DE1947614A1 - Gleichtaktunterdrueckender Differenzverstaerker - Google Patents

Description

• Gleichtaktunterdrückender Differenzverstärker Die Erfindung betrifft einen gleichtaktunterdrttckenden Differenzverstärker mit zwei basisseitig angesteuerten Transistoren, deren Emitterströme über einen Zweipol miteinander verkoppelt sind.
• Differenzverstärker der vorgenannten Art sind bekannt. Sie werden ganz allgemein dazu verwendet, die Differenz zwischen zwei Eingangssignalen zu verstärken, wobei Signale, die an beiden Eingängen gleichzeitig anliegen, unterdrückt werden sollen. Anwendung findet dieses Prinzip meist bei Meß- und Operationsverstärkern.
• Bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung wird, wie z.Bo aus der deutschen Auslegeschrift 1 257 212 hervorgeht, ganz allgemein davon ausgegangen, daß die höchstmögliche Gleichtaktunterdrückung durch einen in die gemeinsame Emitterzuleitung gelegten Zweipol erzielt wird, der annähernd eine Stromeinprägung bewirkt, d.h. der einen möglichst hochohmigen differentiellen Widerstand aufweist. Die Stromeinprägung wird in diesen Anordnungen mit Hilfe weiterer Transistoren bewirkt, was jedoch nicht davon befreit, die Gleichtaktuntero drückung durch nachgeschaltete weitere Differenzverstärkerstufen und zusätzliche, aufwendige Maßnahmen auf den erforderlichen Wert zu bringen. Weiterhin ist bei diesen Anordnungen eine störende Temperaturabhängigkeit vorhanden, die im allgemeinen durch zusätzliche Maßnahmen kompensiert werden muß.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Differenzveratgrker zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und eine hohe Gleichtaktunterdrückung bewirkt.
• Ausgehend von einem gleichtaktunterdruckenden Differenzverstärker mit zwei basisseitig angesteuerten Transistoren, deren Emitterströe über einen Zweipol miteinander verkoppelt sind, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Transistoren je einen Gegenkopplungswiderstand zwischen Kollektor und Basis aufweisen.
• Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß mit einer sehr einfach au:gebauten einstufigen Schaltungsanordnung ein hohes Maß an Gleichtaktunterdrtickung erzielt werden kann.
• Ein besonders hohes Maß an Gleichtaktunterdrdckimg ergibt sich bei dieser Anordnung sodann dadurch, daß der Sweipol auf einen differentiellen Leitwert annähernd gleich der.Summe der Leitwerte der bciden Gegenkopplungswiderstände bemessen ist Durch diese Bemessung ergibt sich nämlich eine Gleichtaktunterdrückung, die erheblich den Wert, der bei bekannten einstufigen Differenzverstärkern erzielt werden kann, übersteigt9 selbst wenn diese mit einer zusätzlichen Anordnung zur absoluten Stromeinprägung für die Summe der Emitterströme ausgestattet ist. Dabei entfällt nicht nur die Notwendigkeit der eingeprägten Stromquelle sondern auch deren Temperaturabhängigkeit.
• An Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt einen gleichstromunterdrückenden Differenzverstärker nach der Erfindung. Er enthält zwei ransistoren Tl und T2, deren Emitter miteinander verbunden und in bekannter Weise über den Zweipol Z an das Nullpotential 0 angeschlossen sind. Die Kollektoren sind über je einen Kollektorwiderstand R1 bzw. R2 mit dem einen Potential (+) der Versorgungsspannung verbunden, deren anderes Potential das Nullpotential O ist. Die Basis des ersten Transistors TI stellt den Anschluß A für die eine Eingangs spannung Ua und die Basis des zweiten Transistors T2 stellt den Anschluß B für die andere Eingangs spannung Ub jeweils gegen das Nullpotential 0 dar.
• Weiterhin liegen zwischen Kollektor und Basis des ersten Transistors T1 der erste Gegenkopplungswiderstand R3 und zwischen Kollektor und Basis des zweiten Transistors T2 der zweite Gegenkopplungswiderstand R4. Dabei ist der Zweipol Z derart ausgestaltet, daß er einen differentiellen Leitwert (1-) RE annähernd gleich der Summe der Leitwerte (1 + 1) der R3 R4 beiden Gegenkopplungswiderstände aufweist. Da diese Gegen kopplungswiderstände R3 und R4 außerdem gleich groß bemessen sind, ergibt sich, daß der differentielle Widerstand h halb so groß wie einer der beiden Gegenkopplungswiderstände R3 oder R4 ist.
• Ein die Transistorparameter berücksichtigender, praktischer günstiger Wert für die Gegenkopplungswiderstände R3 und R4 ist z.B. 10 kfl. Daraus resultiert für RB ein Wert yon 5 kfl, so daß vorteilhafterweise der ZlJeipol Z direkt als ohmscher Widerstand RB ausgeführt sein kann.
• Schaltungspunkte für die Abnahme von Ausgangssignalen sind der Anschluß C am Kollektor des ersten Transistors TI und der Anschluß D am Kollektor des zweiten Transistors 22. Ein unsymmetrisches Ausgangssignal kann entweder am Anschluß C oder am Anschluß D jeweils gegen das Nullpotential 0 abgegriffen werden. Das symmetrische Ausgangssignal steht zwischen den beiden Anschlüssen C und D zur Verfügung.
• Bei Abnahme eines unsymmetrischen Ausgangssignales wird die Gleichtaktunterdrückung um so besser, je hochohmiger derjenige Kollektorwiderstand R1 bzw. R2 ist, an dem das Signal abgegriffen wird; die Bemessung des jeweils anderen Kollektorwiderstandes R2 bzw. R1 spielt dabei nur eine untergeordnete Rolle. Überlegungen und Messungen im Rahmen der Erfindung haben ergeben, daß die Gleichtaktunterdrückung unter Zugrundelegung eines unsymmetrischen Ausgangssignales weitaus besser als bei bekannten sXnordnungen mit ebenfalls unsymmetrischer Auskopplung ist, selbst wenn diese von einer absoluten Stromeinprägung süd die Summe der Emitterströme Gebrauch machen.
• Bei Abnahme des symmetrischen Ausgangssignales zwischen den Anschlüssen C und D sollen zu Gunsten der Gleichtaktunterdrückung beide Kollektorwiderstände R1 und R2 hochohmig und zudem noch gleich groß sein. Für diesen Fall haben Überlegungen und Messungell im Rahmen der Erfindung ergeben, daß die Gleichtaktunterdrüc{ung weitaus besser als bei bekannten Anordnungen mit symmetrischer Auskopplung ist, selbst wenn diese von einer absoluten Stromeinprägung für die Summe der Emitterströme Gebrauch machen. Außerdem ist prinzipiell bei Anordnungen mit synmetrischer Auskopplung die Gleichtaktunterdrückung besser als bei Anordnungen mit unsymmetrischer Auskopplung.
• Fig. 2 zeigt einen gleichtaktunterdrückenden Differenzverstärker, dessen Schaltungsanordnung der nach Fig. 1 weitgehend gleicht, bei der jedoch in die Emitterzuleitungen der Transistoren T1 und T2 jeweils ein Einzelemitterwiderstand REI bzw. RE2 eingeschaltet ist. Die beiden Einzelemitterwiderstände RE1 und RE2 sind einstellbar, so daß mit ihnen ein zusätzlicher SyiiiiIetrieabgleich vorgenommen werden kann.
• Da das Maximum der Gleichtaktunterdrückung bei sehr hohen Werten (z.3. 80 dB) von der Gesamtsymmetrie der Schaltungsanordnung abhängt, kann es von Vorteil sein, einen der beiden Gegenkopplungswiderstände R3 oder R4 oder beide einstellbarA auszugestalten. Zu dem gleichen Zweck kann es auch vorteilhaft sein, einen oder beide Kollektorwiderstånde R1, R2 oder in die Emitterzuleitungen eingeschaltete Dinzelemitterwiderstände RE1, RE2 als einstellbare Widerstände vorzusehen. Auch diejenige Unsymmetrie, die durch eine unsymmetrische Auskopplung des Ausgangssignales entsteht, kann durch Abgleich eines oder mehrerer der vorgenannten Widerstände vermindert werden.
• Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß der Zweipol Z als ein normaler Widerstand RE ausgeführt werden kann, der im allgemeinen ein für die Schaltung vernachlässigbaren Temperaturkoeffizienten aufweist bzw.
• dem ein kompensierender Temperaturgang gegeben werden kann.
• Für besondere Fälle jedoch kann es zweckmäßig sein, den Zweipol Z mit Hilfe von weiteren verstärkenden Elementen derart auszugestalten, daß er einen differentiellen Widerstand hat, der größer als sein Gleichstromwiderstand ist. Unter Umständen kann er dann mit parallelgeschalteten Zusatswiderständen auf den erfindungsgemäßen differentiellen Widerstandswert, nämlich auf die Hälfte der Werte der Gegenkopplungswiderstände R3 und R4 abgeglichen werden.
• Zum Zwecke des Abgleichs der Bedingung 1 = 1 + 1 ist es RE R3 R4 bei einem Aufbau der gesamten Schaltungsanordnung in integrierter Technik zweckmäßig, den gemeinsamen Emitterpunkt von außen zugänglich zu machen.
• 11 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (1)

1. Pat entansprü c he Gleinh+i;r;ncirmTaassrT---- -- - aei- mi-t, basisseitig angesteuerten 'Pransistoren, deren,&I-t;ter- d a d u r c h g e k e n n z e i c h » e t , daß die beiden Transistoren (11, T2) je e » Gegenkopplungs- widerstand (R3 bzw. R4) zwisch zuKollektor und Basis auf- weisen. 2. Differenz;verspieh-." ach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e-n n z / c h n e t , daß der Zweipol (Z) auf einen diff entiellen eitwert annähernd gleich der Summe der 1' werte der beiden Gegenkopplungswiderstände (R3, RA) b essenist.

   5. Differenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften mindestens einer derbeiden Gegenkopplungswiderstände (R3, R4) einstellbar ist.

   4. Djfferenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gegenkopplungswiderstände (R3, R4) annähernd gleich groß bemessen sind.

   So Differenzverstärker nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen hochohmigen, annähernd gleich groß bemessenen Kollektorwiderständen (R1, R2) der Transistoren (T1, 2) das Ausgangssignal symmetrisch abnehmbar ist.

   6. Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e 11 n z e i c h n e t , daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften mindestens einer der beiden Kollektorwiderstände (R1, R2) der Transistoren (T1, 22) einstellbar ist.

   7. Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Symmetrieabgleich der beiden Schaltungshälften in die Emitterzuleitungen der Transistoren (T1, 22) abgleichbare Einzelemitterwiderstände (RE1, RE2) eingeschaltet sind.

   8. Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Aufbau in integrierter Technik.

   9. Differenzverstärker nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der gemeinsame Emitterpunlrt von außen zugänglich ist.

   10. Differenzverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zweipol (Z) als ohmscher Widerstand (RE) ausgeführt ist.

   11. Differenzverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zweipol (Z) einen differentiellen Widerstand (RE) aufweist, der höher als sein Gleichstromwiderstand ist.

   Neuer PatentansDruch 1 Gleichtaktunterdrückender Differenzverstärker mit zwei basisseitig angesteuerten Transistoren, deren Emitterströme über einen Zweipol miteinander verkoppelt sind, und je einem Gegenkopplungswiderstand (R3 bzw. R4) zwischen Kollektor und Basis, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Zweipol (Z) auf einen differentiellen Leitwert annähernd gleich der Summe der Leitwerte der beiden Gegenkopplungswiderstände (R3, R4) bemessen ist.