NL8001410A - Versterkerschakeling. - Google Patents

Description

_ 'λ*,..

• . * * *

Jr .-j».

e ” PHN 9714 1 N.U, Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Versterkerschakeling"

De uitvinding heeft betrekking op een versterkerschakeling bevattende een stuurschakeling, een daarop aangesloten versterkertrap en twee voedingsklemmen gekoppeld met voedingsbronnen voor het aan de voedingsklemmen toevoeren van onderling verschillende potentialen, 5 waarbij de versterkertrap 2n (n=2,3,...) transistoren bevat, elk voorzien van een hoofdstroombaan en een stuurelektrode, waarbij de hoofdstroombanen in serie tussen de twee voedingsklemmen zijn aangesloten, een uitgangsklem bevat voor het aansluiten van een belasting, welke uitgangsklem aangesloten is op het verbindingspunt van de n met de 10 (n+l)e hoofdstroombaan van de serieschakeling van transistoren, waarbij de n transistoren gelegen tussen een eerste van de twee voedingsklemmen en de uitgangsklem van een complementair geleidingstype zijn als de n transistoren gelegen tussen de uitgangsklem en de tweede van de twee voedingsklemmen, 2(n-l) verdere voedingsklemmen bevat welke via tenminste 15 êên aan elke klem individueel toegevoegde diode één op één met de niet met d&uitgangsklem verbonden doorverbindingspunten van opeenvolgende hoofdstroombanen van de serieschakeling van de transistoren zijn aangesloten, welke verdere voedingsklemmen tevens aangesloten zijn op verdere voedingsbronnen voor het aan deze voedingsklemmen afgeven van 20 tussen de potentialen van de twee voedingsbronnen gelegen voedingsspanningen, waarbij de. individueel toegevoerde dioden zodanig zijn geschakeld dat de op een bepaald verbindingspunt aangesloten diode spert als in absolute zin de potentiaal van dat doorverbindingspunt stijgt boven de potentiaal van de met die diode gekoppelde verdere voedingsklem.

25 Een dergelijke versterkerschakeling waarbij aan de respek- tievelijke 2(n-l) verdere voedingsklemmen een incrementeel dalende reeks van voedingspotentialen wordt toegevoerd vanaf de eerste naar de tweede voedingsklem is bekend uit het amerikaanse octrooischrift 3,622,899. Een dergelijke versterkerschakeling vindt onder andere toe-30 passing als audio-versterker of als drijvertrap in de lijnstroomloop van telefoniesystemen.

Bij deze versterkerschakelingen bepalen de grootte van de momentane uitgangsspanning en de richting van de uitgangsstroom welke 300 14 10' .. -r 4 PHN 9714 2 van de transistoren van de serieschakeling zijn ingeschakeld en welke zijn gesperd. Omdat de grootte van de voedingssspanning bepaald wordt door het aantal transistoren dat is ingeschakeld heeft dit het voordeel dat bij deze versterkers een groot spanningsgebied van het uitgangs-5 signaal gepaard gaat met een lage inwendige dissipatie.

Een dergelijke versterkerschakeling is evenwel niet geschikt om te werken met uitgangsspanningen welke groter zijn dan twee keer de collector-emitter doorslagspanning van de gebruikte transistoren. Dit verhindert vooral de toepassing van dergelijke versterkerschakelingen 10 in geïntegreerde vorm in drijvertrappen in abonneelijncircuits of audio en video versterkertoepassingen met hoge werkspanningen.

Verder is de dissipatie winst bij toepassingen waarbij de uitgangsstroom in teken tegengesteld is aan de uitgansspanning gering, zoals tengevolge van een niet Ohmse belasting gedurende een gedeelte 15 van elke periode van het uitgangssignaal kan optreden of zoals bij optreden van grote common mode signalen op abonneelijnen in telefonie-systemen zich dit kan voordoen.

De uitvinding beoogt een versterkerschakeling van de in de aanhef gegeven soort te verwezenlijken waarbij aan de genoemde bezwaren 20 tegemoet wordt gekomen en waarbij de toelaatbare uitgangsspanning gelijk is aan het halve produkt van het aantal toegepaste transistoren in de serie keten en de collector-emitter doorslagspanning van één enkele transistor van die keten.

De versterkerschakeling volgens de uitvinding is daardoor 25 gekenmerkt dat de verdere spanningsbronnen een tenminste nagenoeg zelfde reeks van incrementeel dalende voedingsspanningen zowel toevoert aan de respektievelijke (n-1) verdere voedingsklemmen gerekend vanaf die van de twee voedingsklemmen welke de hoogste polariteit heeft tot aan de uitgangsklem als aan de respektievelijke (n-1) verdere aansluitklemmen 30 gerekend vanaf de uitgangsklem tot aan de andere van de twee voedingsklemmen.

Deze versterkerschakeling heeft het voordeel dat tenminste de versterkertrap van deze versterkerschakeling in geïntegreerde vorm verwezenlijkt kan worden en toch een relatief hoge uitgangsspanning kan 35 afgeven, waardoor onder andere de toepassing van een dergelijke geïntegreerde versterker als drijvertrap in een abonneecircuit van een telefoniesysteem mogelijk is.

............j 800 1 4 10 * \ PHN 9714 3

Een verder voordeel is dat bij een uitgangsstroom welke in teken verschilt van de uitgangssspanning een relatief grotere dissi-patie winst wordt verkregen dan bij de genoemde bekende versterker-schakeling.

5 Volgens een verder kenmerk is de versterkerschakeling zo danig uitgevoerd dat de 2(n-l) transistoren zodanig zijn gedimensioneerd dat de lekstromen van de transistoren in elke groep (n-1) opeenvolgende transistoren gelegen aan beide zijden van de uitgangsklem toenemen gezien vanaf elk van de voedingsklemmen naar de uitgangsklem.

10 Dit heeft het voordeel dat de spanning over elke transistor in gesperde toestand maximaal gelijk is aan één stap van de incrementeel dalende reeks van voedingsspanningen.

Bij een versterkerschakeling waarbij de stuurschakeling van een tussen de voedingsklemmen aangesloten serieketen is voorzien, is 15 volgens een verder kenmerk de versterkerschakeling zodanig uitgevoerd dat de serieketen vanaf de eerste voedingsklem naar de tweede voedingsklem achtereenvolgens n impedantieschakelingen, eventueel een spanningsver-schuivingstrap en n stuurtransistoren bevat, dat de stuurketen een aan elke impedantieschakeling en aan elke stuurtransistor individueel 20 toegevoegd aftakpunt bevat, dat de aftakpunten êên op êên en in opeenvolging aangesloten zijn op de basisaansluitklemmen van de versterker-trap, dat de verdere voedingsklemmen elk via tenminste êên in doorlaat-richting geschakelde diode êên op één op de n opeenvolgende aftakpunten toegevoegd aan elke impedantieschakeling aangesloten is, en dat de 25 verdere voedingsklemmen elk via tenminste êên in sperrichting geschakelde diode êên op êên en in opeenvolging aangesloten is op de basissen van de eerste n-1 stuurtransistoren, en dat een ingangsklem op de basis van de ne stuurtransistor is aangesloten.

Dit heeft het voordeel dat de gehele versterkerschakeling 30 in dezelfde technologie verwezenlijkt kan worden.

De uitvinding en hare voordelen zal verder aan de hand van de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht, waarbij overeenkomstige delen met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid.

35 Daarbij toont figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een versterkerschakeling volgens de uitvinding.

Figuur 2 een ander uitvoeringsvoorbeeld van een versterkerschakeling volgens de uitvinding 800 1 4 10 * 4 PHN 9714 4

Figuur 3 een modificatie van het in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld en

Figuur 4 een uitvoeringsvorm van een impedantieschakeling voor toepassing in de uitvoeringsvoorbeelden van de figuren 2 en/of 3.

5 De in de figuur 1 weergegeven versterkerschakeling bevat een stuurschakeling 1 en een versterkertrap 2. De versterkertrap bevat twee voedingsklemmen 3, 4 voor het door voedingsbronnen 5 en 6 aan toevoeren van onderling verschillende potentialen.

Tussen deze voedingsklemmen 3 en 4 is een serieschakeling 10 van 2n transistoren aangesloten. In dit uitvoeringsvoorbeeld, waar n gelijk aan drie is gekozen, zijn dit de transistoren Ty tot en met Met het onderlinge verbindingspunt van de hoofdstroombanen van de ne transistor met de (n+l)e transistor, in dit uitvoeringsvoorbeeld het verbindingspunt van de hoofdstroombaan van transistor 9 met de hoofd-15 stroombaan van transistor 10, is de uitgangsklem 55-1 verbonden.

Tussen de aansluitklem 55-1 en een punt 56 van gemeenschappelijk potentiaal is een belasting 55 aangesloten.

De transistoren Ty, Tg en T^ zijn complementair aan de transistoren T^p, T^ en T^· Voor het voeden van de transistoren Tg, 20 T9, T^g en T-^, zijn verdere spanningsbronnen 13 tot en met 16 aange-” bracht, welke enerzijds met het punt van gemeenschappelijke potentiaal 56 zijn verbonden en welke anderzijds via verdere aansluitklemmen 51 tot en met 54 en dioden 17 tot en met 20 op onderlinge verbindingspunten 21 tot en met 24 van de hoofdstroombanen van de transistoren 7 tot en met 25 12 zijn aangesloten. In het bijzonder is spanningsbron 13 via de verdere aansluitklem 51 en diode 17 aangesloten op het onderlinge verbindingspunt 21 van de hoofdstroombanen van de transistoren 7 en 8, spanningsbron 14 via de verdere aansluitklem 52 en diode 18 aangesloten op het onderlinge verbindingspunt 22 van de hoofdstroombanen van de transis-30 toren 8 en 9, spanningsbron 15 via de verdere aansluitklem 53 en diode 19 aangesloten op het onderlinge verbindingspunt 23 van de hoofdstroombanen van de transistoren 10 en 11 en is spanningsbron 16 via de verdere aansluitklem 54 en diode 20 aangesloten op het onderlinge verbindingspunt 24 van de transistoren 11 en 12, De doorlaatrichting van de diode 17, ..

35 is daarbij gelijk aan de doorlaatrichting van de basis-emitter overgang van transistor 7 en de doorlaatrichting van diode 18 is gelijk aan de doorlaatrichting van de basis-emitter overgang van transistor 8, ___________Λ 800 1 4 10 PHN 9714 5 evenzo is de doorlaatrichting van diode 19 gelijk aan de doorlaatrich-ting van de basis-emitter overgang van transistor 11 en de doorlaatrichting van diode 20 gelijk aan de doorlaatrichting van de basis-emitter overgang van transistor 12.

5 Voor het sturen van de transistoren 7 tot en met 12 zijn de basisaansluitklemmen 25 tot en met 30 van genoemde transistoren aangesloten op de stuurschakeling 1.

De stuurschakeling 1 bevat een ingangsklemmenpaar 31 en 32 voor het aan toevoeren van een ingangssignaal, waarbij in dit uitvoerings-10 voorbeeld de ingangsklem 32 met de tweede voedingsklem 4 is doorverbonden.

De stuurschakeling 1 is verder voorzien van een in dit uit-voeringsvoorbeeld tussen de eerste voedingsklem 3 en de· ingangsklem 31 aangebrachte serie schakeling van een weerstand, uitgevoerd als een stroombron 33, met een aantal spanningsverschuivingstrappen, uitgevoerd 15 als dioden 34 tot en met 41ywelke dioden gezien vanuit de stroombron in doorlaatrichting zijn geschakeld. De basis-aansluitklemmen 25 tot en met 30 zijn op aftakkingen van deze serieschakeling aangesloten en wel is het aftakpunt 42 gelegen tussen de stroombron 33 en de diode 34 via een diode 43 op klem 25 aangesloten, is het aftakpunt 44 gelegen tussen de 20 dioden 34 en 35 via een diode 45 op klem 26 aangesloten, is het aftakpunt 46 gelegen tussen de dioden 36 en 37 rechtstreeks op klem 27 aangesloten, is aftakpunt 47 gelegen tussen de diode 38 en diode 39 rechtstreeks op klem 28 aangesloten, en is aftakpunt 48 gelegen tussen de diode 40 en diode 41 via een diode 49 op klem 29 aangesloten. Verder is ingangsklem 25 31 via een diode 50 op klem 30 aangesloten.

De doorlaatrichting van de diode 43, 45, 49 en 50 komen overeen met de doorlaatrichting van de basis-emitter-overgang van de transistoren waarop deze zijn aangesloten.

Alvorens nader op de werking van de versterkerschakeling 30 wordt ingegaan, is in dit uitvoeringsvoorbeeld de spanning van de voedingsbron 6 gelijk aan -100 Volt gekozen.

Opgemerkt wordt dat de voeding voor de stuurschakeling ook uit andere voedingsbronnen dan de bronnen 5 en 6 kan worden betrokken.

De verdere voedingsbronnen 13 en 14 voeren een incrementeel 35 dalende reeks van spanningen toe aan de verdere voedingsklemmen 51 en 52 en de verdere spanningsbronnen 15 en 16 voeren dezelfde of een nagenoeg zelfde incrementeel dalende reeks van spanningen toe aan de verdere voedingsklemmen 53 en 54, welke spanningen in dit uitvoeringsvoorbeeld 800 1 4 10 PHN 9714 6 van de bronnen 13 en 15, 0 Volt bedragen, van de bronnen 14 en 16, -50 Volt bedragen. Wordt een ingangssignaal aan de ingangsklemmen 31 en 32 toegevoerd met een spanning kleiner dan het spanningsverschil tussen de- spanningsbronnen 6 en 16, dus kleiner dan +50 Volt, dan zal de door 5 de stroombron 33 afgegeven stroom naar ingangsklem 31 vloeien en zal bij een Ohmse belasting stroom getrokken worden via de belasting 55, welke stroom via de basis-emitter overgang van transistor 10, de basis-aansluitklem 28 en de dioden 39, 40 en 41 naar ingangsklem 31 vloeien, waardoor transistor 10 in geleiding komt en de belastingstroom tijdelijk 10 via de diode 19 naar de voedingsbron 15 zal vloeien.

Een klein gedeelte van de stroom door transistor 10 vloeit via de basis-emitter overgang van transistor 11, de diode 49 en de diode 41 naar de aansluitklem 31, waardoor transistor 11 in geleiding komt.

De diode 19 wordt dan gesperd. De belastingsstroom vloeit dan behalve 15 via diode 20 naar de voedingsbron 16, ook via de basis-emitter overgang van transistor 12 en diode 50 naar de ingangsklem, waardoor transistor 12 in geleiding komt. De diode 20 wordt gesperd en de belastingsstroom vloeit via de hoofdstroombanen van de transistoren 10, 11 en 12 naar de voedingsbron 6. Dit betekent dat het in vermogen versterkte ingangssignaal aan 20 de belasting 55 wordt afgegeven.

Opgemerkt wordt dat de spanning over de transistor 9 begrensd is door de maatregel dat aan de verdere voedingsklemmen 51 en 52 nagenoeg dezelfde incrementeel dalende reeks van spanningen wordt toegevoerd als aan de verdere voedingsklemmen 53 en 54 wordt toegevoerd.

25 De spanning over transistor 9 is daardoor maximaal gelijk aan een stap van de genoemde reeks van incrementeel dalende spanningen. Namenlijk de spanning van de uitgangsklem 55-1 is op 4 junctionspanningen' na gelijk aan de spanning van ingangsklem 31, welke tussen de -100 Volt en de -50 Volt is gelegen, terwijl de spanning van het verbindingspunt 22 30 -50 Volt bedraagt, zodat over de transistor 9 maximaal 50 Volt kan optreden. Dit heeft het grote voordeel dat deze versterkertrap welke uitgangsspanningen over een gebied van 150 Volt levert gerealiseerd kan worden in zogeheten laagspannings technologie en dus gemakkelijk in geïntegreerde vorm verwezenlijkt kan· worden. In het geval dat bij ge-35 noemde ingangsspanning, uitwendig een stroom wordt opgedrukt welke aan uitgangsklem 55-1 stroom onttrekt, zoals het geval kan zijn bij een common mode (in fase signalen) storing bij toepassing als versterker in 800 1 4 10 t PHN 9714 7 een abonneelijncircuit in de telecommunicatie, welke storing groter is dan de op grond van het ingangssignaal te leveren uitgangsstroom of als de belasting 55 niet Ohms is ten tijde dat de stroom en s panning tengevolge van een optredende fase-verschuiving tijdens een gedeelte van 5 een periode van teken verschillen, komt transistor 9 in geleiding omdat een klein gedeelte van de door de stroombron 33 afgegeven stroom via de diode 34, 35, 36 en de basis-emitter overgang van transistor 9 naar de uitgangsklem 55-1 wordt weggetrokken. De belastingsstroom wordt dan door de spanningsbron 14 via de diode 18 en de hoofdstroombaan van transistor 10 9 geleverd. Dit heeft het voordeel dat in dit geval de belastingsstroom door een spanningsbron wordt geleverd welke een spanning heeft welk een incrementele stap van de reeks van dalende voedingsspanning hoger is dan de spanning van voedingsbron 6. Dit heeft ten gevolge dat er een dissipatie winst in de bovenbeschreven versterkertrap bij genoemde in-15 gangsspanning gedurende het onttrekken van belastingsstroom ten opzichte van de versterker zoals bekend uit het in de inleiding genoemde ameri-kaanse octrooischrift wordt verkregen.

Een verhoging van de ingangsspanning tot een waarde groter dan of gelijk aan +50 Volt doch kleiner dan +100 Volt heeft tot gevolg 20 dat diode 20 in geleiding komt en de door de transistor 11 vloeiende stroom via diode 20 naar de spanningsbron 16 van -50 Volt vloeit. De transitor 12 wordt daardoor gesperd. Dit heeft het grote voordeel dat voor lagere uitgangsspanningen de spanningsbron waaruit gevoed wordt eveneens eenlagere spanning heeft. In dit uitvoeringsvoorbeeld is 25 deze -50 Volt in plaats van -100 Volt. Daarmee wordt bij ingangssignalen gelegen in genoemd spanningsgebied van +50 Volt tot +100 Volt een dissipatie vermindering verkregen welke gelijk is aan de aan de belasting 55 geleverde stroom maal de spanningsstap van 50 Volt. Het onttrekken van stroom aan uitgangsklem 12 heeft weer hetzelfde dissipatie-voordeel 30 alshiervoor beschreven ten aanzien van het genoemde amerikaanse octrooischrift.

Een verdere verhoging van de?ingaegsspanning tot groter of gelijk aan +100 Volt en kleiner dan +150 Volt heeft tot gevolg dat de spanning van de verbindingspunten 42 tot en met 48 een zo hoge po-35 tentiaal hebben dat bij een Ohmse belasting de transistoren 10 en 11 worden gesperd en dat verder een klein deel van de door de stroombron 33 geleverde stroom via de dioden 34, 35 en 36, basis aansluitklem 27, 800 1 4 10 PHN 9714 8 en de basis-emitter overgang van transistor 9 naar de belasting vloeit, waardoor transistor 9 in geleiding komt en de belastingsstroom via de hoofdstroombaan van transistor 9 en de diode 18 door de voedingsbron 14 wordt geleverd. Ten gevolge hiervan vloeit een klein gedeelte van 5 de door de stroombron 33 geleverde stroom via de dioden 34 en 45, de basis-aansluitklem 26, de basis-emitter overgang van transistor 8 en de collector emitter-overgang van transistor 9 naar de belasting 55, waardoor transistor 8 in geleiding komt en de belastingsstroom via de hoofdstroombanen van de transistoren 8 en 9 en de dioe 17 door de voe-10 dingsbron 13 wordt geleverd. De diode 18 wordt dan gesperd. Een verder klein gedeelte van de door de stroombron 33 geleverde stroom vloeit dan via de diode 43, de basis-aansluitklem 25, de basis-emitter-overgang van transistor 7 en de hoofdstroombaan van de transistoren 8 en 9 naar de belasting 55. De transistor 7 komt dan in geleiding en wordt de 15 belastingsstroom vanuit de voedingsbron 5 van +50 Volt via de hoofdstroombanen van de transistoren 7, 8 en 9 aan de belasting 55 geleverd.

De diode 17 wordt daardoor gesperd.

De spanning over de transistor 10 is door de maatregel, dat een incrementeel dalende reeks van voedingsspanningen voor de voedings-20 bronnen 15 en 16 gekozen is welke gelijk of die nagenoeg gelijk aan de incrementeel dalende reeks van voedingsspanningen van de voedingsbronnen 13 en 14, begrensd tot êên incrementele stap van genoemde dalende reeks van voedingsspanningen. Namelijk de spanning over de belasting 55 is nagenoeg gelijk aan de spanning van ingangsklem 31 welke +100 tot +150 Volt 25 boven de spanning van aansluitklem 32 van -100 Volt is gelegen. Hetgeen betekent 0 tot +50 Volt boven de spanning van het punt 56 van gemeenschappelijke potentiaal.

De spanning van het onderlinge verbindingspunt 23 is gelijk aan de spanning van voedingsbron 15 en bedraagt dus 0 Volt, zodat de 30 spanning over de collector-emitter overgang van transistor 10 maximaal 50 Volt bedraagt. Dit laat realisatie van deze vermogensversterkertrap met hoge uitgangsspanningen toe in zogeheten laagspanningstechnieken.

Indien bij genoemde ingangsspanning al dan niet tijdelijk door de belasting 55 een stroom aan de uitgangsklem 55-1 wordt toege-35 voerd in plaats van onttrokken, zoals op kan treden bij common mode signalen op abonneelijnen in telefoniesystemen en zoals gedurende gedeelten van de periode van het uitgangssignaal kan optreden bij een 800 1 4 10 PHN 9714 9 niet Ohmse belasting, vloeit er een stroom vanaf uitgangsklem 55-1 via de emitter-basisovergang van transistor 10 en de diode 49 en 41 naar de ingangsklem, waardoor transistor 10 in geleiding komt. De door de belasting geleverde stroom vloeit dan via de hoofdstroombaan van de 5 transistor 10 en de diode 19 naar de voedingsbron 15. Dit geeft op overeenkomstige wijze zoals beschreven voor ingangssignalen gelegen tussen de 0 en 50 Volt een dissipatie winst, ten opzichte van de dissipatie in de versterkerschakeling volgens het in de aanhef genoemde amerikaanse octrooischrift.

10 Uit bovenstaande volgt dat een·voor audio toepassingen ge schikte versterkerschakeling kan worden verkregen door bijvoorbeeld uitbreiding van het uitsturingsbereik van +50 Volt naar +100 Volt. Dit kan op eenvoudige wijze verkregen worden door het toevoegen van een spanningsbron van +100 Volt en het in iedere helft van de serieschakeling 15 van transistoren 7 tot en met 12 toevoegen van een extra transistor, met de daarbij behorende extra aansluitingen op de voedingsbron van +100 Volt in de bovenste helft van de serieschakeling en het maken van de extra aansluiting op de spanningsbron 5 van +50 Volt in de onderste helft van de serieschakeling. De voedingsbron 5 moet daarbij zowel via 20 een diode op de transistor 7 als via een verdere diode op de extra transistor in de onderste helft van de serieschakeling worden aangesloten. De stuurschakeling moet daarbij worden voorzien van extra aftakkingen door het opnemen van extra spanningsverschuivingstrappen zoals dioden waarbij het aantal dioden gezien vanaf een verbindingspunt 25 naar de emitter van de transistor waarvan de basis met het verbindingspunt is gekoppeld gelijk is aan het aantal dioden gezien naar het volgende verbindingspunt in genoemde serieschakeling. Ook bij deze symmetrische uitvoering van de versterkertrap, dus ook voor de in dit geval voor uitgangsspanningen van +100 Volt tot -100 Volt gedimensioneerde 30 versterkerschakeling bedraagt de spanning over de collector-emitter overgang in sperrichting van de transitoren maximaal een incrementele stap, zijnde 50 Volt. Door stapeling van meerdere transistoren kan aldus elke gewenste uitgangsspanning worden opgewekt, terwijl de spanning óver elke trap tot een incrementele stap begrensd is.

35 Er wordt opgemerkt dat een andere waarde van de incrementele stap van de dalende reeks van spanning gekozen kan worden bij een gegeven uitgangsspanning. Bij een verkleining van de stapgrootte zijn evenwel 8001410 » ·- PHN 9714 10 meer transistoren in de serieschakeling van de transistoren vereist, is een daarbij behorende uitbreiding van de stuurschakeling vereist, en is een groter aantal voedingsbronnen vereist. Derhalve zal er in het algemeen gestreefd worden het aantal transistoren in de serieschakeling 5 zodanig te kiezen dat over elk van de transistoren in deze serie-keten de maximaal toelaatbare keerspanning staat behorende bij de technologie waarin de versterkertrap gerealiseerd wordt.

De verdeling van de totale spanningsval over de transistoren welke bij een bepaalde ingangsspanning niet in geleiding zijn kan op 10 eenvoudige wijze worden gegarandeerd door de transistoren in elke helft van de serie-schakeling zo te dimensioneren dat de lekstroom van elk van deze transistoren toeneemt naarmate de transistor dichter bij de uitgangsklem 55-1 is gelegen* Dit kan bij een in een geïntegreerde vorm te realiseren versterkerschakeling verwezenlijkt worden door de randen 15 van de basis oppervlakken naar de collectoren van de opeenvolgende transistoren steeds groter te kiezen.

Dit betekent dat de lekstroom van transistor 7 kleiner is dan die van transistor 8 en dat de lekstroom van transistor 8 kleiner is dan die van transistor 9. Evenzo is de lekstroom van transistor 12 20 kleiner dan die van transistor 11 en is de lekstroom van transistor 11 kleiner dan die van transistor 10. Als de transistoren 7, 8 en 9 gesperd zijn, zal de lekstroom van transistor 7 via transistor 8 worden afge-voerd. Omdat deze transistor 8 echter een grotere lekstroom heeft dan transistor 7 wordt het verschil van deze lekstromen door de voedings-25 bron 13 via diode 17 aan transistor 8 toegevoerd. Dit heeft het voordeel dat de spanning van het verbindingspunt 21 gedefinieerd is en nagenoeg gelijk is aan de spanning van de voedingsbron 13, zijnde 0 Volt. Over transistor 7 valt derhalve een incrementele stap van de dalende spanningsreeks, zijnde 50 Volt. Omdat de lekstroom van transistor 9 30 groter is dan die van transistor 8 wordt het verschil van deze lekstromen door de voedingsbron 14 via diode 18 aan transistor 9 geleverd.

Dit geeft dat de spanningsval over transistor 8 eveneens tot 50 Volt is begrensd, hetzelfde geldt op overeenkomstige wijze voor de spanningsval over de transistoren 11 en 12. De begrensde spanningsval over transistoren 35 9 en 10 is in het voorgaande reeds uitvoerig toegelicht. De op deze eenvoudige wijze in gelijke delen opgedeelde totale spanningsval maakt de realisatie van de versterkertrap met hoge uitgangsspanning in laag-spannings technologie zeer eenvoudig.

80 0 1 4 10 PHN 9714 11

Het is ook mogelijk om in plaats van de enkelvoudige transis-toren 7 tot en met 12 Darlington transistorparen toe te passen. Daarbij moet wel de tussen elk opeenvolgende aftakpunt van de serieschakeling in de stuurschakeling 1 de spanningsversehuiving worden vergroot bijvoor-5 beeld het tussen de aftakpunten gelegen aantal dioden met êên te vermeerderen.

Om te voorkomen dat bij zeer kleine ingangsspanning, de over de basis-emitter overgangen van de transistoren 7 en 8 te hoge keerspanningen optreden bevat de stuur-rketen de dioden 43 en 45. Even-10 zo dienen de dioden 49 en 50 voor het beschermen van de basis-emitter-overgangen van de transistoren 11 en 12. Echter lekstromen van de dioden 43, 45, 49 en 50 kunnen groter zijn dan die van de basis-emitter overgangen van de bijbehorende transistoren 7, 8, 11 en 12, waardoor genoemde spanningen grotendeels toch over genoemde basis-emitter overgangen komen 15 te staan. Om dit te vermijden zijn deze overgangen respektievelijk door de dioden 57, 58, 59 en 60 overbrugd. De doorlaatrichting van deze dioden is tegengesteld aan die van de bijbehorende basis-emitter overgangen, waardoor de genoemde keerspanningen nagenoeg geheel over de dioden 43, 45, 49 en 50 komen te staan.

20 Indien hogere uitgangsspanningen gewenst zijn kunnen deze dioden tegen te hoge spanningen in de keerrichting worden beschermd door in plaats van een enkele er meerdere in s erie geschakelde toe te passen. Daarbij mpet de spanningsverschuiver tussen de aftakpunten aangepast worden, bijvoorbeeld door de aantallen van de in de serie-25 keten van de stuurschakeling tussen opeenvolgende aftakkingen gelegen dioden te vergroeten. Bij de tot nu toe beschreven vermogensversterker-schakeling is er vanuit gegaan dat de stuurschakeling 1 in een zodanige technologie is gerealiseerd dat in het bijzonder de stroombron 33 bestand is tegen 150 Volt optredende bij een ingangsspanning van 0 Volt 30 en dat de hoge ingangsspanningen tussen de ingangsklemmen 31 en 32 beschikbaar zijn. Om aan deze bezwaren tegemoet te komen en om in het bijzonder de stuurschakeling 1 in dezelfde laagspannings technologe te kunnen realiseren als de versterkertrap 2, kan de in figuur 2 weergegeven versterkerschakeling worden toegepast.

35 De in deze figuur 2 weergegeven stuurschakeling 1 is opge bouwd uit een tussen de voedingsklemmen 3 en 4 geschakelde serie keten. Deze serie keten bevat in het algemeen een aantal impedantie schakelingen 800 1 4 1Ó PHN 9714 12 gelijk aan de helft van het aantal transistoren 2n in de versterkertrap 2, eventueel een daarmede in serie geschakelde spanningsverschuivings-trap gerealiseerd door tenminste êên diode en daarmede in serie geschakelde hoofdstroombanen van een aantal stuurtransistoren gelijk aan 5 de helft van het aantal transistoren 2n in de versterkertrap 2. Omdat het aantal transistoren in de versterkerschakeling volgens het uit-voeringsvoorbeeld van figuur 2 zes bedraagt, bevat de serie keten drie impedantieschakelingen 57, 58 en 59, een spanningsverschuivingstrap uitgevoerd met een of eventueel twee dioden 60 en drie stuurtransistoren 10 61, 62 en 63. Deze serie keten bevat een tussen elk van deze elementen gelegen aftakpunt 64, 65, 66, 67, 68 en 69, welke in opeenvolging en êên op êên op de respektievelijke basisaansluitklemmen 25 tot en met 30 van de versterkertrap 2 zijn aangesloten. Voor de impedantie schakelingen 57 tot en met 59 kunnen weerstanden worden toegepast, maar het 15 verdient aanbeveling deze als stroombronnen uit te voeren in het bijzonder in de vorm zoals aan de hand van figuur 4 nader zal worden toegelicht.

Verder is de stuurschakeling 1 van voedingsklemmen 74, 75 en van voedingsklemmen 76 en 77 voorzien. Aan de voedingsklemmen 74 en 75 20 wordt nagenoeg dezelfde incrementeel dalende reeks van spanningen toegevoerd als aan de verdere voedignsklemmen 51 en 52 van de versterkertrap 2 en aan de voedingsklemmen 76 en 77 wordt nagenoeg dezelfde incrementeel dalende reeks van voedingsspanningen toegevoerd als aan de verdere voedingsklemmen 53 en 54 van de versterker. In dit uitvoeringsvoorbeeld 25 kunnen de voedingsklemmen 51, 53, 74 en 76 onderling worden doorverbonden. Evenzo kunnen de voedingsklemmen 52, 54, 75 en 77 onderling worden doorverbonden. De transistoren 61 tot en met 63 zijn van hetzelfde geleidingstype als de transistoren 7 tot en met 9, waarbij de collectoren van de stuurtransistoren 61 tot en met 63 op de aftakpunten 67 30 tot en met 69 zijn aangesloten.

Verder is de voedingsklem 74 door middel van een in door-laatrichting geschakelde diode 78 op aftakpunt 64 aangesloten, de voedingsklem 75 door middel van twee in doorlaatrichting geschakelde diode 79-1 en 79-2 op aftakpunt 65 aangesloten, de voedingsklem 76 door middel 35 van drie in sperrichting geschakelde dioden 70-1, 70-2 en 70-3 op de basis van de stuurtransistor 61 aangesloten, de voedingsklem 77 door middel van twee in sperrichting geschakelde dioden 71-1 en 71-2 op de 800 1 4 10 PHN 9714 13 basis van stuurtransistor 62 aangesloten en de ingangsklem 31 is op de basis van stuurtransistor 63 aangesloten. Om de stuurtransistoren 61 en 62 van basisstroom te voorzien is tussen een voedingsklem 88 en de basis van stuurtransistor 61 een verdere stroombron 72 aangesloten en 5 is tussen een voedingsklem 89 en de basis van stuurtransistor 62 een verdere stroombron 73 aangesloten. Aan de voedingsklemmen 88 en 89 worden spanningen toegevoerd welke een incrementele stap groter zijn dan de spanningen van de voedingsklemmen 76 en 77, namelijk +50 Volt en 0 Volt.

10 Verder is in de versterkertrap 2 de diode 18 vervangen door twee dioden 18-1 en 18-2 en is de diode 19 vervangen door twee dioden 19-1 en 19-2.

De werking van deze versterkerschakeling is als volgt:

Bij een ingangsspanning welke zoveel hoger is dan 0,7 Volt 15 dat tengevolge daarvan een zo grote basisstroom aan de stuurtransistor 63 wordt toegevoerd dat deze in verzadiging is, is de spanning van af-takpunt 69 iets positiever dan -100 Volt. Ten gevolge daarvan vloeit de door de stroombron 73 afgegeven stroom via de basis-emitter overgang van stuurtransistor 62 en de hoofdstroombaan van stuurtransistor 63 20 naar voedingsklem 4. De stuurtransistor 62 is dan in verzadiging, zodat de spanning van aftakpunt 68 eveneens iets positiever dan -100 Volt is. De door de stroombron 72 afgegeven stroom vloeit via de basis-emitter overgang van stuurtransistor 61 en de hoofdstroombanen van de stuur-transistoren 62 en 63 naar de voedingsklem 4. Deze stuurstroom stuurt 25 transistor 61 in verzadiging, waarbij de spanning van aftakpunt 66 eveneens iets positief is ten opzichte van de-100 Volt. De door de hoofdstroom van transistor 61 vloeiende stroom wordt voor het grootste gedeelte via de diode 60 en de serie-schakeling van de als stroombronnen uitgevoerde impedantieschakeling 57, 58 en 59 vanuit voedingsklem 3 geleverd.

30 De als stroombronnen gerealiseerde impedantieschakelingen 57 tot en met 59 zijn zo gedimensioneerd dat de stroom die de stroombron 59 levert iets groter is dan de stroom die stroombron 58 levert en dat deze stroom iets groter is dan de stroom die stroombron 57 levert. In een praktijkvoorbeeld bedragen de waarden van deze stromen respektieve-35 lijk 1,2; 1,1 en 1 mA. Het verschil in stroomsterkte van stroombron 59 en stroombron 58 wordt vanaf voedingsklem 75 via de dioden 79-1 en 79-2 aan de stroombron 59 toegevoerd. Evenzo wordt het verschil in stroom- 800 1 4 1Ö PHN 9714 14 sterkte van stroombron 58 en stroombron 57 vanaf voedingsklem 74 en via diode 78 aan de stroombron 58 toegevoerd.

De spanningen van de aftakpunten 64 en 65 zijn daardoor gefixeerd op respektievelijk 0 Volt verminderd met êén junction spanning 5 en -50 Volt verminderd met twee junction spanningen. Over elk van de stroombronnen 57 tot en met 59 valt dan maximaal de spanning van een stap van de incrementeel dalende reeks van spanningen en derhalve 50 Volt. Dit heeft het voordeel dat deze stroombronnen in dezelfde laag-spannings technologie gerealiseerd kunnen worden als de elementen van 10 de versterkertrap 2.

Een klein gedeelte van de door de stuurtransistor 61 vloeiende stroom wordt uit de belasting 55 getrokken. En wel vloeit er bij genoemd ingangssignaal achtereenvolgens een stroom vanaf uitgangsklem 55-1, de basis-emitterovergang van transistor 10 en de hoofdstroombanen 15 van de stuurtransistoren 61 tot en met 63 naar de voedingsklem 4. Deze brengt transistor 10 in geleiding waardoor een belastingsstroom via de hoofdstroombaan van transistor 10 en de dioden 19-1 en 19-2 naar de verdere voedingsklem 53 vloeit. Een klein gedeelte van deze stroom door transistor 10 vloeit via de basis-emitter overgang van transistor 11 en de 20 hoofdstroombanen van de stuurtransistoren 62 en 63 naar de voedingsklem 4. Deze stroom brengt transistor 11 in geleiding waardoor de belastingsstroom via de hoofdstroombanen van de transistoren 10 en 11 en de diode 20 naar de verdere voedingsklem 54 vloeit. Bij het in geleiding komen van transistor 11 worden de dioden 19-1 en 19-2 gesperd. Een klein ge-25 deelte van de door d&hoofdstroombaan van transistor 11 vloeiende stroom vloeit via de basis-emitter overgang van transistor 12 en de hoofdstroombaan van de stuurtransistor 63 naar de voedingsklem. Hierdoor komt transistor 12 in geleiding, waardoor enerzijds diode 20 wordt gesperd en de belastingsstroom via de hoofdstoombanen van de transistoren 10, 30 11 en 12 naar de voedingsklem 4 vloeit.

Opgemerkt dat de spanning over de dioden 19-1 en 19-2 dan -100 Volt bedraagt. Daarom zijn er dan ook twee dioden aangebracht waarmede de spanningsval over elke diode maximaal 50 Volt bedraagt.

Ook in dit uitvoeringsvoorbeeld zal bij een omkering van 35 de stroomrichting op overeenkomstige wijze als bij het in figuur 1 weergegeven uitvoerngsvoorbeeld de stroom uit transistor 9 worden getrokken, met behoud van dezelfde voordelen.

800 1 4 1Ó PHN 9714 15

Bij afname van het ingangssignaal zal de stroom door de stuurtransistor 63 afnemen. Tengevolge hiervan stijgt de spanning van aftakpunt 69.Zolang de spanning niet hoger stijgt dan -50 Volt vermeerdert met een junction spanning zal de door de stroombron 73 afgegevenstroom 5 geheel via de stuurtransistor 63 worden afgevoerd en blijven de stuur-transistoren 61 en 62 in verzadiging.

Als gevolg daarvan stijgt de spanning van aftakpunt 66 afgezien van de spanningsval over de verzadigde transistoren 61 en 62 en de diode 60 eveneens niet boven genoemde spanning uit en blijven de 10 dioden 79-1 en 79-2 in geleiding.

De spanningsvergroting over de stuurtransistor 63 tengevolge van een kleine verlaging an de collectorstroom door deze stuurtransistor bij een kleine afname van het ingangssingaal komt als spannings-verlaging over de stroombron 59 terecht» Afgezien van de basisstromen 15 van de transistoren 10, 11 en 12 vormt de stroombron 59 de belasting van de stuurtransistor 63, waardoor een versterkt uitgangssignaal wordt verkregen* De afname van de stroom door stuurtransistor 63 heeft tot gevolg dat de stuurstromen van de transistoren 10, 11 en 12 worden verminderd waardoor de stroom door de belasting afneemt. De spanning over de be-20 lasting neemt daardoor af. Als de spanning over stuurtransistor 53 zover gestegen is dat de spanningsval over stroombron 59 ongeveer anderhalve Volt bedraagt kan stroombron 59 zijn stroom niet geheel kwijt.

Dit betekent dat bij de aanwezige spanningsval over de stroombron 59 deze in verzadiging wordt gestuurd en deze minder stroom afgeeft tot dat 25 deze gelijk is aan de stroom van stroombron 58. Op dat moment worden de dioden 79-1 en 79-2 gesperd en levert stroombron 58 de stroom door de hoofdstroombaan van transistor 61, 62 en 63.

Bij een verdere daling van het ingangssignaal zal de spanning van aftakpunt 69 stijgen naar -50 Volt vermeerderd met een junction 30 spanning. Indien de spanning van dit punt verder wil stijgen dan begint de stroom van stroombron 73 via de dioden 71-1 en 71-2 naar de voedings-klem 77 te vloeien. De spanning op de basis van transistor 62 wordt daardoor vastgehouden en daarmede de spanning van de emitter. Deze emitter-spanning blijft derhalve tot genoemde spanning begrensd, welke 35 -50 Volt vermeerderd met een junction spanning bedraagt. Dit heeft het voordeel dat de spanningsval over de stuurtransistor 63 nooit groter dan -50 Volt kan zijn en derhalve kan deze transistor in dezelfde laag- 800 1 4 10 PHN 9714 16 spannings technologie worden verwezenlijkt als die waarin de stuurtrap 2 wordt verwezenlijkt.

Verder heeft de hoge spanning van aftakpunt 69 enerzijds tot gevolg dat de spanning op de basis van transistor 12 zo hoog is 5 gestegen dat geen stroom van de hoofdstroombaan van transistor 11 meer naar de basis van de transistor 12 kan vloeien, omdat deze via de diode 20 naar de verdere voedingsklem 54 zal vloeien. De transistor 12 is dan gesperd. Om er zeker van te zijn dat de transistor in dit geval altijd gesperd is bevat de basisketen van de stuurtransistor 62 êên 10 diode meer dan het in serie met de voedingsklem 54 opgenomen aantal dioden. ^

Het voordeel van het voeden uit een bron met lagere spanning is aan de hand van het in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld reeds uitvoerig toegelicht.

15 De afname van de basisstroom van stuurtransistor 62 heeft tot gevolg dat deze stuurtmasistor uit verzadiging wordt gestuurd en de spanning van haar collectoren daarmede van aftakpunt 68 toeneemt.

Bij een verdere afname van het ingangssignaal zal de spanning over stuurtransistor 62 verder stijgen omdat steeds meer stroom van stroombron 20 73 via de dioden 71-1 en 71-2 naar de voedingsklem 77 vloeit. Zolang de spanning van het aftakpunt 65 niet stijgt boven de 0 Volt verminderd met een junctionspanning en een restspanning over stroombron 58 zal een spanningstoename over stuurtransistor 62 een spanningsafname over stroombron 58 tot gevolg hebben. De spanning van het aftakpunt 64 blijft op 25 o Volt gefixeerd omdat diode 78 nog steeds de verschilstroom van de stroombronnen 58 en 57 levert, waardoor de spanningsval over stroombron 57 op 50 Volt blijft gefixeerd. De stroombron 58 dient derhalve als belastingsweerstand voor de stuurtransistor 62 in het uitgangsspannings-gebied van ongeveer -50 Volt tot ongeveer 0 Volt.

30 Hetgeen eerder over stuurtransistor 63 en stroombron 59 voor het uitgangsspanningsgebied van -100 Volt tot -50 Volt gezegd is geldt op overeenkomstige wijze voor de stuurtransistor 62 en de stroombron 58 voor het uitgangsspanningsgebied van -50 Volt tot 0 Volt.

Neemt het ingangssignaal zo ver af dat de spanning van af-35 takpunt 68 gelijk is aan 0 Volt vermeerderd met twee jucntion spanningen dan zal de spanning van dit punt niet verder kunnen stijgen omdat de door de stroombron 72 geleverde basisstroom dan via de dioden 70-1, 800 1 4 10 PHN 9714 17 70-2 en 70-3 naar de voedingsklem 76 begint te vloeien waardoor stuur-transistor 61 uit verzadiging wordt gestuurd hetwelk op overeenkomstige wijze als beschreven voor stuurtransistor 62 geeft dat de spanning van aftakpunt 68 gefixeerd wordt op 0 Volt vermeerderd met twee junction 5 spanningen. Dit heeft het voordeel van een tot 50 Volt begrensde spanningsval over stuurtransistor 62.

Tengevolge van de hoge spanning op aftakpunt 68 zal transistor 11 gesperd worden. Om er zeker van te zijn dat transistor 11 in dit geval altijd gesperd is, is het aantal dioden in de stuurketen van 10 stuurtransistor 61 êên groter dan het aantal dioden aangebracht tussen de emitter van transistor 11 en de verdere voedingsklem 53. Om eerder beschreven reden bedroeg dit aantal dioden twee, derhalve komt het aan-tla dioden in de stuurketen van stuurtransistor 61 op drie.

Verder werd tengevolge van de hoge spanning van aftakpunt 68 15 de spanning van aftakpunt 64 zo groot dat de diode 78 werd gesperd. De door de stuurtransistor 63 bepaalde stroom wordt dan door stroombron 57 geleverd.

Tengevolge van de hoge spanning van aftakpunt 64 tot en met 66 zal er achtereenvolgens een basisstroom voor transistor 9 vanaf af-20 takpunt 66 naar de belasting 55 vloeien. Als gevolg daarvan komt transistor 9 in geleiding. Daardoor kan er van aftakpunt 65 een basisstroom voor transistor 8 via de hoofdstroombaan van transistor 9 naar de belasting vloeien, welke transistor 8 doet geleiden. Dan kan er van aftakpunt 64 een basisstroom voor transistor 7 via de hoofdstroombanen 25 van de transistoren 8 en 9 naar de belasting vloeien tengevolge waarvan transistor 7 in geleiding komt. Vanaf voedingsklem 3 zal er dan een be-lastingsstroom via de hoofdstroombanen van de transistoren 7, 8 en 9 naar de belasting 55 vloeien.

Hierbij wordt opgemerkt, dat dan tussen de emitter van 30 transistor 8 en de verdere voedignsklem 52 een spanning van bijna 100 Volt staat.

Derhalve zijn tussen deze emitter en de verdere voedingsklem 52 twee dioden 18-1 en 18-2 geschakeld om de keerspanning over elk van deze dioden tot 50 Volt te begrenzen.

35 Dit brengt met zich mede dat tussen de voedingsklem 75 en het aftakpunt 65 waarop de basis van transistor 8 is aangesloten ook twee dioden moeten worden opgenomen omdat de spanning van de basis 800 1 4 10 PHN 9714 18 van transistor 8 op één junction spanning na gelijk is aan de emitter-spanning. Zodat over elke diode 79-1 en 79-2 maximaal 50 Volt keer-spanning staat. Verder zijn deze twee dioden 79-1 en 79-2 vereist om een uitgangsspanning beneden de -50 Volt de transistor 8 gesperd te 5 houden.

Bij een verdere verlaging van de ingangsspanning zal de spannign van stuurstransistor 61 toenemen en derhalve de spanning over de stroombron 57 afnemen. De stroombron 57 fungeert dan voor de signaal versterkende stuurtransistor 61 als belasting.

10 Hetgeen voor de stroombronnen 58 en 59 en de stuurtransis- toren 62 en 63 verteld is over het uitgangsspanningsgebied van -50 Volt tot 0 Volt respektievelijk van -100 Volt tot -50 Volt geldt op overeenkomstige wijze voor de stroombron 57 en de stuurtransistor 61 in het uitgangsspanningsgebied van 0 Volt tot +50 Volt.

15 Verder wordt opgemerkt dat op identieke wijze als voor het uitvoeringsvoorbeeld in figuur 1 beschreven is betreffende de stroom-omkering ook geldt voor deze in figuur 2 weergegeven versterkerschekeling. In het in deze figuur beschreven uitvoeringsvoorbeeld zijn de spanningen over alle elementen begrensd tot maximaal 50 Volt, behalve stroombronnen 20 72 en 73 waarover de spanning bij het in verzadiging gestuurd zijn van transistor 63 tot respektivelijk 150 en 100 Volt kan oplopen. Welliswaar kan de spanning van de voedignsklemmen 72 en 73 aanmerkelijk verminderd worden, maar meer dan 50 Volt isniet mogelijk, zodat over stroombron 72 nog altijd meer dan 100 Volt kan staan.

25 Dit bezwaar heeft het in figuur 3 weergegeven uitvoerings voorbeeld echter niet.

Dit uitvoeringsvoorbeeld toont een versterkerschakeling waarin de versterkertrap 2 zowel als de stuurschakeling 1 geheel in dezelfde laagspannings technologie gerealiseerd kunnen worden.

30 De in dit uitvoeringsvoorbeeld weergegeven versterkertrap 2 is identiek aan de in figuur 2 weergegeven versterkertrap, alleen de stuurschakeling 1 wijkt enigermate af van de in figuur 2 weergegeven stuurschakeling.

In plaats van de alleen op de basissen van de stuurtransis-35 toren 61 en 62 aangesloten stroombronnen, zijn gedeeltelijk met deze stuurtransistoren in serie in de stuurketen opgenomen stroomspiegel-schakelingen aanwezig. Deze gedeeltelijk in serie met de hoofdstroombaan 800 1 4 10 PHN 9714 19 van transistor 61 geschakelde stroomspiegel bevat een tussen het af-takpunt 67 en de collector van de stuurtransistor 61 geschakelde diode 80 waarvan de geleidingsrichting met die van de stuurtransistor 61 overeenkomt. Deze diode is overbrugd door een weerstand 82 en de basis-S emitterovergang van een hulptransistor 81 van hetzelfde geleidingstype als de transistoren 10 tot en met 12 waarvan de collector op de basis van de stuurtransistor 61 is aangesloten.

Evenzo is tussen aftakpunt 68 en de collector van stuurtransistor 62 een diode 83 aangebracht waarvan de geleidingsrichting 10 overeenkomt met die van de stuurtransistor 62. Deze diode is overbrugd door een weerstand 85 en de basis-emitter overgang van een hulptransistor 84, van hetzelfde geleidingstype als die van hulptransistor 81, en waarvan de collector op de basis van de stuurtransistor 62 is aangesloten. Uit de door de didoe 80 respektievelijk 83 vloeiende referentie-15 stroom wordt door de weerstand 82 respektievelijk 85 en de hulptransistor 81 respektievelijk 84 een gewenste basisstroom voor de stuurtransistor 61 respektievelijk 62 afgeleid, l/oor ingangsspanningen waarvoor de spanning van het aftakpunt 68 respektievelijk 69 meer positief is dan 0 Volt respektievelijk -50 Volt vloeit de overmaat van de door hulp-20 transistor 81 respektievelijk 84 geleverde stuurstroom naar voedingsklem 76 respektievelijk 77 af. Voor ingangsspanningen waarbij de spanning van het aftakpunt 68 respektievelijk 69 meer negatief is dan 0 Volt respektievelijk -50 Volt wordt de stuurtransistor 61 respektievelijk 62 in verzadiging gestuurd, 25 De werking van de versterkerschakeling is verder identiek aan die toegelicht aan de hand van het in figuur 2 weergegeven uitvoe-ringsvoorbeeld. Opgemerkt wordt dat de spanning tussen de aftakpunten 67 en 68 en die tussen de aftakpunten 68 en 69 op eerder beschreven wijze begrensd is tot maximaal 50 Volt, zodat over elk van de elementen 80, 30 81, 82, 83, 84 en 85 een spanning nooit hoger dan 50 Volt kan optreden.

Het in figuur 3 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld kan dus in zijn geheel in dezelfde laagspanningstechniek worden gerealiseerd.

De in de figuren 1, 2 en 3 weergegeven versterkerschakelingen zijn bijzonder geschikt om in telefooncircuits in eht bijzonder abonnee-35 lijnen te worden toegepast. Een ahonneelijn voert op een van zijn aders een gelijkspanning van 0 Volt en op zijn andere ader een gelijkspanning van -50 Volt met een op beide spanningen gesuperponeerd wisselstroom- 800 1 4 10 PHN 9714 20 signaal in de vorm van bijvoorbeeld een spraaksignaal.

Door het aan de ingangsklemmen 31 en 32 toevoeren van geschikte ingangssignalen kan aan de uitgang direct een gelijkspanning van 0 of -50 Volt worden afgenomen. De spanningen van de voedingsklemmen 5 3 en 4 zijn respektievelijk op +50 Volt en van -100 Volt gekozen om zovel voor de ader met een gelijkspanning van 0 Volt een spanningszwaai van +50 Volt ter beschikking te hebben als voor de ader met een gelijkspanning van -50 Volt een spanningszwaai van -50 Volt ter beschikking te hebben voor het aan de abonneelijn afgeven van een weksignaal van 10 voldoende amplitude. De uitvoering met symmetrische voedingsspanningen voor toepassing als audioversterker is reeds eerder beschreven.

Een stroombron welke geschikt is om in de uitvoeringsvoor-beelden van de figuren 2 en 3 te worden toegepast voor het realiseren van elk van de impedanties schakelingen 57, 58 en 59 in de serieketen 15 van de stuurschakeling 1 is in figuur 4 weergegeven. Deze op zich bekende stroombron bevat een met een eerste aansluitklem verbonden serie-schakeling van twee dioden 93 en 94, een over deze dioden aangesloten serieschakeling van een weerstand 95 met de basis-emitterovergang van een transistor 96. De door de transistor 96 vloeiende basisstroom 20 wordt daarbij bepaald door de stroom door de twee dioden 93 en 94, de grootte van de weerstand 95 en de stroom door de basis-emitterovergang van transistor 96. Het verband tussen de stroom door de dioden 93 en 94 en de stroom door weerstand 95 isniet lineair. Door deze basisstroom is de collectorstroom van deze transistor bepaald. Op de collector van 25 transistor 96 is de serieschakeling van een diode 97 en een weerstand 98 aangesloten. Verder is over de diode 97 en weerstand 98 een basis-emitterovergang van een transistor 99 en een weerstand 100 aangesloten, waarbij de collector van transistor 99 op de diode 94 is aangesloten.

De basisstroomv antransistor 99 wordt daarbij bepaald door 30 de stroom door de diode 97 en de verhoudign van de weerstanden 98 en 100. Het verband tussen de stromen door de weerstnad 98 en 99 is nagenoeg lineair. Geneoemde basisstroom bepaald de collectorstroom van transistor 99.

De door de collector van transistor 99 vloeiende stroom, 35 vloiet via de dioden 93 en 94 naar klem 90, waaruit de bovenbeschreven wijze de door de transistor 96 vloeiende stroom wordt afgeleid, welke via de diode 97 en de weerstand 98 vloeit, waaruit de door de transistor 800 1 4 10 « PHN 9714 21 99 vloeiende stroom wordt afgeleid. Als deze niet overeenkomt met de stroom waarvanis uitgegaan zal door het genoemde niet lineaire verband een betere aanpassing van de stromen worden verkregen. Deze instelling loopt derhalve naar een evenwicht. Van deze stroombron is de versterings-5 faktor van de transistor 96 groter dan één. Dit geeft een rondgaande versterking groter dan één in de lus gevormd door transistor 96, diode 91 en transistor 99 en de weerstanden 98 en 100, waardoor deze stroombron bij het aansluiten van een spanning over de klemmen 90 en 91 zelf start.

10 Indien de stroom van deze stroombron niet volledig kan worden afgenomen, gaan de transistoren 96 en 99 in verzadiging. Tengevolge hiervan neemt de versterkingsfaktor van deze transistoren af waardoor de stroomverhouding tussen de stromen door de weerstand 95 en de dioden 93 en 94 zowel als die door de weerstanden 98 en 100 zich 15 zal gaan wijzigen en de stroombron zich op een nieuw evenwicht kan instellen bij de kleinere afgegeven stroom.

De spanning tussen de aansluitklemmen kan over een groot spanningsbreik variëren omdat de onderste en de bovenste helft van de stroombron met behulp van de collectoren van de transistoren 97 en 99 20 op elkaar zijn aangesloten.

Tot een spanning vanaf 50 Volt tot eenspanning welke iets groter is dan twee junctionspanningen blijft de schakeling als stroombron werken. Daarna stelt deze impedantieschakeling zich op genoemde wijze op een lagere stroom in.

25 Door genoemde eigenschappen is deze stroombron geschikt om in de uitvoeringsvoorbeelden weergegeven in de figuren 2 en 3 te worden toegepast als impedantieschakeling.

30 35 800 1 4 10

Claims (7)

1. Een versterkerschakeling bevattende een stuurschakeling, een daarop aangesloten versterkertrap en twee voedingsklemmen gekoppeld met voedingsbronnen voor het aan de voedingsklemmen toevoeren van onderling verschillende potentialen, waarbij de versterkertrap 2n 5 (n = 2, 3, ...) transistoren bevat, elk voorzien van een hoofdstroombaan en een stuurelektrode, waarbij de hoofdstroombanen in serie tussen : de twee voedingsklemmen zijn aangesloten, een uitgangsklem bevat voor het aansluiten van een belasting, welke uitgangsklem aangesloten is op het verbindingspunt van de n met de (n+1) hoofdstroombaan van de 10 serieschakeling van transistoren, waarbij de n transistoren gelegen tussen een eerste van de twee voedingsklemmen en de uitgangsklem van een complementair geleidingstype zijn als de n transistoren gelegen tussen de uitgangsklem en de tweede van de twee voedingsklemmen, 2(n - 1) verdere voedingsklemmen bevat welke via tenminste één aan elke 15 klem individueel toegevoegde diode êên op één met de niet met de uitgangsklem verbonden doorverbindingspunten van opeenvolgende hoofdstroombanen van de serieschakeling van de transistoren zijn aangesloten, welke verdere voedingsklemmen tevens aangesloten zijn op verdere voedingsbronnen voor het aan deze voedingsklemmen afgeven van tussen de poten-20 tialen van de twee voedingsbronnen gelegen voedingsspanningen, waarbij de individueel toegevoerde dioden zodanig zijn geschakeld dat de op een bepaald verbindingspunt aangesloten diode spert als in absolute zin de potentiaal van dat doorverbindingspunt stijgt boven de potentiaal van de met die diode gekoppelde verdere voedingsklem, daardoor gekenmerkt, 25 dat de verdere spanningsbronnen een tenminste nagenoeg zelfde reeks van incrementeel dalende voedingsspanningen zowel toevoert aan de respectievelijke (n - 1) verdere voedingsklemmen gerekend vanaf die van de twee voedingsklemmen welke de hoogste polariteit heeft tot aan de uitgangsklem als aan de respectievelijke (n - 1) verdere aansluit-30 klemmen gerekend vanaf de utgangsklem tot aan de andere van de twee voedingsklemmen.

2. Versterkerschakeling volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt, dat de 2(n - 1) transistoren zodanig zijn gedimensioneerd dat de lekstromen van de transistoren in elke groep (n - 1) opeenvolgende 35 transistoren gelegen aan beide zijden van de uitgangsklem toenemen gezien vanaf elk van de voedingsklemmen naar de uitgangsklem.

3. Versterkerschakeling volgens conclusie 1, waarbij de stuur- 800 1 4 10 PHN 9714 23 schakeling een tussen voedingsklemmen aangesloten serieketen bevat, daardoor gekenmerkt, dat de serieketen vanaf de eerste voedingsklem naar de tweede voedingsklem achtereenvolgens n impedantieschakelingen, eventueel een spanningsverschuivingstrap en n stuurtransistoren bevat, 5 dat de stuurketen een aan elke impedantieschakeling en aan elke stuur-transistor individueel toegevoegd aftakpunt bevat, dat de aftakpunten één op êên en in opeenvolging aangesloten zijn op de basisaansluitklem-men van de versterkertrap, dat de verdere voedingsklemmen elk via tenminste één in doorlaatrichting geschakelde diode één op één op de 10 n opeenvolgende aftakpunten toegevoegd aan elke impedantieschakeling aangesloten is, en dat de verdere voedingsklemmen elk via tenminste één in sperrichting geschakelde diode één op één en in opeenvolging aangesloten is op de basissen van de eerste n-1 stuurtransistoren, en dat een ingangsklem op de basis van de n® stuurtransistor is aangesloten. 15

4. Versterkerschakeling volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt, dat de stuurtransistoren van hetzelfde geleidingstype zijn als de n tussen de eerste aansluitklem en de uitgangsklem gelegen transistoren in de versterkertrap, dat de kollektoren van de laatste n-1 stuurtransistoren doorverbonden zijn met de emitters van de eerste n-1 20 stuurtransistoren, en dat de kollektor van de eerste stuurtransistor met/onderste impedantieschakeling eventueel via een spanningsverschuivingstrap is gekoppeld en de basissen van de n-1 eerste stuurtransistoren via individuele stroombronnen êên op één en in opeenvolging 0 aangesloten zijn o p de eerste voedingsklem tot en met de (n-2) 25 verdere voedingsklemmen.

5. Versterkerschakding volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt, dat de ne impedantieschakeling eventueel via een spanningsverschuivingstrap en via een in doorlaatrichting geschakelde diode op de kollektor van de eerste stuurtransistor is aangesloten en dat de emitter van de 30 me stuurtransistor met m = 1, 2, ..., (n-2) via een in doorlaatrichting geschakelde diode op de (m+1) stuurtransistor is aangesloten, dat over elke van deze dioden een weerstand in serie met een emitterbasisovergang van een hulptransistor is aangesloten, waarvan de kollektor op de basis van die stuurtransistor is aangesloten van welke stuurtransistor de 35 kollektor op de basis van de hulptransistor is aangesloten.

6, Versterkerschakeling volgens conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt, dat het aantal dioden gelegen tussen elk van de voedings- 800 1 4 10 if -. ► PHN 9714 24 klemmen van de versterkertrap en de daarmede gekoppelde doorverbindings-punten van de hoofdstroombanen van de transistoren gelijk is aan het aantal hoofdstroombanen van de transistoren in de serieschakéling gelegen tussen die verdere voedingsklem en de dichtsbijgelegen voedingsklem 5 en dat het aantal dioden gelegen tussen de verdere voedingsklemmen en de aftakpunten van de serieketen van de stuurschakeling welke toegevoegd zijn aan de impedantieschakelingen gelijk is aan het aantal impedantie-schakëüng gelegen tussen elk van deze verdere voedingsklemmen en de eerste voedingsklem, en dat het aantal dioden gelegen tussen de 10 verdere voedingsklemmen en de stuuringangen van de stuurtransistoren gelijk is aan het aantal hoofdstroombanen van de stuurtransistoren welke gelegen zijn tussen elk van de verdere voedingsklemmen en de tweede voedingsklem, vermeerdert met êên.

7. Versterkerschakding volgens een der conclusies 3 tot en met 5, 15 daardoor gekenmerkt, dat elke impedantieschakding als stroombron kan worden uitgevoerd. 20 25 30 35 800 1 4 10