DE3236334C2

DE3236334C2 - Verstärkungsschaltung

Info

Publication number: DE3236334C2
Application number: DE3236334A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Katakura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2002-10-01
Also published as: FR2514214A1; DE3236334A1; US4516081A; FR2514214B1; JPH0322723B2; GB2107948A; JPS5857807A; GB2107948B; CA1189918A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkungsschaltung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merk malen.

Bei einer bekannten Verstärkungsschaltung der vorstehend bezeichneten Art (DE 25 26 310 A1) tritt ein verhältnismäßig starkes Schrotrauschen auf Grund von relativ hohen, ständig fließenden Dauerzustandsströmen auf, was zuweilen als störend empfunden wird.

Es ist auch schon eine Reihe von weiteren Transistorver stärkern mit veränderbarer Verstärkung bekannt (DE 28 50 487 B2, DE 29 10 093 A1, DE 30 07 715 A1, DE 30 24 142 A1, DE-OS 20 37 695), die indessen das in Verbindung mit der eingangs betrachteten bekannten Verstär kungsschaltung aufgezeigte Problem nicht lösen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ver stärkungsschaltung der eingangs genannten Art so weiterzu bilden, daß die den verwendeten Stromteilereinrichtungen zugeführten ständigen statischen Ströme bzw. Dauerzustands ströme oder Ruheströme und damit das Schrotrauschen redu ziert sind.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 spezifizierten Maßnahmen.

Die Erfindung zeichnet sich durch den Vorteil aus, daß mit besonders geringem schaltungstechnischem Aufwand die der Stromteilerschaltung einer Verstärkungsschaltung zugeführten Dauerzustandsströme reduziert sind, so daß das Schrotrauschen der Verstärkungs schaltung reduziert ist, die insbesondere in Audioschal tungen zur Geräuschminderung verwendet wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend bei spielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Verstärkungsschal tung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Verstärkungsschal tung mit veränderbarer Verstärkung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Teils der Gesamt schaltung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das zur Erläuterung der Wirkungs weise der Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Ver stärkung gemäß Fig. 2 verwendet wird.

Fig. 5 zeigt ein Prinzipschaltbild eines wesentlichen Teils einer Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstär kungsfaktor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt ein Prinzipschaltbild eines wesentlichen Teils einer Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Verstär kung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Zunächst wird die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 erläutert. Die hier gezeigte spannungsgesteuerte Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor, wie sie prinzipiell dem eingangs betrachteten Stand der Technik zuzurechnen ist, enthält Stromversorgungsklemmen 1 und 2 für eine positive bzw. eine negative Versorgungsspannung. Über eine Ein gangsklemme 3 wird ein Eingangsstrom i_in aus einer Eingangs signalquelle 4 zugeführt und an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 8 geliefert, dessen nichtinver tierender Eingang auf Erdpotential gelegt ist. Das Ausgangs signal des Operationsverstärkers 8 treibt seinerseits einen Differenz- bzw. Differentialverstärker 9 der Verstärkungsschaltung mit verän derbarem Verstärkungsfaktor. Dieser Differenzverstärker besteht aus zwei bipolaren npn-Flächentransistoren 9ª und 9 b. Im einzelnen wird das Ausgangssignal des Operationsver stärkers 8 an die Basis des npn-Flächentransistors 9ª gelie fert, während eine Vorspannungsquelle 10 ein Vorspannungs potential an die Basis des npn-Flächentransistors 9 b legt. Die Emitter der npn-Flächentransistoren 9ª und 9 b sind ge meinsam mit einer Konstantstromquelle 11 verbunden, die einen konstanten Strom I₀ an diese liefert. Die Konstant stromquelle 11 ist außerdem mit der Stromversorgungsklemme 2 für die negative Versorgungsspannung verbunden.

Die Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstärkungsfak tor gemäß Fig. 1 enthält außerdem eine erste und eine zweite Stromteilerschaltung 12 bzw. 13. Im einzelnen besteht die erste Stromteilerschaltung aus zwei bipolaren npn-Flä chentransistoren 12ª und 12 b, deren Emitter gemeinsam mit dem Kollektor des npn-Flächentransistors 9ª des Differenz verstärkers 9 verbunden sind und die mit einem Betriebs strom daraus versorgt werden. Die zweite Stromteilerschal tung 13 besteht aus zwei bipolaren npn-Flächentransistoren 13ª und 13 b, deren Emitter gemeinsam mit dem Kollektor des npn-Flächentransistors 9 b des Differenzverstärkers 9 verbunden sind und die mit einem Betriebsstrom daraus ver sorgt werden. Auf Grund dieser Anordnung werden die erste und die zweite Stromteilerschaltung 12 und 13 durch die Ströme aus den Kollektoren der npn-Flächentransistoren 9ª bzw. 9 b des Differenzverstärkers 9 gesteuert. Die Basis anschlüsse der npn-Flächentransistoren 12ª und 13 b sind gemeinsam an Erde gelegt, während die Basisanschlüsse der npn-Flächentransistoren 12 b und 13ª gemeinsam mit einer Verstärkungsfaktor-Steuerspannung V_C über einen Verstär kungsfaktor-Steueranschluß 7 zum Einstellen des Verstär kungsfaktors der Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Ver stärkungsfaktor versorgt werden. Auf diese Weise werden Ströme i₁, i₂, i₃, i₄ verursacht, die durch die Kollektoren der npn-Flächentransistoren 12ª, 12 b, 13ª bzw. 13 b fließen.

Eine erste Stromumkehrschaltung oder Stromspiegelschaltung 14 ist zwischen die Stromversorgungsklemme 1 für die positive Versorgungsspannung und den Kollektor des npn-Flächen transistors 12ª eingefügt. Im einzelnen enthält die Strom spiegelschaltung 14 einen ersten pnp-Transistor 14ª, dessen Emitter mit der Stromversorgungsklemme 1 für die positive Versorgungsspannung verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Kollektor des npn-Flächentransistors 12ª verbunden ist und der mit dem Strom i₁ daraus versorgt wird, und dessen Basisanschluß mit seinem Kollektor verbunden ist. Die Strom spiegelschaltung 14 enthält außerdem einen zweiten pnp-Tran sistor 14 b, dessen Basis mit der Basis des ersten pnp-Tran sistors 14ª verbunden ist, dessen Emitter mit der Strom versorgungsklemme 1 für die positive Versorgungsspannung verbunden ist und dessen Kollektor mit dem des npn-Flächen transistors 13 b und dem invertierenden Eingang des Operations verstärkers 8 verbunden ist. Auf diese Weise fließt, da ein Strom i₁ durch den ersten pnp-Transistor 14ª der Strom spiegelschaltung 14 fließt, der gleiche Strom i₁ auch durch den Kollektor des zweiten pnp-Transistors 14 b. Dieser letz tere Strom i₁ wird zusammen mit dem Strom i₄ aus dem Kollek tor des npn-Flächentransistors 13 b auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 8 zurückgekoppelt. Auf die gleiche Weise ist eine zweite Stromumkehrschaltung oder Stromspiegelschaltung 15 vorgesehen, die einen ersten pnp- Transistor 15ª aufweist, dessen Emitter mit der Stromversorgungs klemme 1 für die positive Versorgungsspannung verbunden ist, dessen Kollektor mit dem Kollektor des npn-Flächentran sistors 12 b verbunden ist und der mit dem Strom i₂ daraus beliefert wird und dessen Basis mit seinem Kollektor ver bunden ist. Ein zweiter pnp-Transistor 15 b der Stromspiegel schaltung 15 ist über seinen Emitter mit der Stromversor gungsklemme 1 für die positive Versorgungsspannung verbun den. Sein Kollektor ist mit dem Kollektor des npn-Flächen transistors 13ª verbunden, und sein Basisanschluß ist mit der Basis des ersten pnp-Transistors 15ª verbunden. Auf diese Weise wird, da der Strom i₂ aus dem Kollektor des npn-Flächentransistors 12 b durch den ersten pnp-Transistor 15ª fließt, ein Strom i₂ verursacht, der durch den Kollek tor des zweiten pnp-Transistors 15 b fließt. Eine Ausgangs klemme 5 der Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstär kungsfaktor ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kol lektoren des npn-Flächentransistors 13ª und des zweiten pnp-Transistors 15 b verbunden, um einen Ausgangsstrom i_out als Funktion der Ströme i₂ und i₃ an einen Ausgangslastwider stand 6 zu liefern.

Mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 können die Ströme i₁, i₂, i₃ und i₄ aus den Kollektoren der npn-Flächentransi storen 12ª, 12 b, 13ª bzw. 13 b wie folgt ausgedrückt werden:

wobei I₀ den konstanten Strom aus der Konstantstromquelle 11, i₀ den Differenzstrom, der durch die npn-Flächentran sistoren 9ª und 9 b des Differenzverstärkers 9 fließt, V_C die Verstärkungsfaktor-Steuerspannung, welche dem Verstär kungsfaktor-Steueranschluß 7 zugeführt wird, und V_T die Spannung, welche äquivalent mit der Temperatur und gleich kT/q ist, wobei k die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur und q die Ladung sind, repräsentieren. Beispielsweise ist dann, wenn T = 300 K ist, V_T = 26 mV. Fig. 1 ist zu entneh men, daß der Eingangsstrom i_in, der der Eingangsklemme 3 zugeführt wird, und der Ausgangsstrom i_out an der Eingangs klemme 5 wie folgt ausgedrückt werden können:

i_in = i₄ - i₁ (5),

i_out = i₃ - i₂ (6).

Durch Substituieren der Gleichungen (1) . . . (4) in die Glei chungen (5) und (6) können die Gleichungen für den Eingangs strom i_in und den Ausgangsstrom i_out wie folgt erhalten werden:

Den Gleichungen (7) und (8) ist zu entnehmen, daß der Strom verstärkungsfaktor der Verstärkungsschaltung mit veränderba rem Verstärkungsfaktor gemäß Fig. 1 daher wie folgt ausge drückt werden kann:

A = i_out/i_in = exp(V_C/V_T) (9).

Gleichung (9) ist zu entnehmen, daß der Stromverstärkungs faktor A der Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstär kungsfaktor gemäß Fig. 1 als eine Exponentialfunktion der Steuerspannung V_C erscheint. Des weiteren werden die Charak teristika über alles der Verstärkungsschaltung mit veränder barem Verstärkungsfaktor gemäß Fig. 1 im wesentlichen durch die Eigenschaften der Transistoren der Stromteilerschaltun gen 12 und 13 bestimmt. Da bipolare npn-Flächentransistoren mit guten Betriebseigenschaften benutzt werden, kann die Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor gemäß Fig. 1 als monolithischer integrierter Schalt kreis aufgebaut werden.

Indessen treten zahlreiche Probleme bei der Verstärkungs schaltung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor gemäß Fig. 1 auf. Insbesondere muß der Konstantstrom I₀, da die Konstant stromquelle 11, welche mit den Emittern der npn-Flächentran sistoren 9ª und 9 b des Differenzverstärkers 9 verbunden ist, den maximalen Strom bestimmt, der durch die Verstärkungs schaltung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor bewältigt werden kann, demzufolge auf einen Wert eingestellt werden, der größer als der maximal mögliche Wert der Summe des Ein gangsstroms i_in und des Ausgangsstroms i_out ist. Es ist indessen ersichtlich, daß während der statischen Zustände die ständigen statischen Ströme oder Ruheströme durch die Stromteilerschaltungen 12 und 13 fließen, d. h. diejenigen, die durch die npn-Flächentransistoren 9ª und 9 b geliefert werden, immer gleich I₀/2 sind. Solche relativ hohen stän digen statischen Ströme, die durch die Stromteilerschaltun gen 12 und 13 fließen, führen zu einem unerwünschten Schrotrauschen und zu einem Durchgriffeffekt. Allgemein wird das Schrotrauschen in den Stromteilerschaltungen durch den Strom bestimmt, der durch die Schaltungen fließt, so daß große Ströme, die durch die Stromteilerschaltungen 12 und 13 fließen, zu starkem Schrotrauschen führen. Des weiteren schwanken die Stromteilverhältnisse der Stromtei lerschaltungen 12 und 13 infolge eines Wärmerauschens, das durch die ohm'schen Widerstände der Transistoren, welche in den Stromteilerschaltungen benutzt werden, verursacht wird. Der Grad solcher Schwankungen ist von der Höhe der zuvor erwähnten ständigen statischen Ströme in gleicher Weise wie das zuvor erwähnte Schrotrauschen abhängig.

Zusätzlich wird in dem Fall, in dem ein Versatzsignal bzw. eine Offsetspannung in den Stromteilerschaltungen oder eine Verstärkungsfaktorab weichung in den Stromspiegelschaltungen besteht, eine Ver satzkomponente in dem Ausgangsstrom i_out der Verstärkungs schaltung mit veränderbarem Verstärkungsfaktor erzeugt, und zwar sogar dann, wenn der Eingangsstrom i_in gleich Null ist. Die Höhe der Versatzkomponente ist von der Steuerspan nung V_C abhängig, die der Verstärkungsschaltung mit veränder barem Verstärkungsfaktor zugeführt wird. Als Ergebnis er scheint in dem Ausgangsstrom i_out eine Durchgriffskomponente, die repräsentativ für die Änderungen in der Steuerspan nung V_C ist, wobei die Höhe der Durchgriffskomponente eben falls von diesen ständigen statischen Strömen durch die Stromteilerschaltungen abhängig ist.

Durch die vorliegende Erfindung ist eine Schaltungsanord nung geschaffen, die dazu bestimmt ist, die zuvor erwähnten Nachteile zu überwinden, um einen spannungsgesteuerten Verstärker mit veränderbarer Verstär kung zu schaffen, der als monolithischer integrier ter Schaltkreis aufgebaut werden kann und in dem das Schrot rauschen und Durchgriffseffekte im wesentlichen durch Redu zierung der ständigen statischen Ströme durch die Stromtei lerschaltungen reduziert sind.

Fig. 2 zeigt einen Verstärker bzw. eine Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Verstärkung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung. Elemente, die mit solchen, welche zuvor in bezug auf die Verstärkungsschaltung mit veränderbarem Verstär kungsfaktor gemäß Fig. 1 bereits beschrieben worden sind, korrespondieren, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine ins einzelne gehende Be schreibung dieser Elemente wird der Kürze halber fort gelassen. In der Verstärkungsschaltung gemäß Fig. 2 ist der Differenzverstärker 9 durch erste und zweite Differenzverstärker bzw. -einrichtungen 21 bzw. 22 ersetzt, und die Konstantstromquelle 11 ist durch Konstantstromquellen 23 und 24 ersetzt. Der Rest der Schal tung gemäß Fig. 2 ist indessen identisch mit derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die neuartigen Merkmale der Ver stärkungsschaltung gemäß Fig. 2 sind mehr in einzelne gehend in Fig. 3 gezeigt, die nun in ihren Einzelheiten beschrieben wird. Wie in dieser Figur ge zeigt ist, besteht der erste Differenzverstärker 21 aus einem ersten und einem zweiten bipolaren npn-Flächentransi stor 31 und 32, deren Emitter gemeinsam mit der Konstant stromquelle 23 verbunden sind, die einen konstanten Strom I₀ an diese liefert. In gleicher Weise besteht der zweite Differenzverstärker 22 aus einem ersten und einem zwei ten bipolaren npn-Flächentransistor 33 und 34, deren Emit ter gemeinsam mit der Konstantstromquelle 24 verbunden sind, die ebenfalls einen konstanten Strom I₀ an diese lie fert. Die Konstantstromquellen 23 und 24 sind außerdem mit der Stromversorgungsklemme 2 für die negative Versorgungs spannung verbunden. Die Kollektoren der npn-Flächentransi storen 32 und 34 sind auf Erdpotential gelegt, während die Kollektoren der npn-Flächentransistoren 31 und 33 mit den zusammengeschalteten Emittern der npn-Flächentransistoren 12ª und 12 b bzw. den zusammengeschalteten Emittern der npn- Flächentransistoren 13ª und 13 b verbunden sind, um jeweils Ströme I₁ und I₂ an die Stromteilerschaltungen 12 und 13 zu liefern. Die Basisanschlüsse der npn-Flächentransistoren 31 und 34 sind mit einer ersten Eingangsklemme 26 verbunden, der das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 8 zuge führt wird, während die Basisanschlüsse der npn-Flächentran sistoren 32 und 33 mit einer zweiten Eingangsklemme 27 ver bunden sind, die mit der Vorspannung aus der Vorspannungs quelle 10 versorgt wird.

In Übereinstimmung mit der Aufgabe der vorliegenden Er findung sind die npn-Flächentransistoren 32 und 34 des er sten und des zweiten Differenzverstärkers 21 bzw. 22 mit Emitterzonen aufgebaut, die in ihrer Fläche gleich dem N-fachen der Emitterzonen der npn-Flächentransistoren 31 bzw. 33 sind. Auf diese Weise haben die npn-Flächentransi storen 32 und 34 jeweils einen Sättigungsstrom, der gleich dem N-fachen der Sättigungsströme der npn-Flächentransisto ren 31 bzw. 33 ist. Damit verändern sich die Kol lektorströme I₁ und I₂ der npn-Flächentransistoren 31 und 33, die den Stromteilerschaltungen 12 bzw. 13 zugeführt werden, dann, wenn gleiche und konstante Ströme I₀ aus den Konstantstromquellen 23 und 24 fließen, im Hinblick auf die Eingangsdifferenzspannung zwischen den Eingangsklemmen 26 und 27, wie dies in Fig. 4 durch Kurven 41 bzw. 42 gezeigt ist. Es ist ersichtlich, daß während der ständigen stati schen Zustände dann, wenn die Eingangsdifferenzspannung zwischen den Eingangsklemmen 26 und 27 gleich Null ist, d. h. I₁ = I₂, da die Sättigungsströme der Transistoren 32 und 34 das N-fache der Sättigungsströme der npn-Flächentransi storen 31 und 33 betragen, I₁ = I₂ = I₀/(1 + N) ist. Auf diese Weise können die Kollektorströme der npn-Flächentran sistoren 31 und 33, die an die Stromteilerschaltungen 12 bzw. 13 geliefert werden, lediglich durch Anhebung des Wer tes N reduziert werden. Es ist ersichtlich, daß die größten möglichen Werte der Kollektorströme I₁ und I₂ von der Höhe des Konstantstroms I₀ aus den Konstantstromquellen 23 und 24 abhängen, wie dies zuvor in bezug auf die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 beschrieben worden ist. Auf diese Weise kann der ständige statische Strom durch die Stromteilerschaltungen 12 und 13 durch Auswählen des Wertes des Konstantstroms I₀ als eine Funktion des Eingangsstroms i_in und des Ausgangsstroms i_out und durch Auswählen des Wertes N unabhängig von dem ausgewählten Konstantstrom I₀ in hohem Maße von dem Wert der Ströme, die durch derartige Stromteilerschaltungen in der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 fließen, herabgesetzt wer den. Als Ergebnis werden das Schrotrauschen und die Durch griffseffekte wesentlich reduziert, während nach wie vor sichergestellt ist, daß die Schaltung als monolithi scher integrierter Schaltkreis aufgebaut werden kann. Zu Vergleichszwecken wird der Wert N für die npn-Flächentran sistoren 9ª und 9 b des Diffenrenzverstärkers 9 in der Verstärkungsschaltung gemäß Fig. 1 einheitlich angenommen, und die Kollektorströme der npn-Flächentransistoren 9ª und 9 b, die den Strom teilerschaltungen 12 und 13 zugeführt werden, sind durch gestrichelte Kurven 43 bzw. 44 in Fig. 4 gezeigt. Aus den Kurven in Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Ströme I₁ und I₂, die den Stromteilerschaltungen 12 und 13 zugeführt werden, durch das Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfin dung, welches in Fig. 2 gezeigt ist, wesentlich gegenüber den Strömen I₁ und I₂, die den Stromteilerschaltungen 12 und 13 bei der Verstärkungsschaltung gemäß Fig. 1 zugeführt werden, reduziert sind.

In Fig. 5 ist ein Teil eines Verstärkers bzw. einer Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Verstärkung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, das nun beschrieben wird. Elemente, die mit solchen, die zuvor in bezug auf die Verstärkungsschaltung gemäß Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben worden sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine ins einzelne ge hende Beschreibung dieser Elemente wird hier der Kürze halber fortgelassen. Wie gezeigt, sind die Differenz verstärker 21 und 22 und die Konstantstromquellen 23 und 24 in der gleichen Weise aufgebaut, wie dies zuvor in bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 beschrieben worden ist, allerdings mit der Ausnahme, daß die Emitterzonen der npn-Flächentransistoren 32 und 34 nicht gleich dem N-fachen der Emitterzonen der npn-Flächentransistoren 31 bzw. 33 sind. Zusätzlich zu der Schaltungsanordnung, die in Fig. 2 gezeigt ist, liefert der Verstärker gemäß Fig. 5 vorbestimmte Versatzspannungen bzw. -signale über die Basisanschlüsse der npn-Flächentransistoren 31-34, um die ständigen statischen Ströme zu reduzieren, die den Stromteilerschaltungen 12 und 13 zugeführt werden, während die größeren Werte für den maximalen Eingangsstrom i_in und den maximalen Ausgangsstrom i_out beibehalten wer den. Im einzelnen liefert die erste Eingangsklemme 26 das Ausgangssignal vom Operationsverstärker 8 an die Basis elektroden von zwei bipolaren npn-Flächentransistoren 51 und 52, deren Kollektoren jeweils an Erde liegen und deren Emitter mit der Stromversorgungsklemme 2 für die negative Versorgungsspannung über Konstantstromquellen 53 bzw. 54 verbunden sind. Auf die gleiche Weise liefert die zweite Eingangsklemme 27 die Vorspannung aus der Vorspannungsquelle 10 an die Basiselektroden von zwei bipolaren npn-Flächen transistoren 55 und 56, deren Kollektoren an Erde gelegt sind und deren Emitter mit der Stromversorgungsklemme 2 für die negative Versorgungsspannung über Konstantstromquellen 57 bzw. 58 verbunden sind. Der Emitter des npn-Flächentran sistors 52 liefert ein Eingangssignal an die Basis des npn- Flächentransistors 31, während der Emitter des npn-Flächen transistors 56 ein Eingangssignal an die Basis des npn-Flä chentransistors 33 liefert. Auf die gleiche Weise liefert der Emitter des npn-Flächentransistors 51 ein Eingangs signal an die Basis des npn-Flächentransistors 34, während der Emitter des npn-Flächentransistors 55 ein Eingangs signal an die Basis des npn-Flächentransistors 32 liefert.

In Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Emitterzonen der npn-Flächentransi storen 51 und 55 N-mal größer als die Emitterzonen der npn- Flächentransistoren 52 bzw. 56. Auf diese Weise sind die Sättigungsströme der npn-Flächentransistoren 51 und 55 N- mal so groß wie die Sättigungsströme der npn-Flächentran sistoren 52 bzw. 56. Wenn die Konstantstromquellen 53, 54, 57 und 58 im wesentlichen gleiche und konstante Ströme an die betreffenden Transistoren liefern, ist die Wirkung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 im wesentlichen identisch mit derjenigen der Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3. Dies ist durch Anlegen vorbestimmter Versatzspannun gen an die Basiselektroden der npn-Flächentransistoren 31-34 gegeben, wodurch die Kollektorströme I₁ und I₂ der npn-Flächentransistoren, die durch die Stromteilerschaltun gen 12 bzw. 13 fließen, zu reduzieren sind. Es ist eben falls ersichtlich, daß ein extrem großer Wert von N durch Kombinieren der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 und Fig. 5 ausgewählt werden kann, d. h. durch Auswählen der Emitter zonen der npn-Flächentransistoren 32 und 34 derart, daß sie flächenmäßig das N-fache der Emitterzonen der npn-Flächen transistoren 31 und 33 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ausmachen. Als alternatives Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Emitterzonen der npn-Flächentransisto ren 51 und 52 und der npn-Flächentransistoren 55 und 56 gleich gemacht sind, während das Verhältnis zwischen den Werten der konstanten Ströme, die durch die Konstantstrom quellen 53 und 54 geliefert werden, und den Werten der kon stanten Ströme, die durch die Konstantstromquellen 57 bzw. 58 fließen, variiert ist, um das gleiche Ergebnis zu errei chen.

Fig. 6 zeigt, wie bereits erläutert, einen Bereich eines Verstärkers bzw. einer Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Verstärkung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung, wobei Elemente, die mit solchen korrespondieren, wie sie zuvor in bezug auf die Verstärker gemäß Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Eine ins ein zelne gehende Beschreibung dieser Elemente entfällt darum der Kürze halber. Im einzelnen sind die Emitterzonen der npn-Flächentransistoren 31 und 32 und der npn-Flächen transistoren 33 und 34 der Differenzverstärker 21 bzw. 22 im wesentlichen gleich. Indessen ist ein Widerstand 61 zwischen die Emitterelektroden der npn-Flächentransistoren 31 und 32 gelegt, wobei der Konstantstrom aus der Konstant stromquelle 23 direkt an den Emitter des npn-Flächentransi stors 32 und über den Widerstand 61 an den Emitter des npn- Flächentransistors 31 geliefert wird. Auf gleiche Weise ist ein weiterer Widerstand 62 zwischen die Emitter der npn- Flächentransistoren 33 und 34 gelegt, wodurch der Konstantstrom aus der Konstantstromquelle 24 direkt an den Emitter des npn-Flächentransistors 34 und über den Wider stand 62 an den Emitter des npn-Flächentransistors 33 gelie fert wird. Die restlichen Elemente und Verbindungen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind identisch mit denen, die in Fig. 2 gezeigt sind. Durch das Vorsehen der Wider stände 61 und 62 zwischen den Emittern der npn-Flächentran sistoren 31 und 32 bzw. der npn-Flächentransistoren 33 und 34 werden die ständigen statischen Ströme durch die Strom teilerschaltungen 12 und 13 wesentlich in nahezu derselben Weise wie bei den Verstärkungsschaltungen gemäß Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 5 entspre chend der vorliegenden Erfindung reduziert.

Claims

1. Verstärkungsschaltung mit veränderbarer Verstärkung,
mit einer ersten Stromteilereinrichtung (12), die erste und zweite Transistoren (12a, 12b) eines ersten Leitfähig keitstyps aufweist und die auf ein Steuersignal hin zu mindest ein Ausgangssignal erzeugt,
mit einer zweiten Stromteilereinrichtung (13), die dritte und vierte Transistoren (13a, 13b) des ersten Leitfähig keitstyps aufweist und die auf das Steuersignal hin zu mindest ein Ausgangssignal erzeugt,
mit einer Verstärkereinrichtung (8), die auf ein Eingangssignal und das zumindest eine Ausgangssignal von den ersten und zweiten Stromteilereinrichtungen (12, 13) hin ein erstes Signal erzeugt,
mit einer ersten Stromquelleneinrichtung (23) für die Er zeugung eines ersten Konstantstroms,
mit einer zweiten Stromquelleneinrichtung (24) für die Erzeugung eines zweiten Konstantstroms,
mit einer Stromspiegeleinrichtung (14, 15), welche die Aus gangssignale der ersten und zweiten Stromteilereinrich tungen (12, 13) aufnimmt,
und mit einer Ausgangseinrichtung (5, 6), welche auf das zumindest eine Ausgangssignal von den ersten und zweiten Stromteilereinrichtungen (12, 13) hin ein Ausgangssignal liefert,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Differenzverstärkereinrichtung (21) vorge sehen ist, welche den Stromfluß zu der ersten Stromteiler einrichtung (12) auf das genannte erste Signal und den ersten Konstantstrom hin derart steuert, daß durch die erste Stromteilereinrichtung (12) fließende Dauerzustands ströme auf einen Wert gesteuert sind, der niedriger ist als die Hälfte des Wertes der ersten und zweiten Konstant ströme,
und daß eine zweite Differenzverstärkereinrichtung (22) vorgesehen ist, welche den Stromfluß zu der zweiten Strom teilereinrichtung (13) auf ein zweites Signal und den zweiten Konstantstrom hin derart steuert, daß durch die zweite Stromteilereinrichtung (13) fließende Dauerzustands ströme auf einen Wert gesteuert sind, der niedriger ist als der halbe Wert der ersten und zweiten Konstantströme.

2. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Transistor (12a) und der zweite Transistor (12b) gemeinsam miteinander ver bundene erste Anschlüsse aufweisen,
daß der dritte Transistor (13a) und der vierte Transistor (13b) gemeinsam miteinander verbundene erste Anschlüsse aufweisen,
daß die erste Differenzverstärkereinrichtung (21) einen fünften und einen sechsten Transistor (31, 32) aufweist, deren miteinander verbundenen ersten Anschlüssen der genannte erste Konstantstrom zugeführt wird,
daß die zweite Differenzverstärkereinrichtung (22) einen siebten und einen achten Transistor (33, 34) aufweist, deren miteinander verbundenen ersten Anschlüssen der genannte zweite Konstantstrom zugeführt wird,
daß der fünfte Transistor (32) einen Ausgangsanschluß für die Stromspeisung der gemeinsam miteinander verbundenen ersten Anschlüsse der ersten und zweiten Transistoren (12a, 12b) der ersten Stromteilereinrichtung (12) aufweist und daß der siebte Transistor (33) einen Ausgangsanschluß für die Stromspeisung der gemeinsam miteinander verbundenen ersten Anschlüsse des dritten und vierten Transistors (13a, 13b) der zweiten Stromteilereinrichtung (13) aufweist.

3. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die fünften bis achten Transistoren (31, 32, 33, 34) jeweils bipolare npn-Flächentransi storen sind, die jeweils eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor aufweisen,
und daß der sechste und der achte Transistor (32, 34) je weils eine Emitterzone aufweist, die N mal größer ist als die Emitterzone des fünften bzw. siebten Transistors (31, 33), wobei N größer ist als 1.

4. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der fünfte und der achte Transistor (31, 34) jeweils einen Eingangsanschluß aufweist, dem das erste Signal von der Verstärkereinrichtung (8) her zugeführt wird,
und daß der sechste und der siebte Transistor (32, 33) je weils einen Eingangsanschluß aufweist, dem ein Vorspannungs signal zugeführt wird.

5. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fünften bis achten Transistoren (31 bis 34) Eingangsanschlüsse aufweisen, daß eine Signalabgabeeinrichtung (51, 52, 55, 56) ein Versatz signal an die Eingangsanschlüsse des fünften und siebten Transistors (31, 33) auf das genannte erste Signal bzw. das Vorspannungssignal hin abgibt, derart, daß die durch die erste und die zweite Stromteilereinrichtung (12, 13) fließenden Dauerzustandsströme auf einen Wert gesteuert sind, der niedriger ist als die Hälfte des Wertes der ersten und zweiten Konstantströme.

6. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabgabeeinrich tung (51, 52, 55, 56) außerdem ein Versatzsignal an die Ein gangsanschlüsse des sechsten und des achten Transistors (32, 34) auf das genannte erste Signal und das Vorspannungs signal hin abgibt.

7. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Versatzsignal abgebende Signalabgabeeinrichtung (51, 52, 55, 56) einen neunten und zehnten Transistor (52, 51), denen an Ein gangsanschlüssen das genannte erste Signal von der Ver stärkereinrichtung (8) bzw. an ersten Anschlüssen Konstant ströme zugeführt werden und die dem fünften bzw. achten Transistor (31, 34) die Eingangssignale zuführen, und einen elften und zwölften Transistor (56, 55) umfaßt, denen an Eingangsanschlüssen das genannte Vorspannungssignal bzw. an ersten Anschlüssen Konstantströme zugeführt werden und die die Eingangssignale für die Eingangsanschlüsse des sechsten bzw. siebten Transistors (32, 33) liefern.

8. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die neunten bis zwölften Transistoren (51, 52, 55, 56) alle bipolare Flächentransisto ren jeweils mit einer Basis, einem Emitter und einem Kollek tor sind,
und daß der zehnte und zwölfte Transistor (51, 55) jeweils eine Emitterzone aufweist, die N mal größer ist als die Emitterzone des neunten bzw. elften Transistors (52, 56), wobei N größer ist als 1.

9. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erster Widerstand (61) die ersten Anschlüsse des fünften und sechsten Transistors (31, 32) derart verbindet, daß ein Konstantstrom dem sechsten Transistor (32) direkt und dem fünften Transistor (31) über die erste Widerstands einrichtung (61) zugeführt wird,
und daß ein zweiter Widerstand (62) die ersten Anschlüsse des siebten und achten Transistors (33, 34) derart miteinan der verbindet, daß ein Konstantstrom dem achten Transistor (34) direkt und dem siebten Transistor (33) über den zweiten Widerstand (62) zugeführt wird.

10. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquellen einrichtung (23) eine Einrichtung (23) für die Abgabe des ersten Konstantstroms an die ersten Anschlüsse des fünften und sechsten Transistors (31, 32) und eine Einrichtung (24) für die Abgabe des zweiten Konstantstroms an die ersten Anschlüsse des siebten und achten Transistors (33, 34) umfaßt.

11. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten bis vierten Transistoren (12a, 12b, 13a, 13b) jeweils einen Ausgangsan schluß für die Erzeugung von ersten bis vierten Ausgangs signalen umfassen,
und daß die Ausgangseinrichtung (5, 6) auf die zweiten und dritten Ausgangssignale hin das genannte Ausgangssignal liefert.

12. Verstärkungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrich tung (8) einen Operationsverstärker (8) für die Erzeugung des ersten Signals auf das genannte Eingangssignal und die ersten und vierten Ausgangssignale hin umfaßt.