DE3228785C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Verstärkerschaltung ist aus Fairchild, Halbleiter: Analog- Schaltkreise, 6/1971, Seiten 2 und 3 bekannt.

Bei dieser bekannten Verstärkerschaltung liegt, beispielsweise gemäß Seite 3, "Testschaltung für Ver­ stärkung", im Gegenkopplungszweig eines Operations­ verstärkers zwischen dessen Ausgangsanschluß und inver­ tierendem Eingangsanschluß eine Gegenkopplungsschaltung. Am nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operations­ verstärkers wird ein Eingangssignal V_IN angelegt. Am Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers wird ein Ausgangssignal V_OUT erzeugt. Die Gegenkopplungsschaltung weist mindestens eine Widerstandschaltung auf, die direkt am Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers liegt.

Diese bekannte Verstärkerschaltung erzeugt nur ein einziges Ausgangssignal.

Weitere ähnliche Verstärkerschaltungen sind auch aus der GB 14 99 980 und der US 34 32 763 bekannt.

Bei ihren Bemühungen eine Verstärkerschaltung, die zwei Ausgangssignale liefert, zu schaffen, untersuchten die Erfinder eine erste Schaltung, in der ein Eingangs­ signal an den invertierenden Eingang eines OP-Verstärkers angelegt, ein erster Gegenkopplungswiderstand zwischen Ausgangsanschluß und invertierendem Eingangsanschluß eingeschaltet und ein zweiter Gegenkopplungs-Widerstand zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und Erde eingeschaltet wurde. Dabei wird die Schleifen-Spannungs­ verstärkung des OP-Verstärkers mittels des ersten und zweiten Gegenkopplungs-Widerstands eingestellt und ein weiteres Ausgangssignal kann vom Verbindungspunkt des ersten und zweiten Gegenkopplungs-Widerstands über einen Impedanzwandler mit hoher Eingangsimpedanz und kleiner Ausgangsimpedanz (z. B. Emitterfolgerschaltung) abgeleitet werden. Bei einer weiteren Verstärkerschaltung konnte ein zweites Ausgangssignal vom nichtinvertierenden Eingangs­ anschluß über einen Impedanzwandler erhalten werden. Die Untersuchungen der Erfinder ergaben jedoch, daß die über den Impedanzwandler, wie z. B. einer Emitterfolgerschal­ tung erhaltenen Ausgangssignale bei beiden untersuchten Systemen starke Verzerrungen aufweisen.

Die beiden untersuchten Verstärkerschaltungen be­ treffen einen internen, nicht veröffentlichten Stand der Technik.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, eine Verstärkerschaltung, die zwei Ausgangssignale mit geringen Verzerrungen liefern kann, zu ermöglichen.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die abhängigen Ansprüche 2 und 3 kennzeichnen jeweils vorteilhafte Ausbildungen davon.

Mit der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung können zwei Ausgangssignale mit geringem Verzerrungsgrad erzeugt werden, was für eine Verwendung in Tonfrequenzverstär­ kern usw. nützlich ist. Außerdem ist eine kostengünstige Herstellung aufgrund der sehr einfachen Schaltungs­ struktur möglich.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Verstärkerschaltung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Verstärkerschaltung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 3 ein Schaltbild, das Einzelheiten des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt.

Anhand der Fig. 1 wird nun das erste Ausführungsbei­ spiel der Erfindung beschrieben.

Der nichtinvertierende Eingangsanschluß (+) eines OP-Verstärkers 1 erhält ein Eingangssignal V_in, und dessen Ausgangsanschluß liefert ein erstes Ausgangs­ signal V_{out 1}. Eine Gegenkopplungsschaltung 2, die aus den Gegenkopplungswiderständen R₁ und R₂ gebildet ist, wird an den Ausgangsanschluß angeschaltet. Der Eingangsanschluß eines Impedanzwandlers 3 ist mit dem Ausgangsanschluß der Gegenkopplungsschaltung 2 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Impedanzwandlers 3 in Form einer Emitterfolgerschaltung liefert ein zweites Ausgangssignal V_{out 2}, das zum invertierenden Eingangsanschluß des OP-Verstärkers 1 gegengekoppelt wird.

In der in dieser Weise aufgebauten Verstärker­ schaltung wird demgemäß das erste Ausgangssignal V_{out 1} vom Ausgangsanschluß des OP-Verstärkers 1 und das zweite Ausgangssignal V_{out 2} vom Ausgangsanschluß des Impedanzwandler 3 erhalten. Weiterhin wird, da das erste Ausgangssignal V_out₁ durch den Impedanzwandler gegen­ gekoppelt wird, die Verzerrung des zweiten Ausgangs­ signals V_{out 2} verringert.

Als nächstes wird die zweite Ausführungsart der Erfin­ dung anhand Fig. 2 beschrieben. Bei dieser Ausführung werden der OP-Verstärker 1 und der Impedanzwandler 3 in Form einer Emitterfolgerschaltung als integrierte Schaltung hergestellt, und die Gegenkopplungsschaltung 2 außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet. Diese äußere Anordnung mit der Gegenkopplungsschaltung 2 hat die unten aufgeführten Gründe.

Falls die Widerstände R₁ und R₂ als Halbleiter­ diffusionswiderstände innerhalb der integrierten Schaltung gebildet sind, ändert sich die Sperrschichtweite des PN-Übergangs des Halbleiterdiffusionswiderstandes innerhalb der integrierten Schaltung aufgrund von Schwankungen des ersten Ausgangssignals V_{out 1}. Folglich werden die Effektiv-Widerstände der Widerstände R₁ und R₂ moduliert und eine zweite verzerrte Schwingung erzeugt. Die Gegenkopplungsschaltung 2 wird demgemäß in der in der Figur gezeigten Weise angeordnet, wobei das zweite Ausfangssignal mit geringem Verzerrungsgrad erhalten wird.

Bei der in der oben angeführten Weise aufgebauten Verstärkerschaltung wird, wenn das Eingangssignal V_in vom Anschluß Nr. 1 geliefert wird, das erste Ausgangs­ signal V_{out 1} vom Anschluß Nr. 2 und das zweite Ausgangs­ signal V_{out 2} mit kleinem Verzerrungsfaktor vom An­ schluß Nr. 5 erhalten.

Fig. 3 ist ein Schaltbild, das Einzelheiten der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsart der Erfindung darstellt.

Der OP-Verstärker 1 besteht aus einer ersten Differenz­ verstärkerstufe, die eine Konstantstromquelle CS₁, Differenz PNP-Transistoren Q₁ und Q₂ und Widerstände R₂, R₃ und R₄ enthält; einen A-Treiberverstärker, der einen Transistor Q₃, eine Konstantstromlast CS₂, Dioden D₁ und D₂ und einen Phasenausgleichkonden­ sator C₁ enthält und einem Gegentakt-Ausgangsver­ stärker, der Ausgangstransistoren Q₄ und Q₅ enthält.

Der Impedanzwandler 3 besteht im einzelnen aus NPN-Transistoren Q₇ und Q₈, PNP-Transistoren Q₆ und Q₉ und Konstantstromquellen CS₃ und CS₄.

Demgemäß heben sich die Temperaturänderungen der Basis-Emitterspannungen der Transistoren Q₆ und Q₈ einerseits und die Basis-Emitterspannungen der Transistoren Q₇ und Q₉ andererseits gegenseitig auf, so daß die Ausgangsgleichspannung des Impedanz­ wandlers 3 keine temperaturänderungsbedingte Schwankungen besitzt.

Weiterhin wird die positive Halbschwingung des Ausgangssignals V_{out 2} durch den PNP-Transistor Q₆ und den NPN-Transistor Q₈, die eine invertierte Darlington-Schal­ tung darstellen, verstärkt, während die negative Halb­ schwingung durch den NPN-Transistor Q₇ und den PNP-Transistor Q₉, die ebenfalls invertierte Darlington-Schaltungen sind, verstärkt. Aus diesen Gründen war eine Verringerung einer dem Unterschied zwischen der Stromverstärkung des NPN-Ausgangstransistors Q₈ und der des PNP-Ausgangstransistors Q₉ zugeschriebene Verzerrung möglich. Zusätzlich konnte, da der Impedanzwandler 3 die Ausgangstransistoren Q₈ und Q₉, die den Gegentaktbetrieb bewirken, enthält, dessen Belastbarkeit beim Erzeugen der Ausgangsspannung V_{out 2} erhöht werden.

Zusätzlich wird die hohe Eingangsimpedanzcharakte­ ristik des Impedanzwandlers 3 weiterhin verbessert, da die Transistoren Q₆, Q₈ und Q₇, Q₉ jeweils als inver­ tierte Darlington-Schaltung betrieben werden.

Claims (3)

1. Verstärkerschaltung mit:
einem Operationsverstärker (1) und einer Gegenkopplungs­ schaltung (2) im Zweig zwischen dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (1) und dessen invertierendem Ein­ gangsanschluß (-), an dessen nichtinvertierendem Ein­ gangsanschluß (+) ein Eingangssignal (V_in) angelegt wird und an dessen Ausgangsanschluß ein erstes Ausgangssignal (V_{out 1}) erzeugt wird, wobei die Gegenkopplungsschaltung (2) mindestens eine Widerstandsschaltung aufweist, welche direkt am Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (1) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gegenkopplungsschaltung (2) ein Impedanzwandler (3) mit hoher Eingangs- und geringer Ausgangsimpedanz nach­ geschaltet ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Gegen­ kopplungsschaltung (2) und dessen Ausgang direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluß (-) des Operations­ verstärkers (1) verbunden ist und daß
direkt an dem Ausgang des Impedanzwandlers (3) eine Ableitung (5) für ein zweites Ausgangssignal (V_{out 2}) der Verstärkerschaltung angeschlossen ist.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung (2) Widerstände (R₁, R₂) und einen Kondensator (C) aufweist.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (1) und der Impedanzwandler (3) innerhalb einer integrierten Schaltung ausgebildet sind, und die Gegenkopplungsschaltung (2) außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet ist.