DE3115406A1

DE3115406A1 - Arrangement for increasing the output current of amplifiers

Info

Publication number: DE3115406A1
Application number: DE19813115406
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 7066 Hohengehren Siegel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-04-16
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1982-11-25

Abstract

An arrangement is proposed for increasing the output current of pre-amplifiers (2), which is used in particular to provide digital levels in data lines which can receive both transmit and receive signals. The circuit arrangement has a switch (5) with which the output stage transistors are switched to floating in receive mode. A further switch (4) is used to suppress noise pulses from the output of the pre-amplifier when the output stage is de-activated. Current-limiting resistors (8, 9) limit the maximum current of the output stage. Diodes (11, 12), which prevent an impermissible rise in the emitter voltage, are connected in parallel with the collector-emitter path of the transistors (6, 7) and the current-limiting resistors (8, 9). A resistor (10) limits the maximum current flow through the diodes (11, 12). A reverse feedback arm with a resistor (13) compensates for the voltage drop on the resistor (10) in transmit mode. <IMAGE>

Description

Anordnung zur Erhöhung des Ausgangsstroms von VerstarkernArrangement for increasing the output current of amplifiers

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Erhöhung des Ausgangsstromes nach der Gattung des Hauptanspruchs.PRIOR ART The invention is based on an arrangement for elevation of the output current according to the preamble of the main claim.

Aus Tietze-Schenck, galbleiterschaltungstechnik, 4. Auflage, Seite 362 ist es bereits bekannt, zur Erhöhung des Ausgangsstromes integrierter Operationsverstarker einen komplementären Emitterfolger nachzuschalten.From Tietze-Schenck, galbleiterschaltungstechnik, 4th edition, page 362 it is already known to increase the output current of integrated operational amplifiers to connect a complementary emitter follower.

Diese Schaltungsanordnung ist jedoch dann nicht verwendbar, wenn sie als Sender in Datenleitungen eingeschaltet sein soll, wobei die Datenleitung gleichzeitig zum Senden und Empfangen dient und die Anordnung auf Empfang geschaltet ist. Weiterhin ist -es bekannt, Relaiskontakte als Schalter zu verwenden. Relaiskontakte sind jedoch aufwendig und langsam, insbesondere wenn sie für stärkere Ströme ausgelegt sein.müssen.However, this circuit arrangement can not be used if should be switched on as a transmitter in data lines, the data line at the same time is used for sending and receiving and the arrangement is switched to receive. Farther it is known to use relay contacts as switches. Relay contacts are however expensive and slow, especially if they have to be designed for higher currents.

Des weiteren bereitet das Prellen der Relaiskont kte starke Schwierigkeiten, da dadurch die Impulse verfälscht sind. Weiterhin ist es bekannt, sogenannte Tri-state ~schaltungen einzusetzen, die in einem bestimmten Schaltungszustand sehr hochohmig sind und daher Signale auf der Datenleitung nicht beeinflussen.Furthermore, the bouncing of the relay accounts causes great difficulties, because this falsifies the impulses. It is also known, so-called tri-state ~ use circuits that have a very high resistance in a certain circuit state and therefore do not affect signals on the data line.

Tri-state-Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß sie jeweils einer best mmten Logikfamilie angehören, so daß eine Pegelumwandlung nicht möglich ist.However, tri-state circuits have the disadvantage that they each have one belong to a particular logic family, so that level conversion is not possible.

Vorteile der Erfindung Die erfundungsgemaße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die verwendeten Schalter nur geringe Leistungen schalten müssen und daher integrierte Schaltbausteine verwendbar sind. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß beliebig große positive und negative Ausgangspegel ausgebbar sind. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die Schaltgeschwindigkeit im wesentlichen durch die Grenzfrequenz der verwendeten Endstufentransistoren gegeben ist. Dabei sind beliebig große Auagangaströme verarbeitbar.Advantages of the invention The inventive arrangement with the characterizing Features of the main claim has the advantage that the switch used only have to switch low power and therefore integrated switching modules can be used are. Another advantage is that there are arbitrarily large positive and negative Output levels can be output. Another advantage is that the switching speed essentially given by the cutoff frequency of the output stage transistors used is. Any size Auaganga streams can be processed.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.By the measures listed in the subclaims.

sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schaltungsanordnung möglich. So ist es vorteilhaft, dem Ausgang des Vorverstärkers einen Widerstand nachzuschalten und einen weiteren Schalter vorzusehen, der bei geöffneten Schalter einen'weiteren Schalter an Masse, an den invertierenden Eingang des Vorverstärkers oder zu einer weiteren Spannungsquelle schaltet. Durch diese Maßnahme werden Störimpulse, die vom Vorverstärker ausgehen,. weitgehend unterdrückt. Weiterhin ist es günstig, im Kollektorzweig der Transistoren Strombegrenzungsvorrichtungen anzuordnen. Durch diese Maßnahmen wird der KurzschluBstrom durch die Endstufentransistoren begrenzt, so daß eine Zerstörung der Endstufentransistoren nicht möglich ist. Im weiteren ist es günstig, zwischen den Versorgungsspannungsquellen und den Emittern der Transistoren Dioden zu schalten. Durch diese Maßnahme wird der Spannungsabfall an den Transistoren begrenzt. Des weiteren dienen die Dioden dazu, die Basisspannung der Transistoren auf einem Wert zu halten, der die Versorgungsspannung der Schalter nicht übersteigt.are advantageous developments and improvements in the main claim specified circuit arrangement possible. So it is beneficial to follow the output of the To connect a resistor after the preamplifier and to provide another switch, which, when the switch is open, has a further switch to ground, to the inverting one Input of the preamplifier or to another voltage source. By this measure will cause glitches emanating from the preamplifier. largely suppressed. Furthermore, it is advantageous to have current limiting devices in the collector branch of the transistors to arrange. These measures reduce the short-circuit current through the output stage transistors limited, so that a destruction of the output stage transistors is not possible. in the furthermore it is favorable between the supply voltage sources and the emitters of the transistors to switch diodes. With this measure, the Voltage drop limited to the transistors. The diodes also serve to set the base voltage of the transistors at a value that corresponds to the supply voltage of the switch does not exceed.

Es ist des weiteren vorteilhaft, zwischen den Emittern der TransistLren und dem Ausgang der Schaltungsanordnung einen Widerstand einzufügen. Dadurch wird bei hohen Spannungen der Strom durch die Dioden begrenzt. Weiterhin ist es günstig, einen Gegenkopplungszweig vorzusehen, der zwischen dem Ausgang der Schaltungsanordnung und dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers angeordnet ist. Dadurch wird der Spannungsabfalls am Schutzwiderstand am Ausgang der Endstufentransistoren weitgehend kompensiert.It is also advantageous between the emitters of the transistors and to insert a resistor at the output of the circuit arrangement. This will at high voltages the current through the diodes is limited. Furthermore, it is cheap to provide a negative feedback branch between the output of the circuit arrangement and the inverting input of the preamplifier is arranged. This will make the Voltage drop across the protective resistor at the output of the output stage transistors to a large extent compensated.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Sender und Empfänger zur Ubertragung von Daten in beiden Richtungen und Fig. 2 die Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Senders.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 shows a circuit arrangement with a transmitter and receiver for the transmission of data in both directions and FIG. 2 shows the circuit arrangement of a transmitter according to the invention.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Fig. 1 zeigt die Anordnung, die zur Ubertragung von Daten in beiden Richtungen dient. Mit 18 ist eine Datenleitung bezeichnet, die Daten von und zu einer nicht dargestellten Rechenanlage überträgt. Die Daten von der Rechenanlage gelangen zum Sender 15, an dessen Ausgang 14 eine Datenleitung 17 angeschlossen ist, die zu weiteren nicht dargestellten Datenverarbeit.ungsstationen führt. Umgekehrt gelangen auch Daten von den Datenverarbeitungsstationen über die Datenleitung 17 und einem Empfänger 16 zur Rechnerleitung 18. Der Sender 15 muß dabei so aufgebaut sein, daß er nicht durch die Daten, die über den Empfänger 16 zur Rechnerleitung 18 gelangen, zerstörbar ist.Description of the exemplary embodiment Fig. 1 shows the arrangement which is used to transfer data in both directions. At 18 there is a data line referred to, which transmits data from and to a computer system, not shown. The data from the computer system arrive at the transmitter 15 whose Output 14 a data line 17 is connected, which is not shown to others Data processing stations leads. Conversely, data also arrive from the data processing stations Via the data line 17 and a receiver 16 to the computer line 18. The transmitter 15 must be structured in such a way that it is not affected by the data transmitted via the recipient 16 come to the computer line 18, is destructible.

In Fig. 2 ist an die Rechnerleitung 18 ein Widerstand 1 angeschlossen, der zum nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 2 führt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 2 führt über einen Widerstand 3 einerseits zu einem Schalter 4 und andererseits zu einem Schalter 5. Die Schalter 4 und 5 sind miteinander gekoppelt, wobei immer der eine Schalter geöffnet und der andere Schalter geschlossen ist. Die Schalter 4 und 5 sind zweckmäßigerweise mit elektronischen Bauelementen realisiert, die als DG 303 der Fa.In Fig. 2, a resistor 1 is connected to the computer line 18, which leads to the non-inverting input of an operational amplifier 2. The exit of the operational amplifier 2 leads via a resistor 3 on the one hand to a switch 4 and on the other hand to a switch 5. The switches 4 and 5 are coupled to one another, one switch is always open and the other switch is closed. The switches 4 and 5 are expediently implemented with electronic components, which as DG 303 from Fa.

Siliconix erhältlich sind. Der Schalter 4 ist mit seinem freien Ende mit dem invertierenden Eingang des OP-Amps .verbunden. Der Schalter 5 führt zu der Basis jeweils eines Transistors 6 und 7. Die Emitter der Transistoren 6 und 7 sind miteinander verbunden. Der Kollektor des Transistors 6 führt über einen Widerstand 8 zur negativen Spannungsversorgung der Schaltungsanordnung, während der Kollektor des Transistors 7 über einen Widerstand 9 mit der positiven Versorgungsspannung in'Verbindung steht.Siliconix are available. The switch 4 is with its free end connected to the inverting input of the op amp. The switch 5 leads to the Base of each transistor 6 and 7. The emitters of the transistors 6 and 7 are connected with each other. The collector of transistor 6 leads through a resistor 8 for the negative voltage supply of the circuit arrangement, while the collector of the transistor 7 via a resistor 9 to the positive supply voltage is connected.

Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 7 und dem Widerstand 9 ist eine Diode 11 geschaltet. Ebenso liegt parallel zur Kollektor- Emitterstrecke des Transistors 6 und des Widerstands 8 eine Diode 12. Von den Emittern der Transistoren 6 und 7 führt ein Widerstand 10 zum Ausgang 14 der Schaltungsanordnung. Vom Ausgang 14 der Schaltungsanordnung ist des weiteren ein Widerstand 13 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 geschaltet.In parallel with the collector-emitter path of the transistor 7 and the resistor 9 a diode 11 is connected. Likewise, parallel to the collector Emitter path of transistor 6 and resistor 8 a diode 12. From the emitters of the transistors 6 and 7, a resistor 10 leads to the output 14 of the circuit arrangement. From the exit 14 of the circuit arrangement is also a resistor 13 for inverting Input of the operational amplifier 2 switched.

Im Sendebetrieb, d. h. wenn Daten von der Rechnerleitung 18 zur Datenleitung 17 übertragen werden sollen, ist der Schalter 5 geschlossen und der Schalter 4 geöffnet. Das Signal wird durch den Operationsverstärker 2 verstärkt und zur Endstufe weitergeleitet. Die Widerstände 8 und 9 dienen zur Strombegrenzung im Kurzschlußfall. Statt Widerständen sind auch andere geeignete Schaltungsanordnung, beispielsweise Stromquellen, zur Strombegrenzung verwendbar. Der Widerstand 10 schützt die beiden Schutzdioden 11 und 12, welche die Endstufe vor Zerstörung durch extern angelegte Spannungen auf der Datenleitung 17 schützen. Der Spannungsabfall über den Widerstand 10 während -des normalen Sendebetriebes wird durch die Gegenkopplung mittels des Widerstandes 13 ausgeregelt. Dadurch wird die Ausgangsspannung lastunabhängig. Der Widerstand 13 muß relativ hochohmig sein, um im abgeschalteten Zustand nicht zs stören. Biasfehler, die durch den Widerstand 13 auftreten können, werden weitgehend durch den Widerstand 1 kompensiert.In broadcast mode, d. H. if data from the computer line 18 to the data line 17 are to be transmitted, the switch 5 is closed and the switch 4 is open. The signal is amplified by the operational amplifier 2 and passed on to the output stage. The resistors 8 and 9 are used to limit the current in the event of a short circuit. Instead of resistance are also other suitable circuit arrangements, for example power sources, for Current limitation can be used. The resistor 10 protects the two protective diodes 11 and 12, which protect the output stage from being destroyed by externally applied voltages the data line 17 protect. The voltage drop across resistor 10 during -The normal transmission mode is controlled by the negative feedback by means of the resistor 13 settled. This makes the output voltage independent of the load. The resistance 13 must have a relatively high resistance so as not to interfere with zs when it is switched off. Bias error, which can occur through the resistor 13 are largely caused by the resistor 1 compensated.

Soll die Endstufe abgeschaltet werden, so wird der Schalter 5 geöffnet. Um Störspitzen zu vermeiden, ist es günstig den Schalter 4 zu schließen.If the output stage is to be switched off, switch 5 is opened. To avoid interference peaks, it is beneficial to close switch 4.

Die Basisanschlüsse der Transistoren 6 und 7 sind nun vom Operationsverstärker abgekoppelt und floaten abhängig von einer extern an den Ausgang angelegten Spannung so, daß sich die Endstufe neutral verhält und die auf der Datenleitung 17 anliegenden Signale nicht beeinflußt werden. Der Widerstand 3 begrenzt den Ausgangsstrom des Operationsverstärkers. Ist der Schalter 4 nach Masse geschaltet, ergibt sich zwar eine' hohe Störsicherheit, jedoch nimmt die Schaltungsanordnung einen hohen Strom auf. Sind die Störsicherheitsanforderungen nicht gravierend, ist es günstiger, den Schalter 4 statt mit der Masse mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 2 oder aber mit einer Gleichspannung zu verbinden, die zwischen-der negativen und der positiven Versorgungsspannung liegt. Die Schalter 4 und 5 sind beispielsweise Feldeffekttransistorschalter. Um diese Feldeffekttransistorschalter zu schützen sind die Dioden 11 und 12 vorgesehen. Übersteigt in der Datenleitung 17 die Spannung die Versorgungsspannung der Senderschaltung, wird entweder die Diode 11 oder die Diode 12 leitend, so daß die Basisspannung entweder des Transistors 7 oder des Transistors 6 nie die Betriebsspannung überschreiten kann.The base connections of transistors 6 and 7 are now from the operational amplifier decoupled and float depending on an externally applied voltage to the output so that the output stage behaves neutrally and that which is present on the data line 17 Signals are not influenced. The resistor 3 limits the output current of the Operational amplifier. If the switch 4 is connected to ground, it does indeed result a 'high immunity to interference, but the circuit arrangement takes a high current on. If the interference immunity requirements are not severe, it is better to use the Switch 4 instead of the ground with the inverting input of the operational amplifier 2 or to connect with a DC voltage between the negative and the positive supply voltage. The switches 4 and 5 are for example Field effect transistor switch. To protect these field effect transistor switches the diodes 11 and 12 are provided. If the voltage in the data line 17 exceeds the supply voltage of the transmitter circuit, either the diode 11 or the Diode 12 conductive, so that the base voltage of either the transistor 7 or the transistor 6 can never exceed the operating voltage.

Claims

Claims arrangement for increasing the output current of preamplifiers, especially of operational amplifiers with a push-pull transistor output stage, characterized in that a switch (5) is pre-moved with which the bases of the Transistors (6, 7) can be separated from the output of the pre-amplifier (2).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that between a resistor (3) is connected to the output of the preamplifier (2) and the switch (5) is and that between the resistor (3) and the switch (5) another switch to ground or to the inverting input of the preamplifier (2) or to a Voltage source is switched.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that im Co ktorzweig of the transistors (6, 7) current limiting devices (8, 9) are arranged.

4 arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that that between the supply voltage sources and the emitters of the transistors (6, 7) Diodes are switched.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that between the emitters of the transistors (6, 7) and the output (14) a resistor (10) is arranged.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that that a negative feedback branch (13) between the output (14) and the inverting Input of the preamplifier (2) is switched.