DE3012365C2 - Differential amplifier - Google Patents

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Differenzverstärker nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US-PS 39 46 303. Fig. 3a. ist bereits ein Differenzverstärker dieser Art bekannt. Bei diesem Differenzverstärker geht die Stromgleichheit in den beiden Verstärkerzweigen bei höheren Belastungsströmen verloren.The invention is based on a differential amplifier according to the preamble of the main claim. From the U.S. Patent 3,946,303. Figure 3a. a differential amplifier of this type is already known. With this differential amplifier the current equality in the two amplifier branches is the case with higher load currents lost.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dsr erfindungsgemäße Differenzverstärker mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Größe des Belastungsstromes durch den Differenzverstärker mit Hilfe des zweiten Stromspiegels so ausgeglichen wird, daß die Stromgleichheit in den beiden Verstärkerzweigen auch bei höheren Belastungsströmen erhalten bleibt, Wobei das Stromniveau erhöht und dem erhöhten Laststrom angepaßt wird.Dsr differential amplifier according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the size of the Load current through the differential amplifier is compensated with the help of the second current mirror, that the current equality in the two amplifier branches is maintained even with higher load currents remains, whereby the current level is increased and adapted to the increased load current.

Zeichnungdrawing

Der erfindungsgemäße Differenzverstärker ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtThe differential amplifier according to the invention is shown in the drawing and in the following Description explained in more detail. It shows

Fig. 1 das elektrische Schaltbild des aus der US-PS 39 46 303 bekannten Differenzverstärkers,Fig. 1 is the electrical circuit diagram of the US-PS 39 46 303 known differential amplifier,

Fig.2 das elektrische Schaltbild eines Differenzverstärkers gemäß der Erfindung.2 shows the electrical circuit diagram of a differential amplifier according to the invention.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Der in F i g. 1 dargestellte bekannte Differenzverstärker enthält einen ersten NPN-Transistor 71 uud einenThe in F i g. 1 shown known differential amplifier includes a first NPN transistor 71 and one

ίο zweiten NPN-Transistor Ti. Die Emitter dieser beiden Transistoren sind miteinander verbunden und über eine Stromquelle Sir an den Minuspol der Versorgungsspannung angeschlossen, der seinerseits an Masse angeschlossen ist. Ferner ist ein als Stromspiegel dienender PNP-Transistor Ti vorgesehen. Der Emitter des PNP-Transistors T₃ ist an den Pluspol 10 der Versorgungsspannung angeschlossen. Die Basis des PNP-Transistors 71 ist an den Kollektor des ersten NPN-Transistors 7! angeschlossen. Der erste Kollektor des PNP-Transistors T₃ ist an den Kollektor des zweiten NPN-Transistors Tj angeschlossen. Der zweite Kollektor des PNP-Transistors Ti ist an den Kollektor des ersten NPN-Transistors Γι angeschlossen.
Bei dem in Fig.2 dargestellten erfindungsgemäßen Differenzverstärker hat der PNP-Transistor Ti zusätzlich einen dritten Kollektor, der an den Kollektor und an die Basis eines dritK-n NPN-Transistors T* angeschlossen ist. Der Emitter dieses NPN-Transistors Ta ist dabei an Masse angeschlossen. Die Basis des NPN-Transistors T₄ ist an die Basis eines vierten NPN-Transistors 7s angeschlossen, dessen Emitter ebenfalls an Masse liegt und dessen Kollektor an den Verbindungspunkt der beiden Emitter der NPN-Transistoren Γι und T2 angeschlossen ist. Der dritte NPN-Transistor T₄ und der vierte NPN-Transistor T, bilden dabei einen zweiten Stromspiegel.ίο second NPN transistor Ti. The emitters of these two transistors are connected to one another and connected via a current source Sir to the negative pole of the supply voltage, which in turn is connected to ground. A PNP transistor Ti serving as a current mirror is also provided. The emitter of the PNP transistor T ₃ is connected to the positive pole 10 of the supply voltage. The base of the PNP transistor 71 is connected to the collector of the first NPN transistor 7! connected. The first collector of the PNP transistor T ₃ is connected to the collector of the second NPN transistor Tj . The second collector of the PNP transistor Ti is connected to the collector of the first NPN transistor Γι.
In the differential amplifier according to the invention shown in FIG. 2, the PNP transistor Ti also has a third collector which is connected to the collector and to the base of a third K-n NPN transistor T * . The emitter of this NPN transistor Ta is connected to ground. The base of the NPN transistor T ₄ is connected to the base of a fourth NPN transistor 7s, the emitter of which is also connected to ground and the collector of which is connected to the connection point of the two emitters of the NPN transistors Γι and T2 . The third NPN transistor T ₄ and the fourth NPN transistor T form a second current mirror.

In den Fig. 1 und 2 sind mit U\ und Ui die beiden zu vergleichenden Eingangsspannungen, mit /1, h, /3,... die Ströme in den einzelnen Stromzwei.ren bezeichnet.In FIGS. 1 and 2, U \ and Ui denote the two input voltages to be compared, and / 1, h, / 3, ... denote the currents in the individual two currents.

Bei der einfachen Differenzverstärkerschaltung gemäß F i g. 1 wird die Genauigkeit des Spannungsvergleiches der beiden Eingangsspannungen U\ und Ui vor allem durch die Ungleichheit der Ströme I₂ und 4 beeinträchtigt, die als Folge des Belastungsstromes /1 besteht.In the simple differential amplifier circuit according to FIG. 1, the accuracy of the voltage comparison of the two input voltages U \ and Ui is primarily impaired by the inequality of the currents I ₂ and 4, which exists as a result of the load current / 1.

Die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Fig. 2 behebt bzw. vermindert diesen Einfluß dadurch, daß mit zunehmendem Strom Λ auch der Versorgungsstrom /10 vergrößert wird, wodurch das StromgleichgewichtThe circuit according to the invention as shown in FIG. 2 eliminates or reduces this influence in that with increasing current Λ also the supply current / 10 is enlarged, thereby the current balance

50- erhalten bleibt bzw. die Ungleichheit gemindert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß vom Stromspiegel Tj ein weiterer Strom /7 abgeleitet und nach nochmaliger Spiegelung durch die Transistoren T₄ und Γ5 den Transistoren Γι und T? zugeführt wird. Je nach Wahl der Übersetzungsverhältnisse der beiden Slromspiegel ist ein beliebiger Kompensationsgrad erreichbar.50- is retained or inequality is reduced. This is achieved in that a further current / 7 is derived from the current mirror Tj and, after another mirroring by the transistors T ₄ and Γ5, the transistors Γι and T? is fed. Any degree of compensation can be achieved depending on the selection of the transmission ratios of the two slrom mirrors.

In der Praxis wird man nur eine Teilkompensation anwenden, da man für den Fall A = O und zum Ausgleich der nicht idealen Übersetzungsverhältnisse einen »Grundstrom« h benötigt (siehe F i g. 2).In practice, only partial compensation will be used, since a "basic current" h is required for the case A = O and to compensate for the non-ideal transformation ratios (see FIG. 2).

Die Erfindung 1st nicht auf das anhand der Fig-2 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere können für den zweiten Stromspiegel anstelle der durch die beiden Transistoren T₄ und Ts gebildeten Stromspiegelschaltung auch andere StromspiegelschaU tungen Verwendet werden.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described with reference to FIG. _{In particular, instead of the current mirror circuit formed by the two transistors T 4} and Ts, other current mirror circuits can also be used for the second current mirror.

Der erfindungsgemäße Differenzverstärker kann in monolithisch integrierter Technik ausgeführt sein.The differential amplifier according to the invention can be implemented using monolithically integrated technology.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

1 Patentansprüche:1 claims: 1. Differenzverstärker mit kleiner Offsetspannung mit einem ersten NPN-Transistor Ti) und einem zweiten NPN-Transistor (T₁), deren Emitter miteinander verbunden und über eine Stromquelle (Str) an den Minuspol der Versorgungsspannung angeschlossen sind, und mit einem als Stromspiegel dienenden PNP-Transistor (Ti), wobei der Emitter des PNP-Transistors (T₃) an den Pluspol (10) der Versorgungsspannung, die Basis des PNP-Transistors (Ti) an den Kollektor des ersten NPN-Transistors (Ti), der erste Kollektor des PNP-Transistors (Ti) an den Kollektor des zweiten NPN-Transistors (Ti) und der zweite Kollektor des PNP-Transistors (Ti) an den Kollektor des ersten NPN-Transistors (T]) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der als Stromspiegel dienenden PNP-Transistor (Tj) einen dritten Kollektor hat. der mit dem Fingang eines zweiten Stromspiegels verbunden ist. dessen Ausgang an den Verbindungspunkt der beiden Emitter des ersten (T\) und des zsveiten (Ti) NPN-Transistors angeschlossen ist.1. Differential amplifier with a small offset voltage with a first NPN transistor Ti) and a second NPN transistor (T ₁ ), the emitters of which are connected to one another and connected to the negative pole of the supply voltage via a current source (Str) , and with one that serves as a current mirror PNP transistor (Ti), the emitter of the PNP transistor (T ₃ ) to the positive pole (10) of the supply voltage, the base of the PNP transistor (Ti) to the collector of the first NPN transistor (Ti), the first The collector of the PNP transistor (Ti) is connected to the collector of the second NPN transistor (Ti) and the second collector of the PNP transistor (Ti) is connected to the collector of the first NPN transistor (T]) , characterized in that the PNP transistor (Tj) serving as a current mirror has a third collector. which is connected to the input of a second current mirror. whose output is connected to the connection point of the two emitters of the first (T \) and the second (Ti) NPN transistor. 2. Differenzverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stromspiege! aus einem dritten NPN-Transistor (Tt) und einem vierten NPN-Transistor (T₅) besteht, wobei der Kollektor des dritten NPN-Transistors (T₁) den Eingang des zweiten Stromspiegels und der Kollektor des vierten NPN-Transistors (Ti) den Ausgang des zweiten Stromspiegels bildet, die Emitter der beiden den zweiten Stromspiegel bildenden NPN-Tranjistorei (Ti, Ts) mit dem Minuspol der Versorgungsppannung verbunden sind und die Basen der beiden den 7: eiten Stromspiegel bildenden NPN-Transistoren (Tt, T*,) direkt miteinander und mit dem Kollektor des dritten NPN-Transistors (Ti) verbunden sind.2. Differential amplifier according to claim 1, characterized in that the second current mirror! consists of a third NPN transistor (Tt) and a fourth NPN transistor (T ₅ ), the collector of the third NPN transistor (T ₁ ) being the input of the second current mirror and the collector of the fourth NPN transistor (Ti) being the output of the second current mirror forms the emitter of the second current mirror forming NPN Tranjistorei (Ti, Ts) are connected to the negative pole of the Versorgungsppannung and the bases of both the 7: nits current mirror forming NPN transistors (Tt, T *,) are directly connected to each other and to the collector of the third NPN transistor (Ti) . 3. Differenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er in monolithisch integrierter Technik ausgeführt ist.3. Differential amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that it is monolithic integrated technology is carried out.