SE432168B - Forsterkarkoppling - Google Patents

Description

lU 15 20 25 8.1205J967-6 dock den egenskapen att den ej behöver så hög spänning vid låga temperaturer på grund av att tröskelspänningen har en positiv temperaturkoefficient.

Enligt uppfinningen kan detta förhållande utnyttjas för att vid en förstärkar- koppling med ett ingångssteg med minst en fälteffekttransistor direktkopplad till ett bipolärt förstärkarsteg optimalt utnyttja tillgänglig matningsspänning.

Uppfinningens kännetecken framgår av bifogade patentkrav.

F IGURBESKRIVNING Uppfinningen skall beskrivas närmare i anslutning till bifogade figur som visar ett principschema för en elektretmikrofonförstärkare.

FÜREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I figur 1 betecknar 11 en integrerad förstärkare med endast tre yttre anslut- ningar nämligen l2 som är gemensam signalutgång' och positiv spännings- matning, 13 som är gemensam punkt för förstärkarens in- och utgång (jord) samt negativ spänningsmatning samt signalingången 14. En elektretmikrofon M är ansluten mellan sígnalingången 14 och jord 13. Den integrerade kretsen är uppbyggd på konventionellt sätt med p-substrat och ett epitaktískt n-skikt i vilket transistorer och andra element utförts i diffusionsteknik.

Förstänkarens íngångssteg består av en fälteffekttransistor G12 av P-kanaltyp vars styre âr anslutet till ingången 14. Fâlteffekttransistorn G12 strömmatas av en strömspegelkoppling innefattande transistorerna-Gl och G2 och fälteffekt- transistorn G3. Fälteffekttransistorn G3 som är identiskt lik fälteffekttran- sistorn G12 är kopplad som en konstantströmgenerator som matar den diod- kopplade transistorn G1. Strömmen iG1 "speglas" till den identiskt lika tran- sistorn G2 som driver samma ström genom fälteffekttransistorn G12. Tran- sistorn G2 skall arbeta linjärt.

Kollektorn i fälteffekttransistorn G12 är direktkopplad till basen i emitter- följarsteget G13 vars kollektor strömmatas av fälteffekttransistorn G14.

Kollektorn i transistorn G13 är direktkopplad till basen iNPN-transistorn G15 vars emitter-kollektorkrets är direktkopplad till matningsledningarna 12, 13. 10 15 2D 25 30 8205967-6 Transistorerna G13 och Glla kan tillsammans betraktas som ett emitterföljar- steg med hög strömförstärkning.

Styret pà fälteffekttransistorn G12 är via en mycket högohmig resistans, ansluten till utgången 15 fran en referensspänningskälla 16 av bandgaps- referenstyp. Bandgapsreferensen 16 består av transistorerna G4, G5, G6 G7 och G8 som pa känt sätt är anordnade i en strömspegelkoppling. Transístor- erna G7 och G8 är av olika storlek och har därför olika strömtäthet för samma ström. G7 är i exemplet den transistor som tar' störst yta. Transistor- erna G4, G5 och G6 harsamma storlek och de för genom strömspeglingen samma ström. Genom den lägre strömtätheten i transistorn G7 kommer denna att ha lägre bas-emitterspänningsfall. Skillnaden i bas-emitterspänningsfall mellan transistorerna G7 och G8 erhålls över resistansen R3 i ernitterkretsen.

Bandgapsreferensens referensström ger upphov till en lika stor ström genom transistorn G6 vars kollektor är ansluten till jord över resistanserna R5 och Rä.

Spänningsfallet över dessa resistanser tas ut som referensspänning i punkten 15 och utgör förspänning till fälteffekttransistorn G12 i förstärkarens ingångssteg.

Da spänningsmatningen kopplas in till bandgapsreferensen 16 flyter ingen ström till någon av transistorerna G7 och G8 varför den ej kan starta. För att möjliggöra start är transistorn G9 inkopplad parallellt med transistorn G7 och resistansen R). Basen i transistorn G9 är ansluten till kollektorn i tran- sistorn 'G11 I inkopplingsögonblicket har transistorn G13 momentant bas- spänningen 0 och är kraftigt ledande. Basen i transistorn G15 blir positiv och transistorn G9 blir ledande. Transistorn G4 blir ledande och ström börjar flyta i bandgapsreferenskopplingen 16. Spänningsfallet över RI: stryper G9.

Såsom nämnts inledningsvis kommer emittern pa fälteffekttransistorn G12 att fa en spänning som med ett bas-emitterspänningsfall understiger matnings- spänningen på matningsledningen 12. Samma spänning har också styret pa G12 pa grund av strömspegelkopplingen G3, G1, G2. Den identiska fälteffekt- transistorn G3 har nämligen emitter och styre sammankopplade.

Basemitterspänningsfallet i en bipolär transistor har en temperaturkoefficient på -2 mV/OC. I föreliggande koppling där förstärkaren skall arbeta mel- lÛ 15 20 8205967-6 lan -20°C och +70°C fordras att bas-emitterspänningen höjs avsevärt hos den bipolära transistorn G13 för att kollektorströmmen och därmed förstärkningen skall kunna upprätthallas. Detta innebär att fälteffekttransistorn G12 maste nöja sig med en lägre emitter-kollektorspänning om inte totala matnings- spänningen över kretsen kan öka. En fälteffekttransistor har dock en tempera- turkoefficient för strypspänningen Vp som är positiv. Det är därför möjligt att dimensionera iörspänningen i punkt 15 sa att den far en positiv temperatur- koefficient. Genom lämpligt val av denna positiva temperaturkoefficient är det möjligt att utnyttja fälteffekttransistórns egenskaper sa att bada förstärkar- stegen far i stort sett konstant förstärkning vid acceptabelt lag distorsion över hela temperaturomradet. Transistorn G13 far vid laga temperaturer en högre andel av tillgänglig matningsspänning medan fälteffekttransistorn som far bättre data vid lägre temperaturer far nöja sig med en lägre andel. Vid högre temperaturer är förhållandet det motsatta.

Temperaturregleringen av förspänningen i punkten 15 astadkoms genom att välja temperaturkoefficienten för bandgapsreferensen 16. För denna gäller att temperaturkoefficienten bestäms av temperaturkoefficíenten hos resistan- .sen RJ' plus temperaturkoefficienten hos skillnaden i bas-emitterspänning mel- lan transistorerna G8 och G7. Dessa parametrar inställs lämpligen sa att temperaturkoefficienten för spänningen i punkten 15 är av samma storleksord- ning som för bas-emitter spänningen i transistorn G13 men med motsatt tecken dvs ca +2mV/°C. f:

Claims (2)

1. üçüåâífi? - 6 PATENTKRAV l. F örstärkarkoppling för lag matningsspänning innefattande en förstärkare med en första transistor av fëlteffekttyp (G12) och en till denna direktkopplad bipolär transistor (G13) där den bipolära transistorns bas-emitterkrets och fälteffekttransistorns emitter-kullektorkrets är anslutna i serie över matnings- spänningskällan, k ä n n e t e c k n a d av att den första fälteffekttransistorn ingår i en strömspegelkoppling (Gl, G3, G2, G12) i vars strömgeneratorgren (Gl, G13) ingår en med den första fälteffekttransistorn (G12) identisk andra fält- effekttransistor (G3) vars styre är direktanslutet till emittern varigenom även den första fälteffekttransistorns kollektor alltid följer styrets spänning, samt av att den första fälteffekttransistorns (G12) styre är anslutet till en förspän- ningskälla (16) vars temperaturkoefficient har i huvudsak samma absolutvärde som temperaturkoefficienten för bas-emitterspänningen i bipolärtransis- torn (G13) men motsatt tecken.

2. F örstärkarkoppling enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att förspänningskällan utgörs av en bandgapsreferens (G4, G5, G6, G7, G8).