DE1257212B - Differentialverstaerkerschaltung mit Transistoren, deren gemeinsame Elektroden an ein Stromregulierelement angeschlossen sind - Google Patents
Differentialverstaerkerschaltung mit Transistoren, deren gemeinsame Elektroden an ein Stromregulierelement angeschlossen sindInfo
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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
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
3 4
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 Vn 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 vci
anschluß der Transistoren Q3 und QA wird positiver, und vC2 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 (vci) größer ist als
im Transistor Q5 erhöht sich, so daß am gemeinsamen 30 die Signalgröße am Kollektor des Transistors Ql (vC2),
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 (vC2) 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 (vC2) und um 180° phasenverschoben
hindert. gegenüber dem größeren (vci) 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 (νπ) 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 Va 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 Va 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 RE 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 RE 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 RE
Gleichtaktverstärkungsgrad des Verstärkers dadurch und Rl erdet. Man kann aber auch die beiden Widerherabsetzt,
daß er etwaige in der zweiten Stufe er- stände RE 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 RE 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.
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 RE 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 (6)
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-
709 710393
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
709 710/393 12.67 © Bundesdruckerei Berlin
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