DE3121314A1 - "integrierte verstaerkerschaltung" - Google Patents

"integrierte verstaerkerschaltung"

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DE3121314A1 DE19813121314 DE3121314A DE3121314A1 DE 3121314 A1 DE3121314 A1 DE 3121314A1 DE 19813121314 DE19813121314 DE 19813121314 DE 3121314 A DE3121314 A DE 3121314A DE 3121314 A1 DE3121314 A1 DE 3121314A1
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Description

I C- I \J IT
PHN 9765 A Ώ __ 15.1.1981
Integrierte Verstärkerschaltung
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte
. ' Verstärkerschaltung mit einem ersten und einem zweiten Transistor, deren Basis-Elektroden zu einem Eingang der Verstärkerschaltung führen, deren Emitter-Elektroden mit-■ 5 einander gekoppelt sind und deren Kollektor-Elektroden zu einem mit einer Ausgangsimpedanz belasteten Ausgang der Verstärkerschaltung und über eine Belastungsschaltung. '**' ■ zu einem Speisungsanschlusspunkt führen, wobei die Belastungsschaltung zur Erhöhung der Verstärkung bei höheren Frequenzen einen dritten und einen vierten Transistor von dem des ersten und des zweiten Transistors gleichen Leitungstyp enthält, und wobei die Hauptstrombahn dieses dritten bzw. vierten Transistors mit der Hauptstrombahn · des ersten bzw. zweiten Transistors dadurch in Reihe" geschaltet ist,· dass die Emitter-Elektrode des dritten bzw. vierten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des' ersten bzw. zweiten Transistors gekoppelt und die Kollektor-Elektrode des dritten bzw. vierten Transistors übr eine erste bzw. zweite Impedanz mit dem genannten
on
Speisungsanschlusspunkt verbunden ist, wobei eine dritte bzw. vierte Impedanz in den Basiskreis des dritten bzw. · vierten Transistors aufgenommen ist.
Eine derartige Verstärkerschaltung ist aus einem Aufsatz von J. Choma in Ι.Ε.Έ.Ε. Proceedings, Band 127, Nr. 2, April I98O, S. 61-66, mit dem Titel "Actively peaked Broadbanded Monolithic Amplifier", insbesondere Fig. 7» bekannt. Bei einer derartigen Verstärkerschaltung wird der Induktive Charakter des dritten und vierten Transistors mit den genannten Impedanzen in den Basis- ■
30
kreisen dazu benutzt, bei bestimmten Frequenzen eine Erhöhung der Verstärkung zu erhalten, damit ein Abfall bei höheren Frequenzen infolge von Transistoreigenschaften
31213H
O '» Λ
PHN 9765 ■ ^31 15.1.1981
und/oder Streukapazitäten ausgeglichen oder sogar bei bestimmten Frequenzen eine Aufschaukelung des Verstärkungs-• faktors der Verstärkerstufe erhalten wird. Die Basis-Elektroden dieses dritten und dieses vierten Transistors sind dabei über diese dritte bzw. vierte Impedanz mit einem Punkt auf konstantem Potential verbunden.
Bei verschiedenen Anwendungen von Hochfrequenzverstärkern, wie in Abstimmschaltungen für z.B. Fernsehempfänger, ist es unerwünscht, dass der Verstärker eine
10. Niederfrequenzverstärkung aufweist. Gleichspannung's- und NiederfrequenzverStärkung hat zur Folge, dass etwaige Eingangsgleichspannungen — die durch ungleiche Einstellung des ersten und des zweiten Transistors oder durch dem ersten und dem zweiten Transistor vorangehende Schaltungen herbeigeführt werden - in verstärkter Form am Ausgang erscheinen, wodurch" eine gleichsiactimmässige Kopplung mit einer folgenden Schaltung mit differentiellem Eingang
. ■ nicht gut möglich ist. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, dass eine kapazitive Kopplung mit der folgenden Schaltung hergestellt wird, die aber den Nachteil aufweist, dass die integrierte Schaltung zum AnschÜessen der beiden dazu benötigten Kondensatoren mit zusätzlichen Anschlussstiften versehen werden muss, dass externe Einzelteile erforderlich sind, dass· dieseHochfrequenzstorstrahlung zur Folge hat und dass die Gefahr des Auftretens von !Instabilitäten zunimmt. Eine andere mögliche Lösung besteht darin, dass die Gleichspannungsverstärkung mittels einer Niederfrequenzgegenkopplung über ein wenigstens teilweise extern anzubringendes RC-Netzwerk unterdrückt wird, was ähnliche Nachteile.ergibt.
Die vorgenannten Nachteile haben zur Folge,
dass es schwierig ist, empfindliche Hochfrequenzverstärker ' auf einem einzigen Halbleitersubstrat mit anderen Schaltungen, wie Frequenzteilern, z.B. für Fernsehabstimmeinheiton, zu kombinieren.
Mit Rücksicht auf eine Kombination mit anderen Schaltungen auf einem einzigen Halbleitersubstrat ist es
PHN 9765 / ü " °~* 15.1.1981
ausserdem wichtig, die benötigte Anzahl von Einzelteilen möglichst klein zu halten und die Verlustleistung auf ein Mindestraass zu beschränke»» Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Verstärkerschaltung eingangs erwähnter Art anzugeben, bei der die
Gleichspannungsverstärkung unterdrückt wird, ohne dass es erforderlich ist, extern anzuschiiessende Einzelteile anzubringen, wobei eine Mindestanzahl von Einzelteilen verwendet wird und die "Verlustleistung auf ein Mindest-■ 10 mass beschränkt ist.
Die Erfindung 1st dazu dadurch gekennzeichnet, • dass die Basis—Elektrode des dritten Transistors über die genannte dritte Impedanz mit der Kollektor-Elektrode des vierten Transistors und die Basis-Elektrode des vierten . 15 Transistors über die genannte vierte Impedanz mit der Kollektor-Elektrode des dritten Transistors verbunden sind.
Durch die erfindungsgemässe Massnahme wird eine· Gleichspannungsverstärkung dadurch unterdrückt, dass eine Aenderung des Gleichstroms in einem der Kollektorkreise des ersten und des zweiten Transistors über den dritten und vierten Transistor die kreuzweise miteinander gekoppelt sind die Spannungsänderung am Kollektor· des anderen dieses ersten und dieses zweiten Transistprs ausgleichen kann. Die Tatsache, dass dadurch die Hochfrequenzver-Stärkung nicht unterdrückt wird, ist auf den induktiven Charakter des dritten und des vierten Transistors zurückzuführen., wodurch die Impedanz der durch den dritten und den vierten Transistor gebildeten Belastungsschaltung mit der Frequenz zunimmt und der Signalstrom über eine Belastung zwischen den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors fliessen wird. Ausserdem erfordert die Massnahme nach der Erfindung keine zusätzlichen Ein-· zelteile, sondern erspart sogar Einzelteile, dadurch, ' dass die in der genannten bekannten Schaltung erforderliehe Gleichspannungseinstellquelle für die Bases-Elektroden des dritten und des vierten Transistors überflüssig geworden ist.
6' a * fr W ft ο·
PHN 9765 ■. * " /'£·"' - "φ 15.1.1981
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur · zeigt eine Verstärkerschaltung nach der Erfindung.
Diese Schaltung enthält einen ersten Transistor T1 und einen zweiten Transistor T„, die als Differenzverstärker geschaltet sind, dadurch, dass die Emitter-Elektroden mit einer Ruhestromquelle 6, die einen Strom 21 führt, verbunden sind. Die Basis-Elektroden sind mit diff-erentielleii Eingängen 1,2 verbunden. Die Kollektor-Elektroden führen zu Ausgängen 3,4, wobei zwischen diesen Ausgängen eine Belastung 1T mit einem Widerstandswert R. vorhanden ist, die durch den Eingang einer folgenden
■J5 Schaltung gebildet sein kann. Die Kollektor-Elektrode des Transistors T1 bzw. T„ ist über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors T„ bzw. Tr in Reihe mit der Impedanz 7 bzw. 8, die im vorliegenden Beispiel je einen Widerstandswert R aufweisen, mit einem Speisungsanschlusspunkt 5 verbunden. Die Basis-Elektrode des Transistors T„ ist über eine Impedanz 10, die im vorliegenden Beispiel einen Widerstandswert R, aufweist, mit dem Kollektor des Transistors T^ verbunden, während die Basis-Elektrode des Transistors Tr über eine Impedanz 9, die im vorliegenden Beispiel einen Widerstandswert R, aufweist,
mit dem Kollektor des Transistors T„ verbunden ist.
Für Gleichströme und verhältnismässig niederfrequente Signalströme ist die Emittereingangsimpedanz der Transistoren T„ und Tjt verhältnismässig niederohmig in bezug auf die Belastung 11. Die Kollektorgleichströme und Niederfrequenzwechselströme der Transistoren T1 und T? fliessen also im wesentlichen über die Emitter-Kollektorstrecken der Transistoren T„ und Tj,.
. Wenn in den Kollektorkreisen der Transistoren T1 und T„ Ströme I+i bzw. I-i fliessen, wobei i die Komponente infolge eines Eingangsgleichspannungsunterschiedes 2V\ oder einer Ungleichheit in den Transistoren T1 und T0.
vJ I L- I vj I
9765 ""** *" sr r" ° '* 15.1.1981
—feist, gilt für die Spannung +V an der Ausgangskiemme 3 - und das Entgegengesetzte für die Spannung an der Ausgangsklemme K - infolge der Gleichstromkomponente i:
" V = ir + R, % + R i. - iR +· 7 R ■ uo b/5 cß c yS c
wobei A der. Stromverstärkungsfaktor der Transistoren T„ und Tr und r der Differentialgleichstromwiderstand der Basis-Emitter-Uebergänge der Transistoren T„ und Tr ist.
• 10 Diese Spannung V ist also aus der Spannung ir über dem •Basis-Emitter-Uebergang des Transistors T„, der Spannung
i(R,+R )ä des Basisstroms des Transistors T0 über den v t> c" 3-,
Impedanzen 10 und 8 und der Spannung IR (a- ψ) des Kollektorstroms des Transistors T„ über der Impedanz 8 aufgebaut. Diese Spannung infolge der Gleichstromdifferenzkomponente i kann dadurch gleich Null gemacht werden, dass die unterschiedlichen Parameter derart gewählt werden, dass Ώ
r + -2- - (1-I)R = 0 ist.' ο /ä v /5' c ■
•20 ' · '
gangsgleichspannungsdifferenzunterdrückung ist:
Diese· Bedingung kann durch passende Wahl von drei frei zu wählenden Parameters i, R und R, erreicht werden.
' c b
Dadurch bleiben eine genügende Anzahl von Freiheitsgraden übrig, um das Hochfrequenzverhalten der Schaltung ohne · Verlust der Gleichspannungsdifferenzunterdrückung optimieren zu -können.
Für Signalströmo mit höheren Frequenzen nimmt die Emittereingangsimpedanz der Transistoren T„ und Tk,■ ■die, wenn sie auf die dargestellte Weise geschaltet werden, einen induktiven Charakter herbeiführen, zu und wird über •der Ausgangsimpedanz 11 eine verstärkte Signalspannung erhalten.
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PHN 9765 ." "6^?- - 16.1.1981
Bei der dargestellten Schaltung ist es möglich, den die Basiswiderstände 9 und 10 durchf lies senden Bas'isgleichstrom dadurch herabzusetzen, dass Darlingtonkonfigurationen für die Transistoren T„ und T^ verwendet werden. Eine weitere Massnahme,· durch die das Hochfrequenzverhalten und das Gleichstromverhalten mehr oder weniger unabhängig voneinander optimiert werden können, besteht .darin, dass Miller-Kapazitäten über den Transistoren T^ und T. angeordnet werden. Auch ist es möglich, zusätzliche Widerstände in den Kollektorleitungen der Transistoren T„ und Tjl zwischen den Kollektoren und den Anschlüssen der Basiswiderstände 9 und 10 anzubringen.
2-
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Claims (1)

  1. * en
    a λ -
    PHN 9765 ".""■" " f '" " "v" 15.1.1981
    PATENTANSPRUCH:
    Integrierte Verstärkerschaltung mit einem ersten und einem zweiten Transistor, deren Basis-Elektroden zu . einem Eingang der Verstärkerschaltung führen, deren Emitter-. Elektroden miteinander gekoppelt sind und deren Kollektor-Elektroden zu einem mit einer Ausgangsimpedanz belasteten Ausgang der Verstärkerschaltung und über eine Belastungsschaltung zu einem Speisungsanschlusspunkt führen, wobei die Belastungsschaltung zur Erhöhung der Verstärkung bei höheren Frequenzen einen dritten und einen vierten Transistor vom dem des ersten und des zweiten Transistors gleichen Leitungstyp enthält, wobei die Hauptstrombahn dieses dritten bzw. vierten Transistors in Reihe mit der Hauptstrombahn des ersten bzw, zweiten Transistors geschaltet ist, dadurch, dass die Emitter-Elektrode des dritten bzw.' vierten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des ersten bzw, zweiten Transistors gekoppelt und die Kollektor-Elektrode des dritten bzw. vierten Transistors über eine erste bzw. zweite Impedanz mit dem genannten ■Speisungsanschlusspunkt verbunden ist, wobei eine dritte bzw. vierte Impedanz in den Basiskr'eis des dritten bzw.
    vierten Transistors aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Elektrode des dritten Transistors (T„) über die genannte dritte Impedanz (i.o)mit der Kollektor-Elektrode des vierten Transistors (Tr) und die Basis-Elek-
    2^ trode des vierten (T. ) Transistors über die genannte vierte (9) Impedanz mit der Kollektor-Elektrode des dritten Transistors (Τ«) verbunden sind.
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