Schaltungstechnik

7 Gemischte Funktionsprimitive und Funktionsschaltungen
Behandelt werden die wichtigsten gemischten Funktionsprimitive von komplexeren
Schaltungen insbesondere im Hinblick auf die „innere“ Schaltungstechnik integrierter
Verstärkerschaltungen und integrierter Funktionsschaltungen. Im Weiteren
geht es um praktische Anwendungen in gängigen Funktionsschaltungen.
7.1 Differenzstufen
Differenzstufen bieten vielfältige Vorteile insbesondere bei DC-gekoppelten Verstärkern
wegen ihrer hohen Gleichtaktunterdrückung. In analogen und gemischt
analog/digitalen integrierten Schaltungen werden Differenzstufen sehr häufig verwendet.
Nach einer eingehenden Analyse von Differenzstufen mit Bipolartransistoren
wird auf Differenzstufen mit Feldeffekttransistoren eingegangen.
7.1.1 Emittergekoppelte Differenzstufen
Im allgemeinen stellt eine Differenzstufe eine Verstärkerstufe mit symmetrischem
Eingang und symmetrischem Ausgang dar (Bild 7.1-1). Ähnlich wie beim Einzeltransistor
gibt es verschiedene Varianten von Differenzstufen. Als erste Variante
der Differenzstufen wird die emittergekoppelte Differenzstufe behandelt. Sie
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Emitter zweier Transistoren zusammengeführt
sind und am gemeinsamen Emitter ein Strom I0 eingeprägt wird. Das Grundprinzip
ist in Bild 7.1-2a) dargestellt. Das typische Übertragungsverhalten der
Differenzstufe in einer konkreten Anwendung zeigt Bild 7.1-2b). Im Betriebsbereich
der Eingangsdifferenzspannung um U11’ = 0 wirkt die Differenzstufe als
Linearverstärker. Bei größeren Aussteuerungen am Eingang U11’ > 50mV ergibt
sich eine Begrenzung der Aussteuerung am Ausgang.
1
U 11
+ +
1
2
Bild 7.1-1: Differenzstufe mit symmetrischem Eingang und symmetrischem Ausgang
2
U 22
R L