DE1289122B

DE1289122B - Galvanisch gekoppelte Transistorschaltung, insbesondere in integrierter Bauweise

Info

Publication number: DE1289122B
Application number: DER41532A
Authority: DE
Inventors: Avins Jack
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1964-09-14
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1969-02-13
Also published as: NL151862B; FR1456851A; JPS5230822B1; GB1127801A; DE1762883B2; DE1762883A1; JPS5513501A; JPS5838969B2; SE341416B; US3366889A; GB1127802A; NL6511770A; BE669566A; JPS5438459B1; JPS5417601B1; ES317403A1; JPS5512766B1; BR6573149D0

Description

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Die Erfindung betrifft eine galvanisch gekoppelte daß die Basisvorspannungen der ersten beiden Tran-Transistorschaltung mit einem ersten Transistor, dessen sistoren, die Werte des gemeinsamen Emitterwider-Basis mit einer Eingangsklemme gekoppelt und dessen Standes und des Kollektorwiderstandes des zweiten Emitter mit dem Emitter eines zweiten Transistors so- Transistors und die Betriebsspannungen der Tranwie einem gemeinsamen Emitterwiderstand verbunden 5 sistoren derart gewählt sind, daß an einem mit einer ist, einem an den Kollektor des zweiten Transistors an- Ausgangsklemme gekoppelten Punkt des an den geschlossenen Kollektorwiderstand und einem in Emitter des dritten Transistors angeschlossenen Kollektorschaltung arbeitenden dritten Transistor, Arbeitswiderstandes eine mit der Basisruhevorspandessen Basis mit dem Kollektor des zweiten Tran- nung des ersten Transistors wenigstens annähernd sistors und dessen Emitter mit einem Arbeitswider- io übereinstimmende Ruhegleichspannung auftritt, stand gekoppelt ist. Insbesondere, jedoch nicht aus- Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfinschließlich, betrifft die Erfindung Transistorschaltun- dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, gen, die sich besonders gut für die Herstellung als Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeiintegrierte Schaltungen (monolithische Halbleiter- spielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erschaltkreise) eignen. 15 läutert; es zeigt

Galvanisch gekoppelte Transistorschaltungen haben F i g. 1 ein Schaltbild einer Verstärkerstufe gemäß

wegen des Fehlens von Kopplungskondensatoren den der Erfindung,

Vorteil eines einfachen Aufbaues, was insbesondere Fig. 2 ein Schaltbild zweier hintereinandergebei integrierten Schaltungen von Bedeutung ist. In inte- schalteter Verstärkerstufen gemäß der Erfindung, grierten Schaltungen lassen sich bekanntlich Kapazi- so F i g. 3 graphische Darstellungen des Frequenztäten insbesondere größerer Kapazitätswerte nur ganges der Verstärkerschaltung gemäß F i g. 2 für verschlecht herstellen, außerdem sind solche »integrierte schiedene Gegenkopplungsschaltungen, Kapazitäten« verhältnismäßig störungsanfällig. Kleine F i g. 4 zwei mögliche Schaltungsteile für die Gegen-Kopplungskapazitäten beeinträchtigen aber den Fre- kopplungsschaltung des Verstärkers gemäß F i g. 2 und quenzgang eines Verstärkers bei niedrigen Frequenzen. 25 F i g. 5 ein Schaltbild eines als integrierte Schaltung Bei Kapazitäten in integrierten Schaltungen sind außer- ausführbaren Übertragungskanals für winkelmodudem immer erhebliche Streukapazitäten gegen Masse lierte Schwingungen in einem Fernsehempfänger, vorhanden, die den Frequenzgang eines Verstärkers Die in Fig. 1 dargestellte gleichspannungsgebei höheren Frequenzen verschlechtern. koppelte Verstärkerstufe 10 kann eine Grundeinheit Bei Reihenschaltung von gleichspannungsgekoppel- 30 für eine integrierte Schaltung darstellen. Die Verten Verstärkern mußten bisher jedoch verhältnismäßig stärkerstufe 10 enthält drei Transistoren 12, 14, 16 die komplizierte Vorspannungsschaltungen verwendet wer- einen emittergekoppelten Verstärker bilden, dem eine den, da ja die Ausgangsgleichspannung einer voran- in Kollektorschaltung arbeitende Verstärkerstufe (Emitgehenden Stufe am Eingang der nächsten Stufe auf- terverstärker) nachgeschaltet ist. tritt. Eine weitere Schwierigkeit bei gleichspannungs- 35 Der emittergekoppelte Verstärker enthält den Trangekoppelten Transistorschaltungen hat ihre Ursache in sistor 12, der in Kollektorschaltung arbeitet und den der Notwendigkeit, den Arbeitspunkt durch eine Transistor 14 steuert, der seinerseits in Basisschaltung Gleichstromgegenkopplung zu stabilisieren. arbeitet. Die dargestellte Verstärkerstufe wird mit Ein-Emittergekoppelte Transistorverstärker sind be- gangssignalen von einer Signalquelle 18 gespeist, die kannt und werden insbesondere viel als Differenzver- 40 mit der Basiselektrode des Transistors 12 verbunden stärker verwendet. Es ist außerdem bekannt, einer ist und sich nicht notwendigerweise in der integrierten Differenzverstärkerstufe, die zwei mit ihren Emittern Schaltung zu befinden braucht, wechselspannungsmäßig gekoppelte Transistoren ent- Die Transistoren 12, 14 sind durch direkte Verbinhält, einen in Kollektorschaltung arbeitenden Tran- dung ihrer Emitter und einen gemeinsamen Emittersistor nachzuschalten. Schließlich ist auch eine Logik- 45 widerstand 20 gekoppelt, welcher zwischen die Emitter schaltung bekannt, die zwei emittergekoppelte Tran- und eine negative Klemme 22 einer Betriebsspannungssistoren enthält, die einen Teil eines Oder-Gatters quelle geschaltet ist. Die Basiselektrode des Tranbilden. Der Basis des einen dieser Transistoren, der in sistors 14 liegt an Masse.

Kollektorschaltung arbeitet, ist das Eingangssignal zu- Zwischen den Kollektor des Transistors 14 und eine geführt, während die Basis des anderen Transistors an 50 positive Klemme 26 der Betriebsspannungsquelle ist Masse liegt. Emitter und Kollektor des anderen Tran- ein Kollektorwiderstand 24 geschaltet. Die am Kolleksistors sind über einen mit dem ersten Transistor ge- torwiderstand 24 abfallenden verstärkten Signale wermeinsamen Emitterwiderstand bzw. einen Kollektor- den der Basiselektrode des Transistors 16, der als widerstand mit den Klemmen einer Spannungsquelle Emitterverstärker arbeitet, direkt zugeführt. Die Ausverbunden, an denen eine positive bzw. negative Span- 55 gangssignale der Stufe 10 stehen am Arbeitswidernung liegt, die bezüglich Masse symmetrisch ist. Der stand 28 des Transistors 16 zur Verfügung. Kollektor des zweiten Transistors ist mit der Basis Die in F i g. 1 nicht dargestellte Betriebsspannungseines in Kollektorschaltung arbeitenden Ausgangs- quelle hat drei Klemmen und liefert eine positive und transistors und einem nach Masse führenden Wider- eine negative Spannung, die symmetrisch zu Masse stand verbunden. 60 sind. Die Spannungen an den Klemmen 22, 26 können Es ist selbstverständlich auch bekannt, mehrere beispielsweise —2 und +2 V betragen, wobei die Masse gleichartige Verstärkerstufen hintereinanderzuschalten. als Bezugsspannung dient. Der emittergekoppelte Ver-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stärker der Schaltung nach F i g. 1 arbeitet symme-Transistorschaltung, insbesondere eine Verstärker- irisch, da die Basiselektroden der Transistoren 12, 14 oder Begrenzerschaltung zu schaffen, bei denen die 65 auf praktisch der gleichen Spannung (Masse) gehalten oben geschilderten Nachteile vermieden werden. werden. Weitere Verstärkerstufen, die wie die Ver-Dies wird bei einer Transistorschaltung der eingangs stärkerstufe 10 geschaltet sind, können von letzterer genannten Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, unmittelbar angesteuert werden, wenn die Gleich-

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spannung an der Emitterelektrode des Transistors 16 positiv wird, nimmt die Ausgangsspannung am Kollekauf Massespannung gehalten wird. In diesem Falle tor des Transistors 14 um den gleichen Wert ab, da der arbeiten dann die emittergekoppelten Verstärker (oder Strom durch den Transistor 14 konstant bleibt. Wenn Begrenzer) der folgenden Stufen ebenfalls symme- die Spannung an der Klemme 22 um den Betrag Δ e₂ trisch, da die Basiselektrode des ersten Transistors 12 5 kleiner, also weniger negativ, wird, fällt der Emitterauf Massepotential liegt. Für gewisse Anwendungen strom je Transistor um
kann jedoch eine absichtliche Unsymmetrie der folgenden emittergekoppelten Verstärker wünschenswertsein. _±Li² „
Der gewünschte Gleichspannungspegel am Ausgang 2 R_2(l
wird dadurch erreicht, daß die Kollektorruhespannung xo

des Transistors 14 auf einen Wert eingestellt wird, der ^{und die} Kollektorspannung steigt um

die gewünschte Ausgangsgleichspannung um einen AeAR

Betrag übersteigt, der gleich dem Spannungsabfall V_be — -.

am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 16 ist. 2/<₂₀

Wenn die Ausgangsspannung bezüglich Masse gleich i_{5 Dje resultierende Änderung der} Kollektorspannung

Null sein soll, wird die Spannung am Kollektor des _{des Transistors 14 beträ t d} ^s _ann
Transistors 14 auf ungefähr +0,65 V eingestellt, und

die entgegengesetzten 0,65 V am Basis-Emitter-Über- A e₂ R₂₁

gang des Transistors 16 führen dann zu einer Spannung Ae₁- ^-~-
von 0 V am Emitter des Transistors 16. Eine nach- 20

folgende Stufe kann dann also unmittelbar ange- Wenn der Widerstand 24 doppelt so groß ist wie der

schlossen werden, ohne daß aufwendige Vorspan- Widerstand 20, ist die resultierende Spannungsände-

nungsschaltungen erforderlich sind. rung am Kollektor des Transistors 20 gleich Ae₁-A e.₂.

Die beschriebene Schaltung kann dadurch gegen Es ist also zweckmäßig, die Spannungen e_x und e₂ von

Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen 25 einer gemeinsamen Leistungsquelle abzunehmen, so

stabilisiert werden, daß der Widerstand 24 doppelt so daß sich e_t und e₂ in gleiche Beträge ändern,

groß gewählt wird als der Widerstand 20. Temperatur- Eine wichtige Tatsache, auf die hier besonders hinzu-

änderungen beeinflussen die Basis-Emitter-Spannung weisen ist, besteht darin, daß das Verhältnis der

Vbe der drei Transistoren. Wenn man annimmt, daß Vbe Widerstände 20 und 24 für die Aufrechterhaltung der

durch eine Temperaturschwankung um den Wert J Vbe 3° Stabilität wichtiger ist als die Absolutwerte dieser

geändert wird und dies wiederum eine Änderung der Widerstände. Dies ist besonders bei der Herstellung

die Transistoren 12, 14 durchfließenden Ströme um von integrierten Schaltungen von Bedeutung, da die

jeweils Δ i zur Folge hat, so ergibt sich beiden Widerstände gleichzeitig hergestellt werden

können, wobei man ein gewünschtes Verhältnis leicht

A Vbe = 2 A i R₂₀ (1) 35 gewährleisten kann, während die absoluten Wider-

_ocl_er standswerte relativ stark von den Verfahrenspara-

j y_be metern bei der Herstellung abhängen. Der Ausschluß

■4i ^r = 2 R ' ^ '^st offensichtlich geringer, wenn es mehr auf die Ver-

^ao hältnisse von Schaltungsparametern als auf ihre Abso-

worin R₂₀ den Widerstandswert des Widerstandes 20 *° lutwerte ankommt.

bedeutet. Die Änderung der Kollektorspannung des Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung

Transistors 14 ist: enthält zwei Verstärkerstufen 30, 32, die direkt hinter-

einandergeschaltet sind. Die Stufe 32 gleicht der in

AVc = A i R_2i, (3) ρ i g. 1 dargestellten Stufe 10, während die Stufe 30 worin R_2i den Widerstandswert des Widerstandes 24 ^{45 von der} ώ F i g. 1 dargestellten Schaltung insofern abbedeutet. Setzt man nun die Gleichung (2) in die weicht, als eine zur Arbeitspunktstabilisierung dienende Gleichung (3) ein, so erhält man Gleichstromgegenkopplungsschleife vorgesehen ist.

Die Verstarkerstute 30 enthalt zwei Transistoren 34,

. _ A Vbe R_{2i (i}. 36, die einen emittergekoppelten Verstärker bilden, so-

2i? ' ⁵° ^wie einen in Kollektorschaltung arbeitenden dritten

Transistor 38. Das Ausgangssignal der Stufe 30 wird

Die Spannungsänderung am Emitter des Tran- an einem Arbeitswiderstand 40 abgenommen. Der

sistors 16 ist A V_c — A V^ oder Gegenkopplungskreis enthält einen Widerstand 42, der

zwischen den Emitter des Transistors 38 und die Basis

AVjKR^ ^j = AV (——~ — l\ (5) ^{55 des} Transistors36 geschaltet ist. Die Basis des Tran-

2 R₂₀ ^{e e} \ R₂₀ J' sistors 36 ist ferner über einen Kondensator 44 mit

Masse verbunden.

Wenn R_u = 2 R₂₀ ist, ist die resultierende Span- Der Basisstrom des Transistors 36, der durch den nungsänderung am Emitter des Transistors 16 Null. Widerstand 42 fließt, hat das Bestreben, die Basis-Wenn man also den Widerstand 24 doppelt so groß 60 elektrode des Transistors 39 auf einer bezüglich Masse macht wie den Widerstand 20, wird die bei steigender positiven Spannung zu halten. Dies würde aber die Temperatur infolge des Absinkens von Vbe auftretende Symmetrie des emittergekoppelten Verstärkers der Spannungserhöhung am Ausgang des Emitterver- Stufe 32 stören, da die Gleichspannung an den Basisstärkers durch das Absinken der Spannung am Kollek- elektroden der Transistoren 39 und 41 verschieden tor des Transistors 14 kompensiert. 65 wäre. Um eine solche Unsymmetrie zu vermeiden, Als nächstes sei der Einfluß von Betriebsspannungs- wird in der Rückkopplungsschleife eine Kompenschwankungen betrachtet. Wenn die Spannung an der sationsspannung erzeugt. Diese Kompensationsspan-Klemme 26 um den Betrag A e_t fällt, also weniger nung entsteht an einem Widerstand 46, der zwischen

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den Emitter des Transistors 38 und den Arbeitswider- weniger haben. Die integrierte Schaltung 60 hat zwei stand 40 geschaltet ist. Der Widerstand 46 hat einen Kontaktflecke 62,64, die mit einer Quelle für frequenzsolchen Wert, daß an ihm eine Spannung abfällt, die modulierte Schwingungen gekoppelt sind. Wie F i g. 5 gleich der am Widerstand 42 abfallenden Spannung ist. zeigt, kann an die Kontaktflecke 62, 64 ein Schwing-Da die Spannungen an den Widerständen 42, 46 ent- 5 kreis 70 angeschlossen sein, der auf die 4,5 Megahertz gegengesetzte Polarität haben, wird die Basiselektrode betragende Schwebungsfrequenz zwischen Bild- und des Transistors 36 auf Massepotential gehalten. Gleich- Tonträger eines Fernsehsignals abgestimmt ist. Die zeitig liegt dann auch der die Ausgangsklemme dar- Klemme 62 ist über einen Kopplungskondensator 68 stellende Verbindungspunkt der Widerstände 40,46 auf mit einer Eingangsklemme 66 verbunden, die an einen Massepotential. Es ist also eine vollständige Kompen- io nicht dargestellten Videodemodulator oder Videoversation gewährleistet. stärker angeschlossen ist. Der Schwingkreis 70 und der Infolge des Kondensators 44 ist die Gegenkopplung Kopplungskondensator 68 befinden sich im vorliegenbei Gleichspannung bzw. niedrigen Frequenzen am den Falle außerhalb des Bauteils 60. Selbstverständlich größten. Der resultierende Frequenzgang der in läßt sich die Erfindung auch auf FM-Empfänger an-F i g. 2 dargestellten Verstärkerschaltung ist in 15 wenden.

Fig. 3a dargestellt, in der längs der Ordinate die Der Kontaktfleck62 ist direkt mit einer ersten VerAmplitude A des Ausgangssignals in Abhängigkeit von stärkerstufe 72 gekoppelt, die drei Transistoren 74, 76, der längs der Abszisse aufgetragenen Frequenz / dar- 78 enthält. Wie beschrieben, arbeiten die ersten beiden gestellt ist. Der Abfall des Verstärkungsgrades bei Transistoren 74, 76 als emittergekoppelter Verstärker, niedrigen Frequenzen wird durch die mit abnehmen- ao während der dritte Transistor als Emitterverstärker den Frequenzen zunehmende Gegenkopplung verur- geschaltet ist.

sacht, während der Abfall des Verstärkungsgrades bei Die Verstärkerstufe 72 ist mit einer ähnlichen Verhohen Frequenzen auf die besonders bei integrierten stärkerstufe 80 direkt gekoppelt, die ebenfalls drei Schaltungen ins Gewicht fallenden Nebenschluß- Transistoren 82, 84, 86 enthält. Zwischen den Emitter kapazitäten verursacht wird. 25 des Transistors 86 und die Basis des Transistors 76 ist

Es können auch andere Gegenkopplungsschaltungen ein Gegenkopplungskreis geschaltet, der einen Widerverwendet werden. Wenn man beispielsweise den stand 88 enthält. Die Basiselektrode des Transistors 76 Kondensator 44 durch einen Widerstand ersetzt ist über einen Kondensator 90, der nicht zur inte-(F i g. 4 a), verläuft der Frequenzgang von Gleich- grierten Schaltung gehören muß, mit einem den Basisspannung bis zu höheren Frequenzen, die von der 30 elektroden der Transistoren 74, 84 gemeinsamen Größe der in der Schaltung verwendeten Widerstände Stromkreis verbunden.

abhängen, verhältnismäßig eben, wie Fig. 3b zeigt. Der Kondensator90 ist mit der integrierten Schal-

Wenn die Kollektorwiderstände der Transistoren 36, tung durch einen Kontaktfleck 92 verbunden. Im 41 kleine Werte haben, z. B. größenordnungsmäßig Gegenkopplungskreis wird an einem Widerstand 94 150 Ohm, liegt die obere Frequenzgrenze bei 100 Mega- 35 eine Kompensationsspannung erzeugt, die die Spanhertz. Bei Verwendung einer selektiven Schaltung im nung am Gegenkopplungswiderstand 88 kompensiert, Gegenkopplungskreis an Stelle des Kondensators 44, wie an Hand von F i g. 2 erläutert worden war. z. B. des in Fig. 4b dargestellten Serienresonanz- Die Ausgangssignale der Stufe80 werden an einem

kreises, ergibt sich eine Bandfiltercharakteristik, wie sie Widerstand 96 abgenommen und einer Leistungsin Fig. 3c dargestellt ist. 40 verstärkerstufe 100 zugeführt, die drei Transistoren

Bei der in F i g. 2 dargestellten Schaltung arbeitet 102, 104, 106 enthält. Der Emitterverstärkertransistor die Stufe 30 mit niedriger Leistung und die Stufe 32 mit 106 der Stufe 100 ist über einen Kontaktfleck 108 mit höherer Leistung. Die bezüglich Masse symmetrischen der Primärwicklung eines Diskriminatortransforma-Spannungen an den Klemmen 54, 56 der Stufe 30 wer- tors 110 verbunden. Die Sekundärwicklung dieses den daher dem Betrag nach kleiner gewählt als die 45 Transformators ist über zwei Kontaktflecke 112, 114 Spannungen an den Klemmen 50, 52 der Stufe 32. Die mit dem Rest der Diskriminatorschaltung 116 gemit höherer Leistung arbeitende Stufe 32 braucht nicht koppelt, die symmetrisch ist und eine Ausgangsin die Gegenkopplungsschleife einbezogen zu werden, gleichspannung an die Basis eines Transistors 118 da sie automatisch durch die vorangehende Gegen- liefert, die unabhängig von Signalpegel- und Speisekopplung symmetriert wird. 50 Spannungsschwankungen ist. Das der Basis des Tran-Da die Verstärkerstufe 32 nicht in die Gegenkopp- sistors 118 zugeführte demodulierte Signal tritt schließlungsschleife einbezogen ist, hat der Verstärkungsgrad lieh an einem Widerstand 120 auf und wird über einen bei offener Schleife einen dementsprechend niedrigen Kontaktfleck 124 von der integrierten Schaltung abge-Wert, und die Gefahr von Störschwingungen wird nommen.

stark herabgesetzt. Es sei darauf hingewiesen, daß 55 Die in F i g. 5 dargestellte Schaltungsanordnung weder die Spannungs- noch die Widerstandsverhält- weicht von denen nach F i g. 1 und 2 insofern ab, nisse in der mit höherer Leistung arbeitenden Stufe 32 als die Speisespannung unsymmetrisch ist. Es sind genau eingehalten werden müssen. Der Emitterver- nämlich alle Speisespannungen der integrierten Schalstärkerteil der Stufe 32 wird nicht wesentlich durch rung bezüglich Masse positiv. Die integrierte Schaltung Unsymmetrien des emittergekoppelten Verstärkerteiles 60 wird über einen Kontaktfleck 130 gespeist, der mit der Stufe beeinflußt, und der Emitter des Emitterver- der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle stärkers braucht nicht auf Massepotential gehalten zu verbunden ist, die eine gegebenenfalls schwankende werden. Gleichspannung liefern kann. Die geerdete negative

In F i g. 5 ist das Schaltbild des Tonkanals eines Klemme der Gleichspannungsquelle ist an einen Kon-Fernsehempfängers dargestellt, der eine Anzahl von je 65 taktfleck 132 angeschlossen. Die ungeregelte Spannung drei Transistoren enthaltenden Verstärkerstufen gemäß zwischen den Kontaktflecken 130,132 wird den Trander Erfindung enthält. Das gestrichelte Rechteck 60 sistoren der Leistungsstufe 100 direkt zugeführt, kann in der Praxis eine Größe von 1,25 · 1,25 mm oder In Reihe zwischen die Kontaktflecke 130, 132 sind

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ein Widerstand 138 und sechs Gleichrichter 140, 142, Gesamtstabilität. Die Schaltungsanordnung nach 144,146,148,150 geschaltet, die alle in der integrierten F i g. 5 stellt einen außergewöhnlich leistungsfähigen Schaltung gebildet sind. Hierdurch werden stabilisierte Begrenzerverstärker dar. Es wurde ein Dynamik-Betriebsspannungen für die Verstärkerstufen 72, 80 bereich von über 70 db erreicht, da sich der Arbeitserzeugt. Die Gleichrichter 140 bis 150 werden durch 5 punkt wegen des Fehlens von Gleichrichter-und anderen die zugeführte Gleichspannung in Flußrichtung vor- nichtlinearen Effekten in den Verstärkerstufen auch bei gespannt, und die an ihnen abfallenden Spannungen extremen Überlastungen nicht verschieben kann,
sind auch bei relativ großen Schwankungen der Speise- Das Fehlen von Kopplungskondensatoren zwischen spannung im wesentlichen konstant. den verschiedenen Verstärkerstufen ist sowohl hin-

Die volle Spannung, die an den sechs Gleichrichtern io sichtlich der Formgebung der integrierten Schaltung abfällt, bildet die Kollektorspeisespannung für die als auch den Betriebseigenschaften von Vorteil. Kopp-Transistoren in den Verstärkerstufen 72, 80 mit der lungskondensatoren würden, wie erwähnt, unver-Ausnahme des Emitterverstärkertransistors 86. Die hältnismäßig große Flächenbereiche der integrierten an den Gleichrichtern 140, 142, 144 abfallende Schaltung beanspruchen. Außerdem sind sie mit Spannung dient als Basisvorspannung für die Tran- 15 Streukapazitäten behaftet, durch die die Bandbreite sistoren 74, 84 und 104. des Verstärkers verringert wird.

Die beschriebene Spannungsregelschaltung hat nicht Bei hochverstärkenden Verstärkern und Begrenzern nur den Vorteil, daß sie leicht in eine integrierte Schal- für die Verarbeitung von Signalen großer Amplitude tung eingebaut werden kann, sie liefert vielmehr auch mit einem hohen Prozentsatz an Amplitudenmoduverschiedene stabilisierte Spannung zwischen den 20 lation ist eine bessere Regelung der Speisespannung einzelnen Gleichrichtern. So ist beispielsweise die erforderlich. Der Innenwiderstand der Gleichrichter Basiselektrode des Transistors 118 über den Dis- 140 bis 150 (F i g. 5) ist nämlich so groß, daß Ändekriminatortransformator mit dem Verbindungspunkt rungen des von den Transistoren der Verstärkerzwischen den Gleichrichtern 144, 146 verbunden und stufen 72, 80 aufgenommenen Laststromes unerwird dadurch auf etwa +2 V bezüglich Masse gehalten. 35 wünschte Schwankungen der Betriebsspannungen Der Emitter des Transistors 118 ist über einen Wider- dieser Transistoren zur Folge haben kann. Die Ströme stand 122 mit der Verbindung zwischen den Gleich- in den beiden emittergekoppelten Verstärkerteilen mit richtern 140, 142 verbunden. Da an jedem Gleich- den Transistoren 74, 76 und 82, 84 sind zwar im richter etwa 0,65 V abfallen, beträgt die Vorspannung wesentlichen konstant, und die Amplitudenmodudes Transistors 118 etwa 1,3 V, wovon ein Teil am 30 lation beeinflußt den von diesen Teilen der Verstärker-Widerstand 122 abfällt. stufe aufgenommenen Strom nicht wesentlich. Der

Wie bei der in F i g. 2 dargestellten Schaltung ist die von den Emitterverstärkertransistoren 78, 86 aufge-Endverstärkerstufe 100 nicht in die Gegenkopplungs- nommene Strom hängt jedoch vom Amplitudenmoduschleife einbezogen. Die Gegenkopplungsschleife hält lationsanteil ab. Diese Stromänderungen können die jedoch die Spannung am Widerstand 96 auf dem 35 Arbeitsweise der Schaltung über den Innenwiderstand gleichen Niveau wie die Spannung, die der Basis des der Gleichrichter ungünstig beeinflussen. Um dies zu Transistors 104 zugeführt wird, so daß der emitter- vermeiden, wird bei der in F i g. 5 dargestellten Schalgekoppelte Verstärkerteil der Stufe 100 automatisch tungsanordnung der Kollektor des Transistors 86, der abgeglichen wird. Es kann bei gewissen Anwen- mit höheren Signalpegeln arbeitet als der Trandungen wünschenswert sein, die Spannung am Wider- 40 sistor 78, nicht durch den Gleichrichter-Spannungsstand 96 auf einem Wert zu halten, der von der teiler 140 bis 150, sondern unmittelbar von der Be-Spannung an der Basis des Transistors 104 abweicht. triebsspannungsklemme 130 gespeist.
Bei einer solchen Unsymmetrie der Basisvorspannungen Für die integrierte Schaltung kann auch ein Stromist beispielsweise ein größerer Hub der Kollektor- versorgungsteil niedrigerer Impedanz verwendet werspannung des Transistors 104 und damit ein Aus- 45 den, wie er in F i g. 6 dargestellt ist. Die gewünschte gangssignal größerer Amplitude erreichbar. Impedanztransformation erfolgt durch zwei Tran-

Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung können sistoren 160, 162, die in Kollektorschaltung, also als kurzzeitige oder andauernde Übersteuerungen der Emitterverstärker arbeiten. Zur Kompensation des Basis des Transistors 74 keine Spannungsstöße in der Spannungsabfalles an den Emitter-Basis-Strecken der Gegenkopplungsschaltung oder im Ausgangskreis des 50 Transistoren 160,162 ist ein zusätzlicher Gleichrichter Verstärkers zur Folge haben. Der Grund hierfür liegt 143 vorgesehen. Die Kollektorspannungen für die in der hochgradig symmetrischen Begrenzung durch Transistoren 74,76,78,82, 84,86 werden von einer mit den emittergekoppelten Verstärker und die Linearität dem Emitter des Transistors 160 verbundenen Klemme des in Kollektorschaltung arbeitenden Verstärkerteiles. 164 abgenommen. Eine mittlere Spannung, die zwischen Durch diese Unempfindlichkeit gegen Überlastungen 55 den Gleichrichtern 144, 146 abgenommen wird, steht werden unerwünschte Arbeitspunktverschiebungen des an einer mit dem Emitter des Transistors 162 verbun-Verstärkers bei wechselndem Signalpegel, die eine Ver- denen Klemme 166 zur Verfügung. Eine Klemme 168 Schiebung der Begrenzungs-Null-Linie und damit eine kann mit dem Transistor 118 (F i g. 5) über den WiderVerschlechterung der Begrenzungswirkung hervor- stand 122 verbunden werden,
rufen würden, vermieden. 60 Die Emitterverstärkerschaltung hat eine niedrigere

Prinzipiell hat der Eingangskreis jeder Verstärker- Impedanz als die Gleichrichter 140 bis 150, und Laststufe eine hohe Eingangsimpedanz und ist frei von Stromänderungen, die durch eine Amplitudenmodu-Rückkopplungen über die Kollektor-Basis-Kapazität lation des Eingangssignals verursacht werden, haben des ersten Transistors der Stufe. Das Fehlen einer dementsprechend wesentlich geringere Schwankungen Miller-Effekt-Rückkopplung ergibt eine Vergrößerung 65 der Betriebsspannungen zur Folge. Bei Verwendung des Verstärkungsgrades und der Bandbreite des Ver- der in F i g. 6 dargestellten Stromversorgungsschalstärkers sowie eine Verringerung von Phasenverschie- tung kann daher die Kollektorelektrode des Transibungen der Signale und damit eine Verbesserung der stors 86 bei entsprechender Einstellung des Wertes·

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des Emitterwiderstandes dieses Transistors mit der geregelten Spannung an der Klemme 164 gespeist werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanisch gekoppelte Transistorschaltung mit einem ersten Transistor, dessen Basis mit einer Eingangsklemme gekoppelt und dessen Emitter mit dem Emitter eines zweiten Transistors sowie einem gemeinsamen Emitterwiderstand verbunden ist, einem an den Kollektor des zweiten Transistors angeschlossenen Kollektorwiderstand und einem in Kollektorschaltung arbeitenden dritten Transistor, dessen Basis mit dem Kollektor des zweiten Transistors und dessen Emitter mit einem Arbeitswiderstand gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisvorspannungen der ersten beiden Transistoren (12, 14; 34, 36), die Werte des gemeinsamen Emitterwiderstandes (20) und des Kollektorwiderstandes (24) des zweiten Transistors (14) und die Betriebsspannungen der Transistoren derart gewählt sind, daß an einem mit einer Ausgangsklemme gekoppelten Punkt des an den Emitter des dritten Transistors (16) angeschlossenen Arbeitswiderstandes (28; 40, 46) eine mit der Basisruhevorspannung des ersten Transistors wenigstens annähernd übereinstimmende Ruhegleichspannung auftritt.

2. Transistorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisvorspannung des ersten und zweiten Transistors (12,14; 34, 36) wenigstens annähernd gleich sind.

3. Transistorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Widerstandswerte des Kollektorwiderstandes (24) und des gemeinsamen Emitterwiderstandes (20) so gewählt ist, daß die Spannung zwischen Kollektor und Basis des zweiten Transistors (14) wenigstens annähernd gleich einem ganzzahligen Vielfachen (einschließlich 1) der Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors (14) ist.

4. Transistorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorwiderstand (24) wenigstens annähernd den doppelten Widerstandswert des Emitterwiderstandes (20) hat.

5. Transistorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emitter des dritten Transistors (38) und die Basis des zweiten Transistors (36) eine Gleichstrom-Gegenkopplungsschaltung (42) geschaltet ist.

6. Transistorschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung einen Widerstand (42) enthält.

7. Transistorschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung einen zusätzlichen Widerstand (46) ent- hält, an dem eine Spannung wenigstens annähernd gleichen Betrages, jedoch entgegengesetzter Polarität als am ersten Gegenkopplungswiderstand (42) abfällt.

8. Transistorschaltung nach Anspruch 2 und gegebenenfalls einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in Kollektorschaltung arbeitende dritte Transistor (78) mit den emittergekoppelten Transistoren (82, 84) einer zweiten Transistorschaltung der vorliegenden Art gleichspannungsgekoppelt ist und daß der in Kollektorschaltung arbeitende Transistor (86) der zweiten Transistorschaltung (80) über eine Gleichstrom-Gegenkopplungsschaltung (88) mit dem einen (76) der beiden emittergekoppelten Transistoren (74,76) der ersten Transistorschaltung (72) gekoppelt ist, während dem anderen (74) dieser beiden emittergekoppelten Transistoren das Eingangssignal zugeführt ist.

9. Transistorschaltung nach Anspruch 8 mit mehreren hintereinandergeschalteten Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß der letzten Stufe (100) eine höhere Betriebsgleichspannung zugeführt ist als den vorangehenden Stufen (72, 80).

10. Transistorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorschaltung oder -schaltungen und ihre Verbindungsleitungen als integrierte Schaltung auf einem einzigen Halbleiterkörper gebildet sind.

11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung eine Anzahl von in Reihe geschalteten Gleichrichtern (140 bis 150) enthält, denen eine die Gleichrichter in Flußrichtung beaufschlagende Gleichspannung zuführbar ist, die einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall an den einzelnen Gleichrichtern erzeugt, und daß die an einer Kombination dieser Gleichrichter abfallende, der Summe der Spannungsabfälle an den Gleichrichtern der Kombination entsprechende, stabilisierte Spannung einem Transistor der integrierten Schaltung als Betriebsspannung zugeführt ist.

12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (140 bis 150) über einen Vorwiderstand (138) an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, mit deren einer Klemme (130) der Kollektor eines Stromversorgungstransistors (160) verbunden ist, dessen Emitter mit einer Klemme (164) eines Verbrauchers verbunden ist, dessen andere Klemme an die andere Klemme (132) der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, und daß zwischen die Basis des Stromversorgungstransistors (160) und die andere Klemme (132) der Gleichspannungsquelle eine Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichter geschaltet ist.

13. Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode eines zweiten Stromversorgungstransistors (162) mit der einen Klemme (130) der Gleichspannungsquelle verbunden ist, daß der Emitter des zweiten Stromversorgungstransistors (162) mit einer Klemme (166) eines zweiten Verbrauchers verbunden ist, dessen andere Klemme mit der anderen Klemme (132) der Gleichspannungsquelle verbunden ist, und daß eine Anzahl der in Reihe geschalteten Gleichrichter, die von der Anzahl der mit dem ersten Stromversorgungstransistor (160) verbundenen Gleichrichter verschieden ist, zwischen die Basis des zweiten Stromversorgungstransistors und die andere Verbraucherklemme (132) geschaltet ist.

14. Integrierte Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Emitterelektrode des zweiten Stromversorgungstransistors (162) und die zweite Klemme (132) der Gleichspannungsquelle ein Widerstand geschaltet ist.

15. Integrierte Schaltung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode mindestens eines Stromversorgungstransistors (162) mit einem Verbindungspunkt zwischen zwei der in Reihe geschalteten Gleichrichter verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen