DE2613652A1 - Bridge amplifier assembly with two differential amplifiers - has one amplifier output connected to input of other and with gain of unity - Google Patents
Bridge amplifier assembly with two differential amplifiers - has one amplifier output connected to input of other and with gain of unityInfo
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Abstract
Description
Anlage zurAttachment to
Patentanmeldung Bruckenverstärker Die Erfindung betrifft einen Brückenverstärker zur Verstärkung von elektrischen Spannungen, mit zwei Differenzverstärkern, zwischen deren Ausgängen ein Verbraucher vorgesehen ist.Patent application bridge amplifier The invention relates to a bridge amplifier to amplify electrical voltages, with two differential amplifiers, between the outputs of which a consumer is provided.
Bei einem solchen bekannten Brückenverstärker wird die zu verstärkende Spannung sowohl an den invertierenden Eingang des einen, wie auch an den nicht-invertierenden Eingang des anderen Differenzverstärkers gelegt. Soll diese Brückenverstärker-Anordnung integriert werden, so ergeben sich eine Reihe von Nachteilen. Zum einen sind mehrere Entkopplungskondensatoren für-diese Schaltung nötig'rund zum anderen werden bei der Forderung nach hoher Verstärkung und/oder hohem Eingangswiderstand die Eingangswiderstände und die Gegenkopplungswiderstände der üblicherweise als Operationsverstärker ausgebildeten Differenzverstärker sehr hochohmig. Sowohl hochohmige Widerstände wie auch Kondensatoren sind schlecht bzw.In such a known bridge amplifier, the Voltage to both the inverting input of one and the non-inverting input Input of the other differential amplifier. Should this bridge amplifier arrangement are integrated, there are a number of disadvantages. For one, there are several Decoupling capacitors are necessary for this circuit and on the other hand are used in the requirement for high amplification and / or high input resistance, the input resistances and the negative feedback resistances, which are usually designed as operational amplifiers Differential amplifier very high resistance. Both high resistance and capacitors are bad or
gar nicht integrierbar. Die Schaltung würde somit eine große Zahl von diskreten Bauelementen zur äußeren Beschaltung des integrierten Schaltkreises aufweisen.not integrable at all. The circuit would thus be a large number of discrete components for external wiring of the integrated circuit exhibit.
Dies ist jedoch aufwendig und teuer.However, this is complex and expensive.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen BrUckenverstärker der eingangs genannten Art zu entwickeln, der möglichst ganz integrierbar ist, d.h. möglichst wenig diskrete Bauelemente zur äußeren Beschaltung benötigt und darüber hinaus eine geringe Zahl von Anschlüssen aufweist.It is therefore the object of the invention to provide a bridge amplifier to develop the type mentioned at the beginning, which is as completely integrable as possible, i.e. As few discrete components as possible for external wiring are required and above also has a small number of connections.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangsspannung einem Eingang des ersten Differenzverstärkers zuführbar ist, daß der Ausgang des ersten Differenzverstärkers mit dem invertierenden Eingang des zweiten Differenzverstärkers verbunden ist, daß der Verstärkungsfaktor des zweiten Differenzverstärkers im wesentlichen eins ist und daß die jeweils zweiten Eingänge der Differenzverstärker auf einem gemeinsamen Potential liegen.According to the invention, this object is achieved in that the input voltage can be fed to an input of the first differential amplifier that the output of the first differential amplifier to the inverting input of the second differential amplifier is connected that the gain of the second differential amplifier is essentially is one and that the respective second inputs of the differential amplifier on one common potential.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es ermöglicht, daß in weiterer Ausbildung der Erfindung der Brückenverstärker als ein einziger, integrierter Schaltkreis ausführbar ist.The inventive arrangement makes it possible that in further Formation of the invention of the bridge amplifier as a single, integrated circuit is executable.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß durch die Einsparung von Kondensatoren und hochohmigen Widerständen die Integration des Brückenverstärkers in einem einzigen integrierten Schaltkreis ermöglicht wird, was zu einer einfachen und billigen Realisierung führt. Bei einem nicht zu hohen Eingangswiderstand und nicht zu hoher Verstärkung weist der integrierte Schaltkreis nur fünf Anschlüsse auf und wird nur durch einen einzigen Eingangs-Koppelkondensator äußerlich beschaltet. Bei einer Auslegung mit hohem Eingangswiderstand und/oder einstellbarer, vorzugsweise hoher Verstärkung erhöht sich die Zahl der diskreten Bauelemente für die äußere Beschaltung um zwei Widerstände.The advantages of the invention are in particular that by the saving of capacitors and high-ohmic resistors the integration of the Bridge amplifier in a single integrated circuit enables what leads to a simple and cheap implementation. If the input resistance is not too high and the gain is not too high, the integrated circuit only has five connections and is only externally connected by a single input coupling capacitor. In the case of a design with a high input resistance and / or adjustable, preferably high gain increases the number of discrete components for the outer Wiring around two resistors.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 die Schaltungsanordnung eines Brückenverstärkers gemäß dem Stand der Technik und Fig. 2 ein Brückenverstärker als Ausführungsbeispiel der . Erfindung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. 1 shows the circuit arrangement a bridge amplifier according to the prior art and FIG. 2 shows a bridge amplifier as an embodiment of the. Invention.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt als Stand der Technik einen bekannten Brückenverstärker.The circuit arrangement shown in Fig. 1 shows the prior art Technik uses a well-known bridge amplifier.
Die Ausgänge zweier Operationsverstärker 10, 11 sind über einen Verbraucherwiderstand 12 miteinander verbunden.The outputs of two operational amplifiers 10, 11 are via a consumer resistor 12 connected to each other.
Wird der Brückenverstärker als Tonfrequenzverstärker eingesetzt, so ist der Verbraucherwiderstand 12 vorzugsweise als Lautsprecher ausgebildet. Eine Versorgungsspannung ist mit ihrem positiven Pol an einer Anschlußklemme 13 und mit ihrem negativen Pol an einer Anschlußklemme 14 angeschlossen. Die Klemmen 13, 14 sind mit den Spannungsversorgungs-Eingängen der Operationsverstärker 10, 11 verbunden. Zwischen die.Klemmen 13, 14 ist ein Spannungsteiler geschaltet, der aus zwei gleichen Widerständen 15, 16 besteht. Der Verknüpfungspunkt der beiden Widerstände 15, 16 ist sowohl mit dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 10, wie auch über einen Entkopplungswiderstand 17 mit dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 11 verbunden. Eine Eingangs-Spannungsquelle 18, die einseitig an der Anschlußklemme 14 liegt, ist mit ihrem anderen Pol sowohl über die Reihenschaltung eines Eingangs-Koppelkondensators 19 mit einem Eingangswiderstand 20 an den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 10, wie auch über einen zweiten Eingangs-Koppelkondensator 21 an den nichtinvertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 11 angeschlossen. Die Anschlußklemme 14 ist über die Reihenschaltung eines dritten Eingangs-Koppelkondensators 22 mit einem zweiten Eingangswiderstand 23 an den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 11 angeschlossen. Die invertierenden Eingänge der Operationsverstärker 10, 11 sind jeweils über Gegenkopplungswiderstände 24, 25 mit ihren jeweiligen Ausgängen verbunden.If the bridge amplifier is used as an audio frequency amplifier, so the consumer resistor 12 is preferably designed as a loudspeaker. One Supply voltage is with its positive pole on a connection terminal 13 and connected with its negative pole to a connection terminal 14. The clamps 13, 14 are connected to the voltage supply inputs of the operational amplifiers 10, 11 connected. A voltage divider is connected between die.Klemmen 13, 14, the consists of two equal resistors 15, 16. The point of connection of the two Resistors 15, 16 are both connected to the non-inverting input of the first operational amplifier 10, as well as a decoupling resistor 17 with the non-inverting input of the second operational amplifier 11 is connected. An input voltage source 18, which is on one side of the terminal 14, is with its other pole both over the series connection of an input coupling capacitor 19 with an input resistor 20 to the inverting input of the first operational amplifier 10, as well as via a second input coupling capacitor 21 to the non-inverting input of the second operational amplifier 11 connected. The terminal 14 is on the Series connection of a third input coupling capacitor 22 with a second input resistor 23 is connected to the inverting input of the second operational amplifier 11. The inverting inputs of the operational amplifiers 10, 11 are each via negative feedback resistors 24, 25 connected to their respective outputs.
Durch die Verbindung der nichtinvertierenden Eingänge der Operationsverstärker 10 , 11 mit dem Mittelabgriff des Spannungsteilers 15, 16 liegt die halbe Betriebsspannung an diesen Eingängen. Im Ruhezustand, d.h. bei Nichtanliegen einer Spannung an der Eingangsspannungsquelle 18, liegen beide Ausgänge der Operationsverstärker 10, 11 auf gleichem Potential, das ungefähr der halben Betriebsspannung entspricht. Die Eingangsspannung der Eingangsspannungsquelle 18 liegt im Betrieb sowohl am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 10, wie auch am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 an. Die Ausgangsspannungen der Operationsverstärker 10, 11 verhalten sich dadurch entgegengesetzt und es wird die doppelte Verstärkung der jeweils an einem Operationsverstärker eingestellten Verstärkung erzielt.By connecting the non-inverting inputs of the operational amplifiers 10, 11 with the center tap of the voltage divider 15, 16 is half the operating voltage at these entrances. In the idle state, i.e. when no voltage is applied to the Input voltage source 18, both outputs of the operational amplifiers 10, 11 are located at the same potential, which corresponds approximately to half the operating voltage. the The input voltage of the input voltage source 18 is both in operation inverting Input of the operational amplifier 10, as well as the non-inverting input of the Operational amplifier 11 on. The output voltages of the operational amplifiers 10, 11 behave in the opposite way and double the gain of the each gain set on an operational amplifier is achieved.
Die Beschaltung der Operationsverstärker 10, 11 mit den Widerständen 20, 24, bzw. 23, 25, stellt eine ilbliche, bekannte Beschaltung eines Operationsverstärkers als Umkehrverstärker dar. Der Verstärkungsfaktor ergibt sich aus dem Verhältnis R24/R20, bzw. R25/R23. Das Verhältnis dieser beiden Widerstände muß jeweils gleich sein, um eine symmetrische Verstärkung zu erreichen. Die Koppelkondensatoren 19, 21, 22 werden deshalb benötigt, weil unterschiedliche Spannungen jeweils an den betreffenden Anschlüssen anliegen.The wiring of the operational amplifiers 10, 11 with the resistors 20, 24 and 23, 25, respectively, represent a common, known circuit of an operational amplifier as an inverting amplifier. The gain factor results from the ratio R24 / R20, or R25 / R23. The ratio of these two resistances must be the same to achieve symmetrical gain. The coupling capacitors 19, 21, 22 are needed because different voltages are applied to each relevant connections are present.
Bei üblicherweise erforderlichen Eingangswiderständen 20, 23 von mindestens 10 KOhm, ergibt sich als Widerstandswert für die Gegenkopplungswiderstände 24, 25 bei einer geforderten Verstärkung von 100 ein Werft von 500 KOhm.In the case of input resistances 20, 23 which are usually required, of at least 10 KOhm, results as the resistance value for the negative feedback resistors 24, 25 with a required gain of 100 a yard of 500 KOhm.
So hohe Widerstände sind aber kaum mehr integrierbar, so daß diese Widerstände außerhalb des integrierten Schaltkreises als diskrete Bauelemente angeordnet werden müssen.Such high resistances can hardly be integrated, so that these Resistors arranged outside the integrated circuit as discrete components Need to become.
Da die Kondensatoren 19, 21, 22 ebenfalls von der Integration ausgeschlossen sind, ergäbe sich eine zu hohe Zahl von erforderlichen Anschlüssen und äußeren Schaltelementen, so daß sich eine Integration nicht lohnen würde.Since the capacitors 19, 21, 22 are also excluded from the integration there would be too high a number of required connections and external switching elements, so that integration would not be worthwhile.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden, soweit es sich um mit Fig. 1 übereinstimmenden Schaltelementen oder Schaltverbindungen handelt, nicht noch einmal beschrieben. Gleiche Schaltelemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied der Anordnung gemäß Fig. 2 gegenüber Fig. 1 besteht darin, daß'die Verbindungsleitung von der Eingangs-Spannungsquelle 18 zum nichtinvertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 11 entfällt. Da der Entkopplungswiderstand 17 ebenfalls entfällt, ist somit der nichtinvertierende Eingangdes zweiten Operationsverstärkers 11 direkt mit dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 10 verbunden. Weiterhin entfällt der dritte Koppelkondensator 22 und seine Verbindung zu Masse. Dafür ist der zweite Eingangswiderstand 23 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 10 verbunden. Zwischen dem Verbraucherwiderstand 12 und die Ausgänge der beiden Operationsverstärker 10 11 sind Anschlußklemmen 26, 27 vorgesehen. Ebenfalls ist eine Anschlußklemme 28 am invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers 10 und eine weitere Anschlußklemme 29 am Verknüpfungspunkt zwischen dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20 vorgesehen.The embodiment of the invention shown in Fig. 2 is in the following, insofar as it relates to switching elements or corresponding to FIG. 1 Switching connections is not described again. Same switching elements are provided with the same reference symbols. The main difference in the arrangement according to FIG. 2 compared to FIG. 1 is that'die connecting line from the Input voltage source 18 to the non-inverting input of the second operational amplifier 11 is not applicable. There the decoupling resistor 17 is also omitted, is thus the non-inverting input of the second operational amplifier 11 direct connected to the non-inverting input of the first operational amplifier 10. Furthermore, the third coupling capacitor 22 and its connection to ground are omitted. For this, the second input resistor 23 is connected to the output of the first operational amplifier 10 connected. Between the consumer resistor 12 and the outputs of the two Operational amplifiers 10 11 are terminals 26, 27 provided. Is also a connection terminal 28 at the inverting input of the first operational amplifier 10 and another terminal 29 at the junction between the capacitor 19 and the resistor 20 are provided.
Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels besteht im wesentlichen darin, daß die Eingangsspannung an der Eingangs-Spannungsquelle 18 durch den ersten Operationsverstärker 10 analog zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung verstärkt wird. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 10 wird jedoch nun dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 11 zugeführt, der nicht als Verstärker, sondern lediglich als Inverter arbeitet. Dadurch entstehen an den Ausgängen der beiden Operationsverstärker 10, 11 die gleichen Spannungsverhältnisse wie in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, jedoch können die beiden schlecht zu integrierenden Kondensatoren 21, 22 entfallen und die Widerstände 23, 25 können so gewählt werden, daß sie gut zu integrieren sind. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Widerstand 23 keinen Eingangswiderstand mehr darstellt und somit nicht so hochohmig sein muß. Bei der geforderten Verstärkung von 1 hat der Widerstand 25 denselben Widerstandswert wie der Widerstand 23.The mode of operation of the embodiment shown in FIG is essentially that the input voltage at the input voltage source 18 through the first operational amplifier 10 analogous to that shown in FIG. 1 Arrangement is reinforced. The output voltage of the operational amplifier 10 becomes but now fed to the inverting input of the second operational amplifier 11, which does not work as an amplifier, but only as an inverter. This creates the same voltage ratios at the outputs of the two operational amplifiers 10, 11 as in the arrangement shown in Fig. 1, but the two can be bad Capacitors 21, 22 to be integrated are dispensed with and resistors 23, 25 can be chosen so that they can be easily integrated. This is made possible by that the resistor 23 no longer represents an input resistance and thus not so must be high resistance. With the required gain of 1, the resistor has 25 same resistance value as resistor 23.
Der Brückenverstärker gemäß Fig. 2 ist somit einfach zu integrieren. Er weist als integrierter Schaltkreis lediglich fünf Anschlüsse 13, 14, 26, 27, 28 auf und muß nur durch drei diskrete Bauelemente 19, 20, 24 peripher beschaltet werden. Sind die Erfodernisse eines hohen Eingangswiderstands und/oder einer hohen Verstärkung nicht gegeben, so können die Widerstände 20, 24 niederohmig ausgelegt und in den integrierten Schaltkreis mit integriert werden. Anstelle der Anschlußklemme 28 tritt nun die Anschlußklemme 29 und der Kondensator 19 verbleibt als einziges, diskretes Bauelement als äußere Beschaltung.The bridge amplifier according to FIG. 2 is therefore easy to integrate. As an integrated circuit, it has only five connections 13, 14, 26, 27, 28 and only has to be connected peripherally by three discrete components 19, 20, 24 will. Are the requirements of a high input resistance and / or a high There is no amplification, so the resistors 20, 24 can be designed with low resistance and integrated into the integrated circuit. Instead of the connector 28 is now the terminal 29 and the capacitor 19 remains as the only one, discrete component as external circuit.
Die Anwendung der beschriebenen- Anordnung ist nicht auf Wechselspannungen im Tonfrequenzbereich begrenzt, sondern ebenso für andere Spannungen und Spannungsarten einsetzbar.The application of the arrangement described is not for alternating voltages limited in the audio frequency range, but also for other voltages and types of voltage applicable.
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| DE2613652A1 true DE2613652A1 (en) | 1977-10-20 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0106188A1 (en) * | 1982-09-23 | 1984-04-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Integrated amplifier circuit |
| EP0106088A1 (en) * | 1982-09-16 | 1984-04-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Integrated semiconductor amplifier circuit |
| EP0415080A2 (en) * | 1989-08-25 | 1991-03-06 | STMicroelectronics S.r.l. | Device for converting unbalanced analog electric signals into fully-differential signals |
-
1976
- 1976-03-31 DE DE19762613652 patent/DE2613652A1/en not_active Withdrawn
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