DE3920802A1 - Pull- und push-verstaerkerschaltung mit ruhestromstabilisierung - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Pull- und Push-Verstärker die Ansteuerung der Ausgangs­ stufen möglichst einfach zu gestalten und den Ruhestrom in einfacher Weise zu stabilisieren und möglichst klein zu halten. Diese Aufgabe wird bei einem Pull- und Push- Verstärker nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel erläutert.

Die Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Regelkrei­ ses für die Ruhestromstabilisierung eines Verstärkers gemäß der Erfindung. Die Prinzipschaltung der Fig. 1 weist eine Referenzsignalquelle 1, eine Nutzsignalquelle 2, eine Differenzstufe 3, eine Schaltungsanordnung 4 zur Erzeugung eines Kontrollsignals sowie zwei Ausgangsstu­ fen 5 und 6 auf. Bei der Anordnung der Fig. 1 wird mit­ tels der Schaltungsanordnung 1 ein Referenzsignal er­ zeugt, das in der Differenzstufe 3 mit einem Kontroll­ signal verglichen wird. Das Kontrollsignal wird durch die Schaltungsanordnung 4 erzeugt und von den Ausgangs­ strömen I1 und I2 der Ausgangsstufen 5 und 6 abgeleitet. Das Referenzsignal ist im Ausführungsbeispiel dem Qua­ drat des Steuerstromes I₁₀ proportional und das Kontroll­ signal ist im Ausführungsbeispiel dem Produkt der Aus­ gangsströme I1 und I2 proportional. Die Differenzstufe 3 liefert an ihren Ausgängen Ausgangssignale, die dem Ver­ gleich des Referenzsignals mit dem Kontrollsignal ent­ sprechen. Die Ausgangssignale der Differenzstufe 3 wer­ den den Ausgangsstufen 5 und 6 zugeführt. An den Aus­ gangsstufen (5, 6) stellt sich ein definierter Ruhestrom (I1=I2) ein, der durch den Steuerstrom I₁₀ eingestellt werden kann. Wird nun am Eingang (Fußpunkt (Emitter)) der Differenzstufe ein Nutzsignal angelegt, so werden die Ausgangsstufen 5 und 6 entsprechend angesteuert.

Die Fig. 2 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Erfindung. Die Differenzstufe des Verstärkers der Fig. 2 besteht aus den Transistoren Q8 und Q9. Dieser Differenzstufe wird ein Nutzstrom I_nutz und ein Grundstrom I_r zugeführt. Aus den Kollek­ toren der Differenzstufentransistoren Q8 und Q9 fließen Ströme in die Stromquellen I3 bzw. I4. Die Restströme I5 und I6 steuern die Basen der Transistoren Q3 bzw. Q4 an und steuern über die Transistoren Q3 bzw. Q4 die Aus­ gangstransistoren Q1 und Q2.

Die parallel zu den Basis-Emitter-Strecken der Transi­ storen Q1 und Q2 liegenden Ausräumwiderstände R1 bzw. R2 dienen zur Entladung der Transistor-Kapazitäten und sor­ gen für einen zusätzlichen Ruhestrom in den Transistoren Q3 bzw. Q4. Auf diese Weise kann der Ausgangsruhestrom der Transistoren Q1 und Q2 klein gemacht und dadurch der Versorgungs-Grundstrom I_s reduziert werden.

Der Strom aus dem Stromspiegel R5, Q5, Q3 erzeugt über den Widerstand R6 und den Transistor Q6 eine Spannung, die durch Addition mit der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Q2 ein Kontrollsignal ergibt, welches dem Produkt aus I1 und I2 entspricht und der Differenzstufe (Basis des Transistors Q9) zugeführt wird.

Der Emitter des Transistors Q3 hat gegenüber dem Emitter des Transistors Q5 ein bestimmtes Flächenverhältnis n, d. h. die Emitterfläche des Transistors Q3 ist z. B. n mal größer als die Emitterfläche des Transistors Q5. Der Strom I10 teilt sich in einen Strom I11, der dem Aus­ gangsstrom I1 proportional ist, sowie in den Hauptstrom I12, der proportional zu I2 ist, auf. Der Strom I11 er­ zeugt über die Diodenstrecke des Transistors Q11 und mittels der Basis-Emitterspannung am Transistor Q12, dessen Kollektorstrom I12 ist, ein Referenzsignal, wel­ ches der anderen Seite der Differenzstufe (Basis Q8) zugeführt wird. Für eine gute Kompensation ist es erfor­ derlich, die Emitterfläche des Transistors Q12 um den oben genannten Faktor n mal kleiner zu machen als die Emitterfläche des Transistors Q2 bzw. Q1. Ebenso emp­ fiehlt es sich, den Widerstandswert von R11 n mal größer zu machen als den Widerstandswert von R1, R2 bzw. R7. Die Widerstandswerte der Widerstände R5 und R6 sind gleich. Diese Widerstände dienen bei Ansteuerung zur Verringerung des Stromes.

Der Faktor n wird derart gewählt, daß der Versorgungs­ strom der Gesamtschaltung im Ruhezustand möglichst nie­ drig ist, wobei allerdings zu berücksichtigen ist, daß die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert, d. h. geringe Übernahmeverzerrungen und stabile Arbeitspunkte gewähr­ leistet sind. Im Ausführungsbeispiel wurde ein Wert n=10 verwendet.

Claims (6)

1. Pull- und Push-Verstärkerschaltung mit Ruhestromsta­ bilisierung, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Steuerstromes ein Referenzsignal erzeugt wird, daß ein Kontrollsignal erzeugt wird, welches von den Ausgangs­ strömen der Ausgangsstufen des Verstärkers abgeleitet wird, daß eine Differenzstufe vorgesehen ist, in der das Referenzsignal mit dem Kontrollsignal verglichen wird, und daß die Ausgangssignale der Differenzstufe den Aus­ gangsstufen zugeführt werden, wobei die Einspeisung des Nutzsignals über die Emitter der Differenzstufe erfolgt.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Referenzsignalquelle die Parallelschal­ tung der Emitter-Kollektorstrecke eines ersten Transi­ stors mit der Reihenschaltung eines als Diode geschalte­ ten zweiten Transistors mit einem Widerstand aufweist, wobei der Verbindungspunkt des Widerstandes mit dem als Diode geschalteten zweiten Transistor mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, und daß die Referenz­ signalquelle eine Stromquelle aufweist, die die Parallel­ schaltung ansteuert, daß die Kontrollsignalquelle, die das Kontrollsignal erzeugt, eine Stromspiegelschaltung aufweist, die den Basisstrom des ersten Ausgangstransi­ stors und den Strom durch einen Ausräumwiderstand, der parallel zur Basis-Emitterstrecke des ersten Ausgangs­ transistors geschaltet ist, um einen Faktor n reduziert spiegelt und den Strom einem vierten Transistor zuführt, daß die Basis des vierten Transistors mit der Basis des zweiten Ausgangstransistors verbunden ist, daß als Kon­ trollsignal die Summenspannung aus der Basis-Emitter­ spannung des vierten Transistors und der Emitter-Basis­ spannung des zweiten Ausgangstransistors verwendet wird, daß der in Reihe zum zweiten Transistor geschaltete Widerstand um den Faktor n größer ist als der Ausräum­ widerstand und daß die Emitterfläche des zweiten Aus­ gangstransistors um den Faktor n größer als die Emitter­ fläche des ersten Transistors ist.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des vierten Transistors ein vierter Transistor mit Emitterwiderstand und einem Wider­ stand parallel zu seiner Emitter-Basisstrecke vorgesehen ist, wobei der Wert dieses Widerstandes um den Faktor n größer als der Wert des Ausräumwiderstandes ist, und daß der den vierten Transistor versorgende Stromspiegeltran­ sistor durch einen Stromspiegeltransistor mit Emitter­ widerstand ersetzt ist, der den gleichen Wert wie der Emitterwiderstand des vierten Transistors aufweist.

4. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor n derart gewählt ist, daß der Versorgungsstrom der Gesamtschaltung im Ruhezustand möglichst niedrig ist.

5. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Transistor und der zweite Ausgangstransistor den entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen.

6. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Transistor den entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen.