DE3043768C2

DE3043768C2 - Spannungsfolger-Verstärker für eine kapazitive Last

Info

Publication number: DE3043768C2
Application number: DE19803043768
Authority: DE
Inventors: Laszlo 8060 Freising Götz
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1980-11-20
Filing date: 1980-11-20
Publication date: 1982-12-30
Also published as: DE3043768A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsfolger-Verstärker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei kapazitiver Belastung eines Spannungsfolger-Verstärkers kann die Ausgangsspannung Änderungen der Eingangsspannung nur so schnell folgen, wie die Ladung der kapazitiven Belastung geändert werden kann. Für diese Änderungsgeschwindigkeit ist die Zeitkonstante maßgeblich, die durch die Ausgangsimpedanz des Spannungsfolger-Verstärkers und die Kapazität der kapazitiven Last bestimmt ist. Eine schnelle Änderung kann dadurch erreicht werden, daß die Ausgangsstufe des Spannungsfolger-Verstärkers mit niedriger Ausgangsimpedanz ausgebildet wird, doch bedingt dies einen großen Ruhestrom in der Ausgangsstufe. Dies ist vor allem dann unerwünscht, wenn Spannungsänderungen nur in größeren Zeitabständen erfolgen, wie es bei elektronischen Abstimmschaltungen der Fall ist, bei denen die Klemmenspannung eines an den Ausgang des Spannungsfolger-Verstärkers angeschlossenen Kondensators die Abstimmspannung bildet. Wenn dagegen die Ausgangsstufe des Spannungsfolger-Verstärkers hochohmig ausgebildet wird, ist zwar der Ruhestrom klein, aber die Ausgangsspannung folgt Änderungen der Eingangsspannung nur langsam.

Ein Spannungsfolger-Verstärker der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art ist aus der Veröffentlichung »Instruments and Experimental Techniques«, Vol. 17, Nr. 6, Seiten 1702-1703, November/ Dezember 1974 (publ. May 1975), bekannt. Dieser Verstärker ist allerdings nicht in der Lage, bei kleinem Ruhestrom Änderungen der Eingangsspannung mit seiner Ausgangsspannung schnell nachzufolgen. Aus der

DE-OS 20 00 394 ist ein Differenzverstärker bekannt, bei dem im Emitterkreis der zwei die Differenzverstärkerstufe bildenden Transistoren eine Konstantstromquelie liegt, deren Ausgangsstrom umschaltbar ist. Diese Umschaltbarkeit wird zu dem Zweck angewendet, dem Verstärker zu ermöglichen, schnell auf ein gewünschtes Eingangssignal anzusprechen. Aus der DE-AS 12 20 896 ist ein Spannungsfolger bekannt, der zwei zwischen seinem Eingang und Ausgang ai.geschlossene Differenzverstärker enthält, mit deren Hilfe die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung auf Null heruntergesetzt werden kann. Die Probleme eines kleinen Ruhestroms und der Änderungsgeschwindigkeit, mit der die Ausgangsspannung der Eingangsspannung nachfolgt, sind dabei jedoch nicht angesprochen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Spannungsfolger-Verstärkers, dessen Ruhestrom klein ist und dessen Ausgangsspannung dennoch Änderungen der Eingangsspannung schnell folgt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem Spannungsfolger-Verstärker nach der Erfindung ist im statischen Zustand, d.h. wenn die Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung ist, der über die Differenzverstärkerstufe fließende Gesamtstrom klein. Dies entspricht einer großen Ausgangsimpedanz, die jedoch nicht nachteilig ist, weil die Ausgangsspannung keine Änderungen erfahren muß. Sobald jedoch eine Spannungsdifferenz vorliegt, die eine Änderung der Ausgangsspannung erfordert, wird der über die Differenzverstärkerstufe fließende Gesamtstrom auf einen großen Wert umgeschaltet, so daß die Änderung der Ausgangsspannung mit einem entsprechend großen Differenzstrom und demzufolge sehr schnell erfolgt. In diesem Zustand hat der Spannungsfolger-Verstärker eine kleine Ausgangsimpedanz. Zwar zieht er dann einen großen Strom, doch ist dies ohne Nachteil, weil dies nur während einer sehr kurzen Zeitdauer geschieht. Die Umschaltung wirkt sich um so vorteilhafter aus, je größer die Ruhepausen zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsänderungen sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Spannungsfolger-Verstärkers nach der Erfindung und

F i g. 2 eine abgeänderte Ausführung eines Teils der Schaltung von Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Spannungsfolger-Verstärker enthält eine Transistor-Differenzverstärkerstufe, die zwei npn-Transistoren Ti und 72 enthält. Die Basis des Transistors Tl bildet den nichtinvertierenden Eingang der Differenzverstärkerstufe unH ist mit der Eingangsklemme E verbunden, an die die Eingangsspannung Ue angelegt wird. Die Basis des Transistors 72 bildet den invertierenden Eingang der Differenzverstärkerstufe und ist mit der Ausgangsklemme A verbunden, an der die Ausgangsspannung Ua abgenommen wird. Die an die Ausgangsklemme A angeschlossene Last besteht aus einem Kondensator C, dessen Klemmenspannung beispielsweise die Abstimmspannung eines elektronisch abstimmbaren Empfängers Wie spater noch erläuiert wird, ist die Differenzverstärkerstufe so ausgebildet, daß sie jeds zwischen ihren Eingängen bestehende Spannungsdifferenz

AU=Ue-Ua

zu Null macht, so daß also die Ausgangsspannung Ua stets den Wert der Eingangsspannung Ue annimmt. Sie arbeitet also als Spannungsfolger.

ίο Die Emitter der beiden Transistoren Π und 72 sind gemeinsam mit dem Kollektor eines npn-Transistors 73 verbunden, dessen Emitter über zwei in Reihe geschaltete Widerstände R1 und R 2 mit Masse verbunden ist. Die Basis des Transistors 73 ist mit der Basis eines npn-Transistors 74 zusammengeschaltet, dessen Kollektor über einen Widerstand R 3 mit der das positive Potential Vcc der Versorgungsspannung führenden Klemme 5 verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand R 4 mit Masse verbunden ist. Die Basis und der Kollektor des Transistors TA sind kurzgeschlossen.

Die Transistoren T3 und 74 bilden einen sogenannten »Stromspiegel« bekannter Art. Ein solcher Stromspiegel enthält einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor, deren Basen zusammengeschaltet sind und deren Emitter entweder direkt oder über Widerstände mit der gemeinsamen Schaltungsklemme (Masse) verbunden sind. Die Basis und der Kollektor des Eingangstransistors sind miteinander verbunden. Ein Stromspiegel hat die Eigenschaft, daß der über den Kollektor-Emitter-Kreis des Ausgangstransistors fließende Strom in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem über den Kollektor-Emitter-Kreis des Eingangstransistors geschickten Strom steht. Bei der dargestellten Schaltung ist also der Transistor 74 der Eingangstransistor und der Transistor 73 der Ausgangstransistor des Stromspiegels. Da der Transistor 74 über die Widerstände R 3 und R 4 direkt an die Versorgungsspannung gelegt ist, wird er von einem konstanten Strom /4 durchflossen. Über den Transistor 73 fließt daher ebenfalls ein konstanter Strom /3, der in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem Strom /4 steht. Das Verhältnis zwischen den beiden Strömen /3 und /4 ist durch die Emitterwiderstände der Transistoren 73 und 74 bestimmt. Wenn diese Emitterwiderstände gleich groß wären, wenn also gälte: Rl + R2=R4, wären auch die Ströme /3 und /4 gleich groß. Im vorliegenden Fall sind aber die Widerstände verschieden bemessen, und zwar ist der Widerstand R 2 groß gegen den Widerstand R 4, während der Widerstand Rt klein gegen den Widerstand R 2 ist. Beispielsweise können folgende Werte gewählt werden:

55	Al = £4 =	100 Ω 1000 Ω	1 100
	Rl =	10000 Ω.
60	Somit gilt:
	Rl =	10-Λ4
65	R\ =	Ίο ⁴ ~

Parallel zum Widerstand R 2 sind die Kollektor-Emitter-Strecken von zwei npn-Transistoren 75 und 76

geschaltet. Wenn diese beiden Transistoren gesperrt sind, liegt der Widerstand R 2 in Reihe mit dem Widerstand R 1 im Emitterkeris des Transistors 7"3. Der Strom /3 ist dann im wesentlichen durch den Widerstand R2 bestimmt, gegen den der Widerstand R 1 vernachlässigbar ist. Für den Strom /2 gilt daher an diesem Zustand bei dem zuvor angegebenen Zahlenbeispiel näherungsweise:

/3 =

Ai
Rl

Wenn dagegen einer der Transistoren 75, 7"6 stromführend ist, ist der Widerstand R 2 kurzgeschlossen. Dann wird der Emitterwiderstand des Transistors 7"3 allein durch den Widerstand R i gebildet, und für den Strom /3' in diesem Zustand gilt:

/3'

Ai
R\

/3= 10/4.

20

/3' = 100· /3.

In jedem dieser Zustände bildet der Transistor 7~3 für die aus den Transistoren Ti und 7"2 gebildete Differenzverstärkerstufe eine im gemeinsamen Emitterkreis liegende Konstantsiromquelle; mittels der Transistoren TS und T6 ist jedoch der von der Konstantstromquelle eingeprägte Strom umschaltbar, und zwar bei dem gewählten Beispiel im Verhältnis 1 :100.

Die Basis des Transistors TS ist mit dem Kollektor eines pnp-Transistors 7~7 und über einen Widerstand RS mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors T6 ist in gleicher Weise mit dem Kollektor eines pnp-Transistors TS und über einen Widerstand Λ 6 mit Masse verbunden. Die Widerstände R 5 und R 6 sind gleich groß. Die Basis des Transistors Tl ist mit der Eingangsklemme E verbunden, und die Basis des Transistors TS ist mit der Ausgangsspannung A verbunden.

Die Emitter der Transistoren Tl und TS sind über gleich große Widerstände Rl bzw. RS mit dem Ausgang eines weiteren Stromspiegels verbunden, der durch zwei pnp-Transistoren 7*9, 7"10 gebildet ist, deren Basen zusammengeschaltet und deren Emitter über Widerstände R 9 bzw. R 10 an die Klemme Sgelegt sind. Der Transistor 7*9, dessen Basis und Kollektor kurzgeschlossen sind, bildet den Eingangstransistor des Stromspiegels; sein Kollektor ist über einen Widerstand R 17 an Masse gelegt, so daß über den Transistor 7"9 ein konstanter Strom /9 fließt. Demzufolge fließt auch über r)nn Λ «·οτηηη<-*»π·»τ-;Γ-*_η*· T H\ Aar C * f<-»m ρι-*ΐ OiT£»1c PIIt

konstanter Strom /10. Der Stromspiegel Γ9/7Ί0 bildet somit eine Konstantstromquelle, die im gemeinsamen Emitterkreis der Transistoren Tl und TS liegt. Die beiden Transistoren Tl und TS bilden eine zweite Differenzverstärkerstufe, die die gleichen Steuerspannungen empfängt wie die von den Transistoren 7*1 und 7"2 gebildete Differenzverstärkerstufe, aber zu dieser komplementär ist. Die beiden Ausgänge der von den Transistoren Tl, TS gebildeten Differenzverstärkerstufe steuern die Transistoren TSund 7~6.

Im Kollektorkreis des Transistors Ti liegt der Eingangstransistor eines weiteren Stromspiegels, der durch zwei pnp-Transistoren 7*11. Γ12 gebildet ist. Die Emitter der Transistoren TIl, 7"12 sind über gleich große Widerstände R 11 bzw. R 12 mit der Klemme S verbunden. Da der Kollektorstrom /1 des Transistors 7~1 den Eingangsstrom des Stromspiegels bildet, fließt auch über den Kollektor des Ausgangstransistors 7"12 der gleiche Strom /1.

Im Kollektorkreis des Transistors T2 liegt in entsprechender Weise der Eingangstransistor eines Stromspiegels, der durch zwei pnp-Transistoren Γ13, 7"14 gebildet ist. Die Emitter der Transistoren 7Ί3 und T14 sind über gleich große Widerstände R 13 bzw. R 14 mit der Klemme S verbunden. Da der Kollektorstrom /2 des Transistors 7"2 den Eingangsstrom dieses Strornspiegels bildet, fließt auch über den Kollektor des Ausgangstransistors T14 der gleiche Strom 12.

Der Ausgang des Stromspiegels 7Ί3/7Ί4 ist mit dem Eingang eines weiteren Stromspiegels verbunden, der durch zwei npn-Transistoren TiS, 7~16 gebildet ist, deren Emitter über gleich, große Widerstände R 15 bzw. R 16 mit Masse verbunden sind. Der Kollektor des Eingangstransistors 7"15 dieses Stromspiegels ist mit dem Kollektor des Transistors Γ14 verbunden, so daß der Eingangsstrom des Stromspiegels 7"15/7~16 den Wert / 2 hat. Demzufolge fließt auch über den Kollektor des Ausgangstransistors 7" 16 dieses Stromspiegels stets der Strom 12.

Die Kollektoren der beiden Transistoren T12 und Γ16, also die Ausgänge der beiden Stromspiegel Γ11/Γ12 und Γ15/Γ16, sind am Punkt /"zusammengeschaltet und mit der Ausgangsklemme A verbunden.

Zur Erläuterung der Funktionsweise dieser Schaltung soll zunächst davon ausgegangen werden, daß diese Ausgangsspannung Ua gleich der Eingangsspannung Ue ist, die Spannungsdifferenz Δ L/also Null ist.

In diesem statischen Zustand sind die Basisspannungen der Transistoren Ti und T2 gleich groß; demzufolge sind auch die Ströme /1 und /2 gleich groß. Da die Summe dieser Ströme gleich dem Strom /3 ist, gilt:

Da die Spannungen Ueund Ua auch an den Basen der Transistoren Tl und TS anliegen, sind im statischen Zustand auch die Basisspannungen dieser Transistoren und demzufolge auch die Ströme /7 und /8 gleich groß. Es gilt also:

/7 = 78 =

/10

Die vom Stromspiegel Γ9/7Ί0 gebildete Konstantstromquelle ist so bemessen, daß der von der Hälfte des Stroms /10 sm Widerstand R 5 bzw. am Widerstand R 6 hervorgerufene Spannungsabfall nicht ausreicht, um den Transistor TS bzw. den Transistor Γ6 zu öffnen. Wenn die Basis-Emitter-Spannung dieser Transistoren mit Übe bezeichnet wird, muß also gelten:

/10

RS<U_BE

■ R6<U_BE.

Somit sind die beiden Transistoren TS und T6 im statischen Zustand gesperrt, so daß der Widerstand R 2 im Emitterkreis des Transistors Γ3 in Reihe mit dem Widerstand R 1 wirksam ist Der Strom /3 ist daher sehr klein ('/io des Stroms /4), und demzufolge sind auch die

Ströme /1 und /2 sehr klein.

Wie zuvor erläutert wurde, erzwingt der vom Kollektorstrom des Transistors TI gesteuerte Stromspiegel 711/712, daß der von der Klemme 5 zum Schaltungspunkt P fließende Strom den Wert /1 hat, und die beiden vom Kollektorstrom des Transistors 72 gesteuerten Stromspiegel 713/714 und 715/716, die hintereinandergeschaltet sind, erzwingen einen vom Schaltungspunkt P nach Masse fließenden Strom, der den Wert /2 hat. Da die Ströme IX und /2 im statischen Zustand gleich groß sind, kann kein Strom vom Schaltungspunkt P über die Ausgangsklemme A zur Last oder von der Last über die Ausgangsklemme A zum Schaltungspunkt P fließen. Die Ladung des Kondensators Cverändert sich nicht, und die Klemmenspannung des Kondensators Cbieibt unverändert gleich der Eingangsspannung Ut.

Wie bereits erläutert wurde, sind die Ströme /1 und /2 im statischen Zustand sehr klein. Dies ergibt einerseits den Vorteil, daß der Stromverbrauch der Schaltung im statischen Zustand gering ist. Ferner ist die Ausgangsimpedanz der Schaltung, von der Ausgangsklemme A her gesehen, sehr hochohmig.

Wenn die Eingangsspannung L/everändert wird, wird der zuvor geschilderte statische Gleichgewichtszustand gestört. Da die Ausgangsspannung Ua zunächst ihren Wert beibehält, entsteht zwischen den beiden Eingängen der Differenzverstärkerstufe 71/72 eine Spannungsdifferenz AU. Die gleiche Spannungsdifferenz ΔU besteht auch zwischen den beiden Eingängen der Differenzverstärkerstufe TTITi.

Es sei zunächst angenommen, daß die Eingangsspannung Ue erhöht wird, so daß die Spannungsdifferenz Δ U positiv ist. Dies hat in der Differenzverstärkerstufe TTITi die Folge, daß der Transistor TT gesperrt wird, so daß nunmehr der ganze Strom /10 über den Transistor 7"8 fließt. Die vom Stromspiegel Γ9/Γ10 gebildete Konstantstromquelle ist so bemessen, daß der vom gesamten Strom /10 an einem der Widerstände R 5 oder R 6 hervorgerufene Spannungsabfall größer als die Basis-Emitter-Spannung der Transistoren TS und 76 ist, so daß also gilt:

/10
/10

R5>Ube Rf» Übe

Während der Transistor 75 gesperrt bleibt, wird also nunmehr der Transistor 76 geöffnet, so daß er den Widerstand R 2 kurzschließt.

Der Emitterwiderstand des Transistors 73 ist jetzt allein durch den Widerstand R 1 gebildet Der Strom /3 nimmt daher einen großen Wert an, der bei dem zuvor

Wertes im statischen Zustand ist. Die Ströme /1 und /2 werden im gleichen Verhältnis vergrößert.

Infolge der Erhöhung der Eingangsspannung Ue am nichtinvertierenden Eingang der Differenzverstärkerstufe TMT2 gegenüber der am invertierenden Eingang bestehenden Spannung Ua wird der Strom /1 größer als der Strom 12. Es besteht daher am Schaltungspunkt P eine Stromdifferenz. Der Differenzstrom:

ΔΙ=ΙΙ-Ι2

fließt vom Schaltungspunkt P über die Ausgangsklemme A zum Kondensator C, so daß dessen Ladung vergrößert wird. Dadurch steigt die Klemmenspannung des Kondensators C, also die Ausgangsspannung Ua an. Sobald die Ausgangsspannung Ua den neuen Wert der Eingangsspannung Ue erreicht hat, sind die Ströme /1 und /2 wieder gleich groß. Dann ist der statische Gleichgewichtszustand wiederhergestellt. In der Differenzverstärkerstufe TTITi herrscht ebenfalls wieder der Gleichgewichtszustand, bei dem die Ströme IT und / 8 gleich groß und jeweils gleich der Hälfte des Stromes /10 sind. Die beiden Transistoren 75 und 76 sind gesperrt, so daß der Widerstand R 2 nicht mehr kurzgeschlossen ist. Der Strom /3 hat wieder den niedrigen Wert, und dementsprechend sind auch die Ströme / 1 und /2 wieder sehr klein.

Wenn dagegen die Eingangsspannung Ui: verkleinert wird, so daß eine negative Spannungsdifferenz AU an den beiden Differenzverstärkerstufen anliegt, wird der Transistor Ti gesperrt, so daß der ganze Strom /10 über den Transistor TT und den Widerstand R 5 fließt, wodurch der Transistor 75 geöffnet wird, so daß er den Widerstand R2 kurzschließt. Der Strom /3 nimmt wieder den großen Wert an. In diesem Fall wird der Strom /2 größer als der Strom /1, so daß ein Differenzstrom -Al vom Kondensator C zum Schaltungspunkt P fließt. Die Ladung des Kondensators C nimmt ab, und die Ausgangsspannung Ua wird kleiner. Sobald die Ausgangsspannung Ua den neuen Wert der Eingangsspannung Ue erreicht hat, ist der statische Gleichgewichtszustand wiederhergestellt.

Da die Ströme /1 und /2 während des Bestehens einer Spannungsdifferenz Δ Ueinen großen Wert haben, ist auch der Differer.zstrom Al entsprechend groß, so daß die Änderung der Ladung des Kondensators C schnell erfolgt. Dies entspricht einer niedrigen Ausgangsimpedanz des Spannungsfolger-Verstärkers.

Die zueinander komplementären Transistoren 712 und 716 bilden für die Last eine Gegentakt-Endstufe, deren Ausgangsimpedanz in Abhängigkeit vom Bestehen einer Spannungsdifferenz A U umschaltbar ist. Die Transistoren 75 und 76 bilden Schalter, die bei Betätigung durch Kurzschließen des Widerstandes R 2 die Ausgangsimpedanz auf den niedrigen Wert umschalten. Diese Schalter werden durch die von den Transistoren 77 und 78 gebildete Differenzverstärkerstufe gesteuert, die auf das Vorhandensein einer Spannungsdifferenz A U anspricht.

Da die ganze Schaltung nur aus Transistoren und Widerständen aufgebaut ist, eignet sie sich besonders gut für eine Realisierung als monolithisch integrierte Halbleiterschaltung. Sie weist infolge ihres symmetrischen Aufbaus eine sehr große Temperaturstabilität auf.

Hinsichtlich der Dimensionierung der Widerstände ist zu beachten, daß die Widerstände R 11, R 12, R 13, R 14, R 15, R 16 sehr klein sind und nur als Kompensationswiderstände zum Ausgleich unterschiedlicher Basis-Err.itter-Spannup.ger. der Transistoren 7!!, 712, 7!3. 714 dienen. Für die Funktionsweise der Schaltung können diese Widerstände vernachlässigt werden.

Es sind natürlich Abänderungen der beschriebenen Schaltung möglich. Bei der Ausbildung als integrierte Schaltung kann beispielsweise der Widerstand R 2 fortgelassen und der Verbindungspunkt der Kollektoren der Transistoren 75, 76 mit dem Widerstand R 1 zu einem Anschluß-Pin geführt werden. An diesem Anschluß-Pin kann ein äußerer einstellbarer Widerstand angeschlossen werden, der dann den Widerstand R 2 bildet Dadurch ist es möglich, die hohe Ausgangsimpedanz der Schaltung im statischen Zustand einzustellen.

Eine andere mögliche Abänderung der Schaltung ist in F i g. 2 dargestellt Sie besteht darin, daß die direkte Verbindung zwischen dem Kollektor und der Basis des

Transistors ι 4 durch einen weiteren npn-Transistor Γ17 ersetzt ist, dessen Basis mit dem Kollektor und dessen Emitter mit der Basis des Transistors 7"4 verbunden ist, während der Kollektor des Transistors Γ17 an die Klemme S angeschlossen ist. Diese Abänderung ergibt die Wirkung, daß der Strom /4 vom Basisstrom der Transistoren Γ3 und 74 unabhängig ist. Dieser Basisstrom wird über den Transistor Γ17 geliefert.

Der beschriebene Spannungsfolger-Verstärker kann in vorteilhafter Weise in einem Abstimmsystem für einen Fernsehempfänger verwendet werden, das in Fig. 5 der Patentanmeldung P 30 43 103.9 mit dem Titel »Verfahren zum Abstimmen der Eingangsstufe eines Empfängers auf eine gewünschte Empfangsfrequenz und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens« dargestellt ist. Dieses Abstimmsystem enthält eine in Fig. 1 der genannten Patentanmeldung dargestellte Abstimm-Schaltungsanordnung in Form eines integrierten Bausteins SN 29 783, in dem sich unter anderem auch der in dieser Fig. 1 bei 15 angegebene Spannungsfolger-Verstärker befindet. Der Ausgang A

ίο des Spannungsfolger-Verstärkers ist gleichzeitig auch der Ausgang 17 des integrierten Bausteins SN 29 784 in Fig. 5 der erwähnten Patentanmeldung, auf die wegen näherer Einzelheiten Bezug genommen werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spannungsfolger-Verstärker für eine kapazitive Last mit einer Transistor-Differenzverstärkerstufe, deren nichtinvertierender Eingang die Eingangsspannung und deren invertierender Eingang dk; Ausgangsspannung empfängt, wobei die Transistor-Differenzverstärkerstufe zwei Transistoren enthält, in deren gemeinsamem Emitterkreis eine Konstantstromquelle liegt, und am Ausgang einen Strom liefert, der der Differenz zwischen den Kollektorströmen der beiden Transistoren entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die im Emitterkreis liegende Konstantstromquelle von einem kleinen auf einen großen Konstantsirom umschaltbar ist imd daß eine Steuerscnaltung vorgesehen ist, die auf das Bestehen einer Spannungsdifferenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung anspricht, um die Konstantstromquelle vom kleinen auf den großen Konstantstrom umzuschalten, derart, daß die schnelle Ladung bzw. Entladung des am Ausgang angeschlossenen Kondensators erfolgt, bis die Differenz zwischen der Ein- und Ausgangsspannung wieder auf Null voll zurückgeregelt ist.

2. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle zwei in Reihe liegende Widerstände enthält, und daß wenigstens ein von der Steuerschaltung betätigter Schalter zum Kurzschließen eines der beiden Widerstände vorgesehen ist.

3. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kurzschließende Widerstand groß gegen den anderen Widerstand ist.

4. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle einen Transistor enthält, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im gemeinsamen Emitterkreis der Differenzverstärkerstufe liegt und in dessen *o Emitterkreis die beiden Widerstände liegen.

5. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor der Ausgangstransistor eines Stromspiegels ist, dessen Eingangstransistor einen konstanten Strom cmp- *5 fängt.

6. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspurch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Emitterkreis des Eingangstransistors des Stromspiegels ein Emitterwiderstand liegt, der kleiner als der größere Widerstand und größer als der kleinere Widerstand der Konstantstromquelle ist.

7. Spannungsfolger-Verstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung durch eine zweite Differenzverstärkerstufe gebildet ist, die zu der ersten Differenzverstärkerstufe komplementär ist und die gleichen Steuerspannungen wie diese empfängt, daß im gemeinsamen Emitterkreis der zweiten Differenzverstärkerstufe eine zweite Konstantstromquelle &⁰ liegt, und daß jeder Ausgang der zweiten Differenzverstärkerstufe einen als Schalter wirkenden Transistor steuert, dessen Kollektor-Emitterstrecke dem kurzschließenden Widerstand parallel geschaltet ist.

8. Spannungsfolger-Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von der zweiten Konstantstromquelle gelieferte Konstantstrom so bemessen ist. daß der vom halben Konstantstrom am Kollektorwiderstand eines Transistors der zweiten Differenzverstärkerstufe erzeugte Spannungsabfall nicht ausreicht, um den angeschlossenen Schalter-Transistor zu öffnen, und daß der vom ganzen Konstantstrom am gleichen Widerstand erzeugte Spannungsabfall ausreicht, um den Schalter-Transistor zu öffnen.

9. Spannungsfolger-Varstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Konstantstromquelle durch einen zweiten Stromspiegel gebildet ist, dessen Eingangstransistor einen konstanten Strom empfängt und dessen Ausgangstransistor im gemeinsamen Emitterkreis der zweiten Differenzverstärkerstufe liegt.

10. Spannungsfolger-Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der KollektorstroTi jedes Transistors der ersten Differenzverstärkerstufe den Eingangsstrom eines dritten bzw. vierten Stromspiegels bildet, daß der Ausgang des dem invertierenden Eingang zugeordneten vierten Stromspiegels mit dem Eingang eines fünften Stromspiegels vom komplementären Typ verbunden ist, und daß die Kollektoren der zueinander komplementären Ausgangstransistoren des dritten Stromspiegels und des fünften Stromspiegels miteinander und mit der Ausgangsklemme des Spannungsfolger-Verstärkers verbunden sind.