DE2444833B2

DE2444833B2 - Klasse-b-leistungsverstaerker

Info

Publication number: DE2444833B2
Application number: DE19742444833
Authority: DE
Inventors: Pietro Mailand; Murari Bruno Monza Mailand; Menniti (Italien)
Original assignee: SGS ATES Componenti Elettronici SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-11-18
Also published as: AU7349274A; IT993318B; DE2444833A1; FR2272528B1; US3938053A; JPS5078256A; SE402682B; FR2272528A1; SE7411867L; NL7412368A; GB1447600A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Klasse-B-Lei- $tungsverstärker der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei derartigen an sich bekannten Leistungsverstärkern (DT-OS 22 03 872), die häufig als monolithische Integrierte Schaltungen ausgeführt werden, ist es erwünscht, die Spannungsverluste der Speisespannung Jowohl im oberen Abschnitt als auch im unteren Abschnitt der Leistungsendstufe auf ein Minimum herabzusetzen. Als oberen Abschnitt der Leistungsendttufe versteht man denjenigen Abschnitt, der eine (Maximale Stromleitung aufweist, wenn die auf Masse |>ezogene Spannung der kapazitiv an die Last ingekoppelten Ausgangscndstufe Werte in der Nähe ier Speisespannung erreicht. Als Spannungsverlust wird Hie Differenz zwischen der Speisespannung und der in der Ausgangsendstufe auftretenden Spannung während der maximalen Leitfähigkeit des oberen Abschnittes verstanden.

Es ist bekannt, daß man mittels einer Bootstrapschaltung die besten Bedingungen hinsichtlich dieses Spannungsverlustes erzielen kann; diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß zu den Kosten des Verstärkers noch die Kosten des Bootstrap-Kondensators hinzukommen, der im allgemeinen ein Elektrolytkondensator ist und eine zusätzliche nicht integrierbare Komponente darstellt, die einen zusätzlichen Anschluß an dem als integrierte Schaltung ausgeführten Verstärker erfordert

Bei bisher bekannten Leistungsverstärkern der eingangs genannten Art (DT-OS 22 03 872) ist ohne Verwendung einer Bootstrapschaltung der Spannungsverlust des oberen Abschnitts gleich der Summe von:

1) Basis-Emitter-Spannung des Leistungsendtransistors des oberen Abschnittes;

2) Basis-Emitter-Spannung des den Leistungsendtransistor steuernden Transistors;

3) Sättigungsspannung des Stromerzeuger-Transistors, der den den oberen und unteren Abschnitt steuernden Pilottransistor speist.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Klasse-B-Leistungsverstärker der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem ohne Verwendung einer Bootstrapschaltung mittels leicht integrierbarer Schaltungskomponenten ein Spannungsverlust erzielt wird, der gegenüber den bekannten, ohne Bootstrapzweig arbeitenden Verstärkern wesentlich reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfinaungsgemäßen Leistungsverstärker ist der mit aem Leistungsendtransistor verbundene Transistor der Stromspiegelschaltung bis zu seiner Sättigung aussteuerbar, bevor die Sättigung des den Pilottransistor speisenden Stromerzeugertransistors erfolgt. Daher ist der Spannungsverlust begrenzt auf die Summe der Basis-Emitter-Spannung des Leistungsendtransistors und der Sättigungsspannung des vorgenannten Transistors der Stromspiegelschaltung. Der gesamte Verstärker ist als monolithische integrierte Schaltung ausführbar. Die Verstärkung in der Stromspiegelschaltung ist gleich oder größer 1 und insbesondere bei Ausführung in integrierter Form genau reproduzierbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine bekannte Schaltung (DT-OS 22 03 872.8) zur Steuerung einer quasi komplementären Leistungsendstufe,

F i g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für den Fall einer quasi komplementären Endstufe.

Fig. 1 zeigt die bekannte Schaltung eines quasi komplementären Verstärkers ohne Bootstrapzweig. Der Transistor Q4 wird um so stärker leitend, je mehr sich die Spannung an der Basis von ζ>3 dem Wert der Speisespannung + V_n nähert. Der Grenzwert der genannten Spannung ist gegeben durch die Sättigungsspannung Vce (sat) des Stromerzeugers Q 1, der den Pilottransistor Q 2 speist. Demnach ergibt sich die folgende Maximalspannung am Ausgangspunkt O: Vcc - Vor(sat)(?l - VbeQ3 - V_BEQ4.

Es wird nun die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eines quasi komplementären Verstärkers beschrieben, der als monolithischer integrierter Schaltkreis verwirklicht wird. Der NPN-Transistor Q3, der als Steuertransistor dient, ist mit seinem Kollektor mit den Basiselektroden von Q 6 und Q 7 verbunden. Q6 und Q 7, die beide vom PNP-Typ sind, sind im Sinne einer Stromspiegelschaltung mit ihren Basen und Emittern miteinander verbunden und C? 6 ist als Diode geschaltet dadurch, daß seine Basis und sein Kollektor miteinander kurzgeschlossen sind. Der Basisstrom des Leistungstransistors Q4 wird vom Kollektor von Q 7 geliefert. Die Basis von

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03 ist mit dem Kollektor des Pilo«transistors 02 vom NPN-Typ und mit dem Kollektor des zur Stromerzeugung dienenden Transistors 01 vom PNP-Typ verbunden, während der Emitier von 0 3 mit dem Ausgangspunkt Overbunden isi. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß der Transistor 07 gesättigt wird, bevor die Spannung an der Basis von Q1 den durch die Sättigung von Q I gegebenen maximal möglichen Wert erreicht. Demzufolge ergibt sich als Maximaispannung am Ausgangspunkt O. V_n - V_M QA - lO-(sat) 0?

Für alle aktiven Elemente und für die Stromversorgung kann man entweder die in F i g. 2 gezeigte Polarität oder die entgegengesetzte Polarität 'vählen.

Hierzu ! Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klasse-B-Leistungsverstärker ohne Transformator mit einer quasi-komplementären Endstufe, bei 5 dem derjenige der beiden Leistungsendtransistoren, dessen Kollektor mit dem Anschlußpunkt für die Speisespannung verbunden ist, gesteuert wird von einem Steuertransistor, der denselben Leitungstyp aufweist wie der genannte Leistungsendtransistor und mit seiner Basis mit dem Kollektor eines die Endstufe steuernden Pilottransistors verbunden ist, der von einem Stromerzeugertransistor gespeist wird, der mit seinem Emitter mit dem Anschlußpunkt für die Speisespannung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (Q 3) den genannten Leistungsendtransistor (Q 4) über eine Stromspiegelschaltung bestehend aus zwei an Basis und Emitter miteinander verbundenen Transistoren (Q 6, Q 7) steuert, deren Leitungstyp zu dem des genannten Leistungsendtransistors (Q 4) entgegengesetzt ist und deren Emitter mit dem Anschlußpunkt für die Speisespannung (Vcc) verbunden sind und von denen der eine (Qd) als Diode mit kurzgeschlossener Basis-Kollektorstrecke geschaltet ist und der andere (Q7) mit seinem Kollektor den Basisstrom für den genannten Leistungsendtransistor (Q 4) liefert, und daß der Steuertransistor (Q3) mit seinem Emitter mit dem Ausgangskontakt (0) des Verstärkers verbunden ist und der Kollektorstrom des Steuertransistors (Q3) die Basis-Emitter-Strecken der beiden Transistoren (Q 6, Q 7) der Stromspiegelschaltung parallel durchfließt.

2. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Ausführung in monolithischer integrierter Form.