DE102008034324A1

DE102008034324A1 - Amplifier circuit i.e. push-pull amplifier circuit, has two transistors and diode arranged in totem pole circuit, where diode is prestressed in initial state of amplifier circuit, and preamplifier arranged upstream to amplifier

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Publication number: DE102008034324A1
Application number: DE200810034324
Authority: DE
Inventors: Konstantin Tugend
Original assignee: Nambition GmbH
Current assignee: Nambition GmbH
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-07-24
Also published as: DE102008034324B4

Abstract

The amplifier circuit has two transistors (T31, T32) e.g. p-type transistor, and a breakdown diode (D32) arranged in a totem pole circuit, where the diode is prestressed in an initial state of the amplifier circuit. An amplifier is provided for charging and/or discharging a load impedance (P31) e.g. capacitive piezoelectric actuator. A preamplifier (IC31) is arranged upstream to the amplifier, where the preamplifier is fed with an input signal and a feedback signal that is feedback by an amplifier output.

Description

Die Erfindung betrifft Verstärkerschaltungen allgemein, und insbesondere eine Verstärkerschaltung mit wenigstens zwei Transistoren gleichen Typs und wenigstens einer Diode, die in einer Totem-Pole-Schaltung angeordnet sind.The The invention relates to amplifier circuits in general, and in particular an amplifier circuit with at least two Transistors of the same type and at least one diode, which in one Totem pole circuit are arranged.

Aus dem Stand der Technik sind Verstärkerschaltungen der eingangs genannten Art, wie etwa Abwandlungen von Push-Pullverstärkerschaltungen, bekannt, um kapazitive Lasten mit Hochspannung von z. B. mehreren hundert Volt bei z. B. einem Ampere Strom zu laden oder zu entladen. In 1 ist eine abgewandelte Push-Pullschaltung mit zwei komplementären Transistoren gezeigt (vgl. Lehrbuch ”The Art of Electronics”, Hornwitz, Hill, Cambridge Verlag, 2006 ). Ein Operationsverstärker IC11 bildet dabei zusammen mit seinen Widerständen R11 (auf Masse M11) und R12 ein Rückkopplungsnetzwerk zur Linearisierung der nachfolgenden Totem-Pole-Verstärkerschaltung. Diese umfasst Transistoren T11 und T12, sowie deren Gate-Spannungsquellen D11 und D13. Widerstände R13 und R14 dienen unter anderem. der Arbeitspunkteinstellung der beiden Transistoren T11 und T12 vom n-Typ in der Totem-Pole-Verstärkerschaltung. In dem Buch von Hornwitz wird die Verwendung von BUZ-50B-Leistungsfeldeffektransistors als Transistoren T11 und T12 beschreiben. Die Verstärkerschaltung wird von den Potentialen +U und –U gespeist, wobei das Massepotential M11 zwischen +U und –U liegt. An einem Verstärkereingang IN erhält die Schaltung ein Steuersignal, das um das Massepotential M11 oszillieren kann.Amplifier circuits of the type mentioned at the outset, such as modifications of push-pull amplifier circuits, are known from the state of the art for switching high-voltage capacitive loads of e.g. B. several hundred volts at z. B. an ampere current to charge or discharge. In 1 a modified push-pull circuit with two complementary transistors is shown (see textbook "The Art of Electronics", Hornwitz, Hill, Cambridge Publishing, 2006 ). An operational amplifier IC11 forms together with its resistors R11 (on ground M11) and R12 a feedback network for linearization of the following totem pole amplifier circuit. This includes transistors T11 and T12, as well as their gate voltage sources D11 and D13. Resistors R13 and R14 serve, among others. the operating point setting of the two transistors T11 and T12 n-type in the totem pole amplifier circuit. The book by Hornwitz describes the use of BUZ-50B power field effect transistor as transistors T11 and T12. The amplifier circuit is fed by the potentials + U and -U, the ground potential M11 being between + U and -U. At an amplifier input IN, the circuit receives a control signal which can oscillate around the ground potential M11.

Erhält die Verstärkerschaltung ein Eingangssignal, das unter dem Massepotential M11 liegt, schaltet der Transistor T11 durch, die Diode D12 wird leitend und der Transistor T12 sperrt gleichzeitig. Dabei wird eine Last P11, die an einem Verstärkerschaltungsausgang OUT angeschlossen ist, über die Diode D12, Transistor T11 und Widerstand R14 entladen, da das Massepotential M11 höher liegt als das Versorgungspotential –U.receives the amplifier circuit is an input signal that under the Ground potential M11, the transistor T11 turns on, the Diode D12 becomes conductive and transistor T12 turns off simultaneously. Thereby, a load P11 is connected to an amplifier circuit output OUT is connected via the diode D12, transistor T11 and resistor R14 discharge because the ground potential M11 is higher lies as the supply potential -U.

Erhält die Verstärkerschaltung ein Eingangssignal, das über dem Massepotential M11 liegt, schaltet der Transistor T12 durch (der Transistor T11 und die Diode D12 sperren gleichzeitig) und arbeitet als Sourcefolger. Die Lastimpedanz P11 wird dabei über den Transistor T12 und den Widerstand R15 geladen, da das Versorgungspotential +U höher liegt als das Massepotential M11.receives the amplifier circuit an input signal that over the ground potential M11, the transistor T12 turns on (the transistor T11 and the diode D12 simultaneously block) and works as a source follower. The load impedance P11 is over the transistor T12 and the resistor R15 charged because the supply potential + U is higher than the ground potential M11.

Das Kurvendiagramm der 2a veranschaulicht den Spannungsverlauf U der bekannten Verstärkerschaltung von 1, aufgetragen über die Zeit t. Ein Verstärkereingangssignal 21 oszilliert dabei um das Massepotential M11 (hier M11 gleich 0 V). Das am Drain von Transistor T11 gemessene Zwischensignal 22 (noch vor der Diode D12) zeigt dabei den Nachteil der bekannten Verstärkerschaltung. Bei einer Änderung der Verlaufsrichtung des Verstärkereingangssignals 21 ”springt” das Potential des Zwischensignals 22 am Drain von Transistor T11 um mehrere Volt, wie durch die Pfeile 23 angezeigt, so dass eine unerwünschte Stufe im Spannungsverlauf entsteht. Wenn die Diode 12 gesperrt ist und sich das Eingangssignal ändert, ändert sich aber aufgrund einer Phasenverschiebung noch nicht das Ausgangssignal. Der Operationsverstärker IC11 ”sieht” dies und steuert den Transistor T11 sprungartig an durchzuschalten. Das erzeugt Schwingungen in der Verstärkerschal tung, die für eine Last zu Störungen führen kann, wie in 2b veranschaulicht ist.The graph of the 2a illustrates the voltage curve U of the known amplifier circuit of 1 , plotted over time t. An amplifier input signal 21 it oscillates around the ground potential M11 (here M11 equal to 0 V). The intermediate signal measured at the drain of transistor T11 22 (even before the diode D12) shows the disadvantage of the known amplifier circuit. When changing the direction of the amplifier input signal 21 "Jumps" the potential of the intermediate signal 22 at the drain of transistor T11 by several volts, as indicated by the arrows 23 displayed so that an undesirable step in the voltage curve is formed. If the diode 12 is locked and the input signal changes, but does not change the output signal due to a phase shift. The operational amplifier IC11 "sees" this and controls the transistor T11 to jump through. This creates vibrations in the amplifier circuit that can cause noise to a load, as in 2 B is illustrated.

2b veranschaulicht den Spannungsverläufe U aus der bekannten Verstärkerschaltung von 1, aufgetragen über die Zeit t. Dabei zeigen die Bezugszeichen 24 das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung und 25 das Zwischensignal am Drain von Transistor T12, wobei der Pfeil 26 ein Einschwingen an einer steigenden Flanke des Potentials am Drain des Transistors T12 zeigt und Pfeil 27 abrupte Änderungen im Verstärkerausgangssignal 24. 2 B illustrates the voltage waveforms U from the known amplifier circuit of 1 , plotted over time t. The reference numerals show 24 the output of the amplifier circuit and 25 the intermediate signal at the drain of transistor T12, the arrow 26 shows a transient on a rising edge of the potential at the drain of transistor T12 and arrow 27 abrupt changes in the amplifier output signal 24 ,

Ziel der Erfindung ist es eine Verstärkerschaltung zu schaffen, die eine Lastimpedanz auch bei hohen Spannungen und hoher Bandbreite mit verhältnismäßig niedrigem Rauschen treiben kann.aim The invention is to provide an amplifier circuit, the one load impedance even at high voltages and high bandwidth with relatively low noise can drive.

Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand von Anspruch 1. Varianten und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.The The invention achieves this object by the subject matter of claim 1. Variants and preferred embodiments of the invention result from the dependent claims, the following description and the drawing.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine Totem-Pole-Schaltung zwei Transistoren gleichen Typs, d. h. zwei n-Typ oder zwei p-Typ Transistoren, mit nahezu gleichen physikalischen Eigenschaften, z. B. bezüglich Bandbreite, Rauschen etc. Eine Diode der Verstärkerschaltung wird dabei so vorgespannt, dass sie im Ruhezustand leitend ist. Damit wird die Schwingneigung der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung verringert und/oder die Verstärkungsbandbreite erhöht.To An embodiment of the invention comprises a totem pole circuit two transistors of the same type, d. H. two n-type or two p-type Transistors with nearly the same physical properties, z. B. in terms of bandwidth, noise, etc. A diode of Amplifier circuit is biased so that they at rest is conductive. Thus, the tendency to oscillate of the invention Amplifier circuit reduces and / or the gain bandwidth elevated.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Verstärker so ausgelegt, dass er eine Lastimpedanz laden und/oder entladen kann. Das heißt, dass vorzugsweise einer der zwei Transistoren, je nach Polarisation eines Eingangs signal am Verstärkereingang, das Laden der Lastimpedanz übernimmt und/oder einer der zwei Transistoren, je nach Polarisation des Eingangssignals am Verstärkereingang, das Entladen der Lastimpedanz übernimmt. Dabei gibt es, je nach Verlauf des Eingangssignals am Verstärkereingang, beispielsweise einen Übergangsbereich zwischen dem Laden und Entladen der Lastimpedanz, der als Ruhezustand der Diode bezeichnet wird.According to a further embodiment of the invention, the amplifier is designed so that it can charge and / or discharge a load impedance. That is, preferably one of the two transistors, depending on the polarization of an input signal at the amplifier input, takes over the loading of the load impedance and / or one of the two transistors, depending on the polarization of the input signal at the amplifier input, discharging the load impedance. There are, depending on the course of the input signal at the amplifier input, for example, a Transition region between the charging and discharging of the load impedance, which is called the idle state of the diode.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Diode vorzugsweise so in der Verstärkerschaltung angeordnet, dass sie zum Entladen der Lastimpedanz durchgeschaltet ist, und zum Laden sperrt, wobei sie im Ruhezustand zwischen Laden und Entladen der Lastimpedanz durch eine Quelle, insbesondere eine Spannungsquelle, vorgespannt wird, um leitend zu sein. Dies ermöglicht, dass ein Eingangssignal mit vezerrungsfreier zu einem Ausgangssignal verstärkt wird.To In a further embodiment, the diode is preferably so arranged in the amplifier circuit that they are for Discharging the load impedance is turned on, and for charging blocks, wherein at rest, between charging and discharging the load impedance by a source, in particular a voltage source, biased is going to be conducting. This allows for an input signal with distortion-free amplified to an output signal becomes.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Lastimpedanz ein kapazitiver Piezoaktor, den die Verstärkerschaltung z. B. lädt oder entlädt, um wenigstens ein Piezoelement des kapazitiven Piezoaktors zu verformen.To Another embodiment of the invention is the Load impedance is a capacitive piezoelectric actuator, the amplifier circuit z. B. charges or discharges to at least one piezoelectric element to deform the capacitive piezoelectric actuator.

Zur Quelle zum Vorspannen der Diode kann, nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, zusätzlich wenigstens eine Quelle, die als die zweite Quelle bezeichnet wird, in der Verstärkerschaltung vorgesehen sein, um den Arbeitspunkt wenigstens eines der zwei Transistoren zu stabilisieren. Die zweite Quelle ist vorzugsweise zwischen Gate und Drain von einem der zwei Transistoren angeordnet und stabilisiert dessen Arbeitspunkt, um niedriges Rauschen für die Verstärkerschaltung zu bewirken.to Source for biasing the diode, according to another embodiment, additionally at least one source acting as the second source is designated to be provided in the amplifier circuit, to stabilize the operating point of at least one of the two transistors. The second source is preferably between the gate and drain of one of arranged two transistors and stabilizes its operating point, low noise for the amplifier circuit to effect.

Herkömmliche Piezoaktoren erfordern meist hohe Ansteuerspannungen (U_a) im Bereich von U_a > +250 V und U_a < –250 V, d. h. ΔUa 500 V. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel hat die Verstärkerschaltung einen Ausgangsspannungsbereich von wenigstens ΔU_a 500 V.Conventional piezoelectric actuators usually require high drive voltages (U _a ) in the range of U _a > +250 V and U _a <-250 V, ie ΔUa 500 V. According to a further embodiment, the amplifier circuit has an output voltage range of at least ΔU _a 500 V.

Ein weiterer Vorteil der Verstärkerschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die hohe 3-dB-Bandbreite, die sie bietet, um ein Eingangssignal von wenigstens 3 kHz nahezu verzerrungsfrei zu einem Ausgangssignal zu verstärken.One Another advantage of the amplifier circuit for another Embodiment is the high 3 dB bandwidth that they provides an input signal of at least 3 kHz virtually distortion free to amplify an output signal.

Herkömmliche Bipolartransistoren eignen sich nur schlecht für zugleich Ausgangssignale mit hoher Ausgangsspannung und hohe Bandbreite, daher verwendet die Verstärkerschaltung nach weiteren Ausführungsbeispielen Leistungsfeldeffektransistoren für die wenigstens zwei Transistoren. Die Leistungsfeldeffektransistoren und/oder Bipolartransistoren sind dabei vorzugsweise vom n-Typ, da diese eine höhere Spannungsfestigkeit aufweisen als Leistungsfeldeffektransistoren/Transistoren vom p-Typ.conventional Bipolar transistors are only bad for at the same time Output signals with high output voltage and high bandwidth, therefore, the amplifier circuit uses further embodiments Leistungsfeldeffektransistoren for the at least two Transistors. The Leistungsfeldeffektransistoren and / or bipolar transistors are preferably of the n-type, since these are higher Have dielectric strength as Leistungsfeldeffektransistoren / transistors of the p-type.

Der Vorteil der Verstärkerschaltung gegenüber einem herkömmlichen Emitterverstärker liegt unter anderem auch in einem höheren Wirkungsgrad, da bei der Verstärkerschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel nur ein erster der wenigstens zwei Transistoren bei einer positiv gepolten Verstärkereingangsspannung leitet und demgegenüber nur ein zweiter der wenigstens zwei Transistoren bei einer negativ gepolten Verstärkereingangsspannung leitet, während der ersten Transistor sperrt und umgekehrt. Dadurch ist die Totem-Pole-Schaltung z. B. als Gegentaktendstufe ausgelegbar.Of the Advantage of the amplifier circuit over a conventional emitter amplifier is inter alia also in a higher efficiency, as in the amplifier circuit according to a further embodiment only a first the at least two transistors at a positive-pole amplifier input voltage leads and in contrast only a second of at least conducts two transistors at a negative-polarity amplifier input voltage, while the first transistor is blocking and vice versa. Thereby is the totem pole circuit z. B. can be laid out as a push-pull final stage.

Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:below Be further embodiments of the invention based schematic drawings explained in more detail. there demonstrate:

1 einen Schaltplan einer bekannten Verstärkerschaltung; 1 a circuit diagram of a known amplifier circuit;

2a und 2b Diagramme mit Spannungsverläufen der bekannten Verstärkerschaltung; 2a and 2 B Diagrams with voltage curves of the known amplifier circuit;

3 einen Schaltplan einer Verstärkerschaltung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a circuit diagram of an amplifier circuit according to an embodiment of the invention;

4 einen Schaltplan einer Verstärkerschaltung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a circuit diagram of an amplifier circuit according to an embodiment of the invention;

5 ein Diagramm mit Spannungsverläufen der Verschärkerschaltung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 5 a diagram with voltage waveforms of the booster circuit according to an embodiment of the invention

1, 2a und 2b veranschaulichen den Stand der Technik, der oben beschrieben ist. 1 . 2a and 2 B illustrate the prior art described above.

3 zeigt einen Schaltplan einer Verstärkerschaltung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei gibt es ein Verstärkereingangssignal IN, das in den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers IC31 führt. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers IC31 ist mit einem Spannungsteiler bestehend aus Widerständen R31 (an einem Massepotential M31) und R32 (an einem Verstärkerschaltungsausgang OUT) gekoppelt. Der Operationsverstärker bewirkt hier eine Linearisierung der nachgeschalteten Totem-Pole-Verstärkerschaltung auf z. B. 100 V/1 V Eingangsspannung. 3 shows a circuit diagram of an amplifier circuit according to a first embodiment of the invention. There is an amplifier input signal IN, which leads into the inverting input of an operational amplifier IC31. The non-inverting input of the operational amplifier IC31 is coupled to a voltage divider consisting of resistors R31 (at a ground potential M31) and R32 (at an amplifier circuit output OUT). The operational amplifier causes a linearization of the downstream totem pole amplifier circuit to z. B. 100V / 1V input voltage.

Die in 3 in der rechten Hälfte abgebildete Totem-Pole-Verstärkerschaltung umfasst einen Leistungsfeldeffekttransistor T31 vom n-Typ, dessen Gateanschluss mit dem Ausgang des Operationsverstärkers IC31 und einer Zehner-Diode bzw. Z-Diode D31 gekoppelt ist. Der Sourceanschluss des Leistungs feldeffektransistors T31 führt über den Widerstand R34 zum Versorungspotential –U. Der Drainanschluss des Leistungsfeldeffektransistors T31 ist mit dem negativen Pol einer Konstantspannungsquelle E31 und der Kathode einer Diode D32 gekoppelt.In the 3 Totem pole amplifier circuit shown in the right half comprises an n-type power field effect transistor T31 whose gate is coupled to the output of the operational amplifier IC31 and a Zener diode D31. The source terminal of the power field effect transistor T31 leads via the resistor R34 to the supply potential -U. The drain terminal of the power field effect transistor T31 is coupled to the negative pole of a constant voltage source E31 and the cathode of a diode D32.

Der Leistungsfeldeffektransistor T32 vom n-Typ ist an seinem Gateanschluß mit einer Z-Diode D33 und dem positiven Pol der Konstantspannungsquelle E31 gekoppelt. Außerdem sind Gate und Drain des Leistungsfeldeffektransistors T32 über einen Widerstand R33 miteinander und zum Versorgungspotential +U gekoppelt.Of the The n-type power field effect transistor T32 is connected to its gate a Zener diode D33 and the positive pole of the constant voltage source E31 coupled. In addition, the gate and drain of the Leistungsfeldeffektransistors T32 via a resistor R33 with each other and to the supply potential + U coupled.

Der Ausgangsknoten OUT bildet den Verstärkerschaltungsausgang, der mit einem Piezoaktor P31 auf das Massepotential M31 gekoppelt ist. Darüber hinaus ist ein Widerstand R35 ausgehend von dem Ausgangsknoten OUT mit dem Sourceanschluß des Leistungsfeldeffektransistors T32 gekoppelt. Die Z-Diode D33 und die Diode D32 sind mit Ihrer Anode zum Ausgangsknoten gekoppelt, wobei die Kathode der Diode D32 zum Drain des Leistunsfeldeffektransistors T31 und der Konstantspannungsquelle E31 gekoppelt ist.Of the Output node OUT forms the amplifier circuit output, the coupled with a piezoelectric actuator P31 to the ground potential M31 is. In addition, a resistor R35 is starting from the Output node OUT to the source of the Leistungsfeldeffektransistor T32 coupled. The zener diode D33 and the diode D32 are with yours Anode coupled to the output node, wherein the cathode of the diode D32 to the drain of the power field effect transistor T31 and the constant voltage source E31 is coupled.

Der Operationsverstärker IC31 erhält sein Rückkopplungssignal ausgehend vom Ausgangsknoten OUT über den Widerstand R32.Of the Op Amp IC31 receives its feedback signal starting from the output node OUT via the resistor R32.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung nach dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet der Operationsverstärker IC31 als Eingangsverstärkerstufe für das Eingangssignal IN und zusätzlich als Linearisierer für die nachfolgende Totem-Pole-Verstärkerschaltung. Der Operationsverstärker IC31 erhält dabei das Rückkopplungssignal ausgehende vom Ausgangsknoten OUT über den Widerstand R32.During operation of the amplifier circuit according to the invention in accordance with 3 In the embodiment shown, the operational amplifier IC31 operates as an input amplifier stage for the input signal IN and additionally as a linearizer for the subsequent totem pole amplifier circuit. The operational amplifier IC31 receives the feedback signal outgoing from the output node OUT via the resistor R32.

Bei der Verstärkerschaltung nach dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel werden drei dynamische Betriebszustände unterschieden. Ein erster Betriebszustand bezeichnet einen Ladevorgang des Piezoaktors P31 durch die Verstärkerschaltung, bei dem der Leistungsfeldeffekttransistor T32 durchgeschaltet ist und der Leistungsfeldeffekttransistor T31 sperrt. Ein zweiter Betriebszustand bezeichnet eine Übergangsphase, bei der von Laden auf Entladen oder Entladen auf Laden gewechselt wird. Während diesem zweiten Betriebszustand, auch Ruhezustand bezeichnet, beaufschlagt die Spannungsquelle E31 die Diode D32 so mit einer Vorwärtsspannung, dass sie leitend ist. Ein dritter Betriebszustand bezeichnet einen Entladevorgang des Piezoaktors P31 durch die Verstärkerschaltung, bei dem der Leistungsfeldeffekttransistor T31 durchgeschaltet ist und der Leistungsfeldeffekttransistor T32 sperrt.In the amplifier circuit according to the in 3 shown embodiment, three dynamic operating conditions are distinguished. A first operating state denotes a charging process of the piezoelectric actuator P31 by the amplifier circuit, in which the power field effect transistor T32 is turned on and the power field effect transistor T31 is turned off. A second operating state is a transitional phase in which charging is changed from loading to unloading or unloading. During this second operating state, also referred to as idle state, the voltage source E31 supplies the diode D32 with a forward voltage so that it is conductive. A third operating state denotes a discharging operation of the piezo actuator P31 by the amplifier circuit, in which the power field effect transistor T31 is turned on and the power field effect transistor T32 is turned off.

Die Gate-Source-Z-Dioden D31 und D33 dienen der Strombegrenzung der Leistungsfeldeffektransistoren T31 und T32.The Gate-source zener diodes D31 and D33 are used to limit the current Power field effect transistors T31 and T32.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung zeigt 4. Dabei ist ein Operationsverstärker IC41 im Gegensatz zu dem Operationsverstärker IC31 als nicht-invertierender Verstärker konfiguriert. Dem Operationsverstärker IC41 folgt eine Emitterschaltung mit einem Bipolartransistor T41 vom p-Typ, der mit Biasingwiderständen R403 und R405, R406 als Inverter für das Operationsverstärker-IC41-Ausgangssignal wirkt.A further embodiment of the amplifier circuit according to the invention shows 4 , In this case, an operational amplifier IC41 is configured as a non-inverting amplifier in contrast to the operational amplifier IC31. The operational amplifier IC41 is followed by an emitter circuit having a p-type bipolar transistor T41 which operates with bias resistors R403 and R405, R406 as an inverter for the operational amplifier IC41 output.

Eine Konstantspannungsquelle E31 von 3 ist im Ausführungsbeispiel von 4 ist mit einem Bipolartransistor T44 und einem Basisspannungsteiler aus Widerständen R407 und R408 realisiert, wobei ein konstanter Strom aus einer Stromquelle mit einem Feldeffekttransistor T43 und einem Widerstand R409 für konstante Kollektor-Emitter-Spannung über Bipolartransistor T44 sorgt und somit eine Diode D41 auch im Ruhezustand der Verstärkerschaltung mit einer Vorwärtsspannung beaufschlagt. Ein Bipolartransistor T42 und ein Widerstand R410 dienen der Strombegrenzung bei fallender Flanke an einem Leistungsfeldeffektransistor T45 und ein Transistor T46 und ein Widerstand R411 dienen der Strombegrenzung bei steigender Flanke an einem Leistungsfeldeffektransistor T47.A constant voltage source E31 of 3 is in the embodiment of 4 is realized with a bipolar transistor T44 and a base voltage divider of resistors R407 and R408, wherein a constant current from a current source with a field effect transistor T43 and a resistor R409 provides constant collector-emitter voltage across bipolar transistor T44 and thus a diode D41 in the idle state of Amplifier circuit applied to a forward voltage. A bipolar transistor T42 and a resistor R410 serve to limit the current at a falling edge on a Leistungsfeldeffektransistor T45 and a transistor T46 and a resistor R411 serve to limit the current at a rising edge on a Leistungsfeldeffektransistor T47.

Zur Linearisierung wird in der Verstärkerschaltung von 4 ein Teil des Ausgangssignals ausgehend vom Ausgangsknoten OUT über den Tiefpass aus einem Widerstand R402 und einem Kondensator C41 an einen invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers IC41 zurückgekoppelt.For linearization is in the amplifier circuit of 4 a portion of the output signal from the output node OUT via the low pass from a resistor R402 and a capacitor C41 fed back to an inverting input of an operational amplifier IC41.

5 zeigt ein Diagramm mit Spannungsverläufen der erfindungsgemäßen Verschärkerschaltung in der Ausführungsform von 4. Ein Ausgangssignal 51 am Ausgangsknoten OUT der Verstärkerschaltung von 4 weist im Vergleich zu den Spannungsverläufen in 2a und 2b der herkömmlichen Verstärkerschaltung keine unerwünschten Sprünge oder Verzerrungen mehr auf. 5 shows a diagram with voltage waveforms of the inventive booster circuit in the embodiment of 4 , An output signal 51 at the output node OUT of the amplifier circuit of 4 shows in comparison to the voltage curves in 2a and 2 B the conventional amplifier circuit no longer unwanted jumps or distortions.

Ein Zwischensignal 52 am Drain von Leistungsfeldeffektransistor T45 und der Kathode von Diode D41 (4) ist um die Vorspannung über die Konstantspannungsquelle aus dem Bipolartransistor T44, dem Widerstand R407 und dem Widerstand R408 niedriger, d. h. vorgespannt. Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung arbeitet somit verzerrungsfreier bei hohen Frequenzen, d. h. sie hat eine höhere Bandbreite als eine herkömmliche Verstärkerschaltung.An intermediate signal 52 at the drain of power field effect transistor T45 and the cathode of diode D41 ( 4 ) is biased lower by the bias voltage from the bipolar transistor T44, the resistor R407 and the resistor R408 via the constant voltage source. The amplifier circuit according to the invention thus operates distortion-free at high frequencies, ie it has a higher bandwidth than a conventional amplifier circuit.

Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann unter anderem auch für induktive und andere Lasten verwendet werden, z. B. als Audioverstärker.The Amplifier circuit according to the invention not limited to the above embodiments and can also be used for inductive and other loads be used, for. B. as an audio amplifier.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- "The Art of Electronics", Hornwitz, Hill, Cambridge Publishing, 2006 [0002]

Claims

Amplifier circuit, comprising: - at least two transistors of the same type (T31, T32; T45, T47), and - at least one diode (D32; D41), - which are arranged in a totem-pole circuit, characterized in that - the diode (D32 D41) is biased in the idle state of the amplifier circuit.

Amplifier circuit according to claim 1, characterized characterized in that the amplifier is designed so that it can charge and / or discharge a load impedance (P31, P41).

Amplifier circuit according to claim 2, characterized characterized in that the load impedance (P31, P41) is capacitive Last is.

Amplifier circuit according to claim 3, characterized characterized in that the load impedance (P31, P41) is capacitive Piezoelectric actuator is.

Amplifier circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that the amplifier designed by at least one additional source so is that the noise is minimal.

Amplifier circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that the amplifier circuit has an output voltage range of at least 500V.

Amplifier circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier circuit has a 3 dB bandwidth of at least 3 kHz, preferably at load 0.1 μF and U _amp = 10 V and I _out = 20 mA).

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier comprises power field effect transistors (T31, T32, T45, T47).

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the transistors (T31, T32, T45, T47) are of the n-type.

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that a first of the at least two transistors (T31, T32, T45, T47) at a positive amplifier input voltage passes.

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that a second of the at least two transistors (T31, T32, T45, T47) at a negative amplifier input voltage passes.

Reinforced according to one of the preceding claims, characterized in that the totem pole circuit is a push-pull amplifier stage.

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage source (E31) is the diode (D32; D41) is biased at rest with a forward bias.

Amplifier according to Claim 13, characterized the voltage source (E31) is a transistor voltage source and / or an impedance with nearly constant voltage drop.

Amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier is a preamplifier (IC31; IC41) connected upstream with an input signal and one returned from the amplifier output Feedback signal is fed.