DE2905659B2

DE2905659B2 - Gegentakt-Verstärkerkreis

Info

Publication number: DE2905659B2
Application number: DE2905659A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tokio Kawanabe
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1980-11-27
Also published as: US4254379A; GB2014815A; DE2905659A1; GB2014815B; JPS6023528B2; DE2905659C3; JPS54110767A

Description

is Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegentakt-Verstärkerkreis gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Gegentakt-Verstärkerkreis ist aus der DE-OS 2643 209 bekannt Bei diesem Verstäncerkreis sind Obergangsverzerrungen eliminiert, indem die Schaltung im Klasse Λ-Betrieb über den ganzen Steuerbereich des Äusgängsstromes und der Ausgangsspannung betrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegentakt-Verstärkerkreis der eingangs genannten Art mit weiterhin verringerter Verzerrung auszubilden, bei welchem ein Übertritt von Steuerstromaäteilen, die eine Verzerrung verursachen können, in die am Verstärker liegende Last verhindert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegentakt-Verstärkerkreis der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der dritte und vierte Transistor ein erstes und zweites Stromfühlerelement zur Ermittlung der Ströme des ersten und zweiten Ausgangstransistors bildet und zwei weitere Transistoren zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung steuern, daß der Emitter des dritten Transistors über einen dritten Widerstand mit der Basis des ersten Ausgangstransistors bzw. einer Ausgangstransistorschaltung verbunden ist und die Basis des dritten Transistors einen Widerstand zur Erzeugung einer konstanten Spannung gegenüber dem Ausgangspunkt verbunden ist, während der Emitter des vierten Transistors über einen vierten Widerstand mit der Basis des zweiten Ausgangstransistors bzw. einer Ausgangstransistorschaltung verbunden ist und die Basis des vierten Transistors mit einem zweiten Widerstand zur Erzeugung einer konstanten Spannung gegenüber dem Ausgangspunkt verbunden ist, und daß ferner der erste weitere Transistor mit seinem Kollektor mit der Basis des ersten Ausgangstransistors verbunden ist und mit seiner Basis mit dem Emitter des dritten Transistors, der das erste Stromfühlerelement bildet und da3 der zweite weitere Transistor mit seinem Kollektor mit der Basis des zweiten Ausgangstransistors verbunden ist und mit seiner Basis mit dem Emitter des vierten Transistors, der das zweite Stromfühlerelement bildet

Die Erfindung ist im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, Es zeigt

Fig.1 ein Schaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegentakt-Verstärkerkreises,
F i g. 2 eine Kennlinie eines Transistors,
Fig.3 ein Diagramm der Wellenformen des Ausgangstransistorstromes.

F i g. 4a und 4b Schaltkreise weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegentakt-Verstärkerkreises.

Bevorzugte Ausführangsformen der Erfindung werden nunmehr in Verbindung mit den anliegenden

Zeichnungen beschrieben.

F i g, 1 stellt eine erste AusfOhrungsform der Erfindung dar. Ein NPN-Ausgangstransistor Q\ und ein PNP-Ausgangstransistor Q₂ sind mit ihren Emittern jeweils Ober einen Widerstand R] und R₂ an einen s Ausgangspunkt O und eine Last Rl angeschlossen, die beispielsweise aus einem mit dem Ausgangspunkt O verbundenen Lautsprecher besteht Die Last Rl wird durch ein Ausg<ingssignal betrieben, das durch die Ausgangstransistoren Qi und Qi verstärkt wird. <»

Zwischen den Basen der beiden Transistoren Q\ und Qz ist eine Basis-Vorspannungsschaltung angeschlossen, die einen NPN-Transistor Qj enthält, einen Spannungsregelwiderstand Rj zur Lieferung einer Bezugsvorspannung und einen PNP-Transistor Qt, die aufeixianderfolgend in der angegebenen Reihenfolge verbunden sind. Aus einer Konstantstromquelie Z₁ wird die Basisvorspannungsschaltung mit Strom versorgt und ein Eingangssignal wird der Schaltung durch einen Eingangstransistor φ zugefDhirt Die Transistoren Qi und Q₄ sind Einrichtungen zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung. Die Kollektoren der Transistoren Qj und Q₄ sind jeweils mit den Basen der Transistoren Qi und Qi verbunden und die Emitter sind an die beiden ' Klemmen #es Widerstands/?7 angeschlossen. 2s

Transistoren Qs und Qe sind zwischen den Transistoren Qj und Q₄ und den Transistoren Qi und Q₂ und dem Ausgangspunkt O angeordnet Insbesondere ist der Emitter des NPN-Transistors Qb über einen Widerstand Rs mit der Basis des Transistors Qi verbunden und ferner mit der Basis des Transistors Q> Der Kollektor des Transistors Qs ist unmittelbar mit dem Emitter des Transistors Qi verbunden und die Basis des Transistors Qs ist Ober einen Widerstand R3 an den Ausgangspunkt O angeschlossen.

Der Emitter des NPN-Transistors Qb ist über einen Widerstand Re an die Basis des Transistors Q₂ angeschlossen und ferner mit der Basis des Transistors Qi verbunden, während der Kollektor des Transistors Q₆ mit dem Lmitter des Transistors Q* in Verbindung « steht Ferner ist die Basis des Transistors Q₆ Ober einen Widerstand R* mit dem Ausgangspunkt O verbunden. Ströme der Konstani-Stromqueüen h und I₃ werden jeweils den Widerständen R3 und Ra zugeführt so daß konstante Spannungen bezogen auf den Ausgangspunkt O an die tiasen der Transistoren Q₅ und Qe gelegt werden.

Die Transistoren Qs und Qe sind derart eingestellf. daß ihre Betriebspunkte sich am Punkt A in der in F i g. 2 dargestellten Kennlinie befinden, wenn an ihnen kein so Signal anliegt (was anschließend als signalfreie Zeit bezeichnet wird). Daher sind die Kollektorströme der Transistoren Qs und Qe in der signalfreien Zeit sehr klein und damit ebenfalls die Spannungsabfälle an den Widerstanden A₅ und R₆. Somit wird die Spannung zwischen den Basen der Transistoren Qi und Qi durch die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren Qj und Q* und eine am Widerstand Rr liegende Spannung bestimmt

Wird somit ein positives Signal über den Eingangs- «> transistor Q zugeführt, damit das Potential am Ausgangspunkt O entsprechend dem Eingangssignalzustand gegen die positive Seite hin versetzt wird, so fließt ein Strom in Vorwärtsrichtung im Ausgangstransistor Qi. Daher wird die Spannung zwischen der Basis des ^br> Transistors Qi und dem Ausgangspunkt O erhöht. Diese Spannungserhöhung wiru durch den Transistor Q₅ ermittelt so daß ein Kollektorstrom im Transistor Q₅ fließt Dabei wird bei den ausreichend hohen Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren ein größerer Teil des im Widerstand A₅ fließenden Stromes zum Kollektorstrom des Transistors Q₅. Der Strom im Widerstand Rj wird so groß wie jener in der signalfreien Zeit und die Spannung zwischen den Kollektoren der Transistoren Qs und Q« wird auf einem Wert gehalten, der so groß ist wie jener der signalfreien Zeit

Andererseits wird der Betriebspunkt des Transistors Q₅ vom Punkt A in der in F i g. 2 dargestellten Kennlinie zum Punkt B verschoben. In diesem Falle ist die Änderung das Basis-Emitter-Spannung äußerst gering und die Basis-Kollektor-Spannung des Transistors Q₅ entspricht im wesentlichen jener der signalfreien Zeit Der Strom von der Konstant-Stromquelle I₂ wird dem Widerstand Ri zugeführt und der Spannungsabfall am Widerstand A3 wird daher ständig konstant gehalten. Somit ist die Basisspannung des Ausgangstransistors Q, und Q₂ gegenüber dem Ausgangspunkt O im wesentlichen auf dem gleichen Wert wie in de*: signalfreien Zeit und der Ausgangstransistor Qi wird daher nicht abgeschaltet

In einem FaJL wo das Potential am Ausgangspunkt entsprechend dem Eingangssignalzustand, gegen die negative Seite zu versetzt wird, wird der Ausgangstransistor Qi ahnlich wie im vorausgehend erwähnten Fall nicht abgeschaltet

Daher weist der Strom des Ausgangstransistors Qt, welcher die Kennlinie 1 nach F i g. 3 hat, und der Strom des Ausgangstransistors Q₂, der die Kennlinie 2 hat niemals den Wert 0 auf, wie dies durch die voll ausgezogenen Linien dargestellt ist und die Transistoren arbeiten in den aktiven Bereichen. Ferner ist in der signalfreien Zeit der Leerlaufstrom kleiner als für den Leerlaufstrom eines /4-Gegentakt-Verstärkerkreises zulässig wäre. Die in F i g. 3 gestrichelt eingetragenen Linien stellen die Stromwellenformen eines üblichen ß-Gegentakt-Verstärkerkreises dar. Es ist leicht ersichtlich, daß die Ströme der beiden Ausgangstransistoren für einige Zeitabschnitte den Wert 0 aufweisen und die Aus-angstransistoren abwechselnd abgeschaltet werden. Die Kurven 3 und 3' sind die Leerlaufstromwelienformen während der signalfreien Zeit

Die Fig.4a und 4b zeigen jeweils eine zweite und dritte Ausführungsform der Erfindung. Der Gegentakt-Verstärkerkreis gemäß F i g. 4a wird erhalten, indem die in F t g. 1 dargestellte Ausführungsform in eine in der Praxis brauchbare Form abgeändert wird. Bei dieser Ausführung liegt eine Diode D₃, die eine Konstantspannung liefert zusätzlich zwischen den Emittern der Transistoren Qj und Q* und Dioden D₁ und D₂ zur Erzeugung von Konstantspannungen sind zusätzlich -(wischen den Basen der Transistoren Q₅ und Q₆ und dem Ausgangspunkt O angeordnet Transistoren Qg und Q₉ und Widerstände Rf und R9 sind mit den Auigangstransistoren Qi und Q₂ jeweils in einer Darlington-Schaltung verbunden.

In Fig.4b, die die dritte Ausführungsform darstellt wird ein N-Kanal-i eldeffekttransistor Qi' anstelle des nach Fig. 1 verwendeten NPN-Ausgangstransistors Qi verwendet und ein P-Kanal-Feldeffekttransis(or Q₂' wird anstelle des PNP-Ausgangstransistors Q? eingesetzt. Der Gegentakt-Verstärkerkreis arbeitet auf gleiche Weise.

Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß der Betrieb der Ausgangstransistoren Qi und Q₂ in den aktiven Bereichen ständig durchgeführt, und wird niemals in abgeschaltete

Bereiche versetzt. Daher tritt beim erfindungsgemäßen Gegentakt-Verstärkerkreis keine Schaltverzerrung auf, die bei Ö-Gegentaktverstärkern vorliegen kann. Ferner können die Vorspannungsströme kleiner gemacht werden, als bei einem /I-Gegentakt-Verstärkerkreis, womit eine Verringerung der Verlustwärme erreicht wird. Abänderungen der Erfindung bezüglich aller Ausgangsverstärkerkreise sind im Rahmen der Erfindung möglich, ohne vom Grundgedanken derselben abzuweichen.

Zusammenfassend wird durch die Erfindung ein Gegentakt-Verstärkerkreis geschaffen, der einen ersten und zweiten Ausgangstransistor aufweist, dessen Emitter jeweils über einen Widerstand an einen gemeinsa-

men Ausgangspunkt angeschlossen sind, wobei Basis-Vorspannungsschaltungen zwischen den Basen des ersten und zweiten Ausgangstransistors zur Durchführung des Gegentaktbetriebes angeordnet sind. Die Basis-Vorspannungsschaltungen enthalten ein erstes und ein zweites Stromfühlerelement zur Ermittlung der Ströme des ersten und zweiten Ausgangstransistors, wobei ein erste und zweite Einrichtung zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung durch das erste und zweite Stromfühlerelement und Bezugsspannungserzeugereinrichtungen gesteuert werden. Der Betrieb des ersten und zweiten Ausgangstransistors erfolgt ständig in den aktiven Bereichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gegentakt-Verstlrkerkreis mit einem ersten und einem zweiten Ausgangstransistor, dessen Emitter jeweils fiber einen ersten und zweiten Widerstand an einem gemeinsamen Ausgangspunkt angeschlossen sind, mit einer Vorspannungsschaltung zwischen den Basen des ersten und zweiten Transistors, die einen dritten und vierten Transistor zur Erzeugung der Vorspannung aufweist, wobei der dritte Transistor über einen Widerstand mit der Basis des ersten Ausgangstransistors und der vierte Transistor über einen Widerstand mit der Basis des zweiten Ausgangstransistors verbunden ist, und mit zwei weiteren, in Reihe zueinander Hegenden Transistoren, von denen jeweils einer mit einem der Ausgangstransistoren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte Transistor (Qs, Qs) ein erstes und zweites Strömfühlerelemqjrt zur Ermittlung der Ströme des ersten und zweiten Ausgängsstransistors (Qt, Qi) bilden und zwei weitere Transistoren (Qi, Q*) zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung steuern, daß der Emitter des dritten Transistors (Q₅) über einen dritten Widerstand (Rs) mit der Basis des ersten Ausgangstransistors brv. einer Ausgangstransistorschaltung /<?,, Qi) verbunden ist, und die Basis des dritten Transistors (Qs) mit einem Widerstand (R3) zur Erzeugung einer konstanten Spannung gegenüber dem Ausgangspunkt (O) verbunden ist, während der Emitter des vierten Transistors über einen vierten Widerstand (R₆) mit der Basis des zweiten, Ausgängstransistors bzw. einer Ausgangstransistorscäaltuijrf (Qi, Q₃) verbunden ist und die Basis des vierten Transistors (Q₆) mit einem zweiten Widerstand /K₄) zur Erzeugung einer konstanten Spannung gegenüber dem Ausgangspunkt verbunden ist, und daß ferner der erste weitere Transistor (Qi) mit seinem Kollektor mit der Basis des ersten Ausgangstransistors (Q) verbunden ist und mit seiner Basis mit dem Emitter des dritten Transistors (Qs), der das erste Stromfühlerelement bildet und daß der zweite weitere Transistor (Q*) mit seinem Kollektor mit der Baiss des zweiten Ausgangstransistors (Qi) verbunden ist und mit seiner Basis mit dem Emitter des vierten Transistors (Q₆), der das zweite Stromfühlerelement bildet

2. Gegentakt'Verstärkerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor jeweils vom NPN- und PNP-Typ ist

3. Gegentakt'Verstärkerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor jeweils ein N-Kanal- und ein P-Kanal-Feldeff ekttransistor ist

4. Gegentakt'Verstärkerkreis nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungserzeugereinrichtung (Ri) einen zur Spannungsregelung dienenden Widerstand enthält, der zwischen den Emittern der Transistoren liegt, die die erste und zweite Einrichtung zur Erzeugung einer verändernchen Vorspannung bilden.

5. Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine erste Diode (D₃), die zwischen den Emittern der Transistoren (Qi, Q4) liegt, die die erste und zweite Einrichtung zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung bilden.

6. Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch eine zweite Diodenanordnung (D], Dj), dje zwischen den Basen der Transistoren (Qs, QO liegt, die das erste und zweite Stromfühlerelement bilden.

7, Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine siebte und achte Transistoranordnung (Qt, Qi) deren Emitter jeweils mit den Basen des ersten und zweiten Ausgan »stransistors (Qi, Qj) verbunden sind, um eine Darlington-Schaltung zu bilden.