische Gestaltung seiner Operationsschneiligikeit den Frequenzbereich und die Reproduzierbarkeit der elektrischen Kenngrößen bei deren Serienproduktion zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem integrierten Leistungsverstärker für Tonbandgeräte, mit
einer Eingangsstufe, die aufweist:

— in Differentialschaltung betriebene pnp-Transistoren,

— eine durch npn-Transistoren gebildete dynamische Last und

— einen Stromquellengenerator im Ernitterstromkreis der Transistoren der Differentialschaltung,

einer Zwischenstufe, die aufweist:

— zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundene npn-Transistoren,

— eine dynamische Last und

— Vorspannungstransistoren im Kollektorstromkreis des zweiten Transistors und mit

einer Gegentaktendstufe, deren oberer Zweig durch ein zu einer Darlingtonschaltung verbundenes Transist.orpärchen gebildet ist, wobei
jeder Zweig der Differentialschaltung der Ejngangsstu-

fe zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundene pnp-Verbundtransistoren aufweist,

erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der Merkmale, daß

die Eingangsstufe eine durch pnp-Transistoren gebildete dynamische Last des Emitterfolger aufweist,
die in Kollektorschaltung betriebenen Transistoren eine Senkrechtstruktur und die ir. Emitterschaltung betriebenen Transistoren eine Waagrechtstruktur aufweisen und daß dem Eingang des unteren Zweigs der Endstufe ein Widerstand parallel geschaltet ist, gekennzeichnet.

Mit dem größten Nutzeffekt kann der erfindungsgemäße Verstärker für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen verwendet werden, welche in den Niederfrequenzendverstärkern, Lösch- und Vormagnetisierungs-Stromquellengeneratoren, Verstärkern für stereofonische Tonbandgeräte sowie in anderen Baugruppen der Hi-Fi-Magnettonaufnahmegeräte zur Verwendung kommen.

Eine solche bauliche Gestaltung des erfindungsgemäßen Verstärkers ermöglicht es, die Frequenzcharakieristiken der Eingangsstufe durch Verminderung des Ausgangswiderstandes der zu dieser Stufe gehörenden Bauelemente, welche in Kollektorschaltung betrieben wird, zu gewährleisten. Darüber hinaus wird es möglich, durch Verwendung der erfindungsgemäßen schaltungstechnischen Gestaltung die Vorspannung durch eine wesentliche Herabminderung der Einwirkung der Streuung der Eingangsströme in dem in Emitterschaltung arbeitenden Differentialschaltungsteil herabzusetzen und den temperaturbedingten Variationsbereich der Eingangsströme einzuschränken, weil der von dem Stromquellengenerator erzeugte Strom den Eingangsstrom wesentlich übertrifft. Dabei bleibt der hohe Ein- gangswiderstand der Eingangsstufe erhalten. Dadurch, daß dem Eingang des unteren Zweiges der Zweitaktendstufe ein Widerstand parallel geschaltet wird, kommt es zur wesentlichen Herabminderung des Querstromes der Endstufe bei der Beibehaltung einer annehmbaren Stabilität- Dieser Widerstand trägt also zur schnelleren Abschaltung des Eingangstransistors des Unterzweigtransistorpärchens der Endstufe hei. All das führt zur Erweiterung des Maximalleistungsbereiches und ermöglicht es, bei der Serienproduktion eine gute Reproduzierbarkeit der Kenngrößen und eine höhere Anzahl der hergestellten gebrauchstauglichen Erzeugnisse zu erzielen.

Des weiteren wird das Wesen der Erfindung anhand deren eingehender Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutet t, in welcher ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen integrierbaren Leistungsverstarkers dargestellt ist.

Der Verstärker enthält eine Eingangs-, eine Zwischen- und eine Endstufe 1,2 und 3 sowie eine Vorspannungsquelle 4. Die Eingangsstufe ist in Differentialschaltung ausgeführt, deren Zweige jeweils aus zu einer Darlington-Schaltung verbundene pnp-Transistorpärchen 5,6 und 7,8 bestehen sowie die durch Transistoren 9,10 vom npn-Typ gebildete dynamische Last aufweisen. Dabei weisen die Transistoren 5,7 in der integrierten Form eine Senkrecht- und die Transistoren 6, 8 eine Waagrechtstruktur auf. Die mit Transistoren 11, 12 und 13 (vom pnp-Typ) bestückten Stromquellengeneratoren sichern den Gleichstrombetrieb der Transistoren der Dif- b5 ferentialschaltung.

Die Zwischenstufe 2 ist mit npn-Transistoren 14 und 15 bestückt, welche zu eiwcr Darlington-Schaltung verbunden sind, und mit einer durch einen Transistor 16 vom npn-Typ gebildeten dynamischen Belastung versehen. An die Transistoren 14 und 15 sind die Transistoren 17 (vom pnp-Typ), 18 und 19 (vom npn-Typ), Vorspannungsstromkreise der Endstufe, die von dem mit dem Transistor 20 vom pnp-Typ bestückten Stromquellengenerator gespeist werden, sowie eine Diode 21 angeschlossen. An den Eingang der Zwischenstufe 2 ist ein Schutztransistor 22 angeschlossen.

Die Endstufe 3 ist als Gegentaktschaltung ausgeführt, deren oberer Zweig durch die zu einer Darlington-Schaltung verbundenen Transistoren 23 und 24 vom npn-Typ, und der untere Zweig durch die Transistoren 25 (vom pnp-Typ), 26 und 27 (vom npn-Typ), welche einen Verbundtransistor vom pnp-Typ bilden, gebildet ist. Parallel den Eingängen des oberen Zweiges ist die Kollektor-Emitterstrecke eines Schutztransistors 28 von npn-Typ und den Eingängen des unteren Zweiges die eines Transistors 29 vom npn-Typ und ein Widerstand 30 geschaltet. Die Schaltung des Verstärkers enthält Eingangs-Außenschlüsse 31 (ir '--stierender Eingang), 32 (nicht invertierender Eingang) sowie Außenanschlüsse 33, 34 und 35 zum Anschließen der Frequenzausgleichselemente (in der Zeichnung nicht gezeigt), einen Ausgangs-Außenanschluß 36 sowie Aiißenanschlüs^e 37 und 38 zum Anlegen von Speisespannung positiver und negativer Polarität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Integrierter Leistungsverstärker für Tonbandgeräte, mit

   — einer Eingangsstufe (1), die aufweist:

   — in Differentialschaltung betriebene pnp-Transistoren (5,7; 6,8),

   — eine durch npn-Transistoren (9, 10) gebildete dynamische Last und

   — einen Stromquellengenerator (11) im Emitterstromkreis der Transistoren der Differentialschaltung,

   — einer Zwischenstufe (2), die aufweist:

   — zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundene npn-Transistoren (14,15),

   — eine dynamische Last (16) und

   — Vorspannungstransistoren (17 bis 20) im Kollektorstromkreis des zweiten Transistori(lS), und mit

   — einer Gegentakiendsiufe (3), deren oberer Zweig durch ein zu einer Darlington-Schaltung verbundenes Transistorpärchen gebildet ist, wobei

   — jeder Zweig der Differentialschaltung der Eingangsstufe (1) zwei zu einer Darlington-Schaltung verbundene pnp-Verbundtransistoren (5,6 und 7,8) aufweist,