DE1948851A1

DE1948851A1 - Signaluebertragungsschaltung,insbesondere Phasenteilerschaltung

Info

Publication number: DE1948851A1
Application number: DE19691948851
Authority: DE
Inventors: Wheatley Jun Carl Franklin
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1969-09-26
Publication date: 1970-11-26
Also published as: NL6914655A; FI53051B; AT310808B; DE1948851B2; US3573645A; NL158665B; FI53051C; GB1265157A; JPS5511002B1; FR2019060A1; ES371703A1; JPS5563110A; BE738222A; JPS524898B1

Description

6883-69/Dr.v.B/Bru
; RCA 60,773

: British Patent Appln.46 152/68
filed: September 27, 1968

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Signalübertragungsschaltung, insbesondere Phasenteilerschal tung

Die vorliegende Erfindung .betrifft Signalübertragungsschaltungen, insbesondere Phasenteiler- oder Phasenspalter-Schaltungen, die sich besonders für integrierte B-Verstärker eignen.

Die Leistungsanteile, die von den beiden Hälften eines Gegentaktverstärkers an den zugehörigen Verbraucher abgegeben wer den, sollen möglichst gleich groß sein , um Asymmetrien und Verzerrungen, insbesondere durch die erste Oberwelle, kleinzuhalten. Bisher hat man die Ausgangsleistungen der beiden Hälften eines Gegentaktverstärkers im allgemeinen durch Gegenkopplung symmetriert, was jedoch den Nachteil hat, daß man einen verhältnismässig großen Verstärkungsgrad benötigt.

Bei Verstärkern, die im B-Betrieb arbeiten, ist ausserdem ein Abgleich der bei niedrigen Leistungspegeln an den Verbraucher abgegebenen Ströme erforderlich, um die sogenannten Stroraübernahmeverzerrungen kleinzuhalten. Um eine im B-Betrieb arbeitende Gegentaktstufe vorzuspannen, werden relativ eng tolerierte Vorspannungen benötigt, damit sich die Steuerleistung : der gewünschten Weise aufteilt und die Ausgangssignalanteile sich am Ausgang ordnungogemäss zusammensetzen. In Gegenwart der Eingangssignale muß eine Ruhevorspannung aufrechterhalten werden,

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«Μ» Ο Μ

so daß sich ein großes Verhältnis zwischen den Spitzenwerten des Ausgangsatromes und dem Ruhestrom ergibt.

Die einer Gegentaktstufe vorgeschalteten Verstärker enthalten normalerweise Verstärker massiger Leistung, die im A-Betrieb arbeitenund die nötige Steuerleistung für die Segentaktendstufe liefern* Die normalerweise zur Verringerung der Verzerrungen undder Ausgangsimpääanzverwendete, den ganzen Verstärker einbessiehende Gegenkopplung, trägt zusätzlich zur Erhöhung, der Leistung bei, die für den im Α-Betrieb arbeitenden Vorverstärker (Treiberverstärker) erforderlich ist*

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue und vorteilhafte symmetrische Fhasenteilerschaltung anzugeben, die sich besonders für die Herstellung als integrierte Schaltung eignet und eine gleichstromgekoppelte Gegentaktverstärker schaltung ermöglicht s bei der eine Phasenteiler-'Verstärkerstufe eine genaue Huhevorspannang für die Gegentaktendstufe lie* fert. .■■:■.■ - . . .

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine elektrische Signalübertragungsschaltung mit mindestens zwei Transistoren gelöst, welche eine erste Schaltungsanordnung mit einer Diode enthälta welche in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Transistors geschaltet ist und eine Basis-Schaltung des ersten Transistors ergibt. Der zweite Transistor ist durch eine zweite Schaltungsanordnung in Emitterschaltung geschaltet. Ein Eingangskreis ist sowohl mit der Emitterelektrode des ersten Transistors als auch mit der Basiselektrode des zweiten Transistors gekoppelt und die Diode liegt dabei zwischen Basis- und Emitterelektrode des zweiten Transistors.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

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-3-

Fig. 1 das Schaltbild einer Gegentakt-jJhasenteilersehaltung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild einer Gegentakt-Phasenteilerschaltung mit einer Vorspannungsquelle niedriger Innenimpedanz, gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein Schaltbild eines im B-Betrieb arbeitenden Lei' stungsverstärkers , bei dem die Erfindung Anwendung gefunden hat.

Durch das gestrichelte Rechteck in Figur 1 soll angedeutet werden, daß die dargestellte Phasenteilerschaltung sowie die zugehörige Vorspannungsschaltung als integrierte Schaltung ausgebildet sind, bei der alle Schaltungsbestandteile innerhalb des Rechteckes auf bzw. in einem einzigen Halbleiterplättehen gebildet sind. Die Phasenteiler- und Vorverstärkerschaltung gemäss Fig. 1 enthält zwei Transistoren 11 und 12, drei Dioden 13, 14 · und 15 sowie einen Widerstand 16. Die Dioden 13» 14 und 15 werden in der integrierten Schaltung durch Transistoren gebildet, bei denen jeweils Basis- und Kollektor-Elektrode miteinander verbunden sind.

Die Dioden 13 und 14 sind mit dem Widerstand 16 in Reihe geschaltet, dessen Widerstandswert so groß ist, daß durch die Dioden 13 und 14 ein im wesentlichen konstanter Strom fliesst. An den Dioden tritt dabei ein vom Stromwert abhängiger Spannungsabfall V_be ab. V. ist die Basis-Emitter-Spannung, die sich einstellt, wenn ein beträchtlicher Strom durch den übergang flieset.

Die Diode 15 ist direkt zwischen eins Signaleingangsklemme 10 und eine Bezugs- oAör Masseklemme 18 geschaltet. Die Diode 15 ist ferner zwischen die Eingangselektroden des Transir store 12 gekoppelt und die Verbindung einer Diode mit einem Transistor oder einer Anzahl von Dioden und eine» Transistor soll im folgenden als Dioden-Transistor-Kombination bezeichnet werden. Die Stromverstärkung der Dioden-Transistor-Kombination 15-12

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ist gleich dem Verhältnis zwischen dem Emitter- und Kollektor-Strom des Transistors für einen Wert der Basis-Emitter-Spannung zum Diodenstrom für dieselbe Basis-Emitter-Spannung. Wenn die Diode 15\und der Transistor 12 in der gleichen integrierten Schalf tung , z.B. durch ein Planarverfahren, gebildet sind, ist die Stromverstärkung der Kombination gleich dem Verhältnis zwischen der Fläche des Emitt erüb er ganges des Transistors zur Fläche des

es

Diodenüberganges. Da sich in beiden Fällen um Transistoren handelt* die in einem gemeinsamen Halbleiterkörper gebildet sind, besteht ein Gleichlauf zwischen den Strom/Basis-Emitter-Spannungs-f· Kennlinien und bei gleichen Änderungen der Basis-Emitter-Spannung werden sich auch die Ströme proportional ändern. Die Fläche des Diodenüberganges ist gleich der Fläche des Basis-Emitterüberganges ι des aus Diode geschalteten Transistors.

Im vorliegenden Falle ist die Fläche der Diode 15 gleich der Fläche des Baiis-Emitter-überganges des Transistors 12 gewählt, so daß der Strom durch die Diode 15 gleich dem Strom in

{ der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 12 ist. In diesem Falle ist dann der Ruhestrom des Transistors 11 gleich dem

J die Diode 15 durchfliessenden Ruhestromes, da diese Beielemente in Reihe geschaltet sind, und ausserdem gleich dem Strom im Transistor 12, Das Aus gangs signal des Transistors 12 wird einem nicht

j dargestellten Ausgangskreis zugeführt.

■'■'■ Die Spannung entsprechend dem V_fee -Sparmungabfällen an den Dioden 13 und 14 liegt an der Reihenschaltung aus der -'Basis-Emitter-Strecke des Transistors 11 und der Diode 15. An der Basi| emitter-Strecke des Transistors 11 tritt ein Spannungsabfall von l V_0e auf und an der Diode 15 liegt ebenfalls die Spannung V^_e... j Das Ausgangssignal des Transietore 11 wird einem nicht - dargestellt» ten Ausgangskreis₉ z.B. einem Transformator, zugeführt und kann ! zusammen mit d^m Ausgangssignal des Transistors 12 zur Oegentakt-i ansteuerung eines Verbrauchers oder einer Belastung dienen. j

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Der Transistor 11 und die Dioden 13» 14 arbeiten ebenfalls als Dioden-Transistor-Kombination. Um den Ruhestrom im Transistor 11 sehr klein zu halten, haben die Dioden 13 und 14 jeweils eine sehr grosse Fläche, die viel, z.B. um den Faktor 20, größer ist als die Basis-Emitter-Fläche des Transistors 11 und und der Diode 15. Unter diesen Umständen kann für den Widerstand 16 ein Widerstandswert verwendet werden, der sich in der integrierten Schaltung leicht realisieren lässt und an die Dioden und 14 zur Vorspannung einen Strom liefert, der z.B. das 20-fache des für die Transistoren 11 und 12 gewünschten Ruhestromes beträgt. Auf diese Weise lassen sich in den Transistoren 11 und niedrige Ruheströme vorherbestimmbarer Grosse einstellen, die temperaturkompensiert sind, da ein Gleichlauf zwischen den Spannungsabfällen an den Dioden- und Transistorübergängen gewährleistet ist.

Wenn zwischen den Klemmen 17 und 18 ein Eingangssignal zugeführt wird, bewirkt dieses eine Zunahme bzw. Abnahme des Stromflußes durch die Diode 15, was eine entsprechende Zunahme bzw. Abnahme des Leitens des Transistors 12 zur Folge hat. Wenn der Stromfluß durch die Diode 15 zunimmt, fällt gleichzeitig der den Transistor 11 durchfliessende Strom ab, wodurch der Transistor 11 leicht gesperrt werden kann. Wenn der Stromfluß durch die Diode 15 durch den von der Eingangssignalquelle gelieferten Strom herabgesetzt wird, wird der Transistor 11 eingeschaltet und er arbeitet dann als Signalverstärker in Basisschaltung. Der, Ruhestrom der Transistoren Ii und 12 ist sehr niedrig, so daß sich ein sehr großes Verhältnis zwischen dem maximalen Spitzenstrom der Transistoren 11 und 12 und dem Ruhestrom ergibt. Unter diesen Umständen überschreitet auch der Spitzenwert des steuernden Eingangestromes für den Transistor 11 die Ruhestromwerte um dasselbe Verhältnis. Bei einer solchen Steuerung muß der Basis des Transistors 11 ein Basisstrom zugeführt werden. Der erforderliche Basisstrom ist gleich dem Emittersteueratrom geteilt durch ß und muß durch den Widerstand 16 sugeführt wurden. Wenn

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die Dioden 13 und ik beispielsweise Flächen hätten, die gleich der Fläche des Basis-Emitterüberganges des Transistors 11 wären und wenn das Verhältnis des Spitzenwertes des Steuerstromes zum Ruhestrom grosser als & wäre₃ würde der vom Widerstand 16 zur Verfügung stehende Strom nicht ausreichen. Wenn jedoch die Dioden 13 und 14 um einen entsprechenden Faktor, wie 20, größer gemacht werden als die Übergangsfläche des Transistors 11, wie es ja hier der Fall ist, ist der den Widerstand 16 durehfliessende Strom um den. gleichen Faktor größer und es sind grössere Basis spitsenstrdme entsprechend den Spitzenwerten des Emittereingangsstromes geteilt durch ß für den Transistor 11 verfügbar. Auf diese Weis© wird ein Klasse-B-Betriete gleichzeitig für den Phasenteilereingangskreistransistor 11 trad, den mit geerdetem Emitter arbeitenden Transistor 12, die gleiehstrommässig zusammen vorgespannt sind« gewährleistet. Da die Fläche der Diode 15 gleich der Fläch® das Basis-Esiitter-Überganges des Transistors 11 ist, ist die Eiisgangsimpedanz, die sich d@r äußeren Signalquelle an den EingangaMteüsen 17 und 18 darbietet, tüv beide Polaritäten des Steuersignals gleich. Da die Flächen der Übergänge der Diode 15 und des Transistors 12 gleich sind, ist ausserdem die Stromverstärkung der Dioden-Transistor-KQSJbination 15-12 zu© Ausgangskreis praktisch 1 und genau definiert. Die Stromverstärkung des mit geerdeter Basis arbeitenden Signalverstärkertransistors ist ebenfalls im wesentlichen 1. Die Verstärkungsgrade über die beiden Zweige des SegentaktVerstärkers sind also genau miteinander verknüpft und einander gleich. Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung ist also keine Gegenkopplung erforderlich, um den Verstärkungsgrad der beiden Parallelen Signalwege sum Gegentakt-Ausgangskreis gleich zu machen.

Die in Figur 2 dargestellte Schaltungsanordnung enthält ©ine Vorspannungequelle,-die für ©in großes Verhältnis vom Spitzenstrom zu Ruh®stpcs d@s Transistors 11 ausgelegt ist. Auch hier sind all© Schaltungselemente in'einem Halbleitsrplättchen als integriert© -Schaltung ausg@bildet₉ die'durch da® gestrichelte . '

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Rechteck 10* angedeutet ist. Außer den Verstärkertransistoren und 12' und der Paralleldiode 15' im Eingangskreis , deren Arbeitsweise oben bereits beschrieben wurde, ist eine Vorspannungsversorgung vorgesehen, die eine Kette aus in Reihe geschalteten Dioden 19» 20 und 21 ., einen Vorwiderstand 22, einen Emitterverstärkertransistor 23 und einen als Stromquelle wirkenden Transistor 24 enthält. Die Dioden 19, 20 und 21 können aus Transistoren bestehen, deren Basis- und Kollektorelektroden durchverbunden sind und deren Basis-Emitter-übergangsflächen relativ klein und äquivalent der Fläche der Basis-Emitter-übergänge der Verstärkertransistoren 11*und 12' sind.

Der Transistor 23 arbeitet als Emitterverstärker und liefert de» Vorspannungstrom für den Verstärkertransistor 11' mit dem entsprechenden Verstärkungsgrad ß für den Vorspannungsstrom. Der Basisstrom, den der Transistor 11* bei seiner Aussteuerung durch sein Eingangssignal benötigt, wird bei dieser Schaltungsanordnung nicht durch einen Widerstand, wie den Widerstand 16 in Fig. 1, geliefert, sondern durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Emitterverstärkertransistors 23*

Der Widerstand 22 und die Dioden 19, 20 und 21 sind in Reihe zueinander an eine äußere Vorspannungsquelle angeschlossen, die mit einer Klemme +B und der Klemme 18 verbunden wird. Der durch die Reihenschaltung fliessende Strom erzeugt einen Spannungsabfall von 3 V_be für den Emitterveratärkertrahsistor 23* Ein Spannungsabfall =1 V_be tritt am Eadtter-Basie-übergang des Emitterverstärkertransistors 23 auf, so daß am Emitter des Transistors 23 noch eine Spannung von 2 V_fee zur Verfügung steht. Diese vom Transistor 23 gelieferte Vorspannung liegt im gleichen Wertebereich wie di· in Figur 1 daech did beiden großflächigen Dioden 13 und 14 erzeugte Vorspannung. Durch entsprechende Bemessung des Wertes des Widerstandes 22 können die V_bQ-Spannungsab fälle an den Dioden $&., 20 ,21 so eingestellt werden, daß die

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sich ergebenden Vorspannungsbereiche für einen Betrieb der Transistoren 11* und 12^f in Klasse 8, Klasse AB oder Klasse A geeignet sind. Ein Temperaturgleichlauf der V. -Spannungsabfälle ist dadurch gewährleistet, daß die Dioden 15', 19, 20 und 21, sowie die Transistoren 23, H¹. und 12* im gleichen Halbleiterkörper gebildet sind.

Der Vorspannungsabfall am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 23 wird dadurch gleich dem Spannungsabfall an einer der Dioden 19, 20 oder 21 gemacht, daß sein Emitter-Kollektor-Strom entsprechend gesteuert wird. Um den gewünschten Stromfluß zu gewährleisten, ist die durch den Transistor 24 gebildete Stromquelle vorgesehen. Der Transistor 24 ist durch den Spannungsabfall an der Diode 19 der in Reihe geschalteten Dioden 19» 20 und 21 in Flußrichtung vorgespannt. Wenn die Dioden 19, 20 und 21 die gleichen Flächen haben wie die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 23 und 24 ist der Stromfluß in den Emitter-Kollektor" Strecken der Transistoren 23 und 24 gleich dem Stromfluß in der Diodenreihenschaltung 19, 20 und 21.

Bei der Aussteuerung der Schaltungsanordnung durch ein

Eingangssignal ist das erforderliche Verhältnis vom Spitzenwert

■ ι

zum Ruhewert des Basisstromes des Transistors II¹"dadurch ge- j währleistet, daß der Emitterverstärkertransistor 23 zusätzlich ' zu dem als Stromquelle erbietenden Transistor 24 mithilft, den ^: erforderlichen Basisspitzenstrom zu liefern. Bei Vollaussteuerung braucht der Widerstand 22 an den Transistor 23 nur einen Vorspannungsstrom zu liefern, der gleich dem Emittereingangsstrom des Transistors 11* geteilt durch das ß des Transistors 11' und multijpliziert mit dem ß des Transistors 23 ist.

In die Vorspannung für einen Betrieb in Klasse A oder AB der Transistoreni 11· und 12' lässt sich dadurch einstellen, daß man den Transistoren- 11· und 12· eine Vorspannung zuführt, die eine« nur geringfügig grösseren Betrag (z.B. im Bereich von 0,55 bis 0,7 Volt) hat, als es für einen Betrieb in Klasse B erforder-.

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! lieh ist. Dies lässt sich dadurch einfach erreichen, daß man die Übergangsflächen in den Dioden und Transistoren und/oder den Wert des Vorwiderstandes 22 für einen etwas höheren Spannungsabfall an den Dioden 19, 20 und 21 und eine höhere Stromdichte bemißt. Zusätzlich kann die Fläche des Transistors 23 grosser se^sin als die des Transistors 24 , so daß sich am Transistor 23 ein

; kleinerer V_be/-Spannungsabfall einstellt und dem Transistor 11* und damit auch dem Transistor 12' eine grössere Vorspannung zugeführt wird, die einem Betrieb in Klasse A oder AB entspricht. Durch diese Maßnahmen wird die für die Vorspannung benötigte Gesamtverlustleistung in der Halbleiterscheibe herabgesetzt.

Beim Betrieb in Klasse B sperrt die Diode 15' bei der Aussteuerung und der Transistor 11' leitet dementsprechend stärker. Durch die Sperrung der Diode 15' werden die Eingangsleitfähigkeiten für die in entgegengesetzten Richtungen verlaufenden Auswanderungen des Eingangssignals symraetriert. Ausserdem liegt die durch die Diode 15* gebildete Impedanz parallel zum Eingangskreis parallel zur Eingangsimpedanz am Emittereingang des Transistors 11· wenn die Transistoren 11' und 12* in Verbindung mit der Diode 15* für einen Betrieb in Klasse A oder AB vorgespannt sind. Wenn beide leiten, bleibt die Eingangsimpedanz konstant, da die Zunahme der Impedanz bei abnehmendem Stromfluß durch die Diode 15* ihr Komplement in der Abnahme der Emittereingangsimpedanz bei der entsprechenden Zunahme des Emitterstromes findet. Auch beim Betrieb in Klasse A wird das Steuernde Eingangssignal durch die Schaltungsanordnung derart in Ausgangsströme von den Transistoren 11' und 12* transformiert, daß eine optimale Wiedervereinigung in einem Ausgangskreia, z.B. einem Transformator, mit einem linearen übergang sowie ein gleicher Verstärkungsgrad in den beiden Schaltungshälften mit entsprechend niedriger Asymmetrie und Verzerrung durch die erste Oberwelle gewährleistet sind.

Fig. 3 zeigt das Schaltbild eines in Klasse B arbeitenden Leistungsverstärker, der auf einem einzigen Halbleiterchip auf-

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gebaut ist und eine Nenn-Ausgangsleistung von 3 Watt hat. Die ^! ganze Schaltungsanordnung, die sich innerhalb des gestrichelten Rechteckes befindet, wird also durch ein einziges Halbleiter- [ plättchen gebildet.

Die Leistungsendstufe enthält zwei Gegentakt-Dioden-Transistor-Kombinationen 25und 26 gleichen Leitungstyps, die in Reihe geschaltet sind und einen nicht dargestellten äusseren Verbraucher speisen, der über eine Klemme 27 an einen gemeinsamen Schaltungspunkt der Reihenschaltung anschließbar ist. Jedem Endstufen-Leistungstransistor ist ein Paar von Emitterverstärker-Vorstufen- oder Treibertransistoren 28 und 29 vorgeschaltet, die zur Leistungsverstärkung dienen und eine Stromverstärkung bewirken. Die Diodenteile der Dioden-Transistor-Kombinationen 25 und 26 enthalten zwei Transistoren 30 und 31, die als Dioden geschaltet sind und parallel zu den Eingangselektroden des betreffenden Transistors liegen. Die Kombination eines Transistors mit einer seinen Eingangselektroden parallelgeschalteten Diode ergibt bei Realisierung im gleichen Chip einer integrierten Schaltung eine Anordnung mit stabiler Stromverstärkung, die von dem Flächenverhältnis der übergänge abhängt.

Ein der Paralleldiode zugeführter Eingangsstrom hat eine Änderung des Spannungsabfalls an der Diode zur Folge. Diese Spannung wird dem Eingang des Transistors zugeführt und steuert den Strom, der vom Emitter in die Basiszone des Transistors injiziert wird. Wenn die Fläche des Basis-Emitter-Überganges der mit dem Transistor verbundenen Diode in der integrierten Schaltung gleich der Fläche des Basis-EmitterÜbergangs des Transistors ist, ist der Emitterstrom des Traniistors gleich dem in die Paralf leldiode dmechfliessenden Strom· Die Stromverstärkung der Transistor-Diodenkombination ist gleich dem Verhältnis der Flächen des Basis-Emitterüberganges des Transistors und des Überganges der Diode. Der Verstärkungsgrad ist stabil solange das Verhältnis nicht vergleichbar oder grosser als die natürliche Strom-

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verstärkung (ß) des Transistors wird. Die Transistor-Dioden-Kombination gewährleistet eine stabile Stromverstärkung und erlaubt eine Vorspannung für einen Betrieb im Klasse B mit einem Strom von einer stabilen Stromquelle. Die Stromverstärkung der Transistor-Dioden-Kombination kann bei genauer Kontrolle der übergangsfläche bis zu 20 betragen , ohne daß die Genauigkeit mit der der Wert der Stromverstärkung vorherbestimmbar ist, leidet. Der Arbeitspunkt der beiden Ausgangstransistoren kann dann durch einen Strom eingestellt werden, da die Stromverstärkung genau vorherbestimmbar ist und die Spannung an der Klemme 27 kann sehr genau gleich der Hälfte der Speisespannung gemacht werden.

Zwischen die Basis- und Emitter-Elektrode der Emitterverstärkertransistoren 28 und 29 der Vorstufe ist jeweils eine Diode 'geschaltet, wie oben in Verbindung mit den als Diode geschalteten Transistoren 30 und 31 erwähnt worden ist.

Die Emitterverstärker 28 und 29 werden durch zwei Strominverterstufen 32 und 33 gesteuert, die ähnliche Verstärkungsgradstabilisierte Transistordioden-Kombinationen enthalten, bei denen Transistoren Verwendung finden, die den entgegengesetzten Leitungstyp wie die Endstufentransistoren haben. Diese Transistoren können lateral aufgebaute PNP-Transistoren sein, welche trotz ihres niedrigen ß-Stromverstärkungsfaktors als Transistor-Dioden-Kombinat ionen mit stabilem Stromverstärkungsfaktor zur Phasenumkehr verwendet werden können. Die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 3 enthält eine im B-Betrieb arbeitende Phasenteiler-Vorverstärker- und Vorspannungsschaltung, wie sie oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde. Selbstverständlich könnte auch die Schaltungsanordnung gemäss Fig. 2 verwendet werden. Der Leistungsausgangskreis ist von den Ausgängen des Phasenteiler-Vorverstärkers so gekoppelt, daß sich die Ausgangssignale zur Speisung eines Verbrauchers im Gegentakt kombinieren.

Zum Anschluß einer Eingangssignalquelle ist die inte-

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grierte Schaltung mit einer Eingangsklemme 17 versehen. Die Diode 15 liegt dementsprechend direkt parallel zur Eingangssignalquelle zwischen der Klemme 17 und der auf Masse oder Bezugspotential liegenden Klemme 18. Die Diode 15 liegt gleichzeitig zwischen den Eingangselektroden des Transistors 12. Der Transistor 12 und die Diode 15 arbeiten als Transistor-Dioden-Kombination, deren Stromverstärkung gleich dem Verhältnis der Übergangsflächen des Transistors und der Diode ist. Das Ausgangssignal des Transistors 12 1st dem Eingang der Transistorkombination 33 zugeführt und liefert nach Phasenumkehr in der Transistor-Dioden-Kombination 33 die Steuerleistung für die Endstufe 26.

Der als Emitterverstärker arbeitende Transistor 11 ist zur Vorspannung seiner Basiselektrode durch einen Gleichstrom mit dieser an die Vorspannungsdioden 13 und 14 angeschlossen ,um der Diode 15 über seinen Basis-Emitter-Übergang eine Vorspannung zuzuführen. Am Basis-Emitter-Übergang des Transistors 11 tritt ein Spannungsabfall von 1 V. _ auf und die restliche Spannung V. entsteht an der Diode 15. Die Kollektorelektrode des Transistors 11 ist mit der Basiselektrode der Transistor-Dioden-Kombination 32 verbunden.

Die Endstufen der beschriebenen Verstärkerschaltung arbeiten im B-Betrieb. Der Ruhestrom durch die Transistoren 25 und 26 ist dementsprechend klein, er beträgt typischerweise 10 mA. Da der Verstärker als ganzes gleichspannungsgekoppelt ist, und einen Stromverstärkungsfaktor in der Qrössenordnung von 400 hat, müssen die Ruhe ströme in den Eingangstufen 11 und 12 nicht nur gleich sondern aich ein Bruchteil !/(Stromverstärkung) des Ruhestromes der Endstufentraneistoren 25 und 26 also 10 mA/400 = 25 yüa sein.Hierdurch ergibt sich also das schwierig zu lösen- j den Problem, die sehr kleinen Ströme in den Transistoren 11 und genau gleich zu machen und stabil su jhältenV

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Zur Lösung dieses Problems wird die Übergangsfläche der Diode 15 gleich der Fläche der Basis-Emitter-Diode der Transistoren 11 und 12 gemacht. Der Strom im Transistor 11 ist also gleich dem in der Diode 15» da diese beiden Bauelemente in Reihe geschaltet sind, und der Strom in der Diode 15 ist wegen der bei Transistor-Dioden-Kombinationen herrschenden Verhältnisse gleich dem Strom im Transistor 12.

Um den Ruhestrom im Transistor 11 und der Diode 15 einzustellen, wird die stromstabilisierte Transistor-Dioden-Kombinationsschaltung verwendet, die oben beschrieben wurde. Die Übergangsflächen der Dioden 13 und 14 sind wesentlich grosser als die Übergangsfläche der Transistoren 11 und 12, z.B.. um einen vorgegebenen Faktor, wie 20:1. Unter diesen Umständen kann für den Widerstand 16 ein Widerstandswert verwendet werden, der sich leicht in einer integrierten Schaltung erzeugen lässt und an die Dioden 13 und 14 zur Vorspannungserzeugung einen Strom liefert, der das 20-fache des Ruhestromes betragen kann, der in den Transistoren 11 und 12 fliessen soll. Bei einem typischen Stromverstärkungsfaktor von 400 zwischen den Transistoren 11 und 25 und den Transistoren 12 und 26 hat der die Dioden 13 und 14 durchfliessende Ruhestrom also den leicht erzeugbaren Wert von einem Zwanzigstel des Ruhestromes in den Ausgangstransistoren 25 und 26, also 10 mA/20 =500 ,uA, der durch den Widerstandswert des Widerstandes 16 bestimmt wird.

Ein zwischen den Klemmen 17 und 18 augeführtes Eingangssignal bewirkt eine Zunahme und Abnahme des Stromflusses durch die Diode 15 und eine entsprechende Zunahme und Abnahme des Stromflusges durch den Transistor 12 und den Ausgangotranfistor 26. Eine Zunahme des Stromflu9ses durch die Diode 15 ist von finer Abnahme des Stromflusaee durch den Tranaktor 11

die leipht zu einer Sperrung des Tran§iitqrs 11 und i§S fPiilliiSPi §5 führt. Wenn der Strpm durch die Diode 1%

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durch den von der Eingangssignalquelle gelieferten Strom herabgesetzt wird, beginnt der Transistors!! zu leiten und arbeitet in Basisschaltung, wobei auch der Transistor 25 Strom zu führen beginnt. Durch die Vorspannung der Ausgangstransistoren 25 und 26 mittels eines Stromes, kann das Verhältnis des maximalen Spitzenstromes zum Ruhestrom groß sein. Unter diesen Verhältnissen muß der Spitzenwert des Steuerstromes für den Transistor 11 den Ruhestromwert um denselben Faktor übersteigen. Der maximale Basisstrom des Transistors Ii ist dann gleich dem maximalen Emittersteuerstrom geteilt durch ß und muß durch den Widerstand 16 geliefert werden, wie oben erläutert wurde. Wenn die Dioden 13 und 14 groß sind, steht der maximale Basisstrom für den Transistor 11 zur Verfügung und die V^^-Vorspannung liegt im richtigen Bereich für einen Betrieb in Klasse B. Auf diese Weise ist ein Betrieb in Klasse B gleichzeitig für die Eingangskreis-Fhasenteilerstufe und die mit ihr galvanisch gekoppelten Leistungsendstufen gewährleistet.5 Das übliche Problem, daß ein im A-Betrieb arbeitender Vorverstärker Höherer Leistung benötigt wird, entfiäHt alsovollständig und die Verlustleistung im Halbleiterkörper der Leistung©verstärkerschaltung hängt ausschließlich von der Ausgangsleistung ab, während die Leerlaufleistung veraachlässigbar ist.

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Claims

Fat ent ansprüc he

1/) Signalübertragungsschaltung mit mindestens zwei Transistoren ,gekennzeichnet durch eine erste Schaltungsanordnung (13*14,15) mit einer ersten Diode (15), die in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten Translators (11) geschaltet ist, so daß dieser Transistor in Basisschaltung arbeitet, eine zweite Schaltungsanordnung zum Betrieb des zweiten Transistors (12) in Emitterschaltung, eine Eingangskreisanordnung (17), die sowohl an die Emitterelektrode des ersten Transistors (11) als auch die Basiselektrode des zweiten Transistors (12) derart gekoppelt ist, daß die Diode (15) zwischen -der Basis- und Emitterelektrode des zweiten Transistors (12) liegt.
2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Schaltungsanordnungen eine Anordnung (32,33) zur Gleichstromkopplung der Kollektorelektroden des ersten und zweiten Transistors (11,12) an zwei in Reihe geschaltete Ausgangstransistoren (25,26) enthält, um eine Gegentaktsteuerung zu bewirken und eine Vorspannung für den Betrieb der in Reihe geschalteten Ausgangstransistoren zur erzeugen.
3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Basis und Emitter jedes der in Reihe geschalteten Ausgangstransistoren (25,26) eine Diode (30,31) derart verbunden ist, daß Transistor-Dioden-Kombi nationen (25,30; 26,31) entstehen, die vorgegebene, praktisch gleiche Stromverstärkungsfaktoren haben.
4.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltungsanordnung

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zwei in Reihe geschaltete Dioden (13,1*0 , die mit der Basiselektrode des ersten Transistors (11) und der Emitterelektrode des zweiten Transistors (12) verbunden sind, sowie eine Impedanzanordnung (16) zur Erzeugung eines Spannungsabfalles, die zwischen de Basiselektrode des ersten Transistors (11) und eine Klemme (+B) einer Betriebsspannungsquelle geschaltet ist, enthält.
5.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet , daß der erste und der zweite Transistor sowie die erste und die zweite Schaltungsanordnung als Elemente auf einer einzigen Halbleiterscheibe gebildet sind und daß die Übergangsfläche der in Reihe geschalteten Dioden (13,14) groß im Vergleich zur Fläche des Basis-Emitter-überganges des ersten Transistors (11) ist.
6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i e h η e t , daß die elektrischen Betriebseigenschaften der ersten Diode (15) in einer solchen Beziehung zu den elektrischen Betriebseigenschaften der Basis-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (12) stehen, daß der Ruhestrom im ersten Transistor (15) im wesentlichen gleich dem Ruhestrom im zweiten Transistor ist.
7·) Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche des Überganges der ersten Diode (15) und die Fläche des Basis-Emitter-Überganges des zweiten Transistors (12) im wesentlichen gleich der Fläche des Basis-Emitter-Überganges des ersten Transistors (11) sind und diese Bauelemente in einem einzigen Halbleiterkörper gebildet sind.
8.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, Hei der die erste Schaltungsanordnung drei Dioden und eine einen Spannungsabfall verursachende Impedanzanordnung zwischen zwei Betriebs-

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spannungsklenimen enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die in Reihe geschalteten Emitter-Kollektor-Strekken eines dritten und eines vierten Transistors (23,24) der Reihenschaltung aus der Impedanzanordnung (20) und den drei weiteren Dioden (19,20, 2*1) parallel geschaltet sind, daß die Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (24) der zweiten Diode (19) parallelgeschaltet iit, daß die Basis-Emitter-Strecke des dritten Transistors (23) der zweiten , dritten und vierten Diode (19, 20, 21) parallelgeschaltet ist und daß die Emitterelektrode des dritten Transistors (23) mit der Basiselektrode des ersten Transistors _(11'2 verbunden ist (Figur 2).

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