DE3614691A1 - Integrierbarer impulsverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen integrierbaren Impulsverstärker für hohe Ströme und für hohe Impulsfolgefrequenzen.

Die allgemeine Entwicklung der Impulstechnik zu höheren Impulsfolgefrequenzen und höheren Impulsspitzenleistungen bedingt die Entwicklung entsprechender Impulsverstärker. So sind beispielsweise in Zusammenhang mit der Ansteuerung von Laserdioden für die Signalübertragung über Lichtwellenleiter vergleichsweise hohe Ströme bis etwa 80 mA bei Impulsfolgefrequenzen von über 100 MHz zu schalten. Als Schalterelement können dabei diskrete Transistoren benutzt werden, die für die entsprechenden Ströme ausgelegt sind, aber im Hinblick auf die hohen Impulsfolgefrequenzen ausgesucht werden müssen und deren Offset kompensiert werden muß. Wegen der Hochfrequenzeigenschaften bietet sich eine integrierte Lösung an, integrierte Transistorelemente können jedoch nur einen Bruchteil des vorgesehenen Stroms schalten und müßte deshalb parallelgeschaltet werden. Die direkte Parallelschaltung von Transistoren ist bei den vorgesehenen Schaltgeschwindigkeiten aber nicht möglich, eine Entkopplung der parallel zu schaltenden Transistorelemente über Vorwiderstände führt jedoch wiederum zu einem verschlechterten Hochfrequenzverhalten, die Verwendung von speziellen Hochstrom-Mikrowellentransistoren stellt eine vergleichsweise sehr teuere Alternative dar.

Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht also darin, einen Impulsverstärker der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, der mit Transistorelementen aufgebaut werden kann, die vergleichsweise geringe Ströme schalten können und der möglichst ohne Kapazitätsabgleich, Offsetkompensation und Ausselektieren von Transistoren aufgebaut werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen integrierbaren Impulsverstärker gelöst, der durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Von besonderen Vorteil ist dabei, daß der erfindungsgemäße Impulsverstärker nur aus Transistorelementen und Widerständen, die ihrerseits wieder durch Transistorstrecken nachgebildet werden können, aufgebaut ist und dadurch leicht in integrierter Technik herstellbar ist.

In den Patentansprüchen 2 bis 4 sind bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Impulsverstärkers beschrieben.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt die Figur das Schaltbild eines integrierten Impulsverstärkers nach der Erfindung.

Der integrierbare Impulsverstärker enthält drei emittergekoppelte Differenzverstärker, die mittels NPN-Transistoren aufgebaut sind. Der erste emittergekoppelte Differenzverstärker enthält einen ersten und einen zweiten Verstärkertransistor VT 1, VT 2, deren Emitteranschlüsse miteinander und mit dem Kollektoranschluß eines ersten Stromquellentransistors ST 1 verbunden sind. Der Basisanschluß des ersten Stromquellentransistors VT 1 ist mit einem ersten Eingangsanschluß ED 1 des Impulsverstärkers für das zu verstärkende Signal verbunden, der Basisanschluß des zweiten Verstärkertransistors VT 2 ist mit einem zweiten Eingangsanschluß ED 2 verbunden, an dem ein zum Signal am ersten Eingangsanschluß inverses Signal ansteht. Der zweite emittergekoppelte Differenzverstärker enthält einen dritten und einen vierten Verstärkertransistor VT 3, VT 4, deren Emitteranschlüsse wiederum miteinander und mit dem Kollektoranschluß eines zweiten Stromquellentransistors ST 2 verbunden sind. Der Basisanschluß des dritten Verstärkertransistors VT 3 ist mit dem ersten Eingangsanschluß ED 1 und der Basisanschluß des vierten Verstärkertransistors VT 4 ist mit dem zweiten Eingangsanschluß ED 2 verbunden. Der dritte emittergekoppelte Differenzverstärker enthält einen fünften Verstärkertransistor VT 5 und einen sechsten Verstärkertransistor VT 6, deren Emitteranschlüsse entsprechend den anderen Differenzverstärkern miteinander und mit dem Kollektoranschluß eines dritten Stromquellentransistors ST 3 verbunden sind. Der Basisanschluß des fünften Verstärkertransistors VT 5 ist mit dem ersten Eingangsanschluß ED 1 und damit mit den Basisanschlüssen des ersten und des dritten Verstärkertransistors VT 1, VT 3 verbunden, der Basisanschluß des sechsten Verstärkertransistors VT 6 ist mit dem zweiten Eingangsanschluß ED 2 und damit außerdem mit den Basisanschlüssen des zweiten und des vierten Verstärkertransistors VT 2, VT 4 verbunden, so daß die drei emittergekoppelten Differenzverstärker eingangsseitig parallelgeschaltet sind und im Gegentakt angesteuert werden.

Die Kollektoranschlüsse des ersten, dritten und fünften Verstärkertransistors VT 1, VT 3, VT 5 sind miteinander und über eine Laserdiode LD mit Bezugspotential verbunden. Entsprechend sind die Kollektoranschlüsse des zweiten, vierten und sechsten Verstärkertransistors VT 2, VT 4, VT 6 miteinander verbunden und direkt an Bezugspotential angeschlossen. Dadurch sind die Differenzverstärker auch ausgangsseitig parallelgeschaltet und die Laserdiode LD stellt den einzigen Lastwiderstand dar. Die Basisanschlüsse des ersten, zweiten und dritten Stromquellentransistors sind miteinander und mit einem Eingangsanschluß ES verbunden, an dem eine Steuerspannung gegen Bezugspotential ansteht, durch die der Strom durch die emittergekoppelten Differenzverstärker und damit durch die Laserdiode LD eingestellt werden kann. Die Emitteranschlüsse der Stromquellentransistoren sind jeweils getrennt über einen ersten, zweiten und dritten Emitterwiderstand R 1, R 2, R 3 mit einem Anschluß für einen negative Betriebsspannung -UB verbunden.

Durch die Parallelschaltung der einzelnen Differenzverstärker ergibt siche eine entsprechende Summierung der Kollektorströme, so daß auch mit vergleichsweise stromschwachen Transistorelementen der benötigte Schaltstrom aufgebracht werden kann, ohne daß direkt Emitter-Basis- Strecken parallelgeschaltet werden und die gleichmäßige Aufteilung des gesamten Stroms auf die einzelnen Transistorelemente gewährleistet ist. Im Hinblick auf den einfachen Aufbau ergibt sich außerdem nur eine geringe Schaltungskapazität, so daß, obwohl sich die Kapazitäten der einzelnen Differenzverstärker addieren, die Schaltgeschwindigkeit des Impulsverstärkers etwa der der einzelnen Differenzverstärker entspricht. Durch die Möglichkeit, die Stromquellentransistoren zusätzlich zu steuern, ist im Hinblick auf die Anwendung des Impulsverstärkers als Treiberverstärker für eine Laserdiode die vorteilhafte Möglichkeit erhalten, in einfacher Weise den Modulationsstrom der Laserdiode zu regeln.

Claims (4)

1. Integrierbarer Impulsverstärker für hohe Ströme und hohe Impulsfolgefrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß n Verstärkerstufen vorgesehen sind, die jeweils einen emittergekoppelten Differenzverstärker mit zwei Transistoren (VT 1, VT 2; VT 3, VT 4; VT 5, VT 6) enthalten, daß die Emitteranschlüsse der Transistoren jedes einzelnen emittergekoppelten Differenzverstärkers miteinander und über einen Stromquellentransistor (ST 1, . . . ST 3) an eine Stromquelle angeschlossen sind und daß die n Verstärkerstufen eingangs- und ausgangsseitig parallelgeschaltet sind.

2. Integrierbarer Impulsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisanschlüsse der Stromquellentransistoren (ST 1, . . . ST 3) miteinander und mit einem Anschluß (ES) für eine Steuerspannung verbunden sind und daß die Emitteranschlüsse der Stromquellentransistoren jeweils getrennt über Emitterwiderstände (R 1 . . . R 3) mit einer Betriebsspannungsquelle (-UB) verbunden sind.

3. Integrierbarer Impulsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerstufen als Gegentaktverstärker aufgebaut sind.

4. Integrierbarer Impulsverstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ausgangsanschluß direkt mit Bezugspotential und der andere Ausgangsanschluß über eine Laserdiode (LD) mit Bezugspotential verbunden ist.