DE2905659C3 - Gegentakt-Verstärkerkreis - Google Patents

Description

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

Ein derartiger Gegentakt-Verstärkerkreis ist aus der DE-OS 26 43 209 bekannt. Bei diesem Verstärkerkreis sind Übergangsverzerrungen eliminiert, indem die Schaltung im Klasse Α-Betrieb über den ganzen Steuerbereich des Ausgangsstromes 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 Steuerstromanteilen, 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 ein?n 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 daß 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 Ausführungsfor- ^M men des erfindungsgemäßen Gegentakt-Verstärkerkreises.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr in Verbindung mit den anliegenden

Zeichnungen beschrieben.

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

Zwischen den Basen der beiden Transistoren Q, und Q2 ist-line Basis-Vorspannungsschaltung angeschlossen, die einen NPN-Transistor Qi enthält, einen Spannungsregelwiderstand R7 zur Lieferung einer Bezugsvorspannung und einen PNP-Transistor Q*, die aufein anderfol- \^r> gend in der angegebenen Reihenfolge verbunden sind. Aus einer Konstantstromquelle /1 wird die Basisvorspannungsschaltung mit Strom versorgt und ein Eingangssignal wird der Schaltung durch einen Eingangstransistor Qf zugeführt Die Transistoren Qi und Q₁ sind Einrichtungen zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung. Die Kollektoren der Transistoren Qi und Qt sind jeweils mit den Basen der Transistoren Q\ und Qi verbunden und die Emitter sind an die beiden Klemmen des Widerstands Rj angeschlossen. &

Transistoren Qs und Qt sind zwischen den Transistoren Qi und Qa und den Transistoren Q\ und Qi und dem Ausgangspunkt O angeordnet Insbesondere ist der Emitter des NPN-Transistors Qs über einen Widerstand Rs mit der Basis des Transistors Q\ verbunden und » ferner mit der Basis des Transistors Qy. Der Kollektor des Transistors Qi ist unmittelbar mit dem Emitter des Transistors Qi verbunden und die Basis des Transistors Qs ist über einen Widerstand Rj an den Ausgangspunkt O angeschlossen.

Der Emitter des NPN-Transistors Qi ist über einen Widerstand Rt, an die Basis des Transistors Q2 angeschlossen und ferner mit der Basis des Transistors Qa verbunden, während der Kollektor des Transistors Qf, mit dem Emitter des Transistors Qa in Verbindung steht. Ferner ist die Basis des Transistors Qt, über einen Widerstand Ra mit dem Ausgangspunkt O verbunden. Ströme der Konstant-Stromquellen I₂ und /3 werden jeweils den Widerständen Rj und Rt zugeführt, so daß konstante Spannungen bezogen auf den Ausgangspunkt ^V) O an die Basen der Transistoren Qs und Q, gelegt werden.

Die Transistoren Qs und Qb sind derart eingestellt, daß ihre Betriebspunkte sich am Punkt A in der in F i g. 2 dargestellten Kennlinie befinden, wenn an ihnen kein ^n Signal anliegt (was anschließend als signalfreie Zeit bezeichnet wird). Daher sind die Kollektorströme der Transistoren Qs und Q in der signalfreien Zeit sehr klein und damit ebenfalls die Spannungsabfälle an den Widerständen Rs und Rb. Somit wird die Spannung " zwischen den Basen der Transistoren Qi und Q₂ durch die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren Qj und Qt und eine am Widerstand Ri liegende Spannung bestimmt.

Wird somit ein positives Signal über den Eingangs- ^b0 transistor Qi 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 Q\. Daher wird die Spannung zwischen der Basis des *>*> Transistors Q\ und dem Ausgangspunkt O erhöht. Diese Spannungserhöhung w'H durrh den Transistor Q*, ermittelt, so daß ein Kollektorstrom im Transistor Q·, fließt, Dabei wird bei den ausreichend hohen Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren ein größerer Teil des im Widerstand Rs fließenden Stromes zum Kollektorstrom des Transistors Qs. Der Strom im Widerstand Λ7 wird so groß wie jener in der signalfreien Zeit und die Spannung zwischen den Kollektoren der Transistoren Qs und Qa wird auf einem Wert gehalten, der so groß ist wie jener der signalfreien Zeit.

Andererseits wird der Betriebspunkt des Transistors Qs 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 Qs 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 &r signalfreien Zeit und der Ausgangstransistor Q₂ wird daher nicht abgeschaltet

In einem Fall, wo das Potential am Ausgangspunkt entsprechend dem Eingangssignalzustand, gegen die negative Seite zu versetzt wird, wird der Ausgangstransistor Q\ ähnlich wie im vorausgehend erwähnten Fall nicht abgeschaltet.

Daher weist der Strom des Ausgangstransistors Q₁, welcher die Kennlinie 1 nach F i g. 3 het, 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 A-Gegentakt-Verstärkerkreises zulässig wäre. Die in F i g. 3 gestrichelt eingetragenen Linien stellen die Stromwellenformen eines üblichen B-Gegentakt-Verstärkerkreises dar. Es ist 'eicht ersichtlich, daß die Ströme der beiden Ausgangstransistoren für einige Zeitabschnitte den Wert 0 aufweisen und die Ai'sgangstransistoren abwechselnd abgeschaltet werden. Die Kurven 3 und 3' sind die Leerlaufstromwellenformen 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 i g. I dargestellte Ausführungsform in eine in der Praxis brauchbare Form abgeändert wird. Bei dieser Ausführung liegt eine Diode Dy, die eine Konstantspannung liefert, zusätzlich zwischen den Emittern der Transistoren Qt und Qa, und Dioden D_t und D₂ zur Erzeugung von Konstantspannungen sind zusätzlich zwischen den Basen der Transistoren Qs und Qt und dem Ausgangspunkt O angeordnet. Transistoren Qg und Q> und Widerstände R« und R9 sind mit den Ausgangstransistoren Qi und Q₂ jeweils in einer Darlingtonschaltung verbunden.

In Fig.4b, die die dritte Ausführungsform darstellt, wird ein N-Kana.' Feldeffekttransistor Qi' anstelle des nach F i g. 1 verwendeten NPN-Ausgangstransistors Qi verwendet, und ein P-Kanal-Feldeffekttransistor Q₂ wird anstelle des PNP-Ausgangstransistors Q₂ eingesetzt. Der Gegentakt-Verstärkerkreis arbeitet auf gleiche Weise.

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

Bereiche versetzt. Daher tritt beim erfindungsgemäßen Gegentakt-Verstärkerkreis keine Schaltverzerrung auf, die bei ß-Gegentaktverstärkern vorliegen kann. Ferner können die Vorspannungsströme kleiner gemacht werden, als bei einem /4-Gegentakt-Verstärkerkreis, womit eine Verringerung der Verlustwärme erreicht wird. Abänderungen der Erfindung bezüglich alhr 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 /weiten Ausgangstransistor aufweist, dessen Emitier jeweils über einen Widerstand an einen gemeinsamen 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 /weite Stromfühlerclcment und Bezugsspannungser /eugereinrichtungcn gesteuert werden. Der Betrieb des ersten und /weiten Ausgangstransistors erfolgt ständig in den aktiven Bereichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gegentakt-Verstärkerkreis mit einem ersten und einem zweiten Ausgangstransistor, dessen Emitter jeweils über einen ersien 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 liegenden Transistoren, von denen jeweils einer mit einem der Ausgangstransistoren verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte Transistor (Qs, Qi) ein erstes und zweites Stromfühlerelemfüt zur Ermittlung der Ströme des ersten und zweiten Ausgangsstransistors (Ou Qi) bilden und zwei weitere Transistoren (Qi, Q*) zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung steuern, daß der Emitter des dritten Transistors (Qs) über einen dritten Widerstand (Rs) mit der Basis des ersten Ausgangstransistors bzw. einer Ausgangstransistorschaltung (Qi, Qi) verbunden ist, und die Basis des dritten Transistors (Qs) mit einem Widerstand (Rz) zur Erzeugung einer konstanten Spannung gegenüber dem Ausgangspunkt (O) verbunden ist, während der Emitter des vierten Transistors üoer einen vierten Widerstand (Rt) mit der Basis des zweite,! Aus^angstransistors bzw. einer Ausgangstransisto-. schaltung (Q₂, Qi) verbunden ist und die Basis des vierten Transistors (Qe) mit einem zweiten Widerstand (Ra) 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 (Qe), 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 I, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Transistor jeweils ein N-Kanal- und ein P-Kanal-Feldeffekttransistor ist.

4. Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannungserzeugereinrichtung (R₇) einen zur Spannungsregelung dienenden Widerstand enthält, der zwischen den Emittern der Transistoren liegt, die die erste und zweite Einrichtung zur Erzeugung einer veränderlichen Vorspannung bilden.

5. Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine erste Diode (Dj), die zwischen den Emittern der Transistoren (Q>, Q_A) 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\, Di), die zwischen den Basen der Transistoren (Qs, Qt) liegt, die das erste und zweite Stromfühlerelement bilden.

7. Gegentakt-Verstärkerkreis nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine siebte und achte Transistoranordnung (Qi, Qq) deren Emitter jeweils mit den Basen des ersten und zweiten Ausgangstransistors (Qi, Qi) verbunden sind, um eine Dai i'ington-Schaltung zu bilden.