DE3142607C2

DE3142607C2 - Differenzverstärker mit Darlingtonausgang

Info

Publication number: DE3142607C2
Application number: DE19813142607
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 7107 Bad Friedrichshall Böhme
Original assignee: Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH; Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3142607A1

Abstract

Bei einem Differenzverstärker mit Darlingtonausgang mit zwei Transistorpaaren und einer Darlingtonstufe ist jeder Emitter jedes ersten Transistorpaares mit einem zweiten Transistorpaar verbunden, während die Kollektoren des ersten Transistorpaares mit einer Versorgungsspannung verbunden sind. Das zweite Transistorpaar und die Darlingtonstufe sind zum ersten Transistorpaar komplementär.

Description

der kollektorseitige Ausgang der Darlingtonstufe 2¹S te Stromquelle. Die

Stromquelle oder als Stromspiegel verwendbar ist, dessen Gleichtaktbereich eine Klemme der Versorgungsspannung einschließt und der für bipolate Analogschaltkreisc geeignet ist. Außerdem soll der Differenzverstär-

"i ker nach der Erfindung relativ wenige Schaltelemente aufweisen und in integrierter Form wenig Fläche beanspruchen.

Die angegebene Aufgabe wird bei einem Differenzverstärker der eingangs erwähnten Art nach der Erfin-

K) dung dadurch gelöst, daß jeder Emitter des ersten Transistorpaares mit einem Emitter des zweiten Transistorpaares verbunden ist, daß die Kollektoren des ersten Transistorpaares mit einer Versorgungsspannung verbunden sind, daß das zwei ^!e Transistorpaar und die Dar-

r. lingioristufe zum ersten Transistorpaar komplementär sind, daß der erste Kollektor des zweiten Transistorpaares mit einer ersten Stromquelle und dem Eingang der Darlinglonstufe verbunden ist und daß der zweite Kollektor und die Basen des zweiten Transistorpaares mit einer /weiten Stromquelle verbunden sind.

Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert. Die Fig. I zeigt eine Ausführung als Trennverstärker oder nichtinvertierenden Verstärker. Die Fi g. 2 zeigt eine Ausführung als spannungsgesteuer-

mit der Versorgungsspannung (20) verbunden ist.

3. Differenzverstärker nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der kollektorseitige Ausgang der Darlingtonstufc (7, 8) als Ausgang (21) der Schaltungsanordnung dient.

4. Differenzverstärker nach einem der Ansprü ehe ι bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß vom /.weiten Kollektor zu den basen d_i zweiten Transistorpaares (3,4) ein Emitterfolger (15) eingefügt ist.

5. Differenzverstärker nach ;inem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kollektor und die Basen des /weiten Transistorpaares (3, 4) mil dem Emitter eines siebten Transistors (16) verbunden sind, daß der Kollektor des siebten

l d d

F i g. 3 zeigt eine Ausführung als stromgesteuerte Stromquelle bzw. Stnynspiegcl. Die

Fig.4 zeigt eine Ausführung mit verbesserter Symmetrierung und Dreifach-Darlington-Ausgangsstufe. i» und die

F i g. ) zeigt eine Ausführung als Trennverstärker mit einer anderen Form der Symmetrierung. Dreifach-Darlington-Ausgangsstufe und Ausgangsstrom-Bürde.

Die Schaltung nach F i g. 1 weist ein erstes Transistors') paar 1, 2 vom pnp-Typ auf, dessen Basen die Eingangsklemmen darstellen und dessen Kollektoren mit dem negativen Pol 18 der Versorgungsspannung verbunden sind, leder Emitter des ersten Transistorpaares ist mit einem limitier des zweiten Transisiorpaares 3, 4 ver-

Transistors mit der ersten Stromquelle (5) und dem 4o bundcn. Der erste Kollektor des /weiten Transistorpaa-

Eingang der Darlingtonstufe (14, 7, 8) verbunden ist und daß die Basis des siebten Transistors mit dem zweiten Kollektor des /weiten Transistorpaares (X 4) und der zweiten Stromquelle (6) verbunden ist.

6. Differenzverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Darlingtonstufe (14. 7,8) Jstufig ausgeführt ist.

7. Differenzverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis b. dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren der Stromquellen (5, 6) den gleichen Leitungstyp wie die Transistoren des ersten Transislorpaars aufweisen.

8. Differenzverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Stromquelle (17) mit einem emitterseitigen Ausgang (18)der Darlingtonstufe verbunden ist.

Die Erfindung betrifft einen nifl'cren/\ersiärker mit Darlingionaiisgaiig mit einem ersten Transisioi paar, dessen Basen die Eingangsklcmmeii darstellen, mit einem /weiten Transistorpaar sowie mit einer Darling lonstufe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe /tigniiide. einen l)ii feren/vei starker mit Dai'lingtonausgang ;,n/iigehen. tier vor allem als liochuertiiicr I ivnm erstärker, als res ist mit einer Stromquelle 5 und dem Eingang von zwei Transistoren 7, 8 in Darlingtonschaltung verbunden. Am /weiten Kollektor des /weiten Transistorpaares sind die Basen und eine zweite Stromquelle 6 angeschlossen. Die Kollektoren der Darlingtontransistoren 7, 8 sind mit der positiven Versorgungsspannung verbunden. Der cmilterseiiigc Ausgang ist der Ausgang (21) des Verstärkers. Im Falle des niehtinveriierenden Verstärkers V > I ist der Ausgang über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 9 und mit dem invertierenden Eingang, im Falle des Trennverstärkers V = I direkt mit dem invertierenden Eingang verbunden.

Der von der zweiten Stromquelle 6 angetriebene Strom fließt durch je einen Transistor 4,2 der Transistorenpaarc und stellt die Spannung an den Basen des /weiten Transistorpaares ein. Je nach der Spannungsdifferenz an den Eingängen stellt sich der Strom durch die linksseitigen Transistoren 1, 3 der Transistorpaare ein.

ι Dieser Strom wird mit dem Strom der ersten Stromquelle ■> /ur Differenz gebr.ichl und steuert den Kingang der Daifingtonstufe. Die Rückkopplung des Ausgangs 21 auf den invertierenden Eingang 19 bewirkt eine Nachführung der invertierenden Einganges /um nicht

. invertierenden Eingang.

Die sich ei gebende innere Verstärkung ist einerseits so hoch. (I.iß sie in den meisten Anwendungen ausreicht, andererseits so klein, daß keine Si a bi Ii tats problem r aiii-

lreten. Insofern werden keinerlei Hilfssehaltelemenie zur Frequenzgangskompensation benötigt. Die Schallung benötigt im Kern 6 Transistoren und zwei Widerstände, als Trennverstärker keinen einzigen Widerstand. Durch den Darlington-Ausgang sind hohe Ausgangsströme trotz kleiner Ruheströme erzielbar.

Die Fig.2 zeigt die Ausführung der Schaltung als spannungsgesteuerte Stromquelle. Die am Eingang 22 gegen die negative Klemme der Stromversorgung angeschlossene Spannung 23 wird entsprechend der Funktion als Trennverstärker dem ausgangsseitigen Konversionswiderstand 10 zugeführt und der dadurch erzeugte Strom über die Darlingtonstufe mit der Ausgangsklemme 24 in einen Lastwiderstand 11 geleitet. Dabei unterscheidet sich der durch den Lastwidersland 11 fließende Strom nur um die Differenz der Basisströme der Transistoren 2 und 7 vom Strom durch den Konversionswiderstand 10

Bei der Ausführung als stromgesteuerte Stromquelle nach Fig. 3 ist gegenüber Fig.2 ein zweiter Konversionswiderstand i2am Eingang vorgesehen, der den aus der Quelle 13 einfließenden Strom zunächst in eine Spannung umformt. Die Stromübersetzung der Schaltung entspricht dem Verhältnis der Konversionswiderstände 10 und 12. Gegenüber üblichen Stromspiegeln, die vom Flächenverhältnis zweier Transistoren ausgehen, kann so eine höhere Genauigkeit erreicht werden, weil in einer integrierten Schaltung ein Widerstandsverhältnis genauer als ein Transistorflächenverhältnis realisiert werden kann.

In den Schaltungen nach den Fig. 1—3 kommt es zu einer Unsymmetrie, da die Basisströme des zweiten Transistorpaares vom Strom der Stromquelle 6 subtrahiert werden. Zur Verminderung dieses Einflusses ist nach F i g. 4· ein siebter Transistor 15 vorgesehen dessen Emitter mit den Basen und dessen Basis mit dem zweiten Kollektor des /weiten Transistorpaares 3,4 verbunden ist. während sein Kollektor an der positiven Vcrsorgungsspannung 20 angeschlossen ist. Dadurch wird die Störung im die Stromverstärkung des siebten Transistors reduziert. Entsprechend kann auch die Störung durch den Eingangsstrom der Darlingtonstufe reduziert werden, indem ein weiterer Transistor 14 vorgeschaltet wird.

Eine andere Möglichkeit /ur Verbesserung der Symmetrie ergibt sich durch Anwendung der sogenannten Wilsonschaltung nach Fig. 5. Dabei werden die Basen des zweiten Transistorpaarcs 3, 4 mit dem ersten Kollektor verbunden, an dem auch der Emitter des siebten Transistors 16 angeschlossen ist. Der Kollektor des siebten Transistors ist am Eingang der Durlingtonstufe und der erstei Stromquelle 5 und die Basis des siebten Transistors ist am zweiten Kollektor des /weiten Transistorpaares 3, 4 und der zweiten Stromquelle 6 angeschlossen. Die Anwendung dieser Schaltung ergibt bei gleichen Transistoren eine nahezu vollkommene Sym.neiric.

In den Schaltungen nach den F-' i g. ! bis 3 ist der Ausgangsstrorn proportional zur Spannung über der negativen Versorgungsleitung und geht gegen null, wenn diese gegen null geht. Spannungssprünge, die mil einer Vor· minderung der Ausgangsspannung verbunden sind, verlaufen dadurch langsamer als positive Spannungssprünge. Zur Verminderung dieses Effektes dient die in I- i g. 5 dargestellte Stromquelle 17. die für eine konstante Strombürde der Darlingtonstufc sorgt. Infolge der Res;· spannung des Stroir>iniellcntransistors darf dann die Alisgangsspannung nicht zu null gemacht werden.

Die in den l· i g. 1 bis 5 dargestellten Schaltungen können ebensogut komplementär ausgeführt werden, wobei pnp-Tiansistoren durch npn-Transistoren und umgekehrt zu ersetzen sind und die Polarität der Versorgungsspannung umzukehren ist.

I lierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Differenzverstärker mit Darlingtonausgang mit einem ersten Transistorpaar, dessen Basen die Eingangsklemmen darstellen, mit einem zweiten Transistorpaar und mit einer Darlingtonstufe, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Emitter des ersten Transistorpaares (1, 2) mit einem Emitter des zweiten Transistorpaares (3, 4) verbunden ist, daß die Kollektoren des ersten Transistorpaares mit einer Versorgungsspannung (18) verbunden sind, daß das zweite Transistorpaar (3,4) und die Darlingtonstufe (7,8) zum ersten Transistorpaar (1,2) komplementär sind, daß der erste Kollektor des zweiten Transisiorpaares (3, 4) mit einer ersten Stromquelle (5) und dem Eingang der Darlingionsiufc (7, 8) verbunden ist und daß der zweite Kollektor und die Basen des zweiten Transistorpaares mit einer zweiten Stromquelle (6) verbunden sind.

2. Differenzverstärker nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der emitterseitige Ausgang der Darlingtonsiufe (7,8) direkt oder über einen Widerstand (9) mit dem invertierenden Eingang (19) und