DE1257212B

DE1257212B - Differentialverstaerkerschaltung mit Transistoren, deren gemeinsame Elektroden an ein Stromregulierelement angeschlossen sind

Info

Publication number: DE1257212B
Application number: DER42880A
Authority: DE
Inventors: Arthur John Leidich
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1965-03-19
Filing date: 1966-03-18
Publication date: 1967-12-28
Also published as: US3444476A; GB1131217A; SE313342B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche Kl.: 21 a2-18/02

Nummer: 1257212

Aktenzeichen: R 42880 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 18. März 1966

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Differentialverstärkerschaltung mit Transistoren, deren gemeinsame Elektroden an ein Stromregulierelement angeschlossen sind

Die Erfindung betrifft Differentialverstärkerschaltungen mit Transistoren als Verstärkerelementen. Differentialverstärker werden bekanntlich dazu verwendet, die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen, die zwei verschiedenen Eingängen zugeleitet werden, zu verstärken, wobei die Entstehung von mehrdeutigen Ausgangssignalen nach Möglichkeit vermieden werden soll. Mehrdeutige Ausgangssignale können entweder durch Fehlanpassung von Schaltungselementen oder durch unerwünschte Gleichtaktsignale hervorgerufen werden. Für viele Anwendungszwecke, beispielsweise bei galvanisch gekoppelten Kaskadenverstärkern, wird außerdem gefordert, daß der DifFerentialverstärker in der Lage ist, durch Schwankungen der Speisespannung bedingte Abwanderungen der Betriebsspannungen weitgehend zu verhindern. Viele vorbekannte Verstärkeranordnungen haben den Nachteil, daß sie gegen Betriebsspannungsschwankungen ziemlich empfindlich sind und daher komplizierte Spannungsversorgungsschaltungen benötigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Differentialverstärkerschaltung zu schaffen, bei welcher sowohl die durch Speisespannungsschwankungen bedingte Abwanderung der Betriebsgleichspannungen als auch die Verstärkung mehrdeutiger Signale vermieden ist.

Die Erfindung geht aus von einer Differentialverstärkerschaltung mit Transistoren mit jeweils Eingangselektrode, Ausgangselektrode und gemeinsamer Elektrode als Verstärkerelementen, bei der in

einer ersten Differentialstufe mit zwei Verstärker-

elementen diese mit ihren Ausgangselektroden über getrennte Lastimpedanzen mit einem gemeinsamen

Arbeitsimpedanzelement verbunden und mit ihren 2

gemeinsamen Elektroden gemeinsam an ein Strom-

regulierelement, insbesondere einen Transistor, an- Differentialstufe entwickelte Signal auf den gemeingeschlossen sind, und bei der die Ausgangselektroden samen Arbeitswiderstand der ersten Stufe im negativen dieser beiden Verstärkerelemente an die beiden Ein- Sinne rückgekoppelt wird und durch diese Gegengänge einer zweiten Differentialstufe mit zwei Ver- kopplung fehlanpassungsbedingte Falschsignale sowie Stärkerelementen angekoppelt sind. Zur Lösung der 40 Gleichtaktsignale unterdrückt und die durch Speisegestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Spannungsschwankungen bedingte Abwanderung der zwischen den beiden Differentialstufen eine Gegen- ■ Betriebsgleichspannungen unterbunden werden,
kopplungsanordnung mit einem Transistor vorgesehen In Weiterbildung der Erfindung ist mit der Eingangsist, dessen Eingangselektrode an den gemeinsamen elektrode des Gegenkopplungstransistors ein zweites Anschlußpunkt der zusammengeschalteten gemein- 45 Stromregulierelement verbunden, das entweder aus samen Elektroden der Verstärkerelemente der zweiten der Reihenschaltung zweier Widerstände, deren eines

Ende mit der Eingangselektrode und deren Verbindungspunkt mit der gemeinsamen Elektrode des Gegenkopplungstransistors verbunden ist, oder aus 50 einem Widerstand, der mit seinem einen Ende an die Eingangselektrode des Gegenkopplungstransistors angeschlossen ist, oder aus einem Transistor, der mit

709 710/393

Anmelder:

Radio Corporation of America, New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Arthur John Leidich, New Brunswick, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 19. März 1965 (441090)

Stufe angeschlossen ist und dessen Ausgangselektrode mit dem gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement der ersten Stufe verbunden ist, wobei dieser Transistor als Phasenumkehrer wirkt.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß das am gemeinsamen Elektrodenanschluß der zweiten

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seiner Eingangselektrcde mit der gemeinsamen Elek- angeschlossen. Der Emitter des Transistors Q6 ist trcde des Gegenkcpplungstransistors verbunden und über einen Widerstand R4 mit der zweiten Speisemit seiner Ausgangselektrode an die Eingangselektrcde klemme 6 verbunden.

des Gegenkcpplungstransistors angeschlossen ist, be- Da die Basis und der Kollektor des Transistors Q6 stehen kann. An Stelle eines einzigen Gegenkopplungs- 5 zusammengeschaltet sind, wirkt der Basis-Emittertransistors kann auch eine Transistorkaskade mit einer Übergang des Transistors Q6 als Diode. Dadurch, solchen Anzahl vcn Einzeltransistoren vorgesehen daß die Basis-Emitter-Dicde des Transistors Q6 und sein, daß sie Gegenkopplung bei Phasenumkehr der Widerstand R4 in Reihe zwischen die Basis des bewirkt. Transistors Ql und die zweite Speiseklemme 6 ein-In den Zeichnungen zeigt io geschaltet sind, wird eine Temperaturstabilisierung für Fig. 1 das Schaltschema eines mehrstufigen Ver- den Transistor Ql erhalten. Die Transistoren Q6 stärkers mit Gegenkopplung von einer zweiten auf und Ql sind vorzugsweise als integrierte Bauelemente eine erste Differentialstufe, in einem gemeinsamen Halbleiterblock ausgeführt. Fig. 2A und 2B Schaltschemata anderer Ausbil- Die Wirkungsweise dieses Temperaturstabilisierungsdungen der Gegenkopplung nach Fig. 1, 15 netzwerkes, das an sich nicht Gegenstand vorliegender F i g. 3 das Schaltschema einer anderen Ausfüh- Erfindung ist, ist in der USA.-Patentschrift 2 951 208 rungsform eines mehrstufigen Verstärkers mit Gegen- (Erfinder: L. E. B a r 10 n) im einzelnen beschrieben, kopplungsschaltung ähnlich denen nach F i g. 1 In der zweiten Differentialstufe sind die Transisto- und 2 und ren Q3 und QA mit ihren Kollektoren über getrennte F i g. 4 das Schaltschema der nachgeschalteten 20 Lastimpedanzelemente RC3 und RCA an eine erste Differentialstufe nach F i g. 3 für den Betrieb mit Speiseklemme 7 angeschlossen. Die Emitter der Zweitakteingang und -ausgang. Transistoren Q3 und QA sind gemeinsam an das eine In der Schaltung nach F i g. 1 bilden die beiden Ende eines Widerstands RS angeschlossen. Das an-Differentialstufen 1 und 2 eine mehrstufige Verstärker- dere Ende des Widerstands R5 ist über einen Wideranordnung mit einem Gegenkopplungszweig 3. Die 25 stand R6 mit einer zweiten Speiseklemme 8 verbunden, gestrichelt dargestellten Verbindungen zwischen den Von den Kollektoren der Transistoren Q3 und Q4 Stufen 1 und 2 deuten an, daß zwischen diese Stufen kann ein entweder eintaktiges oder zweitaktiges weitere Differentialstufen eingeschaltet sein können. Ausgangssignal abgenommen werden. Im vorliegenden Ferner können den Stufen 1 und 2 weitere Differential- Fall ist ein eintaktiger Ausgang V₀ am Kollektor des stufen vor- oder nachgeschaltet sein. Zu Erläuterungs- 3° Transistors QA vorgesehen.

zwecken sind die aktiven Verstärkerelemente in den Die Ausgangssignale der ersten Differentialstufe

einzelnen Stufen und im Gegenkopplungszweig als werden auf die Eingänge der zweiten Differentialstufe

bipolare Transistoren mit Basis, Kollektor und Emitter gekoppelt, indem die Kollektoren der Transistoren

als Eingangs-, Ausgangs- bzw. gemeinsamer Elektrode QX und Ql mit den Basen der Transistoren QA bzw.

dargestellt. Man kann für die Verstärkerelemente 35 Q3 verbunden sind. Getrennte Speisespannungen Vi

auch Feldeffekt-Bauelemente mit Steuerelektrode, und V3 werden den ersten Speiseklemmen 5 bzw. 7

Senkenelektrode und Quellenelektrode als Eingangs-, zugeleitet, und getrennte Speisespannungen Vl und V4

Ausgangs- bzw. gemeinsamer Elektrode verwenden. werden den zweiten Speiseklemmen 6 bzw. 8 zugelei-

Bekannte Typen von Feldeffekt-Bauelementen sind tet. Man kann aber auch die Speisespannungen Vl

beispielsweise der Dünnschichttransistor (TFT) und 40 und V3 und die Speisespannungen Vl und V4 jeweils

der Metalloxydhalbleiter (MOS). Die physikalischen einer gemeinsamen Spannungsquelle entnehmen. Die

und betrieblichen Eigenschaften des Dünnschicht- Basen der Transistoren Qi und Ql können über

transistors sind teilweise in einer Arbeit von P. K. getrennte Widerstände (nicht gezeigt) auf einem

Weimer: »The TFT—A New Thin Film Tran- Bezugspotential, beispielsweise Masse, liegen,

sistor«, in der Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, 45 Im Gegenkopplungszweig 3 ist der Transistor QS

Juni 1962, S. 1462 bis 1469, beschrieben. Der MOS- mit seiner Basis an den gemeinsamen Anschlußpunkt

Feldeffekttransistor ist in einer Arbeit von S. R. der Emitter der Transistoren 03 und Q4 angeschlossen.

H ο f s t e i η und F. P. H e i m a η: »The Silicon Der Emitter des Transistors QS ist über einen Wider-

Insulated-Gate Field-Effect Transistor«, in der Zeit- stand Re mit dem Verbindungspunkt der Widerstände

schrift »Proceedings of the IEEE«, September 1963, 5° RS und R6 verbunden. Der Kollektor des Transistors

S. 1190 bis 1202 bsschrieben. QS ist mit dem gemeinsamen Arbeitsimpedanz-

In der ersten Differentialstufe sind die Transistoren element Ri am gemeinsamen Anschlußpunkt 4 ver-

Qi und Ql mit ihren Kollektoren über getrennte bunden.

Lastimpedanzelemente RCi und RCl an einen gemein- Die Werte der Speisespannung Vl und die Werte

samen Verbindungspunkt 4 angeschlossen. Ein ge- 55 der Widerstände Rl, R3 und RA sind so gewählt,

meinsames Arbeitsimpedanzelement Ri verbindet den daß im Ruhezustand der Stromreguliertransistor Ql

gemeinsamen Punkt 4 mit einer ersten Speiseklemme 5 leitet und den gemeinsamen Elektrodenanschluß der

der ersten Stufe. Eingangssignale V_n und Vf, können Transistoren Qi und Ql mit einem Konstantstrom

den Basen der Transistoren Qi und Ql zugeleitet beliefert. Die Transistoren Qi und Ql sind in der

werden. Die Emitter der Transistoren Qi und Ql 60 Flußrichtung vorgespannt, so daß der Konstantstrom

sind gemeinsam an den Kollektor eines Stromregulier- sich zu gleichen Teilen auf die beiden Parallelwege

transistors Ql angeschlossen. Der Emitter des Tran- mit dem Transistor Qi und RCl einerseits und dem

sistors Ql ist über einen Widerstand Rl an eine zweite Transistor Ql und RCl andererseits verteilt. Ein

Speiseklemme 6 der Stufe angeschlossen. Die Basis entsprechender Gleichspannungspegel bildet sich an

des Transistors Ql ist über einen Widerstand R3 mit 65 den Kollektoren der Transistoren Ql und Ql sowie

einem Bezugsspannungspunkt, beispielsweise Masse, an den Basen der Transistoren Q3 und QA aus, wo-

verbunden. Die Basis des Transistors Ql ist ferner durch die beiden letzteren Transistoren in den leitenden

an die Basis sowie den Kollektor eines Transistors β6 Zustand gespannt werden. Die Relativwerte der

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Widerstände R5 und R6 sind so gewählt, daß der stufe, die durch Fehlanpassung der Lastimpedanzen Stromfluß in den Transistoren 0.3 und QA am Wider- i?Clundi?C2oderdurchFehlanpassungderSpannungsstand R5 eine Spannung erzeugt, die den Transistor verstärkung der Transistoren Ql und Ql bedingt sind, Q 5 auf einen geeigneten Arbeitspunkt in der Fluß- weitgehend kompensiert werden. Wenn eine vollrichtung spannt. Für einen speziellen Anwendungsfall 5 kommene Anpassung zwischen den Schaltungselewird der Transistor QS in der Flußrichtung so vor- menten, d.h. zwischen dem Transistor QX und der gespannt, daß er im linearen Bereich seiner Kennlinie Impedanz RCi einerseits und dem Transistor Ql und arbeitet. Der Stromreguliertransistor Ql und die der Impedanz RCl andererseits besteht, haben unReihenschaltung der Widerstände R5 und R6 er- gleichtaktige Signale an den Kollektoren der Tranfüllen eine ähnliche Aufgabe, indem sie jeweils einen io sistoren Q\ und Ql gleiche Größe oder Amplitude Stromweg für die entsprechende Differentialstufe bei einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180°. bilden und den Stromfluß in dieser Stufe bestimmen. Bei vollkommener Anpassung der Schaltungselemente Der Transistor Ql erfüllt die zusätzliche Aufgabe, hat der Gegenkopplungszweig 3 offensichtlich nur für einen im wesentlichen konstanten Stromfluß zu wenig oder gar keinen Einfluß auf solche ungleichsorgen. 15 phasigen Signale, da der gemeinsame Elektroden-

Die Abwanderung des Gleichspannungspegels an anschluß der Emitter der Transistoren Q 3 und Q 4

den Kollektoren der Transistoren QX und Ql und für ungleichphasige Signale einen effektivenSchaltungs-

an den Basen der Transistoren 0.3 und QA infolge nullpunkt bildet. Das heißt, der gemeinsame Elektroden-

von Schwankungen der Speisespannung Vl wird durch anschluß der Transistoren Q3 und Q4 verhält sich

die Gegenkopplungsanordnung 3 in folgender Weise 20 wie der Mittelpunkt einer zwischen die Kollektoren

weitgehend verhindert. Wenn die Speisespannung Vl der Transistoren QX und Ql gekoppelten Impedanz,

positiver wird, steigt die Spannung an den Kollektoren In der Praxis läßt sich eine vollkommene Anpassung

der Transistoren Ql und Ql in positiver Richtung der Schaltungselemente nicht immer erreichen. So

an, so daß der Gleichspannungspegel an den Basen kann es daher bei Fehlanpassung entweder der Impe-

der Transistoren 0.3 und QA sich entsprechend er- 25 danzen RCX und RCl oder der Transistoren QX und

höht. Die Spannung am gemeinsamen Emitter- Ql geschehen, daß die ungleichphasigen Signale v_ci

anschluß der Transistoren Q3 und QA wird positiver, und v_C2 an den Kollektoren der Transistoren Ql und

wodurch die Basisspannung des Transistors Q 5 eben- Ql ungleiche Größe haben. Wenn die Signalgröße

falls entsprechend angehoben wird. Der Stromfluß am Kollektor des Transistors Ql (v_ci) größer ist als

im Transistor Q5 erhöht sich, so daß am gemeinsamen 30 die Signalgröße am Kollektor des Transistors Ql (v_C2),

Arbeitsimpedanzelement Rl ein entsprechend größe- so bildet der Emitteranschluß der Transistoren Q3

rer Spannungsabfall auftritt, welcher der durch die und QA nicht einen effektiven Schaltungsnullpunkt

Änderung der Speisespannung Vl bedingten Abwände- für die Differenz zwischen den absoluten Größen der

rung des Gleichspannungspegels an den Kollektoren beiden Signale. Dieses unerwünschte Differenzsignal

der Transistoren Ql und Ql entgegenwirkt und da- 35 ist in Phase mit dem größeren (Vc₁) und um 180°

durch eine solche Abwanderung weitgehend unter- phasenverschoben gegenüber dem kleineren (v_C2) der

bindet. Wenn andererseits die Speisespannung Vl beiden ungleichphasigen Signale. Das Differenzsignal

negativer wird, wirkt die Gegenkopplungsanordnung 3 wird im Gegenkopplungstransistor Q5 in seiner

im entgegengesetzten Sinne, indem sie den Spannungs- Polarität umgekehrt und verstärkt, so daß es am

abfall an R1 verkleinert und dadurch die Abwanderung 40 gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement Rl in Phase

des Gleichspannungspegels ebenfalls weitgehend ver- mit dem kleineren (v_C2) und um 180° phasenverschoben

hindert. gegenüber dem größeren (v_ci) der beiden ungleich-

Wenn die Speisespannung Vl negativer wird, er- phasigen Signale erscheint. Das gegengekoppelte

höht sich der Stromfluß im Transistor Ql, was ent- Differenzsignal addiert sich daher zum kleineren (v>₂)

sprechend größere Spannungsabfälle an RCl und RCl 45 und subtrahiert sich vom größeren (ν_π) der ungleich-

zur Folge hat. Dadurch wird der Gleichspannungs- phasigen Signale, wodurch das unerwünschteDifferenz-

pegel an den Kollektoren der Transistoren Ql und Ql signal weitgehend gelöscht wird,

und an den Basen der Transistoren 0.3 und QA her- Der Gegenkopplungszweig 3 wird in ähnlicher

untergedrückt. Die Emitterspannungen der Transisto- Weise im Sinne einer Unterdrückung unerwünschter

ren Q3 und QA werden ebenfalls heruntergedrückt, 50 Signale wirksam, wenn der Verstärkungsgrad eines

so daß auch die Basisspannung des Transistors Q5 der beiden Transistoren Q1 oder QT. mit zunehmender

negativer wird. Dadurch verringert sich der Strom- Frequenz eher absinkt als der Verstärkungsgrad des

fluß im Transistor QS, so daß der Spannungsabfall anderen dieser Transistoren. Es sei angenommen, daß

am gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement Al ent- die Verstärkung der Transistoren Ql und Ql bei der

sprechend kleiner wird, was ein Ansteigen des Gleich- 55 Frequenz /1 bzw. bei der Frequenz /2 abzufallen

spannungspegels an den Kollektoren der Transistoren beginnt, wobei /1 < /2. Wenn ein ungleichphasiges

Ql und Ql zur Folge hat. Wenn andererseits die Signal, dessen Frequenz größer als /1, jedoch kleiner

Speisespannung Vl positiver wird, wirkt die Gegen- als /2 ist, auf die Basen der Transistoren Ql und Ql

kopplungsanordnung 3 im umgekehrten Sinne, indem gelangt, so ist die Größe des Signals am Kollektor

sie den Spannungsabfall am gemeinsamen Arbeits- 60 des Transistors Ql größer als die Größe des Signals

impedanzelement Rl vergrößert und dadurch die Ab- am Kollektor des Transistors Ql. Die Differenz zwi-

wanderung des Gleichspannungspegels weitgehend sehen den beiden Signalgrößen erscheint an den

verhindert. Emittern der Transistoren Q3 und QA, und zwar in

Die Gegenkopplungsanordnung 3 minimalisiert je- Phase mit der größeren Signalgröße. Im Transistor

doch nicht nur die Abwanderung infolge von Speise- 65 β 5 wird dieses Signal verstärkt und umgekehrt, so daß

Spannungsschwankungen, sondern sie sorgt auch da- es am gemeinsamen Impedanzelement Al in Phase

für, daß Ungleichheiten eder Unsymmetrien der Signal- mit der kleineren Signalgröße und außer Phase mit

größe oder Signalamplitude in der ersten Differential- der größeren Signalgröße erscheint. Das gegen-

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gekoppelte Signal addiert sich daher zur Größe des Gegenkopplungszweig eine gerade Anzahl von Umkehrkleineren Signals und subtrahiert sich von der Größe verstärkern benötigt.

des größeren Signals, so daß die Auswirkungen der Die Schaltung nach F i g. 2A entspricht der Schalungleichen Verstärkungsgrenzfrequenzen kompensiert tung nach F i g. 1 mit Ausnahme der Emitterwerden. 5 anschlüsse der Transistoren Q3, QA und QS. Die

Obwohl die Eingangssignale V_a und Vi, bestimmungs- Emitter der Transistoren 0,3 und QA sind über den gemäß ungleichphasige Signale sein können, ist es Widerstand Rl an die Speisespannung Vl angemanchmal unvermeidlich, daß V_a und V^ unerwünschte schlossen, während der Emitter des Transistors 5 gleichphasige oder Gleichtaktkomponenten enthalten. über den Widerstand Re an Masse liegt. Als Strom-Ausgangssignale, die aus derartigen Gleichtakt- io regulierelement Rl kann auch ein einen Konstantkomponenten entstehen können, werden durch Gegen- strom liefernder Transistor dienen, wobei entweder kopplung des Gleichtaktsignals weitgehend beseitigt. ein unabhängiges Basisvorspann-Netzwerk vorgesehen Der Stromreguliertransistor Ql in der ersten Stufe sein oder die Basisgleichspannung dieses Transistors und die Widerstände RS und R6 in der zweiten Stufe mit Hilfe des gleichen Netzwerkes, das auch die Basis bewirken außer der Stromfestlegung oder Strom- 15 des Transistors Ql vorspannt, bereitgestellt werden, regulierung auch eine die Gleichtaktverstärkung des d.h. die Basis der Konstantstromquelle mit der Basis Verstärkers teilweise herabsetzende Gegenkopplung. des Transistors Ql zusammengeschaltet sein kann. Im Idealfall sollte die an den gemeinsamen Elektroden- Hinsichtlich der Gleichtaktverstärkung hat diese anschluß einer Differentialverstärkerstufe angeschal- spezielle Schaltungsausbildung gegenüber der Schaltete Impedanz unendlich groß sein. In der Praxis ist 20 tung nach F i g. 1 den Vorteil, daß, wenn der Widerdies jedoch nicht möglich. Folglich können aus stand R_E gleich null wird, der Verstärkungsgrad des Gleichtaktsignalen mehrdeutige Ausgangssignale ent- Transistors Q5 optimal ist. In der Schaltung nach stehen, und zwar besonders dann, wenn mehr als eine F i g. 1 wird dagegen der Verstärkungsgrad des Verstärkerstufe vorhanden ist. Diese mehrdeutigen Transistors Q 5 durch "den Widerstandes begrenzt. Ausgangssignale werden in der Schaltung nach Fig. 1 25 Die Schaltungsweise der Widerstände R_E und Rl durch den Gegenkopplungszweig 3 weitgehend aus- in F i g. 2 A kann unter anderem dahingehend abgeschaltet, indem dieser Gegenkopplungszweig den gewandelt werden, daß man beide Widerstände R_E Gleichtaktverstärkungsgrad des Verstärkers dadurch und Rl erdet. Man kann aber auch die beiden Widerherabsetzt, daß er etwaige in der zweiten Stufe er- stände R_E und Rl an die Speisespannung Vl anscheinende Gleichtaktsignale auf das gemeinsame 30 schließen.

Arbeitsimpedanzelement der ersten Verstärkerstufe im Das gemeinsame Impedanzelement Rl nach Fig. 1

negativen Sinne rückkoppelt. und 2 A kann auch einerseits gemeinsam an die

Wenn zu den Basen der Transistoren QX und Ql Impedanzen RCl, RCl, RC3 und RC4 und andererein negatives Gleichtaktsignal gelangt, so erscheint seits an die Speisespannung Vl angeschaltet werden, dieses Signal als positives Signal an den Kollektoren 35 wie in Fig. 2B gezeigt. Durch diese Schaltungsart der Transistoren Ql und Ql sowie an den Basen der wird die Abwanderung des Gleichspannungspegels Transistoren Q3 und QA. Das positive Gleichtakt- infolge von Speisespannungsschwankungen weitgehend signal erscheint außerdem an den Emittern der beseitigt. Zwar liefert diese Schaltungsart keine Transistoren Q3 und QA sowie an der Basis des Gleichtaktgegenkopplung, was aber in manchen Transistors QS. Im Transistor β5 wird dieses positive 40 Fällen in Kauf genommen werden kann.
Gleichtaktsignal verstärkt und umgekehrt, woraufhin In der Schaltung nach F i g. 3 ist die erste es zum gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement Rl in Differentialstufe der ersten Differentialstufe in Fig. 1 der ersten Differentialstufe gelangt. Da das an den und 2 identisch. Die zweite Differentialstufe ist ähn-Kollektoren der Transistoren Ql und Q2 erscheinende lieh ausgebildet wie die zweite Differentialstufe in Gleichtaktsignal positiv ist, wirkt sich das rück- 45 F i g. 1 und 2. Jedoch ist der Emitterwiderstand R_E gekoppelte Gleichtaktsignal, indem es umgekehrt ist, des Transistors Q5 in F i g. 1 und 2 in diesem Falle im Sinne einer Abschwächung oder Löschung des durch eine Spannungsteileranordnung, bestehend aus Gleichtaktsignals an den Kollektoren der beiden Widerständen RS und R9 sowie dem Basis-Emitter-Transistoren aus, wodurch der Gleichtaktverstärkungs- Übergang des Transistors QS, ersetzt. Der gemeingrad des Verstärkers minimal klein gemacht wird. 50 same Elektrodenwiderstand Rl in F i g. 2 ist durch Der Grad der Gleichtaktverstärkungsverringerung einen Stromquellentransistor Q9 ersetzt. Der Kollektor hängt vom Verstärkungsgrad des Transistors QS ab. des Transistors Q9 ist an die Basis des Transistors QS Wenn der Widerstand Re null ist, ist der Verstärkungs- und an den gemeinsamen Elektrodenanschluß der grad des Transistors QS lediglich durch den Wider- Emitter der Transistoren Q3 und QA angeschaltet, stand RS begrenzt. 55 Der Emitter des Transistors Q9 ist über einen Wider-Während vorstehend vorausgesetzt wurde, daß im stand RIO an die Speisespannung Vl angeschlossen. Gegenkopplungszweig nur eine einzige Verstärkungs- Die Basis des Transistors Q9 ist an die Basis und den stufe vorhanden ist, kann man selbstverständlich eine Kollektor des Transistors QS sowie an den Wider-Verstärkerkaskade im Gegenkopplungszweig vor- stand RS angeschlossen.

sehen, vorausgesetzt, daß die bewirkte Rückkopplung 60 Der Gegenkopplungszweig 3 wirkt in der gleichen

insgesamt negativ, d.h. eine Gegenkopplung ist. All- Weise wie bei den Schaltungen nach Fig. 1 und 2

gemein ist, wenn der gesamte Verstärker eine gerade im Sinne einer Minimalisierung der Abwanderung

Anzahl von Stufen zwischen den Stufen 1 und 2 ent- infolge von Speisespannungsschwankungen und einer

hält, im Gegenkopplungszweig eine ungerade Anzahl Minimalisierung der Gleichtaktverstärkung in der

von in Kaskade geschalteten Verstärkern mit jeweils 65 ersten Differentialstufe. Die zweite Differentialstufe

polaritätsumkehrender Wirkung erforderlich. Sind enthält einen zusätzlichen Gegenkopplungszweig, be-

dagegen eine ungerade Anzahl von Differentialstufen stehend aus dem Basis-Emitter-Übergang des Tran-

2wischen die Stufen 1 und 2 gekoppelt, so werden im sistors QS, dem Widerstand RS und dem Transistor

Claims

Q9. Dieser Gegenkopplungszweig minimalisiert die Abwanderung und Gleichtaktverstärkung in der zweiten Differentialstufe. Die Minimalisierung der speisespannungsbedingten Abwanderung in der zweiten Differentialstufe durch den zusätzlichen Gegenkopplungszweig geschieht in folgender Weise. Wenn die Speisespannung Vl positiver wird, so steigen auch die Spannungen an den Kollektoren und Emittern der Transistoren β 3 und ß4 an. Ebenfalls steigen die Spannungen an der Basis und am Emitter des Transistors β 5 sowie an der Basis des Transistors ß9 an. Der Stromfluß im Transistor Q 9 erhöht sich, was eine Erhöhung des Spannungsabfalls an den Impedanzen RC3 und RCA zur Folge hat, wodurch der Gleichspannungspegel an den Kollektoren der Transistoren β 3 und β 4 herabgedrückt wird. Wenn andererseits die Speisespannung Vl negativer wird, ergibt sich die entgegengesetzte Wirkung, indem die Spannungsabfälle an den Impedanzen RC3 und RCA verringert werden, so daß die ao Abwanderung des Gleichspannungspegels minimal klein gemacht wird. Wenn die Speisespannung V2 negativer wird, wird die Spannung am Emitter des Transistors Q 9 negativer als die Spannung an der Basis dieses Transistors, so daß der Stromfluß im Transistor Q9 sich erhöht. Dieser erhöhte Stromfluß hat einen größeren Spannungsabfall an den Impedanzen RC3 und RC4 zur Folge, wodurch die Gleichspannung an den Kollektoren und Emittern der Transistoren Q 3 und β 4 herabgedrückt wird. Die Basis und der Emitter des Transistors Q5 werden negativer als die Basis des Transistors β 9. In dem Maße, wie die Spannung am Emitter des Transistors Q9 mit absinkender Speisespannung Vl negativer wird, bewirkt daher der Gegenkopplungszweig auch ein entsprechendes Absinken der Basisspannung des Transistors Q9, wodurch die Abwanderung des Gleichspannungspegels minimalisiert wird. Wenn andererseits die Speisespannung Vl positiver wird, ergibt sich die entgegengesetzte Wirkung, +0 ebenfalls im Sinne einer Minimalisierung der Abwanderung des Gleichspannungspegels. Der zusätzliche Gegenkopplungszweig sorgt außerdem für eine Verringerung der Gleichtaktverstärkung in der zweiten Differentialstufe. Wenn an den Emittern der Transistoren Q3 und QA ein Gleichtaktsignal erscheint, arbeitet der Transistor Q 5 als Emitterverstärker, so daß an der Basis des Transistors Q 9 ein Signal erscheint, das in Phase mit dem Gleichtaktsignal und diesem proportional ist. Im Transistor Q9 wird dieses Signal verstärkt und umgekehrt, so daß es an den Emittern der Transistoren Q3 und QA im Sinne einer Minimalisierung des dort erscheinenden Gleichtaktsignals wirkt. Während man an sich an den Kollektoren der Transistoren Q3 und QA entweder einen eintaktigen oder einen zweitaktigen Ausgang vorsehen kann, ist im vorliegenden Falle ein eintaktiger Ausgang V0 an den Kollektor des Transistors QA angeschlossen. Wenn der Gleichspannungspegel am Kollektor des Transistors Q 4 mit dem Spannungspegel der Ausgangsschaltung nicht verträglich ist, wird eine entsprechende Schaltungsanordnung zum Verändern des Gleichspannungspegels benötigt. In diesem Falle kann man sich des an der Basis des Transistors Q 9 anstehenden Gleichspannungssignals bedienen, um das Gleichspannungssignal am Kollektor des Transistors QA entsprechend herabzudrücken. Für Anwendungsfälle mit zweitaktigem Eingang und Ausgang kann man die zweite Differentialstufe nach F i g. 3 als Differentialverstärker verwenden, indem man den Kollektor des Transistors Q S an die Speisespannung Vi anschaltet, wie in F i g. 4 gezeigt. Die Schaltung arbeitet weitgehend in der gleichen Weise wie die Schaltung nach Fig. 3. Während in den Schaltungen nach F i g. 1, 2 und 3 NPN-Transistoren verwendet sind, kann man statt dessen auch PNP-Transistoren verwenden. Bei Verwendung von Feldeffekt-Bauelementen können selbstverständlich sowohl solche vom Stromerhöhungstyp als auch vom Stromdrosselungstyp verwendet werden. Für die Lastimpedanzen RCl, RCl, RC3 und RCA kann man entweder Widerstände oder aktive Bauelemente wie Transistoren verwenden. Patentansprüche:

1. Differential verstärkerschaltung mit Transistoren mit jeweils Eingangselektrode, Ausgangselektrode und gemeinsamer Elektrode als Verstärkerelementen, bei der in einer ersten Differentialstufe mit zwei Verstärkerelementen diese mit ihren Ausgangselektroden über getrennte Lastimpedanzen mit einem gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement verbunden und mit ihren gemeinsamen Elektroden gemeinsam an ein Stromregulierelement, insbesondere einen Transistor, angeschlossen sind, und bei der die Ausgangselektroden dieser beiden Verstärkerelemente an die beiden Eingänge einer zweiten Differentialstufe mit zwei Verstärkerelementen angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Differentialstufen (1, 2) eine Gegenkopplungsanordnung (3) mit einem Transistor (QS) vorgesehen ist, dessen Eingangselektrode (Basis) an den gemeinsamen Anschlußpunkt der zusammengeschalteten gemeinsamen Elektroden (Emitter) der Verstärkerelemente (0,3, QA) der zweiten Stufe (2) angeschlossen ist und dessen Ausgangselektrode (Kollektor) mit dem gemeinsamen Arbeitsimpedanzelement (Ri) der ersten Stufe (1) verbunden ist, wobei dieser Transistor (Q S) als Phasenumkehr wirkt.

2. Differentialverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Eingangselektrode (Basis) des Gegenkopplungstransistors (Q5) ein zweites Stromregulierelement (R5,R6; RT; β9) verbunden ist.

3. Differential verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromregulierelement die Reihenschaltung zweier Widerstände (R5, RS) enthält, deren eines Ende mit der Eingangselektrode (Basis) und deren Verbindungspunkt mit der gemeinsamen Elektrode (Emitter) des Gegenkopplungstransistors verbunden ist (Fig. 1).

4. Differentialverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromregulierelement einen Widerstand (RT) enthält, der mit seinem einen Ende an die Eingangselektrode (Basis) des Gegenkopplungstransistors angeschlossen ist (Fig. 2).

5. Differentialverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Stromregulierelement einen Transistor (ß9) ent-

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hält, der mit seiner Eingangselektrode (Basis) mit der gemeinsamen Elektrode (Emitter) des Gegenkopplungstransistors verbunden und mit seiner Ausgangselektrode (Kollektor) an die Eingangselektrode (Basis) des Gegenkopplungstransistors angeschlossen ist (Fig. 3 und 4).

6. Differentialverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsanordnung eine Transistorkaskade mit einer solchen Anzahl von Einzeltransistoren enthält, daß sie Gegenkopplung bei Phasenumkehr bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen