DE2416534A1

DE2416534A1 - Komplementaer-symmetrische verstoerkerschaltung

Info

Publication number: DE2416534A1
Application number: DE2416534A
Authority: DE
Inventors: Tokio Furuhashi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1973-04-07
Filing date: 1974-04-05
Publication date: 1974-11-14
Also published as: IT1007795B; DE2416534B2; DE2416534C3; FR2224932B1; FR2224932A1; US3927333A; JPS49128669A

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf eine elektronische Schaltung mit zueinander komplementär-symmetrischen Transistoren.

Es ist oft erforderlich, daß eine elektronische Schaltung an ihrem Ausgang Quellstrom und Senkenstrom haben kann. Das kann durch Verwenden einer komplementärsymmetrischen Verstärkerschaltung, wie sie in einem !"unktionsverstärker verwendet wird, erreicht werden. Die elektronische Schaltung soll auch Ausgangssignale liefern können, die gegenseitig entgegengesetzte Polaritäten haben. Diese elektronische Schaltung muß jedoch eine Ausgangsschaltung wie ein Inverter zusätzlich zu der komplementärsymmetrischen Verstärkerschaltung besitzen.

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Die komplementärsymmetrische Verstärkerschaltung muß oft ein Ausgangssignal passend zum Steuern einer logischen Schaltung haben. In diesem Fall ist es sehr wahrscheinlich, daß der Ausgangspegel des Verstärkers nicht zum Eingangspegel der logischen Schaltung paßt. Das muß sehr sorgfältig beachtet werden beim Verbinden zwischen den beiden Schaltungen, insbesondere auf einer integrierten Halbleiterschaltung, wodurch ein besonderer technischer Aufwand und besondere Kosten erforderlich werden. Ein Hauptgrund dafür, warum die integrierten Halbleiterschaltungen nur in begrenztem Maße verwendet werden können, liegt in dieser Tatsache begründet.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Schaltung zu schaffen, an die eine logische Schaltung leicht angekoppelt werden kann und die an ihrem Ausgang sowo KL als Stromquelle als auch als Stromsenke wirken kann.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine derartige Schaltung zu schaffen, die Ausgangssignale mit einander entgegengesetzten Polaritäten erzeugen kann.

Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Schaltung gelöst, welche gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch ein Impedanzelement, einen ersten npn-Transistor und einen ersten pnp-Transistor, deren Basen gemeinsam mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden sind, und einen zweiten npn-Transistor und einen zweiten pnp-Transistor, deren Basen mit einem zweiten Verbindungspunkt gemeinsam verbunden sind, wobei die Emitter des ersten npn-Transistors und des zweiten pnp-Transistors über das Impedanzelement miteinander verbunden und die Emitter des zweiten npn-Transistors und des ersten pnp-Transistors über das Impedanzelement miteinander verbunden sind.

Diese elektronische Schaltung arbeitet in der folgenden Weise: Wenn eine geeignete Vorspannung von einer Vorspannungsquelle an

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den Kollektor von jedem Transistor gelegt und ein Eingangssignal differentiell parallel zu den gemeinsamen Basisverbindungen geführt wird, dann sind die beiden Transistoren wie beispielsweise der erste npn-Transistor und der zweite pnp-Transistor leitend in Abhängigkeit von dem zugeführten Eingangssignal, und es wird ein Stromweg durch diese Transistoren und das zwischen deren Emittern geschaltete Impedanzelement gebildet. Wenn das Eingangssignal wechselt, werden der zweite npn-Transistor und der erste pnp-Transistor angeschaltet, während der erste npn-Transistor und der zweite pnp-Transistor gesperrt werden. Als Ergebnis davon wird ein anderer Stromweg durch den zweiten npn-Transistor, den ersten pnp-Transistor und das zwischen deren Emitter geschaltete Impedanzelement gebildet. Auf diese Weise ermöglicht es die elektronische Schaltung, dass AusgangssignaJe von den einzelnen Kollektoren erhalten werden, die gegeneinander invertierte Polaritäten besitzen. Daneben macht es die elektronische Schaltung möglich, daß ihr Ausgang eine Quellstromfähigkeit und eine Senkenstromfahigkeit zeigen kann. Darüber hinaus erlaubt es die Erfindung, daß eine logische Schaltung leicht mit dem Ausgang der elektronischen Schaltung verbunden werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Schaltdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer anderen Ausführungsform; und

Fig. 3 ein Schaltdiagramm eines Anwendungsbeispieles der Erfindung.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein npn-Transistor und ein pnp-Transistor 102 sind mit ihren Emittern mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 104 verbunden, und ein npn-Transistor

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101 und ein pnp-Transistor sind mit ihren Emittern mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 105 verbunden. Die beiden Verbindungspunkte sind miteinander über eine Impedanz 106 wie etwa einen Widerstand verbunden. Eine Eingangsklemme 107 ist mit den Basen der Transistoren 100 und 102 verbunden. In ähnlicher Weise ist die andere Eingangsklemme 108 mit den Basen der Transistoren 101 und 103 verbunden. Das Signal muß parallel zu den Eingangsklemmen 107 und 108 differentiell zugeführt werden, oder es muß nur der Klemme 107 zugeführt werden, wobei die Klemme 108 auf einem Bezugspotential gehalten wird.

In dieser elektronischen Schaltung fließt ein Strom in den Transistoren in der folgenden Weise, wenn ein Eingangssignal parallel zu den Klemmen 107 und 108 zugeführt wird. Es wird angenommen, daß die Klemme 107 auf einem höheren Potential als die Klemme 108 liegt. Dann befinden -sich die Basis-Emitterverbindungen von dem npn-Transistor 100 und dem pnp-Transistor 103 in einem in Vorwärtsrichtung vorgespannten Zustand. Dementsprechend fließen Kollektorströme 111 und 112 in dem Kollektor 109 des Transistors 100 und dem Kollektor 110 des Transistors 103. Die beiden Kollektorströme sind nahezu gleich, weil diese Ströme über ein Impedanzelement 106, durch welches ein Strom 113 fließt, in Reihe fließen. In diesem Zustand sind der npn-Transistor 101 und der pnp-Transistor 102 gesperrt, und daher sind die in ihren Kollektoren 114 und 115 fließenden Ströme nahezu Null. Davon ausgehend nehmen die Kollektorströme 111 und 112 so ab wie die Potentialdifferenz zwischen den Klemmen 107 und 108 abnimmt. Wenn die Potentialbeziehung zwischen den Klemmen 107 und 108 umgekehrt wird, d.h. wenn das Potential an der Klemme 108 höher wird als der Klemme 107, dann fließen die Kollektorströme 116 und 117, während die Kollektorströme 111 und 112 nahezu Null werden, da die Schaltung symmetrisch ausgebildet ist. Die Kollektorströme 116 und 117 fließen durch das Impedanzelement 106, wo ein Strom 118 durchgeht. Die Ströme 113 und 118 fließen zueinander entgengesetzt. Die Transistoren 100, 101, 102 und 103 sind geeignet so vorgespannt, wie es in einem komplementärsymmetrischen Ver-

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stärker üblich ist, um glatt von einem Zustand in den anderen und umgekehrt zu schalten, d.h. von dem Zustand, in dem die Transistoren 100 und 103 aktiv sind (leitend) und die Transistoren 101 und 102 inaktiv (gesperrt), in den Zustand, in dem die Transistoren 101 und 102 aktiv und die Transistoren 100 und 103 inaktiv sind, und umgekehrt. Das Verhältnis zwischen den Strömen 111 und 117 besteht in der Weise, daß einer Null bleibt während der andere fließt. Dieses Verhältnis gilt zwischen den Strömen 112 und 116.

Es wird jetzt eine andere Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, in der gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 beschrieben sind. In Fig. sind die Emitter von npn-Transistören 300 und 301 mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt 304 verbunden, und die Emitter von pnp-Transistören 302 und 303 sind mit einem Verbindungspunkt gemeinsam verbunden. Die Verbindungspunkte 304 und 305 sind miteinander über eine Impedanz 106 verbunden. Ein Signal wird parallel zu den Klemmen 107 und 108 angelegt. Das Verhältnis zwischen einem Strom 111, welcher in dem Kollektor 109 des Transistors 300 fließtf und einem in dem Kollektor 110 des Transistors 303 fließenden Strom 112 und das Verhältnis zwischen einem in dem Kollektor 114 eines Transistors 301 fließenden Stromes 116 und eines in dem Kollektor 115 des Transistors 302 fliessenden Stromes 117 ist gleich wie das zwischen den Kollektorströmen in Fig. 1. Diese Schaltung arbeitet wie eine solche in Fig_o 1 gezeigte Schaltung mit Ausnahme davon, daß die Schaltströme 313 und 318, welche durch das Impedanzelement 106 fliessen j, in derselben Richtung sind entgegengesetzt den Strömen und 118 (Fig* 1), die durch das Impsdanzelement 106 in gegenseitig entgegengesetsten Richtungen fließen. Zum glatten Umschalten arischen den leitenden und den gesperrten Zuständen werden die Transistoren 300, 301, 302 und 303 geeignet vorgespannt.

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Zur konkreteren Illustration der Erfindung ist in Fig. 3 ein Anwendungsbeispiel gezeigt, in der mit Ziffer 1 eine elektronische Schaltung bezeichnet ist, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Eine Signalquelle 2 ist zwischen die Eingangsklemmen 107 und 108 geschaltet, Ausgangsklemmen 109 und 115 der elektronischen Schaltung 1 sind mit der positiven und der negativen Klemme einer Spannungsqueile 6 verbunden, und die Ausgangsklemmen 114 und 110 sind über Widerstände 7 und 8 ebenfalls mit der positiven bzw. der negativen Klemme der Spannungsquelle 6 verbunden. Die Ausgangsklemme 114 ist mit der Basis eines pnp-Transistors 4 und die Ausgangsklemme 110 mit der Basis eines npn-Transistors 5 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 4 und 5 sind gemeinsam mit einer Ausgangsklemme 3 verbunden. Die Emitter dieser Transistoren sind jeweils mit der positiven und der negativen Klemme der Spannungsquelle 6 verbunden. Wenn so ein Strom in die Klemme 110 fließt _B damit der Transistor 5 leitend wird, dann ist der Transistor 4 gesperrt» Wird mit der Ausgangsklemme 3 eine Last verbunden„ dann wird der Last über dem Transistor 5 ein Senkenstrom zugeführt. In diesem Zustand kann eine logische Schaltung durch den Ausgang von der Klemme 3 direkt gesteuert itferden durch geeignetes Bestimmen der Kollektor-Emitterspannung Vp_ .„„φ» des Transistors 5 in dessen Sattigungszustand<= Während ein Strom in die Klemme 114 fließt und so der Transistor 4 leitend wird, wird ein Quellenstrom zu der mit der Ausgangsklemme 3 verbundenes Last geführt. In diesem Zustand ist der Transistor 5 gesperrt, Mit anderen Worten gesagt nehmen die Transistoren 4 und 5 niemals gleichzeitig den leitenden Zustand anο Dementsprechend bestehen keine Möglichkeiten dafür, daß bewirkt wird, daß ein grosser Strom beim übergang von einem Zustand zu dem anderen fließt₀ Es ist offensichtlich, daß die parallel su den Klemmen 114 und 110 zugefügte Schaltung in gleicher Weise parallel zu den Klemmen 109 und 115 verwendet v/erden kann, wobei ein Ausgangssigna.1 simultan zu dem an der Ausgangsklemme 3 bei zueinander entgegen-

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gesetzten Polaritäten erhalten wird. Daher kann die elektronische Schaltung auf viele Weisen verwendet werden wie etwa zur Verwendung mit einer logischen Schaltung, bei der ein invertiertes Signal oft erforderlich wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektronische Schaltung, gekennzeichnet durch ein Impedanzelement, einen ersten npn-Transistor und einen ersten pnp-Transistor, deren Basen gemeinsam mit einem ersten Verbindungspunkt verbunden sind,

und einen zweiten npn-Transistor und einen zweiten pnp-Transistor, deren Basen mit einem zweiten Verbindungspunkt gemeinsam verbunden sind,

wobei die Emitter des ersten npn-Transistors und des zweiten pnp-Transistors über das Impedanzelement miteinander verbunden und die Emitter des zweiten npn-Transistors und des ersten pnp-Transistors über das Impedanzelement miteinander verbunden sind.

2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Signalableitungselement, welches mit einem Kollektor des ersten npn-Transistors verbunden ist, ein zweites mit einem Kollektor des ersten pnp-Transistors verbundenes Signalableitungselement, einen dritten pnp-Transistor und einen dritten npn-Transistor, deren Basen jeweils mit dem ersten und dem zweiten Signalableitungselement verbunden sind und wobei die Kollektoren des dritten pnp-Transistors und des dritten npn-Transistors gemeinsam verbunden sind, und eine zwischen den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt geschaltete EingangsSignalzuführungseinrichtung.

3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet ^³* durch ein drittes mit einem Kollektor des zweiten npn-Transistors verbundenes Signalablei tungselement, ein viertes mit dem Kollektor des zweiten pnp-Transistors verbundenes Signalableitungselement und einen vierten pnp-Transistor und einen vierten npn-Transistor, deren Basen jeweils mit dem dritten und

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vjarten Signalableitungselement verbunden sind und v/obei die Kollektoren des vierten pnp-Transistors und des vierten npn-Transistors miteinander verbunden sind.

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