DE2249612A1 - Transistorschaltung - Google Patents

Description

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SONY COIlPOIiATIQN, Tokyo / Japan Transistorschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transistorschaltung mit einem Differentialverstärker aus^ einem Transistorpaar vom gleichen Typ bezüglich der Dotierungen, wobei jeder Transistor eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor aufweist, und mit Mitteln zur differentiellen Vorspannung der Basisteile.

Differentialverstärker werden allgemein verwendet für Transistorschaltungen in Radioempfängern.und Fernsehempfängern usw. Jede Basis der Transistoren einschließlich des Differentialverstärkers ist vorgespannt mit derselben Gleichstromspannung, um als A-Verstärker betrieben zu werden, so daß angepaßte Ströme durch das Transistorpaar fließen. Werden die Differentialverstärker als Treiberstufen in einem B-Verstärker verwendet, dann ist der dynamische Bereich der Treiber- stufen begrenzt, weil eine Halbperiode des Ausgangssignales von den. Treiberstufen nicht zum Treiben einer Ausgangsstufe des B-Verstärkers beiträgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Differentialverstärker der eingangs beschriebenen Art zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Differentialverstärker der eingangs beschriebenen Art gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, daß einer der genannten Transistoren im wesentlichen auf dessen Sperrwert vorgespannt ist und der andere der Transistoren im wesentlichen auf dessen Sättigungswert vorgespannt ist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema eines Niederfrequenzverstärkers zur Illustration eines bevorzugten Ausführungsbeispieles}

Fig. 2A in einem Diagramm die Spannung des Niederfrequenzeingangssignales als Funktion der Zeit;

Fig. 2 B in einem Diagramm die Spannungsausgangssignale als Funktion der Zeit}

Fig. 2C in einem Diagramm die Spannungaausgangssignale als Funktion der Zeit;

Fig. 2D die beiden Ausgangssignale kombiniert}

Fig. 3 in einem Diagramm den Strom Iq abgetragen gegen die Spannung Vg^ von einem der Transistoren}

Fig. 4 ein Schaltschema einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine Abwandlung eines in Fig. 4 gezeigten Teiles

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Niederfrequenzverstärkers. Zur Vereinfachung sind verschiedene Teile des Verstärkers zu Teilen A, B, G, C' und D zusammengefaßt, die jeweils durch gestrichelt umrandete Felder dargestellt sind; Teil A ist ein herkömmlicher Eingangsdifferentialverstärker, Teil B die die Vorspannung liefernde Schaltung, die Teile G und C' sind die beiden Treiberstufen, und Teil D ist der Gegentaktausgangsverstärker.

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Fig. 1 zeigt, daß die Eingangsschaltung A einen herkömmlichen Differen-

verstärker "

tial-aeie darstellt, in dem ein Mederfrequenzsignal-Eingangskontaktpunkt 1 verbunden ist mit einer Basis eines npn-Transistors Der Verbindungspunkt zwischen den Emittern ist geerdet über'eine Konstanzstromquelle 4· Jeder Kollektor der Transistoren 2 und 3 ist verbunden mit einem positiven Spannungspunkt 7 über Widerstände 'j bzw. 6. Die V/iderstände 8 und 9 sind in Reihe geschaltet zwischen den Kollektoren. Widerstände 10 und 11 sind in Reihe geschaltet zwischen dem Kontaktpunkt 7 und Erde, und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 10 und 11 ist verbunden mit der Basis, des Transistors 3» um dort eine vorbestimmte Vorspannung zu erzeugen. Bei Zuführen eines Niederfrequenzsignales gemäß Fig. 2A zu dem Eingangspunkt 1 haben die Ausgangssignale der Schaltung A eine Spannung mit Wellenformen, die in den l^pig. 2B für den Punkt a und 2C für den Punkt b gezeigt sind. Die Ausgangssignale sind bezüglich ihrer Phase entgegengesetzt, so daß eine Gleichspannung in Punkt c erhalten wird, wie es in if'if?. 2D gezeigt ist.

Die die Vorspannung erzeugende Schaltung weist ein Paar von pnp-Transistoren 12 und 13 auf, deren Emitter miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt der beiden Emitter über einen Widerstand 14 niit cLem Kontaktpunkt 7 verbunden ist* Der Kollektor des Transistors 13 ist geerdet, während der Kollektor des Transistors 12 über eine Diode 15 und einen Widerstand Ί6 geerdet ist. Der Kollektor des Transistors 12 ist mit der Basis eines npn-Transistors verbunden. Der Emitter des Transistors 17 ist geerdet über einen Widerstand 18, der Kollektor des Transistors 17 ist verbunden mit der Basis dos Transistors 13 und ebenso verbunden mit dem Kontaktpunkt 7 über einen Widerstand 19· Die Basis des Transistors 12 ist verbunden mit dem Punkt c in der Eingangsschaltung A, so daß eine konstante Vorspannung Vg« immer an der Basis liegt.

Wenn die Vorspannung· V-g.« der Basis des Transistors 12 zugeführt wird, fließt ein Kollektorstrom I-j durch den Transistor 12, die Diode Vj

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-A-
<;cn Widerstand 16 zur Erzeugung' V. zwischen der Reihenschaltung

den¹ liiodt» 1 [■) und υofj Widerstandes Id, Die Spannung V wird der Basin di'i; Transyi s;ton; 17 zu; ve führt, nc daß ο in koll.oktorp.trom I,, der Um,··!) ti non ',.■(;rt ·\υ;: Widerstandes 1(3 und die Spannung V- bestimmt jrl,, durch cion Transistor 17 i'iief.U. Daher wird eine konstante Vorspannung V..,., an dor Haul;.= den i'ransi ntoris 15 erhalten.

■ind die i-erte der Widerstünde 16, 1(3 und 19 passend gewählt ι dann irrt die Di i'i'c.remipannung V,.,. = V_TJ. - V₁₃₀ frei bestimmbar.

Uu ü\ nc.

Die Diode 1 ^ viird verwendet zur Reduzierung einer Spannung damit die Vorspannung V₁₁₀ nicht anwächst, wenn der Basisstr Transistors 17 als Folge eines Temperatureffektes anwächst.

Die Transistoren 12 und 15 bilden einen Differentialverstärker, und der Strom I„ durch den Transistor 15 ist komplementär zu dem Strom

I₇, und daher ändert sich die Vorspannung V₀₀ auch dann nicht, wenn y al

der Strom I, in i'olge einer Temperatureinwirkung anwächst.

Die Treiberstufe C (oder C') weist ein Paar pnp-Transistören 20 und (oder 20' und 21') auf, deren Emitter miteinander und über einen Widerstand 22 (oder 22') mit dem Kontaktpunkt 7 verbunden sind. Der Kollektor des Transistors 21 (21') ist geerdet, während die Basis de« Transistors 21 (21') mit der Basis des Transistors 15 verbunden ist zum Anlegen der Vorspannung V₁₃₀. Die Basis des 'l'ransistors 20 (20') ist verbunden mit dem Punkt a (oder dem Punkt b). Die Transistoren 20 und 21 (20' oder 21') bilden einen Differentialvorstärker.

Die U pm mim <.·μ an den Punkten a und b rind gleich der Spannung V₁...

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am runi·· t <··, vriin Kein Eingangssignal am \ingang der Schaltung A auftritt. Dalif i· wird eine Vorspannung V jeder der Basen der Transistoren .'κ ■■"( ' o' zugeführt, die im wesentlichen gleich dem Sperrwert int, wahrend eine Vorspannung V_R„ im wesentlichen gleich der

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bättigungsspannuttg gewählt ist.

Ein Ausgangskontaktpunkt der Treiberschaltung G (C), der Kollektor des Transistors 20 (20'), ist verbunden mit der Basis eines npn-Transistors 23 (23*) und bildet einen otromverstärker. iUin Kollektor des Transistors 23 (23*) ist verbunden mit dem Kontaktpunkt 7· JJis Emitter der Transistoren 23 und 23' sind entsprechend verbunden mit den Basen der Transistoren 24 und 24' und bilden dadurch einen Gegentaktausgangsverstärker.

Die Emitter der Transistoren 24 und 24' sind verbunden mit einer Primärwicklung 26 a eines Transformators 26. Ein heßpunkt der Primärwicklung ist verbunden mit einem positiven Kontaktpunkt einer Gleichstromquelle 25, und der negative Kontaktpunkt der Gleichstromquelle 25 ist geerdet, wie es auch die Emitter der Transistoren 24 und 24'sind. Eine Sekundärwicklung 26 b des Transformators 26 ist gekoppelt mit der Schwingspule eines Lautsprechers 27.

Wenn ein Eingangssignal am Eingangskontaktpunkt 1 auftritt, dann werden entgegengesetzte Phasensignale den Basen der entsprechenden Transistoren 20 und 20* von den Punkten a bzw. b zugeführt. 1st das Eingangssignal ein Wechselsignal, dann wird die positive Hälfte des Signals verstärkt durch die Treiberstufe c und die negative Hälfte des Signals durch die Treiberstufe C. Die Ausgangssignale von den Treiberstufen C und C werden dann verstärkt durch den iGegentaktausgangsverstärker D zur Erzeugung eines Tones.

In diesem J'all werden die Treiberstufen C und C verwendet als ein B-Verstärker, so daß der dynamische Bereich im wesentlichen dem zweifachen der Breite eines Α-Verstärkers entspricht.

Wenn kein Signal am Eingangskontaktpunkt 1 auftritt^ dann fließt kein Kollektorstrom durch den Transistor 20 (20^p) oder durch den

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-G-

Ausgangstran.jiutor L>4 (24')· ueshalb int der Spannungsverlust am Ausgang der Transistoren 24 und 24' nahezu 0, wenn kein Signal am fciingangskontaktpunkt 1 auftritt.

Fig. 5 zei/;t eine Kurve G, in der der Strom I„ gegen die Spannung

VJ

V_n,-, des Transistors 20 (20') abgetragen ist. In dem obigen Beispiel variiert ein Kollektorstrom [ auf der Kurve S zwischen A_n und B_n.

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Als Kolge einer Kurve zwischen A_n und A. ist eine Überkreuzungsverzerrung hervorgerufen in dem zusammengesetzten Signal vom Ausgangsverstärker. Zum Ausschalten der Überkreuzungsverzerrung ist es nützlich, die Transistoren 20 (20') vorzuspannen mit einigen Milliampere ohne zugeführtes Signal. Eine solche Vorspannung ist jedoch nachteilig, da ein kleiner Spannungsverlust in den Ausgangstransistoren auftritt, wenn kein Signal angelegt ist.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, welche die Überkreuzungsverzerrung reduziert ohne Anwachsen des Spannungsverlustes (oder Leerlaufstroms) der Ausgangstransistoren, wenn kein Signal zu dem Niederfrequenzverstärker zugeführt wird.

In dieser Schaltung ist eine Schaltung für gleichbleibenden Strom aus einem npn-Transistor 28 (28') und einer Gleichstromquelle 29 (29*) verbunden zwischen Emitter des Transistors 23 (23*) und Erde.

Wenn ein Strom durch den Transistor 28 so gewählt ist, daß er den Kollektorstrom des Transistors 20 von I„_n auf L₁. anwachsen läßt. dann ist die Überkreuzungsverzerrung vorn Ausgangssignal ausgeschaltet. Ferner fließt in diesem Falle ein vergrößerter Kollektorstrom Hauptsächlich durch die Schaltung für konstanten Strom, so daß der Kollektorstrom des Transistors 24 oder 24* bei Nichtauftreten eines Signals dadurch nicht anwächst und daher kein Spannungsverlust in den Transistoren 24 und 24' auftritt.

Die Schill tuitg für 1 oriütanten Strom kam geschaltet werden zwischen Kollektor Acz fraruiir tor 20 (20') nwi fjnle.

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Die Transistoren für die Treiberstufen können npn-Transistoren anstelle von pnp-Transistoren sein.

In uen oben erwähnten Ausführungßbeispielen aind die Emitter der Transistoren 20 und 21 direkt verbunden miteinander und mit dem Kontaktpunkt 7 über einen Widerstand 22. Es können aber auch zur stabilisierung der Operation der Treiberstufe über einen weiten Temperaturbereich zwei Widerstände 30 und 311 die zwischen den Transistoren 21) und 21 in Reihe geschaltet sind, vorgesehen v/erden, und ein Verbindungspunkt der beiden Widerstände ist mit dem Kontaktpunkt 7 über einen "Widerstand 22 verbunden, wie es in Pig. 5 gezeigt ist.

Der Ausgangsverstärker weist Transistoren 24 und 24' auf, die durch

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einen Seriengegentakt-verstärker ohne den Transformat/26 ersetzt werden können.

Die in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigten Schaltungen sind geeignet für Teile in integrierten Schaltungen, weil keine kondensatoren verwendet werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Transistorschaltung mit einem Differentialverstärker aus einem Paar Transistoren des gleichen Typs bezüglich der Dotierung, von denen jeder Transistor eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor aufweist, und mit Mitteln zur unterschiedlichen Vorspannung der Basen, dadurch gekennzeichnet , daß einer der genannten Transistoren im wesentlichen auf dessen Sperrwert vorgespannt ist und der andere der Transistoren im wesentlichen auf dessen Sättigungswert vorgespannt ist.

   ?. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verbindung der Emitter, Mittel für die Verbindung der Emitter verbindenden Mittel zu einem Pol einer Gleichstromquelle, Mittel zur Verbindung der Kollektoren mit dem anderen Ende der Gleichstromquelle, Mittel zum Vorspannen der Basis des einen der Transistoren mit einer ersten Vorspannung, zweite Mittel zum Zuführen einer zweiten Vorspannung an die Basis des anderen der Transistoren, und mit einem der Transistoren verbundene Ausgangsmittel vorgesehen sind,

   3, Transistorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgangsmitteln und Erde eine Quelle gleichbleibenden Stroms geschaltet ist.

   M. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Diίferentialverstärker vorgesehen ist, der in wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie der erste Differentialverstärker.

   b. Transistorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gepentaktausgangsschaltunp vorpesehen ist, die mit einer Ge^entaktanordnung verbunden ist und durch den ersten und ilen zvrciten Di ί ί Qrentialyer^t Ii J<er potrieben wird.

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