NL8003197A - Geintegreerde versterkerschakeling. - Google Patents

Description

* % EHN 9765 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Geïntegreerde versterkerschakeling"

De uitvinding heeft betrekking op een geïntegreerde versterkerschakeling omvattende een eerste en een tweede transistor waarvan de basiselektroden naar een ingang van de versterkerschakeling voeren, de emitterelektroden onderling gekoppeld zijn en de kollektorelektroden 5 naar een met een uitgangs impedantie belaste uitgang van de versterkerschakeling voeren en via een belastingsschakeling naar een voedings-aansluitpunt, waarbij de belastingsschakeling ter verhoging van de versterking bij hogere frequenties een derde en een vierde transistor van hetzelfde geleidingstype als de eerste een tweede transistor omvat, van 10 welke derde respektievelijk vierde transistor de hoofdstrocmbaan in serie is geschakeld met de hoofdstrocmbaan van de eerste respektievelijk tweede transistor doordat de emitterelektrode van de derde respektievelijk vierde transistor met de kollektorelektrode van de eerste respektievelijk tweede transistor is gekoppeld en de kollektorelektrode van de 15 derde respektievelijk vierde transistor via een eerste respektievelijk tweede Impedantie met het genoemde voedingsaansluitpunt is verbonden, waarbij een derde respektievelijk vierde impedantie is qpgenomen in de basisketen van de derde, respektievelijk vierde transistor.

Een dergelijke versterkerschakeling is bekend uit een artikel 20 van J. Chona in IEE Proceedings, Vol. 127, no. 2, april 1980, pag. 61-66 met als titel "Actively peaked broadbanded monolithic amplifier", in het bijzonder figuur 7. Bij een dergelijke versterkerschakeling wordt het inductieve karakter van de derde en vierde transistor met in de basisketens genoemde derde en vierde impedantie gebruikt cm bij bepaalde 25 frequenties een verhoging van de versterking te verkrijgen teneinde afval bij hogere frequenties tengevolge van transistoreigenschappen en/of parasitaire capaciteiten te compenseren of zelfs om bij bepaalde frequenties een opslingering van de versterkingsfaktor van de versterker-trap te verkrijgen. De basiselektroden van die derde en vierde transistor 30 zijn daarbij via die derde en vierde impedantie met een punt op konstante potentiaal verbonden.

Bij verschillende toepassingen van hoogfrequente versterkers, zoals in afstemschakelingen in bijvoorbeeld televisieontvangers, is het 800 3 1 97 *' * PHN 9765 2 ongewenst dat de versterker laagfrequent versterking vertoont. Gelijk-spannings- en laagfrequent versterking heeft tot gevolg dat eventuele ingangs- gelijkspanningen -veroorzaakt door ongelijke instelling van de eerste en tweede transistor of door aan de eerste en tweede transistor 5 voorafgaande schakelingen- versterkt aan de uitgang verschijnen, waardoor een galvanische koppeling met een volgende schakeling met differentiële ingang niet goed mogelijk is. Een oplossing hiervoor is een capacitieve koppeling met de volgende schakeling die echter als bezwaar heeft dat de geïntegreerde schakeling voor het aansluiten van de beide daarvoor be-10 nodigde condensatoren van extra aansluitpennen voorzien moet worden, dat er externe componenten nodig zijn, dat dit hoogfrequent stoorstraling tot gevolg heeft en dat de kans op instabiliteiten hierdoor toeneemt. Een andere mogelijke oplossing is het onderdrukken, van de gelijkspannings-versterking door middel van een laagfrequent tegenkoppeling via een al-15 thans gedeeltelijk extern aan te brengen KC-netwerk, wat soortgelijke bezwaren oplevert.

Voomoemde bezwaren hebben tot gevolg dat het moeilijk is cm gevoelige hoogfrequent versterkers op één enkel halfgeleidersubstraat te kcmbineren met andere schakelingen zoals frequentiedelers bijvoorbeeld 20 voor televisieafstemeenheden.

Met het oog op combinatie met andere schakelingen op één enkel halfgeleidersubstraat is het bovendien van belang het benodigde aantal componenten zo klein mogelijk te houden en de dissipatie minimaal te houden.

25 De uitvinding beoogt een versterkerschakeling van het in de aanhef genoemde type waarbij de gelijkspanningsversterking onderdrukt wordt zonder de noodzaak van extern aan te sluiten, componenten en met een minimum aan componenten en met een minimale dissipatie.

De uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat de basiselektrode 30 van de derde transistor via genoemde derde impedantie met de kollektor-elektrode van de vierde transistor is verbonden en de basiselektrode van de vierde transistor via genoemde vierde impedantie met de kollektor-elektrode van de derde transistor is verbonden.

Door de maatregel volgens de uitvinding wordt gelijkspannings-35 versterking onderdrukt doordat een variatie van de gelijkstroom in een van de kollektorketens van de eerste en tweede transistor via de kruis-gekoppelde derde en vierde transistor de spanningvariatie aan de kolléktor van de andere van die eerste en tweede transistor kan kcmpense- 800 3 1 97 PHN 9765 3 ren. Dat dit de hoogfrequent versterking niet onderdrukt komt door het inductieve karakter van de derde en vierde transistor waardoor de impedantie van de door de derde en vierde transistor gevormde belastings-schakeling met de frequentie toeneemt en de signaalstrocm via een belas-5 ting tussen de kollektoren van de eerste en tweede transistor gaat vloeien. Bovendien vereist de maatregel volgens de uitvinding geen extra componenten maar bespaart zelfs componenten doordat de in de genoemde bekende schakeling vereiste gelijkspanningsinstelbron voor de basiselektroden van de derde en vierde transistor overbodig is geworden.

10 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de figuur die een versterkerschakeling volgens de uitvinding ·toont. Deze schakeling omvat een eerste (T^) en tweede (T2) transistor die als verschilversterker geschakeld zijn doordat de emitterelektroden met een ruststroombron 6, die een stroom 21 voert, zijn verbonden. De basis-13 elektroden zijn met een differentiële ingang 1, 2 verbonden. De kollektor-eiektroden voeren naar een uitgang 3,4 waartussen een belasing 11, met weerstandswaarde R^, aanwezig is, welke belasting 11 door de ingang van een volgende schakeling gevormd kan zijn. De kollektoreléktrode van transistor respektievelijk T2 is via de emitter-kollektorweg van een transistor 20 respektievelijk T4 in serie met impedantie 7 respektievelijk 8, elk in dit voorbeeld met weerstandswaarde R , met een voedingsaansluitpunt 5 verbonden. De basiselektrode van transistor is via impedantie 10, met in dit voorbeeld een weerstandswaarde R, » met de kollektor van transistor b verbonden en de basiselektrode van transistor Tj is via een impedantie 25 9,. met in dit voorbeeld een weerstandswaarde R^, met de kollektor van transistor T3 verbonden.

Voor gelijkstromen en relatief laagfrekwent signaalstremen is de emitteringangsimpedantie van transistoren en relatief laagohmig ten opzichte van de belasing 11. De kollektorgelijkstrcmen en laagfrequent 30 wisselstromen van transistoren en T2 vloeien dus hoofdzakelijk via de emitter-kollektorwegen van transistoren en T^.

Vloeien er in de kollektorketens van transistoren en T2 stranen I+i respektievelijk I-i met i de komponent tengevolge van een ingansgelijkspanningsverschil 2V^ of een ongelijkheid in de transistoren 35 T.j en T2, dan geldt voor de spanning Vu aan uitgangsklem 3 -en het tegengestelde voor de spanning van uitgangsklem 4- tengevolge van de gelijkstroomccmponent i: 8003197 ψ· * ΡΗΝ 9765 4

V = ir + rA + R iR + ~R U 0 Dfh C^> C /3 C

met de stroanversterkingsfaktor van de transistoren en en rQ

de differentiële gelij kstrcomweerstand van de basis-emitterovergangen van transistoren en T^. Deze spanning is dus opgebouwd uit de spanning irQ over de basis-emitterovergang van transistor T3, de spanning 1(1^ + &0)/β van de basisstrocm van transistor T3 over impedanties 10 en 8 en de spanning iRc(1 van de kollektorstrocm van transistor over impedantie 8. Deze spanning tengevolge van de gelijkstroonverschil kotponent i is gelijk aan nul te maken door de diverse parameters zodanig te kiezen dat r+ ^ - (1 - 1)R = o 25 mV ^

Voor rQ geldt: rQ = —j— dus de voorwaarde voor uitgangsgelijkspannings-verschil onderdrukking luidt:

I (1 - J-)R - = 25 mV

ή c P

Deze voorwaarde kan door keuze van drie vrij te kiezen parameters I, R

V

en R^ bereikt worden. Hierdoor blijven er voldoende vrijheidsgraden over cm het hoogfrequent gedrag van de schakeling te kunnen optimaliseren 2G zonder verlies van de gelijkspanningsverschilonderdrukking.

Voor s ignaalstranen met hogere frequenties neemt de emitter-ingangsimpedantie van de transistoren en T^, die op de getoonde wijze geschakeld een inductief karakter vertonen, toe en wordt over uitgangs-impedantie 11 een versterkte signaalspanning verkregen.

25 30 35 800 3 1 97

Claims (1)

1. PHN 9765 5 Conclusie; Geïntegreerde versterkerschakeling omvattende een eerste en een tweede transistor waarvan de basiselektroden naar een ingang van de versterkerschakeling voeren, de emitterelektroden onderling gekoppeld zijn en de kollektorelektroden naar een met een uitgangsimpedantie belaste 5 uitgang van de versterkerschakeling voeren en via een belastingsschake-ling naar een voedingsaansluitpunt, waarbij de belasingschakeling ter verhoging van de versterking bij hogere frequenties een derde en een vierde transistor van hetzelfde gëleidLngstype als de eerste een tweede transistor omvat, van welke derde respectievelijk vierde transistor 10 de hoofdstrocmbaan in serie is geschakeld met de hoofdstrocmbaan van de eerste respektievelijk tweede transistor doordat de emitterelektrode van de derde respektievelijk vierde transistor met de koliektor-elektrode van de eerste respektievelijk tweede transistor is gekoppeld en de kollektorelektrode van de derde respektievelijk vierde transis-15 tor via een eerste respektievelijk tweede impedantie met het genoemde voedingsaansluitpunt is verbonden waarbij een derde respektievelijk vierde impedantie is opgencmen in de basisketen van de derde respektievelijk vierde transistor met het kenmerk, dat de basiselektrode van de derde transistor via genoemde derde impedantie met de kollektor-20 elektrode van de vierde transistor is verbonden en de basiselektrode van de vierde transistor via genoemde vierde impedantie met de kollektorelektrode van de derde transistor is verbanden. 25 30 35 800 3 1 97 1/1 5 -ί-k-vB (Re!. -7 (Rel -8 T ,9 10, ¥ ciË> 's-tI-/Χχ-RT‘ +vu 11 -vu ·'—b-c£p-' 3 (RL) i k+i I-i—I 21- 0^6 PHN 9765 800 3 1 97