DE3920803C1 - Push=pull amplifier with two output stages - has input difference stage and current or power source for setting closed circuit current and no-load amplification - Google Patents

Push=pull amplifier with two output stages - has input difference stage and current or power source for setting closed circuit current and no-load amplification

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Martin Dipl.-Ing. Siegle (Fh), 7100 Heilbronn, De
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Abstract

The push-pull amplifier has tow output stages whose output transistors, connected together form the output of the amplifier, an input difference stage and a current or power source for setting the closed circuit current and the no-load amplification. The control current (Ist) from the control current source feeds the difference stages, one output controlling the output stage, and two controlled transistors (Q1, Q2) are provided with their bases connected together. One of these transistors supplies the output of the difference stage and the toher transistor the other output. The control current flows through the difference stage to the two transistors (Q3, Q4) with the base current provided by an emitter follower (Q5) and its base at a node point. ADVANTAGE - Simple method of controlling output stages and a low and stable closed circuit current.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Ruhestromregelung der Ausgangsstufen eines Pull- und Push-Verstärkers.The invention is concerned with the closed-circuit current control Output stages of a pull and push amplifier.

Aus der US-PS 43 33 059 ist ein Leistungsverstärker be­ kannt, der einen Vorverstärker aufweist, welcher zwei Push- und Pull-Transistoren ansteuert. Dem Vorverstär­ ker wird durch negative Rückkopplung ein Signal zuge­ führt, welches vom Produkt der Ströme der beiden Tran­ sistoren abgeleitet wird. Dadurch werden die Ruheströme der beiden Transistoren geregelt.From US-PS 43 33 059 a power amplifier is be knows, which has a preamplifier, which two Controls push and pull transistors. The preamp ker is given a signal by negative feedback which leads from the product of the currents of the two Tran sistors is derived. This causes the quiescent currents of the two transistors regulated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Pull- und Push-Verstärker die Ansteuerung der Ausgangs­ stufen möglichst einfach zu gestalten und den Versor­ gungsruhestrom zu stabilisieren und möglichst gering zu halten. Diese Aufgabe wird bei einem Pull- und Push- Verstärker nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The invention is based, with one Pull and push amplifiers control the output levels as simple as possible and the supplier to stabilize idle current and to keep it as low as possible hold. This task is performed with a pull and push Amplifier according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel erläutert. The invention is based on an embodiment example explained.  

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Ruhe­ stromregelung der Ausgangsstufen eines Push- und Pull- Verstärkers nach der Erfindung. Die Ruhestromstabili­ sierung erfolgt durch einen Regelkreis. Nach der Fig. 1 speist ein Steuerstrom Ist eine Differenzstufe, die aus den Transistoren Q1 und Q2 besteht. Die Eingänge der Differenzstufe bilden die Basen der Transistoren Q1 und Q2, während die Ausgänge A1 und A2 der Differenz­ stufe die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 bil­ den. Die Ausgänge A1 und A2 der Differenzstufe steuern jeweils eine der Ausgangsstufen O und U mit den Aus­ gangsströmen I1 bzw. I2. In der Ausgangsstufe O wird gemäß der Fig. 1 ein Strom I1′ erzeugt, der dem Aus­ gangsstrom I1 im Ausgangstransistor proportional ist. Dieser Strom I1′ fließt vom Knoten R in den als Diode geschalteten Tran­ sistor Q7 und von dort in die Stromquelle I3. Der Emit­ ter von Q7 ist mit der Basis des Ausgangsstroms Q6 ver­ bunden. Der von der Stromquelle I3 gelieferte Strom ist größer als der Strom I1′ oder gleich dem Strom I1′. Die Stromquelle I3 verhindert, daß aus dem als Diode ge­ schalteten Transistor ein Strom in die Basis des Aus­ gangstransistors Q6 fließt. Am Knoten R liegt eine Sum­ menspannung von zwei Emitter-Basis-Spannungen (UBEQ6, UBEQ7), wobei das UBEQ7 des Transistors Q7 vom Strom I1′ und das UBEQ6 des Transistors Q6 vom Strom I2 bestimmt wird. Fig. 1 shows an embodiment of the quiescent current control of the output stages of a push and pull amplifier according to the invention. The quiescent current stabilization is carried out by a control loop. According to FIG. 1, a control current I supplied st a differential stage consisting of transistors Q 1 and Q 2. The inputs of the differential stage form the bases of the transistors Q 1 and Q 2 , while the outputs A 1 and A 2 of the differential stage form the collectors of the transistors Q 1 and Q 2 . The outputs A 1 and A 2 of the differential stage each control one of the output stages O and U with the output currents I 1 and I 2 . In the output stage O of Figure 1 in accordance with a current. Generates I 1 ', the output current from the I 1 in the output transistor is proportional. This current I 1 'flows from the node R into the transistor Q 7 connected as a diode and from there into the current source I 3 . The emitter of Q 7 is connected to the base of the output current Q 6 . The current supplied by the current source I 3 is greater than the current I 1 'or equal to the current I 1 '. The current source I 3 prevents a current flowing from the transistor GE connected as a diode into the base of the output transistor Q 6 . At the node R is a sum voltage of two emitter-base voltages (U BEQ6 , U BEQ7 ), the U BEQ7 of the transistor Q 7 being determined by the current I 1 'and the U BEQ6 of the transistor Q 6 being determined by the current I 2 .

Der Steuerstrom Ist fließt über die Eingangsdifferenz­ stufe (Q1, Q2) in die Transistoren Q3 und Q4. Den Basis­ strom für die Transistoren Q3 und Q4 liefert der Emit­ terfolger Q5, dessen Basis am Knoten R liegt. Die Tran­ sistoren Q7 und Q6 bilden zusammen mit den Transistoren Q5, Q3 und Q4 einen Stromspiegel. Beim Verstärker nach der Erfindung muß keine separate Referenzspannung er­ zeugt werden, weil der Steuerstrom Ist durch die Tran­ sistoren T3 und T4 fließt, deren Basen ein Basisstrom zugeführt wird, der über den Emitterfolger Q5 einer Re­ ferenzspannung entspricht. Über die Flächenverhältnisse der Emitter dieser Stromspiegeltransistoren und den Steuerstrom Ist wird der Ausgangsruhestrom (I1, I2) be­ stimmt.The control current I st flows through the input difference stage (Q 1 , Q 2 ) in the transistors Q 3 and Q 4 . The base current for the transistors Q 3 and Q 4 is supplied by the emitter Q 5 , the base of which lies at the node R. The transistors Q 7 and Q 6 together with the transistors Q 5 , Q 3 and Q 4 form a current mirror. In the amplifier according to the invention, no separate reference voltage must be generated because the control current I st flows through the transistors T 3 and T 4 , the bases of which are supplied with a base current which corresponds to a reference voltage via the emitter follower Q 5 . The quiescent output current (I 1 , I 2 ) is determined via the area ratios of the emitters of these current mirror transistors and the control current I st .

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 speist wiederum der Steuerstrom Ist die Differenzstufe mit den Transistoren Q1 und Q2. Die Eingänge der Differenzstufe bilden die Basen E1 und E2 und die Ausgänge A1 und A2 der Differenz­ stufe bilden die Kollektoren. Der Strom aus dem Ausgang A1 wird durch einen Transistor Q10 verstärkt und durch die Transistoren Q13 und Q14 in die Basis des Transi­ stors Q8 gespiegelt. Durch die aus den Transistoren Q8 und Q6 bestehende Darlington-Schaltung wird der Ausgangs­ strom I2 erzeugt. In the embodiment of FIG. 2, the control current I st in turn feeds the differential stage with the transistors Q 1 and Q 2 . The inputs of the differential stage form the bases E 1 and E 2 and the outputs A 1 and A 2 of the differential stage form the collectors. The current from the output A 1 is amplified by a transistor Q 10 and mirrored by the transistors Q 13 and Q 14 in the base of the transistor Q 8 . The output current I 2 is generated by the Darlington circuit consisting of transistors Q 8 and Q 6 .

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird der Strom aus dem Ausgang A2 der Differenzstufe durch den Transistor Q11 verstärkt und der verstärkte Strom steuert über den aus den Transistoren Q18 und Q20 bestehenden Stromspie­ gel den Ausgangstransistor Q9. Der als Diode geschaltete Transistor Q19 dient zur Entladung der Kapazitäten des Ausgangstransistors Q9. Parallel zum Ausgangstransistor Q9 liegt ein Transistor Q15, der zusammen mit dem Emit­ terwiderstand R15 den Strom I1′ liefert, der am Knoten R in den als Diode geschalteten Transistor Q7 und von dort in den Transistor Q12 fließt. Da die Basis-Emitter- Strecken der Transistoren Q12 und Q11 parallel geschal­ tet sind und somit in beiden Transistoren Kollektor­ ströme I3 fließen und der Stromspiegel Q18, Q15 durch R15 gegengekoppelt ist, ist sichergestellt, daß I3 I1′ ist und somit bei Aussteuerung der Ausgangsstufe O die Ausgangsstufe U nicht mit ausgesteuert wird.In the embodiment of FIG. 2, the differential stage amplifies the current from the output A 2 through the transistor Q 11 and the amplified current controlled via the of the transistors Q 18 and Q 20 existing power Spie gel the output transistor Q9. The transistor Q 19 connected as a diode serves to discharge the capacitances of the output transistor Q 9 . In parallel to the output transistor Q 9 is a transistor Q 15 , which together with the emitter resistor R 15 supplies the current I 1 'which flows at the node R into the transistor Q 7 connected as a diode and from there into the transistor Q 12 . Since the base-emitter paths of the transistors Q 12 and Q 11 are switched in parallel and thus collector currents I 3 flow in both transistors and the current mirror Q 18 , Q 15 is coupled through R 15 , it is ensured that I 3 I 1 'Is and thus when the output stage O is driven, the output stage U is not also driven.

Bei der Anordnung der Fig. 3 steuert der Ausgangsstrom des Transistors Q11 den Transistor Q16, welcher den Aus­ gangstransistor Q9 versorgt. Parallel zur Basis-Emitter- Strecke des Transistors Q9 liegt bei der Anordnung der Fig. 3 der Transistor Q26 mit dem Emitterwiderstand R26, dessen Strom durch den Transistor Q25 nach Q15 mit dem Widerstand R15 als I1′ und nach Q17 als I3 gespie­ gelt wird. Der Strom I1′ fließt am Knoten R in den als Diode geschalteten Transistor Q7 und von dort in den aus den Transistoren Q21 und Q22 bestehenden Stromspiegel.In the arrangement of FIG. 3, the output current of the transistor Q 11 controls the transistor Q 16 , which supplies the output transistor Q 9 . Parallel to the base-emitter path of the transistor Q 9 is in the arrangement of FIG. 3, the transistor Q 26 with the emitter resistor R 26 , the current through the transistor Q 25 to Q 15 with the resistor R 15 as I 1 'and after Q 17 is mirrored as I 3 . The current I 1 'flows at the node R in the transistor Q 7 connected as a diode and from there into the current mirror consisting of the transistors Q 21 and Q 22 .

Durch die Spannung am Knoten R fließt im Emitterfolger Q5 der Basisstrom für die Strombank Q3, Q4, Q23 und Q24. Die Transistoren Q3 und Q4 sind mit den Ausgängen A1 bzw. A2 der Differenzstufe verbunden und schließen so den Rückführungskreis. Die Transistoren Q23 und Q24 prä­ gen den Transistoren Q16 bzw. Q8 Ruheströme ein, so daß die Ausgangsruheströme klein gehalten werden können.The base current for the current bank Q 3 , Q 4 , Q 23 and Q 24 flows through the voltage at the node R in the emitter follower Q 5 . The transistors Q 3 and Q 4 are connected to the outputs A 1 and A 2 of the differential stage and thus close the feedback circuit. The transistors Q 23 and Q 24 pre gen the transistors Q 16 and Q 8 quiescent currents, so that the quiescent output currents can be kept small.

Claims (2)

1. Pull- und Push-Verstärker mit zwei Ausgangsstufen, deren Ausgangstransistoren miteinander verbunden den Ausgang bilden, einer Eingangsdifferenzstufe und einer Stromquelle zur Einstellung des Versorgungsruhestromes und der Leerlaufverstärkung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom der Steuerstromquelle die Differenzstufe speist, daß jeweils ein Ausgang der Differenzstufe eine Ausgangsstufe steuert, daß zwei gesteuerte Transistoren vorgesehen sind, deren Basen miteinander verbunden sind, daß eine dieser beiden gesteuerten Transistoren den einen Ausgang der Differenzstufe und die andere der bei­ den gesteuerten Transistoren den anderen Ausgang der Differenzstufe versorgt, daß ein Emitterfolger vorgese­ hen ist, der die beiden gesteuerten Transistoren steu­ ert, daß ein als Diode geschalteter Transistor vorgese­ hen ist, der von der einen Ausgangsstufe einen Strom erhält, der proportional dem Ausgangsstrom dieses Aus­ gangstransistors ist, und daß die Steuerspannung des Emitterfolgers die Summenspannung aus der Basis-Emitter- Spannung des anderen Ausgangstransistors und der Basis- Emitter-Spannung des als Diode geschalteten Transistors ist.1.Pull and push amplifier with two output stages, the output transistors of which form the output, an input differential stage and a current source for adjusting the supply current and the idle amplification, characterized in that the control current of the control current source feeds the differential stage that one output each Differential stage an output stage controls that two controlled transistors are provided, the bases of which are connected to one another, that one of these two controlled transistors supplies one output of the differential stage and the other of the controlled transistors supplies the other output of the differential stage that an emitter follower is provided , The two controlled transistors control that a diode-connected transistor is hen, which receives a current from an output stage that is proportional to the output current of this output transistor, and that the control voltage of the emitter is the sum voltage of the base-emitter voltage of the other output transistor and the base-emitter voltage of the transistor connected as a diode. 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des als Diode geschalteten Transistors mit der Basis des einen Ausgangstransistors sowie mit einer Stromquelle verbunden ist, die verhindert, daß aus dem als Diode geschalteten Transistor ein Strom in die Basis des Ausgangstransistors fließt.2. Amplifier according to claim 1, characterized in that the emitter of the transistor connected as a diode with the base of an output transistor and with is connected to a power source that prevents from a current into the transistor connected as a diode Base of the output transistor flows.
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