DE69024865T2

DE69024865T2 - Verstärkerschaltung

Info

Publication number: DE69024865T2
Application number: DE69024865T
Authority: DE
Inventors: Hendrik Boezen; Pieter Buitendijk; Rudolf Wilhelmus Mathijssen
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1990-07-09
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2010-07-10
Also published as: DE69024865D1; NL8901824A; EP0408137A1; US5051708A; KR0159938B1; JPH0358508A; HK192096A; JP2869671B2; KR910003916A; EP0408137B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstarkeranordnung zum Verstärken eines Eingangssignals und zum Verschaffen eines ersten Ausgangssignals, das eine verstärkte Version des Eingangssignals ist, wobei die Verstärkeranordnung umfaßt:
einen ersten Verstärker mit einem ersten Speiseeingangsanschluß zum Führen einer Zusatzspannung, wobei der erste Speiseeingangsanschluß über ein unidirektionales Element mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelt ist, um eine erste Versorgungsspannung zu empfangen, mit einem mit einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelten zweiten Speiseeingangsanschluß, um eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen, und mit einem ersten Ausgangsanschluß zum Liefern des ersten Ausgangssignals, wobei das erste Ausgangssignal einem bestimmten Gleichspannungspegel überlagert ist,
einen zweiten Verstärker zum Verändern der Zusatzspannung am ersten Speiseeingangsanschluß in Reaktion auf das Eingangssignal, wobei der zweite Verstärker einen mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelten dritten Speiseeingangsanschluß, einen mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelten vierten Speiseeingangsanschluß, einen zweiten Eingangssignalanschluß zum Empfangen eines Signals, das eine Angabe für die momentane Amplitude des Eingangssignals ist, und einen zweiten Ausgangsanschluß zum Liefern eines zweiten Ausgangssignals hat, wobei der zweite Ausgangsanschluß mittels eines Kondensators mit dem ersten Speiseeingangsanschluß gekoppelt ist.
Solch eine Verstärkeranordnung ist geeignet, die Ausgangsleistung eines bei einer kleinen Spannungsdifferenz zwischen den beiden Versorgungsspannungsanschlüssen betriebenen Verstärkers, wie er beispielsweise in Autoradios verwendet wird, zu vergrößern.
Eine solche Verstärkeranordnung ist aus der US-Patentschrift 4.752.747 bekannt. In dieser bekannten Anordnung wird sowohl dem ersten als auch dem zweiten Signaleingangsanschluß ein identisches Eingangssignal zugeführt. Dieses Eingangssignal wird durch den ersten Verstärker verstärkt, wobei das verstärkte Signal am ersten Ausgangsanschluß erscheint, der mit einer Last gekoppelt ist. Das Eingangssignal wird jedoch nur von dem zweiten Verstärker verstärkt, wenn es einen Schwellenwert überschreitet, wobei das verstärkte Signal dann am zweiten Ausgangsanschluß anliegt. Da der zweite Ausgangsanschluß mit dem ersten Speiseeingangsanschluß über einen Kondensator gekoppelt ist, wird die Zusatzspannung am Speiseeingangsanschluß den Änderungen des zweiten Ausgangssignals folgen. Diese Zusatzspannung bestimmt in bezug auf die zweite Versorgungsspannung die Spannungsdifferenz, bei der der erste Verstärker betrieben wird. Die Kopplung des ersten Speiseeingangsanschlusses mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß über das unidirektionale Element erlegt der Zusatzspannung einen minimalen Wert auf, der nahezu gleich der ersten Versorgungsspannung ist. Die Zusatzspannung ist gleich dem genannten minimalen Wert, wenn das Eingangssignal den Schwellenwert nicht überschreitet, und ändert sich, wenn das erste Ausgangssignal durch die erste Versorgungsspannung begrenzt zu werden droht und das Eingangssignal demzufolge den Schwellenwert überschreitet. Die Zusatzspannung kann dann gleich höchstens zweimal der Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß werden. Dadurch wird die maximale Ausgangsleistung vervierfacht. Um diese maximale Ausgangsleistung zu erreichen, sollte der Gleichspannungspegel am ersten Ausgangsanschluß gleich der ersten Versorgungsspannung sein, so daß das erste Ausgangssignal relativ zum maximalen Ausgangsspannungshub zentriert ist. Für verhältnismäßig kleine Eingangssignale hat ein solcher Gleichspannungspegel jedoch den Nachteil, daß das erste Ausgangssignal unnötigerweise ungefähr während der Hälfte der Zeit durch die erste Versorgungsspannung begrenzt zu werden droht und daß daher Zusatzspannungsschwankungen auftreten, die mit relativ hoher Verzerrung einhergehen. Dies kann durch eine andere Einstellung des Gleichspannungspegels am ersten Speiseeingangsanschluß verringert werden, aber das führt wegen der bezüglich des Ausgangsspannungshubs nicht mehr zentrierten Lage zu einer verkleinerten maximalen Ausgangsleistung.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkeranordnung zu verschaffen, die eine maximale Ausgangsleistung liefern kann, aber minimale Verzerrung infolge von Zusatzspannungsschwankungen aufweist.
Eine erfindungsgemäße Verstärkeranordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung weiterhin umfaßt:
eine mit dem ersten Ausgangsanschluß gekoppelte Signalfolgerschaltung zum Aufbauen des Gleichspannungspegels am ersten Ausgangsanschluß und
einen dritten Verstärker mit Differenzsignaleingangsanschlüssen, von denen ein erster Differenzsignaleingangsanschluß mit dem ersten Ausgangsanschluß zum Empfangen des ersten Ausgangssignals gekoppelt ist und von denen ein zweiter Differenzsignaleingangsanschluß zum Empfangen einer Bezugsspannung geschaltet ist, einem fünften mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelten Speiseeingangsanschluß, einem sechsten mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß gekoppelten Speiseeingangsanschluß und einem dritten Signalausgangsanschluß zum Liefern eines dritten Ausgangssignals, der mit einem Eingangsanschluß der Signalfolgerschaltung gekoppelt ist, zum Ändern des Gleichspannungspegels in Reaktion auf einen Vergleich zwischen dem ersten Ausgangssignal und der Bezugsspannung.
Die britische Patentanmeldung GB-A-2 084 420 beschreibt eine Verstärkeranordnung mit einem Signalfolger, der für einen festen Gleichspannungspegel am Ausgangsanschluß der Anordnung sorgt. Der Gleichspannungspegel ändert sich jedoch nicht in Reaktion auf das Ausgangssignal und eine Bezugsspannung.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Gleichspannungspegel am ersten Ausgangsanschluß konstant auf einen zentralen Pegel zwischen der Zusatzspannung und der zweiten Versorgungsspannung gesetzt werden sollte. Dies wird erreicht, indem das erste Ausgangssignal an den Gleichspannungspegel gekoppelt wird, der verändert wird, wenn das erste Ausgangssignal von der zweiten Versorgungsspannung begrenzt zu werden droht. Hierzu wird das erste Ausgangssignal mit dem Bezugssignal verglichen, das ein Maß für ein maximal zulässiges erstes Ausgangssignal darstellt, ohne Variation der Zusatzspannung. Dieser Vergleich liefert das dritte Ausgangssignal, das die Signalfolgerschaltung ansteuert. Ein verhältnismäßig kleines erstes Ausgangssignal, das aus einem verhältnismäßig kleinen ersten Eingangssignal folgt, wird daher weder den Gleichspannungspegel beeinflussen noch zu Zusatzspannungsschwankungen führen. Sobald jedoch eine Zunahme des ersten Eingangssignals zu einer Überschreitung des Bezugssignals führt, wird der Gleichspannungspegel am ersten Ausgangsanschluß der Zusatzspannung proportional folgen. Dies sorgt dafür, daß der Gleichspannungspegel konstant relativ zum ersten Ausgangssignalhub zentriert ist, so daß Zusatzspannungsschwankungen minimiert werden und die maximale Ausgangsleistung erhalten wird.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Signalfolgerschaltung erste Mittel, zweite Mittel und eine Stromspiegelschaltung mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß umfaßt, wobei der Eingangsanschluß der Stromspiegelschaltung sowohl mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß über die ersten Mittel als auch mit dem dritten Signalausgangsanschluß gekoppelt ist, und der Ausgangsanschluß der Stromspiegelschaltung mit dem ersten Signalausgangsanschluß über die zweiten Mittel gekoppelt ist. Das Signal am Eingangsanschluß der Stromspiegelschaltung bestimmt dann den Gleichspannungspegel am ersten Ausgangsanschluß in Abhängigkeit vom Stromspiegelverhältnis der Stromspiegelschaltung und der Konstruktion der zweiten Mittel. Wenn die Zusatzspannung sich nicht ändert, hängt die Größe dieses Signals mit der Konstruktion der ersten Mittel zusammen. Wenn die Zusatzspannung Schwankungen aufweist,wird die Größe des Signals von dem dritten Ausgangssignal bestimmt.
Die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel zumindest ein unidirektionales Element und einen Widerstand umfassen, die zwischen dem Eingangsanschluß der Stromspiegelschaltung und dem ersten Versorgungsspannungsanschluß in Reihe geschaltet sind. Der Spannungsabfall an dem unidirektionalen Element, das in Abhängigkeit von der Konstruktion des ersten Verstärkers mehrfach vorhanden sein kann, und der Wert des Widerstandes bestimmen dann das Signal am Eingangsanschluß der Stromspiegel schaltung bei Abwesenheit von Zusatzspannungsschwankungen.
Die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel zumindest einen Widerstand umfassen, der zwischen den Ausgangsanschluß der Stromspiegelschaltung und den ersten Signalausgangsanschluß gekoppelt ist. Der Wert des Widerstandes bestimmt dann den Gleichspannungspegel am ersten Ausgangsanschluß in Abhängigkeit von dem Signal am Ausgangsanschluß der Strom spiegel schaltung, beispielsweise einem Ausgangsstrom.
Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß der dritte Verstärker unter anderem eine Differenzstufe umfaßt, die zumindest zwei Transistoren umfaßt, von denen jeder eine erste Hauptelektrode, eine Steuerelektrode und eine zweite Hauptelektrode hat, sowie eine Stromquellenschaltung und eine Bezugssignalschaltung, wobei die ersten Hauptelektroden sowohl miteinander als auch mit der Stromquellenschaltung gekoppelt sind, die eine Steuerelektrode mit dem ersten Signalausgangsanschluß, die andere Steuerelektrode mit der Bezugssignalschaltung zum Empfangen des Bezugssignals gekoppelt ist, und eine der zweiten Hauptelektroden mit dem dritten Signalausgangsanschluß gekoppelt ist. Die Differenzstufe arbeitet als Schwellenschaltung zum Ändern des dritten Ausgangssignals am dritten Ausgangsanschluß. Das Bezugssignal bildet die Schwelle, die mit dem maximal zulässigen ersten Ausgangssignal bei Abwesenheit von Zusatzspannungs schwankungen zusammenhängt. Bei Überschreiten der übernimmt der dritte Verstärker vom ersten Mittel die Ansteuerung der Stromspiegelschaltung.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Anordnung weiterhin einen vierten und einen fünften Verstärker umfaßt, die entsprechend dem ersten und dem zweiten Verstärker geschaltet und aufgebaut sind, wobei der vierte Verstärker demzufolge einen vierten Ausgangsanschluß zum Liefern eines einem weiteren Gleichspannungspegel überlagerten vierten Ausgangssignals umfaßt, daß die Signalfolgerschaltung weiterhin zum Aufbauen des weiteren Gleichspannungspegels an dem vierten Ausgangsanschluß eingerichtet ist, und daß der dritte Verstärker weiterhin zum Ansteuern der Signalfolger schaltung in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen dem vierten Ausgangssignal und dem Bezugssignal eingerichtet ist, wobei der dritte Verstärker einen mit dem vierten Ausgangsanschluß gekoppelten weiteren Eingangsanschluß umfaßt. In dieser Ausführungsform bilden der erste und der vierte Verstärker eine Brückenverstärkerschaltung, deren Gleichspannungspegel an den Ausgangsanschlüssen von der Signalfolger schaltung über den dritten Verstärker eingestellt werden, abhängig von dem ersten und dem vierten Ausgangssignal. Durch Verwendung eines ODER-Gatters werden beide Gleichspannungspegel korrigiert, wenn eines der genannten Ausgangssignals das Bezugssignal überschreitet. In dieser Ausführungsform sind die zweiten Mittel zweifach vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsforin einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung und
Fig. 2 ein Beispiel für den dritten Verstärker einer erfindungsgemäßen Verstarkeranordnung.
In der Zeichnung haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung. Die Anordnung umfaßt einen ersten Verstärker A1, mit einem Anschluß 1 und einem Anschluß 2, die mit einem Versorgungsspannungsanschluß Vdd über eine Diode D1 bzw. mit einem Versorgungsspannungsanschluß Vss gekoppelt sind, sowie einem Eingangsanschluß 5 zum Empfangen eines Eingangssignals Vin1 und einem Ausgangsanschluß 6 zum Liefern eines Ausgangssignals Vuit1, und einen zweiten Verstärker A2, mit einem Anschluß 3 und einem Anschluß 4, die mit den Versorgungsspannungsanschlüssen Vdd bzw. Vss gekoppelt sind, und mit einem Eingangsanschluß 7 zum Empfangen eines Eingangssignals Vin' und einen Ausgangsanschluß 8 zum Liefern des Ausgangssignals Vuit2. Ein Kondensator C1 koppelt den Ausgangsanschluß 8 mit dem Anschluß 1, der eine Zusatzspannung Vt führt. Die Anordnung umfaßt weiterhin einen dritten Verstärker A3 und eine Signalfolgerschaltung mit ersten Mitteln M1, zweiten Mitteln M2 und einer Stromspiegelschaltung S. Der dritte Verstärker A3 ist mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vdd über einen Anschluß 9 und mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vss über einen Anschluß 10 gekoppelt. Der dritte Verstärker A3 umfaßt weiterhin einen invertierenden Eingangsan schluß 11, der mit dem Ausgangsanschluß 6 gekoppelt ist, einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß 12, der ein Bezugssignal Vref führt, und einen Ausgangsanschluß 13, der ein Ausgangssignal Vuit3 führt. Die Mittel M1 werden mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vdd und, über einen Anschluß 17, mit der Stromspiegelschaltung S gekoppelt, und die Mittel M2 werden mit dem Ausgangsanschluß 6 und, über einen Anschluß 18, mit der Stromspiegelschaltung S gekoppelt, welche Schaltung auch mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vss gekoppelt ist. Die Eingangssignale Vin1 und Vin1' hängen miteinander zusammen. Vin1' kann nahezu gleich Vin1 oder eine gleichgerichtete Repräsentation von Vin1 sein. Der Verstärker A1 verstärkt das Eingangssignal Vin, um das Ausgangssignal Vuit1 zu bilden, das über den Ausgangsanschluß 6 einer Last zugeführt wird. Der Verstärker A2 verstärkt das Eingangssignal Vin 1' zur Bildung des Ausgangssignals Vuit2 jedoch nur, wenn ein Schwellenwert überschritten wird. Das Ausgangssignal Vuit2 wird dann über den Kondensator C1 dem Anschluß 1 zugeführt, welcher Anschluß daher den Schwankungen des Ausgangssignals Vuit2 folgen wird. Wenn das Eingangssignal Vin1' den genannten Schwellenwert nicht überschreitet, liefert der Verstarker A1 das Ausgangssignal Vuit1, ohne durch die Versorgungsspannung am Versorgungsspannungsanschluß Vdd oder Vss begrenzt zu werden. Hierzu liegt der Gleichspannungspegel am Ausgangsanschluß 6 in der Mitte zwischen der Zusatzspannung Vt und der Versorgungsspannung Vss. Somit kann der Verstärker A1 in einem relativ weiten Bereich des Ausgangsspannungshubs arbeiten, ohne daß er eine Änderung der Zusatzspannung Vt bewirkt. Wenn das Eingangssignal Vin1' ansteigt, wird der Schwellenwert überschritten, wodurch das Ausgangssignal Vuit2 ungleich null wird und die Zusatzspannung sich proportional ändert. Um jedoch dafür zu sorgen, daß die Ausgangsspannung Vuit1 nicht durch die Versorgungsspannung Vss begrenzt wird, sollte auch der Gleichspannungspegel variieren. Hierzu wird das Ausgangssignal Vuit1 mit dem Bezugssignal Vref verglichen. Bei Überschreiten des genannten Schwellenwertes führt dieser Vergleich zu einer Übernahme der Ansteuerung der Stromspiegelschaltung S. Die Diode D2 und die Mittel M1 werden dann sperren, und der Verstärker A3 steuert die Stromspiegelschaltung S an. Diese Stromspiegelschaltung 5 korrigiert den Gleichspannungspegel am Ausgangsanschluß 6 über die Mittel M2. Fig. 1 zeigt einen möglichen Aufbau für die Mittel M1 und M2 und für die Stromspiegelschaltung S. Die Mittel M1 umfassen eine Diode D2 und einen Widerstand R1, die in Reihe geschaltet sind. Die Diode D2 dient zur Lieferung eines Spannungsabfalls, der mit dem zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß Vdd und dem Ausgangsanschluß 13 zusammenhängt. Hierzu kann eine Vielzahl Dioden verwendet werden, die zugleich für eine identische Temperaturabhängigkeit für die beiden An steuerungen der Stromspiegelschaltung S sorgen. Die Mittel M2 umfassen einen Widerstand R2, und die Stromspiegelschaltung umfaßt zwei als Stromspiegel geschaltete Transistoren T1 und T2. Der Widerstand R1 bestimmt hauptsächlich die Gleichspannungseinstellung. Bei Abwesenheit von Schwankungen der Zusatzspannung Vt am Anschluß 1 bewirken die Diode D2 und der Widerstand R1 zusammen mit dem als Diode geschalteten Transistor T1 eine Spannungsteilung, wobei der Stromspiegel von dem Signal am Anschluß 17 angesteuert wird. Sowohl die Werte als auch das Verhältnis zwischen den Werten der Widerstände R1 und R2 können optimiert werden, indem für die Transistoren T1 und T2 ungleiche Oberflächen gewählt werden. Der Wert des Widerstandes R2 bestimmt den Gleichspannungspegel am Ausgangsanschluß 6 auf Basis des durch den Transistor T2 fließenden Stroms. Außerdem können die Mittel M2 für eine Rückkopplung des Ausgangssignals Vuit1 zum Eingangssignal Vin 1 sorgen. Dies ist beispielsweise möglich, indem das Eingangssignal Vin 1 einem Eingangspuffer zugeführt wird, der über einen weiteren Widerstand mit dem Anschluß 18 gekoppelt ist. Der Widerstand R2 bestimmt dann zusammen mit dem weiteren Widerstand den Rückkopplungsfaktor.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den dritten Verstärker einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung. In diesem Verstärker bilden ein Transistor T3 und ein Transistor T4 ein Differenzpaar, deren miteinander gekoppelte erste Hauptelektroden mit einer Stromquellenschaltung verbunden sind. Diese Schaltung wird durch Koppeln eines Transistors T5 und eines Transistors T6 zu einem Stromspiegel realisiert. Die ersten Hauptelektroden der beiden Transistoren sind mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vdd verbunden, und die zweite Hauptelektrode des Transistors TS ist mit dem Differenzpaar gekoppelt. Die zweite Hauptelektrode des Transistor T6 ist mit den Steuerelektroden des Stromspiegels und über eine Reihenschaltung aus dem Hauptstrompfad eines Transistors T7 und einem Widerstand R5 mit dem Versorgungsspannungsanschluß Vss gekoppelt. Der Transistor T7 ist von einem entgegengesetzten Leitungstyp als dem der anderen Transistoren in dem vorliegenden Beispiel des dritten Verstärkers A3. Die Steuerelektrode des Transistors T7 wird mit den beiden Versorgungsspannungsanschlüssen Vdd und Vss über einen Widerstand R3 bzw. einen Widerstand R4 verbunden. Das Verhältnis zwischen den Werten dieser Widerstände R3 und R4 bestimmt die Spannung zwischen der Steuerelektrode und der ersten Hauptelektrode des Transistors T7 und die Spannung am Widerstand R5. Daher ist der dem Differenzpaar gelieferte Strom proportional zur Spannungsdifferenz zwischen den Versorgungsspannungsanschlüssen Vdd und Vss. Die Steuerelektrode des Transistors T3 ist durch eine Stromquelle J1 bzw. den Hauptstrompfad eines Transistors T8 mit den beiden Versorgungsspannungsanschlüssen Vdd und Vss gekoppelt. Die Steuerelektrode dieses Transistors T8 ist mittels einer Anzahl in Reihe geschalteter Dioden D3, D4, D5 bzw. einer Stromquelle J2 auch mit den beiden Versorgungsspannungsanschlüssen Vdd und Vss gekoppelt. Zudem ist die Steuerelektrode des Transistors T3 durch eine Diode D6 mit dem Anschluß 11 gekoppelt, der das Ausgangssignal Vuit1 führt, wie in Fig. 1 gezeigt. Wenn der dritte Verstärker A3 in einer Brückenverstärkeranordnung verwendet wird, ist die Steuerelektrode des Transistors T3 mittels einer Diode D6 auch mit einem Anschluß 11 gekoppelt. Die beiden Ausgangsanschlüsse des Brückenverstarkers, zwischen denen eine Last liegt, sind dann mit den Anschlüssen 11 und 11' verbunden, wobei die Dioden D6 und D6' als ODER- Gatter arbeiten. Sie werden leitend, wenn das Ausgangssignal am Anschluß 11 oder dem Anschluß 11' durch die Versorgungsspannung am Versorgungsspannungsanschluß Vss begrenzt zu werden droht. Der Leitungszeitpunkt hängt vom Bezugssignal Vref an der Steuerelektrode des Transistors T4 ab. Dieses Bezugssignal Vref wird durch Koppeln der genannten Steuerelektrode mit den Versorgungsspannungsanschlüsse Vdd und Vss mittels einer Stromquelle J3 bzw. einer Reihenschaltung aus einer Diode D7 und einem Widerstand R6 erhalten. Mit der Diode D7 kann eine Vielzahl von Dioden in Reihe geschaltet werden, aber die Zahl der Dioden sollte gleich der Zahl der Dioden zwischen der Steuerelektrode des Transistors T3 und dem Anschluß 11 sein. Diese Bedingung beruht auf der Funktion des Widerstandes R6. Die Spannung an diesem Widerstand bestimmt die Schwelle, bei der das am Anschluß 11 auftretende Ausgangssignal Vuit1 begrenzt zu werden droht und die Signal folgerschaltung angesteuert werden sollte. Wenn die Zusatzspannung Vt sich nicht ändert, wird das Bezugssignal Vref niedriger sein als die Spannung an der Steuerelektrode des Transistors T3. Daher wird der Transistor T4 leiten und der Transistor T3 sperren. Die Spannung an der Steuerelektrode des Transistors T3 wird dabei von den Dioden D3, D4 und D5, den Stromquellen J1 und J2, und dem Transistor T8 bestimmt. Die Diode D6 wird sperren, da die Spannung am Anschluß 11 höher bleiben wird als die am Widerstand R6 abfallende Spannung. Wenn das Ausgangssignal Vuit1 begrenzt zu werden droht, was zu Schwankungen der Zusatzspannung Vt führt, wird die Spannung am Anschluß 11 niedriger werden als die am Widerstand R6 abfallende Spannung. Die Diode D6 wird leitend und wird hierzu Strom von der Stromquelle J1 empfangen. Die Transistoren T8 und T4 werden infolge des Spannungsabfalls an der Steuerelektrode des Transistors T3 sperren. Dieser Transistor steuert jetzt die Signalfolgerschaltung über das Ausgangssignal Vuit3 am Anschluß 13 an. Infolge von kapazitiven Effekten oder wegen des Vorliegens einer Kapazität zwischen dem Anschluß 13 und der Versorgungsspannung Vss wirkt die Ansteuerung mit einer gewissen Verzögerung, so daß schnelle Schwankungen verhindert werden und der Gleichspannungspegel am Anschluß 6 allmählich korrigiert wird. Bei Verwendung des dritten Verstärkers A3 in einer Brückenverstärkeranordnung ist die Wirkungsweise gleichartig. Der Transistor T3 kann dann auch von der Spannung am Anschluß 11' leitend gemacht werden. Zur Steuerung des weiteren Gleichspannungspegels an einem weiteren Ausgangsanschluß wird die Stromspiegelschaltung 5 dann einen weiteren, mit dem Transistor T2 parallel geschalteten Transistor umfassen. Dieser weitere Transistor ist durch die Mittel M2 auch mit dem weiteren Ausgangsanschluß gekoppelt. Zur Steuerung der beiden Gleichspannungspegel umfassen die genannten Mittel zwei gleichartige Schaltungen, die jeweils beispielsweise einen Widerstand umfassen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen, sondern auf den Anwendungsbereich der Ansprüche. Für den Fachkundigen sind verschiedene Abwandlungen der Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise können sowohl die Mittel als auch der dritte Verstärker und die Stromspiegelschaltung in verschiedener Weise konstruiert werden. Sowohl Stromsteuerung als auch Spannungs steuerung der Stromspiegelschaltung sind möglich. Darüberhinaus ist es möglich, die Signalfolgerschaltung über den dritten Verstärker mit einem zum ersten Ausgangssignal proportionalen Signal anzusteuern, wie beispielsweise dem Eingangssignal oder der Zusatzspannung.

Claims

1. Verstarkeranordnung zum Verstärken eines Eingangssignals (Vin1) und zum Verschaffen eines ersten Ausgangssignals (Vuit1), das eine verstärkte Version des Eingangssignals ist, wobei die Verstärkeranordnung umfaßt:

einen ersten Verstärker (A1) mit einem ersten Speiseeingangsanschluß (1) zum Führen einer Zusatzspannung (Vt), wobei der erste Speiseeingangsanschluß (1) über ein unidirektionales Element (D1) mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluß (Vdd) gekoppelt ist, um eine erste Versorgungsspannung zu empfangen, mit einem mit einem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (Vss) gekoppelten zweiten Speiseeingangsanschluß (2), um eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen, und mit einem ersten Ausgangsanschluß (6) zum Liefern des ersten Ausgangssignals, wobei das erste Ausgangssignal einem bestimmten Gleichspannungspegel überlagert ist,

einen zweiten Verstärker (A2) zum Verändern der Zusatzspannung am ersten Speiseeingangsanschluß in Reaktion auf das Eingangssignal, wobei der zweite Verstärker (A2) einen mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (Vdd) gekoppelten dritten Speiseeingangsanschluß (3), einen mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (Vss) gekoppelten vierten Speiseeingangsanschluß (4), einen zweiten Eingangssignalanschluß (7) zum Empfangen eines Signals (Vin1'), das eine Angabe für die momentane Amplitude des Eingangssignals ist, und einen zweiten Ausgangsanschluß (8) zum Liefern eines zweiten Ausgangssignals (Vuit2) hat, wobei der zweite Ausgangsanschluß (8) mittels eines Kondensators (Cl) mit dem ersten Speiseeingangsanschluß (1) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Verstärkeranordnung weiterhin umfaßt:

eine mit dem ersten Ausgangsanschluß (6) gekoppelte Signalfolgerschaltung (M1, S, M2) zum Aufbauen des Gleichspannungspegels am ersten Ausgangsanschluß (6) und

einen dritten Verstärker (A3) mit Differenzsignaleingangsanschlüssen (11, 12), von denen ein erster Differenzsignaleingangsanschluß (11) mit dem ersten Ausgangsanschluß (6) zum Empfangen des ersten Ausgangssignals gekoppelt ist und von denen ein zweiter Differenzsignaleingangsanschluß (12) zum Empfangen einer Bezugsspannung (Vref) geschaltet ist, mit einem fünften mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (Vdd) gekoppelten Speiseeingangsanschluß (9), einem sechsten mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluß (Vss) gekoppelten Speiseeingangsanschluß (4) und einem dritten Signalausgangsanschluß (13) zum Liefern eines dritten Ausgangssignals (Vuit3), der mit einem Eingangsanschluß (17) der Signalfolgerschaltung gekoppelt ist, zum Ändern des Gleichspannungspegels in Reaktion auf einen Vergleich zwischen dem ersten Ausgangssignal und der Bezugsspannung.

2. Verstarkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfolgerschaltung erste Mittel (M1), zweite Mittel (M2) und eine Stromspiegelschaltung (5) mit einem Eingangsanschluß (17) und einem Ausgangsanschluß (18) umfaßt, wobei der Eingangsanschluß (17) der Stromspiegelschaltung (5) sowohl mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (Vdd) über die ersten Mittel (M1) als auch mit dem dritten Signalausgangsanschluß (13) gekoppelt ist, und der Ausgangsanschluß (18) der Stromspiegelschaltung (5) mit dem ersten Signalausgangsanschluß (6) über die zweiten Mittel (M2) gekoppelt ist, wobei die ersten Mittel zumindest ein unidirektionales Element (D2) und einen Widerstand (R1) umfassen, die zwischen dem Eingangsanschluß (17) der Stromspiegelschaltung (5) und dem ersten Versorgungsspannungsanschluß (Vdd) in Reihe geschaltet sind, wobei die zweiten Mittel zumindest einen Widerstand (R2) umfassen, der zwischen den Ausgangsanschluß (18) der Stromspiegelschaltung (5) und den ersten Signalausgangsanschluß (6) gekoppelt ist.

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Verstärker (A3) unter anderem eine Differenzstufe umfaßt, die zumindest zwei Transistoren (T3, T4) umfaßt, von denen jeder eine erste Rauptelektrode, eine Steuerelektrode und eine zweite Hauptelektrode hat, sowie eine Stromquellenschaltung (T5) und eine Bezugssignalschaltung (R6, D7), wobei die ersten Rauptelektroden sowohl miteinander als auch mit der Stromquellenschaltung (T5) gekoppelt sind, die eine Steuerelektrode mit dem ersten Signalausgangsanschluß (6), die andere Steuerelektrode mit der Bezugssignalschaltung (R6, D7) zum Empfangen des Bezugssignals gekoppelt ist, und eine der zweiten Hauptelektroden mit dem dritten Signalausgangsanschluß (13) gekoppelt ist.

4. Verstarkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung weiterhin einen vierten und einen fünften Verstärker umfaßt, die entsprechend dem ersten (A1) und dem zweiten (A2) Verstärker geschaltet und aufgebaut sind, wobei der vierte Verstärker demzufolge einen vierten Ausgangsanschluß zum Liefern eines einem weiteren Gleichspannungspegel überlagerten vierten Ausgangssignals umfaßt, daß die Signalfolgerschaltung weiterhin zum Aufbauen des weiteren Gleichspannungspegels an dem vierten Ausgangsanschluß eingerichtet ist, und daß der dritte Verstärker (A3) weiterhin zum Ansteuern der Signalfolgerschaltung in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen dem vierten Ausgangssignal und dem Bezugssignal eingerichtet ist, wobei der dritte Verstärker (A3) einen mit dem vierten Ausgangsanschluß gekoppelten weiteren Eingangsanschluß umfaßt.