mit mindestens vier Eingängen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung eines ana logen, komplementären Differenzverstärkers. Eine solche erfin dungsgemäße Schaltung bildet einen analogen, komplementären Dif ferenzverstärker, mit jeweils zwei oder mehr invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen. Sie findet Anwendung in der Ein gangsstufe einer komplementären Verstärkerschaltung und ermög licht es, den klassischen komplementären Differenzverstärker mit jeweils einem einzigen invertierenden und nichtinvertierenden Eingang zu ersetzen. Damit erweitern sich die Anwendungsmöglich keiten einer solchen Verstärkerschaltung auf viele Anwendungs gebiete, für die bisher eine Mehrzahl von getrennten Verstärkern benötigt wurde.

Eine solche erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht es, mit einer einzelnen Verstärkerschaltung eine Mehrzahl von analogen Span nungssignalen gleichzeitig hochimpedant abzutasten, die Ein gangsspannungen an den nichtinvertierenden Eingängen aufzusum mieren und davon die Summe der Eingangsspannungen an den inver tierenden Eingängen zu subtrahieren. Das so entstehende Diffe renzsignal kann von der Schaltung nichtinvertiert und invertiert abgegriffen und verstärkt werden. Mit einer solchen erfindungs gemäßen Schaltung ist es möglich, einen oder mehrere Differenz verstärker zu realisieren bzw. bereitzustellen, dessen Leis tungsdaten, wie Signallaufzeit, Bandbreite und maximale Steil heit des Ausgangssignals unabhängig von der Anzahl der Eingänge kaum negativen beeinflusst werden. Für die Übertragungsgleichung eines gängigen Verstärkers (z.B. Operationsverstärker) mit einem gewöhnlichen Differenzverstär ker als Eingangsstufe, mit je einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingang und der Leerlaufverstärkung Vo gilt folgende Formel (1) :

Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Differenzverstärkers, der als Eingangsstufe eines Verstärkers fungiert, mit zwei inver tierenden und zwei nichtinvertierenden Eingängen, ändert sich die Übertragungsgleichung zu Formel (2) :

Entsprechend folgt bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Dif ferenzverstärkers, der als Eingangsstufe eines Verstärkers fun giert, mit N (hierin gilt N e N, d.h. N = 1, 2, 3, ...) invertie- renden und N nichtinvertierenden Eingängen folgende Formel (3) als Übertragungsgleichung für die Verstärkerschaltung:

UAUS— (U+Einl+U+Ein2+...+U+EinN-U-Einl-U-Ein2-...-U-EinN) Vo (3)

Stand der Technik Die Erfindung baut auf einer gängigen analogen Verstärkerschal tung auf. Ein solcher Verstärker weist dabei einen nichtinver tierenden und einen invertierenden Eingang auf, sowie einen Aus gang. Intern lässt sich ein solcher Verstärker in drei Stufen aufteilen : 1) Der Differenzverstärker stellt den invertierenden- und den nichtinvertierenden Eingang zur Verfügung. Er verstärkt die Dif ferenzspannung zwischen den beiden Eingängen. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit dem Spannungsverstärker verbunden.

2) Der Spannungsverstärker ist für die hohe Leerlaufverstärkung Vo des Verstärkers verantwortlich. Sein Ausgang ist mit der End stufe verbunden.

3) Die Endstufe weist eine hohe Stromverstärkung auf. Der Ausgang der Endstufe bildet den Ausgang der Verstärkerschaltung. Die Erfindung wurde zunächst entwickelt, um das folgende, grund legende Schaltungsproblem zu lösen:

Um ein analoges Spannungssignal um einen bestimmten Faktor zu verstärken, kann ein Verstärker entweder nichtinvertierend oder invertierend beschältet werden, siehe [1], S. 510. Beim nichtinvertierenden Verstärker weist der Eingang der Ver stärkerschaltung eine hohe Eingangsimpedanz auf, die in einem Bereich von ungefähr 500 Kiloohm und ungefähr 10 Megaohm liegt. Bei einem invertierenden Verstärker weist der Eingang der Ver stärkerschaltung hingegen eine niedrige Eingangsimpedanz in ei- nem Bereich von ungefähr 500 Ohm bis zu ungefähr 100 Kiloohm auf, da sowohl das Eingangssignal, als auch das invertierte Sig nal der Gegenkopplung mit demselben invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden werden müssen. Durch den Potentialunter schied fließt bei Aussteuerung ein Ausgleichsstrom zwischen dem Eingang und dem Ausgang der invertierenden Verstärkerschaltung. Dies führt dazu, dass die Signalquelle belastet wird, was zu Verzerrungen führen kann.

Konventionelle Lösungsansätze sind bspw. :

• Den Strom der Gegenkopplung senken, was aber zu Nichtlineari- tät und Instabilität der Schaltung führen kann.

• Einen Impedanzwandler vor den Eingang der invertierenden Ver stärkerschaltung vorschalten. Dies hat einen negativen Ein fluss auf die Bandbreite, die Flankensteilheit, das Rauschver halten und die Signallaufzeit der Gesamtschaltung . • Eine Instrumentenverstärkerschaltung anstatt einer gewöhnli chen Verstärkerschaltung verwenden. Bei dieser Schaltung ist die Gegenkopplung von den beiden Eingängen getrennt, wodurch die Schaltung auch bei invertierendem Betrieb einen hochohmi gen Eingang aufweist. Ein Instrumentenverstärker ist intern aus zwei oder drei einzelnen Verstärkern aufgebaut, wodurch sie eine niedrigere Bandbreite und Flankensteilheit sowie eine höhere Signallaufzeit aufweisen.

All diese Lösungsansätze für dieses schaltungstechnische Problem führen damit zu einer Mehrzahl an Nachteilen, wie eine reduziere Bandbreite, eine reduzierte Flankensteilheit, oder einer erhöh ten Signallaufzeit und einem erhöhten Bauteilaufwand der Schal tung. Es ist daher mit dem aktuellen Stand der Technik nicht möglich, einen invertierenden Verstärker mit denselben Leis tungsdaten herzustellen, die ein nichtinvertierender Verstärker aufweist .

Die Schrift DE 32 32 442 Al beschreibt eine auf einem Halb leiterchip monolithisch integrierte Verstärkerschaltung, die aus zwei getrennten Verstärkern aufgebaut ist. Diese Schaltung weist zwei nichtinvertierende Eingänge, jedoch keinen invertierenden Eingang auf. Der Zweck dieser Schaltung besteht in einer auto matischen Offsetkompensation der Ausgangsspannung. Dazu wird ei ner der beiden Eingänge auf das gewünschte Bezugspotential ge legt. Diese Schrift unterscheidet sich deutlich von der hierin beschriebenen Schaltung, da sie aus zwei getrennten Verstärkern aufgebaut ist und keine invertierenden Eingänge zur Verfügung stellt .

Die Schrift US 4 780 630 beschreibt den Aufbau eines Differenz verstärkers mit vier unabhängigen Eingängen. Die offenbarte Schaltung verfolgt zwei festgelegte Ziele. Zum einen soll sie über die vier Eingänge eine Summen- und Differenzbildung von vier Signalen erlauben. In der zweiten Anwendung wird ein Ein gangspaar aus invertierendem und nichtinvertierendem Eingang als Differenzverstärker-Eingang der Schaltung verwendet. Das zweite Eingangspaar dient allein der Kompensation der Offsetspannung. Diese Schrift unterscheidet sich deutlich von der hierin be schriebenen Schaltung. Zum einen durch ihren Aufbau: Die Schrift offenbart eine Konstantstromquelle und vier Pfade. Die entwi ckelte erfindungsgemäße Schaltung nutzt einen komplementären Aufbau mit jeweils zwei Konstantstromquellen und zwei Pfaden. Eine invertierende Beschaltung ist beispielsweise mit der Schal tung aus dieser Schrift nicht möglich und würde nur ein stark verzerrtes Ausgangssignal liefern. Damit sind die vier Eingänge dieser Schaltung nicht so universell beschaltbar wie die aufge führte Erfindung. Die Schrift gibt auch keinen Hinweis darauf, wie eine Erweiterung des Differenzverstärkers auf sechs und mehr Eingänge zu bilden ist.

Dieser Erfindung liegt die objektive technische Aufgabe zugrunde einen Differenzverstärker bereitzustellen, der eine invertie rende Verstärkerschaltung ermöglicht, die dieselben Leistungs daten bezüglich der hohen Eingangsimpedanz, der Bandbreite, der Flankensteilheit und der Signallaufzeit aufweist, wie eine nichtinvertierender VerstärkerSchaltung .

Diese zuvor genannte objektiv technische Aufgabe wird mit den hierin offenbarten Verfahren gemäß dem Gegenstand des ersten unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Hierauf bezogene Neben- bzw. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Ausfüh rungsformen wieder. Vorteilhafte Weiterbildungen, welche einzeln oder in beliebiger Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.

Im Folgenden werden die Begriffe "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen da von in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Bei spielsweise kann sich der Ausdruck "A weist B auf", "A umfasst B" oder "A schließt B ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht) , als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, bei spielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Ele mente .

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „mindestens ein" und „ein oder mehrere" sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder meh reren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, dass das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vor gesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merk mals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff „min destens ein" oder „ein oder mehrere" in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann.

Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe „vorzugsweise", „ins besondere", „beispielsweise (bspw.)" oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alter native Aus führungs formen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, opti onale Merkmale, und es ist nicht beabsichtigt, durch diese Merk male den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unab hängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Aus gestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Aus führungs form" oder durch „in einer weiteren Aus führungs form" eingeleitet werden, als optio- nale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Aus gestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einlei tenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, hierdurch eingeleitete Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optio nale oder nicht-optionale Merkmale, unangetastet bleiben.

Allgemeine Beschreibung

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen wurde eine neue Art von Differenzverstärker für den Einsatz in komplementären analogen Verstärkerschaltungen entwickelt. Dieses entwickelte Schal tungskonzept verfügt über jeweils zwei bis N invertierende und nichtinvertierende Eingänge, wobei N ein Element der natürlichen Zahlen darstellt. Hierbei sind jeweils alle invertierenden und alle nichtinvertierenden Eingänge gleichberechtigt und so frei beschaltbar, wie bei einem gängigen Differenzverstärker der al leinige invertierende und alleinige nichtinvertierende Eingang. Alle Eingänge sind dabei hochimpedant , wobei hierin unter dem Begriff hochimpedant eine Impedanz zu verstehen ist, die in einem Bereich von ungefähr 500 Kiloohm bis zu 10 Megaohm liegt, und damit näherungsweise unabhängig voneinander. Ein solcher Ver stärker mit vier Eingängen, also zwei invertierenden und zwei nichtinvertierenden Eingängen, ermöglicht es, eine invertierende Verstärkerschaltung mit einer hohen Eingangsimpedanz und den selben Leistungsdaten, die ein nichtinvertierender Verstärker aufweist, aus einem einzelnen Verstärker zu realisieren. Hierzu wird das Gegenkopplungssignal mit einem der beiden invertieren den Eingänge und das Eingangssignal mit dem anderen invertie renden Eingang verbunden, anstatt beide mit demselben invertie renden Eingang zu verbinden. Die Summierung von Eingangs- und Gegenkopplungssignal wird damit von den Eingangssignalen ge trennt im Differenzverstärker durchgeführt. Durch die hohe Ein- gangsimpedanz des Verstärkers führt dies zu näherungsweise der selben hohen Eingangsimpedanz, wie sie ein nichtinvertierender Verstärker aufweist. Da die Erfindung eine parallelgeschaltete Erweiterung eines komplementären Differenzverstärkers be schreibt, führt sie zu keiner effektiven Verschlechterung der Bandbreite, der Flankensteilheit oder der Signallaufzeit, bei einem nur gering erhöhten Bauteilaufwand. Die Realisierung eines solchen Verstärkers mit vier Eingängen und den genannten Eigen schaften erfordert einen komplementären Verstärkeraufbau, wie beispielsweise in [ 2 ] aufgeführt. Eine solche Schaltung wird besonders für Verstärker mit hoher Flankensteilheit eingesetzt. Die Differenzverstärker eines solchen komplementären Verstärkers wird hierbei um zwei zusätzliche Eingänge erweitert, indem den vorhandenen Eingangstransistoren mit Emitterwiderständen je weils ein weiterer Pfad mit Eingangstransistoren und Emitterwi derständen parallelgeschaltet wird. Über die gemeinsamen Strom spiegel summieren sich die Kollektorströme der Eingangstransis- toren und damit effektiv auch die Eingangssignale. Für diese Summenbildung müssen im Differenzverstärker Ströme aufgebracht werden, die durch die hohe Stromverstärkung der Eingangstran- sistoren von den Eingängen entkoppelt sind. Um die Eingangsim pedanz der Differenzverstärker weiter zu erhöhen, ist es mög lich, die Eingangstransistoren durch Darlington- oder Sziklai- Schaltungen zu ersetzen ([1], S.178) . Zur Erweiterung der Dif ferenzverstärker auf 6 Eingänge werden nach demselben Schema abermals Eingangstransistoren mit Emitterwiderständen hinzuge fügt. Nach diesem Schema kann die Anzahl der Eingänge um beliebig viele Vielfache von 2 erweitert werden. Eine höhere Anzahl von Eingängen bedingt eine geringfügige Zunahme des Grundrauschens und der Leistungsaufnahme. Darüber hinaus sind keine negativen Einflüsse bekannt. Weitere Aus führungs formen erfindungsgemäßer Schaltungen weisen Bipolartransistoren auf. Das Schaltungskon zept ist aber auch auf Feldeffekttransistoren anwendbar. Die beiden Stromspiegel der Schaltung können durch beliebig komplexe Formen des Stromspiegels ersetzt werden. Die Konstantstromquel- len des Schaltungskonzeptes können in beliebiger Form realisiert werden .

In einer ersten Aus führungs form umfasst eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung für einen komplementären Differenzverstär kers: zwei Differenzeingangsstufen mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss, einem dritten Anschluss, einem vierten Anschluss, einem fünften Anschluss und einem sechsten Anschluss, umfassend: eine erste n-Transistorverschaltung, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der dritte Anschluss der ersten n-Transistorverschaltung mit dem ersten Anschluss der Differenzeingangsstufen elektrisch leitfähig verbunden ist; eine erste p-Transistorverschaltung, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der dritte Anschluss der ersten p-Tran- sistorverschaltung mit dem dritten Anschluss der Differenzein gangsstufen elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss der ersten n-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss der ersten p-Transistorverschaltung und mit dem fünften Anschluss der Differenzeingangsstufen elektrisch leitfähig verbunden ist; eine zweite n-Transistorverschaltung, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der dritte Anschluss der zweiten n- Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss der Differenz eingangsstufen elektrisch leitfähig verbunden ist; eine zweite p-Transistorverschaltung, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der dritte Anschluss der zweiten p-Transistorverschaltung mit dem vierten Anschluss der Differenzeingangsstufen elektrisch leitfähig ver bunden ist, und wobei der zweite Anschluss der zweiten n-Tran- sistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss der zweiten p-Tran- sistorverschaltung und mit dem sechsten Anschluss der Differenz eingangsstufen elektrisch leitfähig verbunden ist; vier Wider- standsverschaltungen mit jeweils einem ersten Anschluss und ei nem zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der ersten Wi derstandsverschaltung mit dem ersten Anschluss der ersten n- Transistorverschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der zweiten Widerstandsverschaltung mit dem ersten Anschluss der zweiten n-Transistorverschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss der dritten Widerstandsverschaltung mit dem ersten Anschluss der ersten p- Transistorverschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss der vierten Widerstandsverschaltung mit dem ersten Anschluss der zweiten p-Transistorverschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist; eine negative Spannungsver sorgung, derart eingerichtet, dass eine negative elektrische Spannung bereitstellbar ist und eine positive Spannungsversor gung, derart eingerichtet dass eine positive elektrische Span nung bereitstellbar ist; eine erste Konstantstromquelle, derart eingerichtet, dass ein elektrischer Strom bereitstellbar ist, mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der ersten Konstantstromquelle mit dem zwei ten Anschluss der ersten Widerstandsverschaltung und dem ersten Anschluss der zweiten Widerstandsverschaltung elektrisch leit fähig verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss der ersten Konstantstromquelle mit der negativen Spannungsversorgung elektrisch leitfähig verbunden ist; und eine zweite Konstant stromquelle, derart eingerichtet, dass ein elektrischer Strom bereitstellbar ist, mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der zweiten Konstantstrom- quelle mit dem zweiten Anschluss der dritten Widerstandsver schaltung und dem ersten Anschluss der vierten Widerstandsver schaltung elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss der zweiten Konstantstromquelle mit der posi tiven Spannungsversorgung elektrisch leitfähig verbunden ist; einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang, einen dritten Ein gang und einen vierten Eingang, wobei jeder der Eingänge derart eingerichtet ist, dass durch jeden der Eingänge jeweils ein elektrisches Signal hindurch leitbar ist, wobei der erste Ein gang mit dem fünften Anschluss der ersten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Eingang mit dem sechsten Anschluss der ersten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der dritte Eingang mit dem fünften Anschluss der zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der vierte Eingang mit dem sechsten Anschluss der zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist; einen ersten Ausgang, einen zweiten Ausgang, einen dritten Ausgang und einen vierten Aus gang, wobei jeder der Ausgänge derart eingerichtet ist, dass durch jeden der Ausgänge jeweils ein elektrisches Signal hin durch leitbar ist, wobei der erste Ausgang mit dem ersten An schluss der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Ausgang mit dem dritten Anschluss der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der dritte Ausgang mit dem zweiten Anschluss der ersten und zweiten Differenzeingangs stufe elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der vierte Ausgang mit dem vierten Anschluss der ersten und zweiten Diffe renzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist; einen p- Stromspiegel mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der erste Anschluss mit der positiven Spannungsversorgung elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss mit dem dritten Ausgang und mit dem zweiten Anschluss der ersten und zweiten Differenzeingangs stufe elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss mit dem ersten Ausgang und mit dem ersten Anschluss der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leit fähig verbunden ist; und einen n-Stromspiegel mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, wobei der erste Anschluss mit der negativen Spannungsversorgung elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss mit dem zweiten Ausgang und mit dem dritten Anschluss der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbun den ist, und wobei der dritte Anschluss mit dem vierten Ausgang und mit dem vierten Anschluss der ersten und zweiten Differenz eingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist. Die erste Aus führungsform stellt einen komplementären Differenzverstärker mit zwei invertierenden und zwei nichtinvertierenden Eingängen dar. Gegenüber einem komplementären Differenzverstärker nach Stand der Technik verfügt diese Ausführungsform über zwei zusätzliche, frei beschaltbare Eingänge. Dies erweitert die Anwendungsmög lichkeiten eines damit ausgerüsteten Verstärkers und ermöglicht auch den Aufbau eines invertierenden Verstärkers mit hoher Ein gangsimpedanz, hoher Bandbreite hoher maximaler Flankensteil heit, bei niedriger Laufzeit.

In einer weiteren, zweiten Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung basierend auf der ersten Ausfüh rungsform, ist die n-Transistorverschaltung der Differenzein gangsstufen jeweils mittels eines n-Transistors mit jeweils ei nem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss gebildet, wobei der erste Anschluss der n-Transis torverschaltung mit dem ersten Anschluss des n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des n- Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem dritten Anschluss des n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist; und wobei die p-Transistorverschaltung der Differenzeingangs stufen jeweils mittels eines p-Transistors mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten An schluss gebildet ist, wobei der erste Anschluss der p-Transis torverschaltung mit dem ersten Anschluss des p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des p- Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem dritten Anschluss des p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist. Diese zweite Aus führungs form mit einzelnen Eingangstransistoren sorgt für eine geringere Eingangsimpedanz der Schaltung, mit einer geringeren Laufzeit und einer höheren Bandbreite gegenüber der dritten und vierten Aus führungs form.

In einer weiteren, dritten Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung basierend auf der ersten Ausfüh rungsform ist die n-Transistorverschaltung der Differenzein gangsstufen jeweils aus einer Darlington-Schaltung, umfassend einen ersten n-Transistor und einen zweiten n-Transistor mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und ei nem dritten Anschluss, gebildet, wobei der erste Anschluss des ersten n-Transistors mit dem zweiten Anschluss des zweiten n- Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem ersten Anschluss des zweiten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des ersten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der n-Transistor- verschaltung jeweils mit dem dritten Anschluss des ersten n- Transistors und zweiten n-Transistors elektrisch leitfähig ver bunden ist; und wobei die p-Transistorverschaltung der Diffe renzeingangsstufen jeweils aus einer Darlington-Schaltung, um fassend einen ersten p-Transistor und einen zweiten p-Transistor mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, gebildet ist, wobei der erste Anschluss des ersten p-Transistors mit dem zweiten Anschluss des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem ersten An schluss des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des ersten p-Transistors elektrisch leit fähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der p-Tran- sistorverschaltung jeweils mit dem dritten Anschluss des ersten p-Transistors und des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist. Diese dritte Aus führungs form mit Darlington- Schaltungen am Eingang des Differenzverstärkers sorgt für eine höhere Eingangsimpedanz der Schaltung mit einer erhöhten Lauf zeit und einer geringeren Bandbreite gegenüber der zweiten Aus führungsform.

In einer weiteren, vierten Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung basierend auf der ersten Ausfüh rungsform ist die n-Transistorverschaltung der Differenzein gangsstufen jeweils aus einer Sziklai-Schaltung, umfassend einen n-Transistor , mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, und einen p-Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss gebildet, wobei der dritte Anschluss des n-Transistors mit dem zweiten Anschluss des p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem ersten Anschluss des n- Transistors und dem dritten Anschluss des p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des n- Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der n-Transistorverschaltung mit dem ersten An schluss des p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist; und wobei die p-Transistorverschaltung der Differenzeingangs stufen jeweils aus einer Sziklai-Schaltung, umfassend einen p- Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, und einen n-Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss gebildet ist, wobei der dritte Anschluss des p-Transistors mit dem zweiten Anschluss des n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem ersten Anschluss des p- Transistors und dem dritten Anschluss des n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem zweiten Anschluss des p- Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss der p-Transistorverschaltung mit dem ersten An schluss des n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist. Diese vierte Aus führungs form mit Sziklai-Schaltungen am Eingang des Differenzverstärkers sorgt für eine höhere Eingangsimpedanz der Schaltung mit einer erhöhten Laufzeit und einer geringeren Bandbreite gegenüber der zweiten Aus führungs form. Die Leistungs daten sind vergleichbar mit der dritten Aus führungs form.

In einer weiteren, fünften Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung, basierend auf einer der vorherge henden, zweiten bis vierten Ausführungsformen, ist der p-Strom- spiegel, umfassend einen ersten p-Transistor und einen zweiten p-Transistor mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, gebildet, wobei der erste Anschluss des p-Stromspiegels jeweils mit dem ersten Anschluss des ersten p-Transistors und des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des p-Stromspiegels mit dem dritten Anschluss des zweiten p- Transistors und jeweils mit dem zweiten Anschluss des ersten p- Transistors und des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss des p-Stromspie gels mit dem dritten Anschluss des ersten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist; und wobei der n-Stromspie- gel, umfassend einen ersten n-Transistor und einen zweiten n- Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, gebildet ist, wobei der erste Anschluss des n-Stromspiegels jeweils mit dem ersten An schluss des ersten n-Transistors und zweiten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des n-Stromspiegels mit dem dritten Anschluss des ersten n-Tran- sistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss des n-Stromspiegels mit dem dritten Anschluss des zweiten n-Transistors und jeweils mit dem zweiten Anschluss des ersten n-Transistors und zweiten n-Transistors elektrisch leit fähig verbunden ist. Der Einsatz von Stromspiegeln mit zwei Transistoren führt gegenüber den folgenden sechsten und siebten Aus führungs formen zu einem reduzierten Bauteilaufwand.

In einer weiteren, sechsten Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung basierend auf einer der vorherge henden, zweiten bis vierten Aus führungs formen ist der p-Strom- spiegel aus einem ersten p-Transistor, einem zweiten p-Transis- tor und einem dritten p-Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, gebildet, wobei jeweils der zweite Anschluss des ersten p-Tran- sistors und zweiten p-Transistors mit dem ersten Anschluss des dritten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei der dritte Anschluss des dritten p-Transistors mit der negativen Spannungsversorgung elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss des p-Stromspiegels jeweils mit dem ersten Anschluss des ersten p-Transistors und des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des p-Stromspiegels mit dem zweiten Anschluss des dritten p- Transistors und dem dritten Anschluss des zweiten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte An schluss des p-Stromspiegels mit dem dritten Anschluss des ersten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist; und wobei der n-Stromspiegel aus einem ersten n-Transistor, einem zweiten n- Transistor und einem dritten n-Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten An schluss, gebildet ist, wobei jeweils der zweite Anschluss des ersten n-Transistors und des zweiten n-Transistors mit dem ers ten Anschluss des dritten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei der dritte Anschluss des dritten n-Tran- sistors mit der positiven Spannungsversorgung elektrisch leit fähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss des n-Stromspie- gels mit jeweils dem ersten Anschluss des ersten n-Transistors und des zweiten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des n-Stromspiegels mit dem dritten Anschluss des ersten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss des n-Stromspie- gels mit dem zweiten Anschluss des dritten n-Transistors und dem dritten Anschluss des zweiten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist. Der Einsatz von 3-Transistor Stromspiegeln führt im Vergleich zu der vorigen Aus führungs form zu einer verbesser ten Linearität und Gleichtaktunterdrückung des Differenzverstär kers .

In einer weiteren, siebten Aus führungs form einer erfindungsge mäßen elektrischen Schaltung, basierend auf einer der vorherge henden, zweiten bis vierten Aus führungs formen ist der p-Strom- spiegel aus einem ersten p-Transistor, einem zweiten p-Transis- tor, einem dritten p-Transistor und einem vierten p-Transistor, mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss, gebildet, wobei jeweils der zweite An schluss des dritten p-Transistors und vierten p-Transistors , mit dem ersten Anschluss des zweiten p-Transistors und dem dritten Anschluss des vierten p-Transistors elektrisch leitfähig ver bunden sind, wobei der erste Anschluss des ersten p-Transistors mit dem dritten Anschluss des dritten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des ersten p-Transistors, mit dem zweiten Anschluss des zweiten p-Transis tors, mit dem dritten Anschluss des zweiten p-Transistors und dem zweiten Anschluss des p-Stromspiegels elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste Anschluss des p-Stromspiegels mit jeweils dem ersten Anschluss des dritten p-Transistors und vier ten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei der dritte Anschluss des p-Stromspiegels mit dem dritten An schluss des ersten p-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist; und wobei der n-Stromspiegel aus einem ersten n-Transistor, einem zweiten n-Transistor, einem dritten n-Transistor und einem vierten n-Transistor mit jeweils einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss gebildet ist, wo bei jeweils der zweite Anschluss des dritten n-Transistors und vierten n-Transistors, mit dem ersten Anschluss des zweiten n- Transistors und dem dritten Anschluss des vierten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei der erste Anschluss des ersten n-Transistors und dem dritten Anschluss des dritten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der zweite Anschluss des ersten n-Transistors, mit dem zweiten An schluss des zweiten n-Transistors, mit dem dritten Anschluss des zweiten n-Transistors und dem dritten Anschluss des n-Stromspie- gels elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei der erste An schluss des n-Stromspiegels mit jeweils dem ersten Anschluss des dritten n-Transistors und vierten n-Transistors elektrisch leit fähig verbunden ist, und wobei der zweite Anschluss des n-Strom- spiegels mit dem dritten Anschluss des ersten n-Transistors elektrisch leitfähig verbunden ist. Der Einsatz von kaskadierten Stromspiegeln führt zu einer mit der sechsten Aus führungs form vergleichbaren Linearität und Gleichtaktunterdrückung des Dif ferenzverstärkers. Im Gegensatz zur sechsten Aus führungs form wird keine zusätzliche elektrisch leitfähige Verbindung zu einer der Betriebsspannungen benötigt.

In einer weiteren Aus führungs form einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung, basierend auf einer der fünften bis siebten Ausführungsformen, ist die Anzahl der Differenzeingangs stufen auf eine beliebige Anzahl N größer zwei und die Anzahl der Eingänge auf eine Anzahl von 2N erweitertet, mit einer Lauf variablen x (hierin gilt x e N und 1 < x < N) , wobei N eine natürliche Zahl repräsentiert, wobei x eine natürliche Zahl re präsentiert im Bereich von 1 bis N, wobei die ersten Anschlüsse aller Differenzeingangsstufen miteinander, mit dem dritten An schluss des p-Stromspiegels und mit dem ersten Ausgang der elektrischen Schaltung elektrisch leitfähig verbunden sind, wo bei die zweiten Anschlüsse aller Differenzeingangsstufen mitei nander, mit dem zweiten Anschluss des p-Stromspiegels und mit dem dritten Ausgang der elektrischen Schaltung elektrisch leit fähig verbunden sind, wobei die dritten Anschlüsse aller Diffe renzeingangsstufen miteinander, mit dem zweiten Anschluss des n- Stromspiegels und mit dem zweiten Ausgang der elektrischen Schaltung elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei die vierten Anschlüsse aller Differenzeingangsstufen miteinander, mit dem dritten Anschluss des n-Stromspiegels und mit dem vierten Aus gang der elektrischen Schaltung elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei jeder ungeradzahliger, (2x-l)-ter Eingang jeweils mit dem fünften Anschluss der x-ten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist, und wobei jeder geradzah lige, (2x)-ter Eingang jeweils mit dem sechsten Anschluss der x- ten Differenzeingangsstufe elektrisch leitfähig verbunden ist. Durch diese Erweiterung ist es möglich, die Anzahl der inver tierenden und nichtinvertierenden Eingänge paarweise auf eine beliebige Anzahl zu erhöhen. Dabei ergibt sich in Abhängigkeit der gewählten Anzahl ein geringer Einfluss auf Bandbreite, Flan kensteilheit und Laufzeit.

In einer weiteren Aus führungs form einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung basierend auf der zuvor beschriebenen Aus führungs form liegt N in einem Bereich von 2 bis 30.

Für die nachfolgenden Verschaltungen bzw. Schaltungen wird ein typischer komplementärer Verstärkeraufbau bestehend aus Diffe renzverstärker, Spannungsverstärker und Endstufe verwendet. Als Differenzverstärker wird die erfindungsgemäße Schaltung für ei nen Differenzverstärker verwendet.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker kann als Summierer oder Subtrahierer mit einer beliebigen Anzahl an Eingängen genutzt werden. Hierzu wird wie bei einem nichtinvertierenden Verstärker ([1], S. 510) eine Gegenkopplung zwischen dem Ausgang des Verstärkers und einem beliebigen invertierenden Eingang des Verstärkers gebildet, um den Verstärkungsfaktor der Schaltung zu definieren. Die zu sum mierenden Eingangssignale werden jeweils mit einem der nichtin vertierenden Eingänge des Verstärkers verbunden. Die zu subtra hierenden Eingangssignale werden jeweils mit einem der inver tierenden Eingänge des Verstärkers verbunden, ausgenommen dem invertierenden Eingang, der für die Gegenkopplung genutzt wird. Der Ausgang des Verstärkers bildet den Ausgang der Schaltung. Nicht benötigte Eingänge des Verstärkers können deaktiviert wer den, indem sie mit dem Nullspannungspotential verbunden werden. Durch die hohe Eingangsimpedanz der Erfindung beeinflussen sich dabei die Eingangssignale nicht gegenseitig, wodurch auf eine vorige Impedanzwandlung der Eingangssignale verzichtet werden kann .

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker mit vier Eingängen kann als Instrumen tenverstärker eingesetzt werden. Hierzu wird wie bei einem nichtinvertierenden Verstärker ([1], S. 510) eine Gegenkopplung zwischen dem Ausgang des Verstärkers und einem beliebigen in vertierenden Eingang des Verstärkers gebildet, um den Verstär kungsfaktor der Schaltung zu definieren. Einer der nichtinver tierenden Eingänge kann als Anschluss für die Referenzspannung genutzt werden. Das verbleibende Paar aus invertierendem und nichtinvertierendem Eingang des Verstärkers dient als Differen zeingang des Instrumentenverstärkers . Der Ausgang des Verstär kers bildet den Ausgang des Instrumentenverstärkers . Im Gegen satz zu gewöhnlichen Instrumentenverstärkern, die intern aus zwei oder drei Verstärkerschaltungen aufgebaut sind, besteht dieser Instrumentenverstärker aus einem einzelnen Verstärker. Neben dem verringerten Bauteilaufwand resultiert dies in einer höheren Bandbreite, Flankensteilheit und einer reduzierten Sig nallaufzeit. Dies stellt, gegenüber den bisherigen Schaltungs konzepten, eine deutliche Verbesserung dar.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker ermöglicht es, eine Mittelwertbildung aus einer beliebigen Anzahl von Eingangssignalen, z.B. von mehreren Sensorsignalen durchzuführen. Hierzu werden alle Eingangssignale jeweils mit einem nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers verbunden und dieselbe Anzahl an invertierenden Eingängen des Verstärkers mit dem Ausgang des Verstärkers. Der Ausgang des Verstärkers bildet den Ausgang der Schaltung. Nicht benötigte Eingänge können deaktiviert werden, indem sie mit dem Nullspan nungspotential verbunden werden. Durch die mehrfache Gegenkopp lung wird somit die Summe aller Eingangsspannungen durch die Anzahl der Eingangsspannungen geteilt, was einer Mittelwertbil dung entspricht. Der Vorteil dieser Schaltung liegt in der hohen Eingangsimpedanz der Eingänge, der hohen Bandbreite, der hohen Flankensteilheit und der geringen Laufzeit, die einem einzelnen Verstärker entspricht.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker ermöglicht es, Abweichungen eines Ein gangssignals bei einer beliebigen, geradzahligen Anzahl 2N von Eingangssignalen festzustellen, z.B. bei mehreren Sensorsigna len. Hierzu wird wie bei einem nichtinvertierenden Verstärker ([1], S. 510) eine Gegenkopplung zwischen dem Ausgang des Ver stärkers und einem beliebigen invertierenden Eingang des Ver stärkers gebildet, um den Verstärkungsfaktor der Schaltung zu definieren. N Eingangssignale werden jeweils mit einem inver tierenden Eingang des Verstärkers verbunden und die verbleiben den N Eingangssignale jeweils mit einem nichtinvertierenden Ein gang des Verstärkers. Der Ausgang des Verstärkers bildet den Ausgang der Schaltung. Nicht benötigte Eingänge können deakti viert werden, indem sie mit dem Nullspannungspotential verbunden werden. Eine solche Schaltung summiert die N Eingangssignale an den nichtinvertierenden Eingängen des Verstärkers auf und sub trahiert davon die Summe der N Eingangssignale an den invertie renden Eingängen des Verstärkers. Das sich daraus bildende Dif ferenzsignal wird um den Verstärkungsfaktor des Verstärkers ver- stärkt. Sind alle Eingangssignale identisch, so beträgt die Aus gangsspannung der Schaltung 0V. Weicht eines der Eingangssignale von den anderen ab, so resultiert dies in einer Ausgangsspannung ungleich 0V. Eine solche Schaltung kann beispielsweise eingangs seitig parallel zu einem Mittelwertbildner eingesetzt werden, um frühzeitig einen Sensordefekt feststellen zu können. Durch die hohe Eingangsimpedanz der Schaltung werden die Eingangssignale kaum beeinflusst und ein Sensordefekt kann in der Laufzeit eines einzelnen Verstärkers festgestellt werden.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker kann auch im Bereich des Analog Computing für mathematische Operationen genutzt werden. Durch die belie bige Anzahl an hochohmigen Eingängen können dabei mehrere Ein gangsgrößen gleichzeitig abgetastet, addiert und subtrahiert werden. Durch den Einsatz von Logarithmierern ist es auch mög lich, Multiplikationen und Divisionen durchzuführen. Auch in diesem Anwendungsbereich liegt der Vorteil des Schaltungskon zeptes in der hohen Eingangsimpedanz und Bandbreite, der Viel zahl der Eingänge und der damit verbundenen Einsparung an Sig nallaufzeit und Bauteilaufwand.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung bereitgestellter kom plementärer Verstärker mit vier oder mehr Eingängen ermöglicht über die unabhängigen, invertierenden und nichtinvertierenden Eingänge, mehrere Gegen- und Mitkopplungen parallel aufzubauen. In den verschiedenen Gegen- und Mitkopplungen können beispiels weise passive Filter verwendet werden, die sich durch die hohe Eingangsimpedanz der Eingänge nicht gegenseitig beeinflussen. Jede Filterstufe ist dabei mit dem niederimpedanten Ausgang des Verstärkers und einem der hochimpedanten invertierenden oder nichtinvertierenden Eingänge verbunden. Da die Eingänge die Fil terschaltungen kaum belasten werden, können diese anhand gängi ger Filtergleichungen ausgelegt werden. Auf diese Weise ist es möglich, beliebig aufwändige aktive Filter mit nur einem ein- zelnen Verstärker aufzubauen. Eingangssignale können hierbei so wohl an nichtinvertierende, als auch an invertierende Eingänge des Verstärkers angeschlossen werden. Der Ausgang des Verstär kers bildet den Ausgang der Schaltung. Nicht benötigte Eingänge können deaktiviert werden, indem sie mit dem Nullspannungspo tential verbunden werden.

Hierin ist unter dem Begriff „Konstantstromquelle" eine elekt rische Einrichtung zu verstehen, die einen konstanten Ausgangs strom zur Verfügung stellt.

Hierin ist unter dem Begriff „Widerstandsverschaltung" eine elektrische Einheit bzw. zumindest ein elektrisches Bauteil zu verstehen, die an ihren Anschlüssen das Verhalten eines elektri schen Widerstands aufweist bzw. einen zuvor bestimmbaren elektrischen Widerstand bereitstellt .

Hierin ist unter dem Begriff „Stromspiegel" eine elektrische Verschaltung zu verstehen, die es ermöglicht, von einem vorhan denen Referenzstrom einen weiteren Strom abzuleiten und stellt somit eine stromgesteuerte Stromquelle dar.

Hierin ist unter dem Begriff „Spannungsversorgung" eine elekt rische Einheit zu verstehen, die eine zuvor bestimmbare elekt rische Spannung zur Verfügung stellt.

Hierin ist unter dem Begriff „n-Transistorverschaltung" eine elektrische Verschaltung zu verstehen, die ein äquivalentes elektrisches Übertragungsverhalten zwischen ihren drei elektri schen Anschlüssen wie ein NPN-Bipolartransistor oder wie ein n- Feldeffekttransistor aufweist.

Hierin ist unter dem Begriff „p-Transistorverschaltung" eine elektrische Verschaltung zu verstehen, die ein äquivalentes elektrisches Übertragungsverhalten zwischen ihren drei elektri schen Anschlüssen wie ein PNP-Bipolartransistor oder wie ein p- Feldeffekttransistor aufweist. Hierin ist unter dem Begriff „n-Transistor" entweder ein NPN- Bipolartransistor oder ein n- Feldeffekttransistor mit jeweils drei Anschlüssen zu verstehen. Dabei werden bei einem NPN-Bipo- lartransistor der erste Anschluss als Emitter, der zweite An schluss als Basis und der dritte Anschluss als Kollektor be zeichnet. Bei einem n-Feldeffekttransistor wird der erste An schluss als Source, der zweite Anschluss als Gate und der dritte Anschluss als Drain bezeichnet.

Hierin ist unter dem Begriff „p-Transistor" ein PNP-Bipolartran- sistor oder ein p- Feldeffekttransistor mit jeweils drei An schlüssen zu verstehen. Dabei werden bei einem PNP-Bipolartran- sistor der erste Anschluss als Emitter, der zweite Anschluss als Basis und der dritte Anschluss als Kollektor bezeichnet. Bei einem n-Feldeffekttransistor wird der erste Anschluss als Source, der zweite Anschluss als Gate und der dritte Anschluss als Drain bezeichnet.

Hierin ist unter dem Begriff „Differenzverstärker" eine elekt rische Verschaltung zu verstehen, die sich am Eingang einer Ver stärkerschaltung befindet und jeweils einen oder mehrere inver tierende- und nichtinvertierende Eingänge zur Verfügung stellt. Bei einem komplementären Aufbau weist ein Differenzverstärker zwei invertierende und zwei nichtinvertierende Ausgänge auf, die mit den Eingängen des Spannungsverstärkers verbunden sind. Ab hängig von der Gleichtaktunterdrückung verstärkt ein Differenz verstärker nur die Differenz zwischen den Eingangssignalen.

Hierin ist unter dem Begriff „Differenzeingangsstufe" eine elektrische Verschaltung zu verstehen, die Teil eines erfin dungsgemäßen Differenzverstärkers ist und jeweils einen einzel nen invertierenden- und einen einzelnen nichtinvertierenden Ein gang zur Verfügung stellt. Zwei oder mehr dieser elektrischen Schaltungen sind Teil eines erfindungsgemäßen Differenzverstär kers . Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, insbesondere in Verbindung mit den abhän gigen Ansprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander ver wirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbei spiele bzw. formen beschränkt.

Die Ausführungsbeispiele bzw. -formen sind schematisch in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugsziffern in den Figuren gleiche oder funktionsgleiche Ele mente bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente .

Zur Veranschaulichung und ohne einschränkende Wirkung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung aus der Be schreibung der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Schal tung eines komplementären Differenzverstärkers mit 4 Eingängen;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Differenzeingangsstufe;

Fig. 3 drei schematische Darstellungen (140a - 140c) einer

Aus führungs form einer n-Transistorverschaltung;

Fig. 4 drei schematische Darstellungen (150a - 150c) einer

Aus führungs form einer p-Transistorverschaltung;

Fig. 5 drei schematische Darstellungen (120a - 120c) einer

Aus führungs form eines p-Stromspiegels ;

Fig. 6 drei schematische Darstellungen (130a - 130c) einer

Aus führungs form eines n-Stromspiegels ; Fig. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Schal tung eines komplementären Differenzverstärkers mit N- Eingängen

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 stellt schematisch eine Aufführungsform einer erfindungs gemäßen elektrischen Schaltung 100 für einen komplementären Dif ferenzverstärkers gemäß dem Gegenstand des unabhängigen An spruchs 1 dar. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, umfasst die elektrische Schaltung 100 zwei Differenzeingangsstufen 110, einen ersten Eingang El, einen zweiten Eingang E2, einen dritten Eingang E3, einen vierten Eingang E4, einen ersten Ausgang Al, einen zweiten Ausgang A2, einen dritten Ausgang A3, einen vierten Ausgang A4, einen p-Stromspiegel 120, einen n-Stromspiegel 130, eine negative und eine positive Spannungsversorgung, -Ub und +Ub .

Die Differenzeingangsstufen 110 stellen jeweils einen ersten An schluss 111, einen zweiten Anschluss 112, einen dritten An schluss 113, einen vierten Anschluss 114, einen fünften An schluss 115 und einen sechsten Anschluss 116 bereit. Die Diffe renzeingangsstufe ist Teil eines erfindungsgemäßen Differenz verstärkers und stellt jeweils einen einzelnen invertierenden- und einen einzelnen nichtinvertierenden Eingang zur Verfügung. Zwei oder mehr dieser elektrischen Schaltungen sind Teil eines erfindungsgemäßen Differenzverstärkers .

Jeder der Eingänge, El, E2 , E3 und E4 , der elektrischen Schaltung 100 für einen komplementären Differenzverstärker ist derart ein gerichtet, dass durch jeden der Eingänge, El, E2 , E3 und E4 , jeweils ein elektrisches Signal hindurch leitbar ist. Dabei ist der erste Eingang El ist mit dem fünften Anschluss 115 der ersten Differenzeingangsstufe 110, der zweite Eingang E2 mit dem sechs ten Anschluss 116 der ersten Differenzeingangsstufe 110, der dritte Eingang E3 mit dem fünften Anschluss 115 der zweiten Differenzeingangsstufe 110 und der vierte Eingang E4 mit dem sechsten Anschluss 116 der zweiten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leitfähig verbunden.

Jeder der Ausgänge, Al, A2 , A3 und A4, der elektrischen Schaltung 100 für einen komplementären Differenzverstärker ist derart ein gerichtet, dass durch jeden der Ausgänge, Al, A2 , A3 und A4, jeweils ein elektrisches Signal hindurch leitbar ist. Dabei ist der erste Ausgang Al mit dem ersten Anschluss 111 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110, der zweite Ausgang A2 mit dem dritten Anschluss 113 der ersten und zweiten Differenzein gangsstufe 110, der dritte Ausgang A3 mit dem zweiten Anschluss 112 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 und der vierte Ausgang A4 mit dem vierten Anschluss 114 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leitfähig verbun den .

Der p-Stromspiegel 120 stellt einen ersten Anschluss 121, einen zweiten Anschluss 122 und einen dritten Anschluss 123 bereit. Dabei ist der erste Anschluss 121 mit der positiven Spannungs versorgung +Ub, der zweite Anschluss 122 mit dem dritten Ausgang A3 und mit dem zweiten Anschluss 112 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 und der dritte Anschluss 123 mit dem ersten Ausgang Al und mit dem ersten Anschluss 111 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leitfähig ver bunden .

Der n-Stromspiegel 130 stellt einen ersten Anschluss 131, einen zweiten Anschluss 132 und einen dritten Anschluss 133 bereit. Dabei ist der erste Anschluss 131 mit der negativen Spannungs versorgung -Ub, der zweite Anschluss 132 mit dem zweiten Ausgang A2 und mit dem dritten Anschluss 113 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 und der dritte Anschluss 133 mit dem vierten Ausgang A4 und mit dem vierten Anschluss 114 der ersten und zweiten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leitfähig ver bunden

Ein Stromspiegel stellt eine elektrische Verschaltung dar, die es ermöglicht, von einem vorhandenen Referenzstrom einen weite ren Strom abzuleiten. Sie stellt somit eine stromgesteuerte Stromquelle dar.

Fig. 2 stellt schematisch eine Aufführungsform einer erfindungs gemäßen elektrischen Schaltung 110 für einer Differenzeingangs stufe 110 dar. Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, umfasst die Differenzeingangsstufen 110 jeweils eine erste und eine zweite n-Transistorverschaltung 140, eine erste und eine zweite p-Transistorverschaltung 150, vier Widerstandsverschaltungen 180, eine negative und eine positive Spannungsversorgung, -Ub und +Ub, und eine erste und zweite Konstantstromquelle, 160 und 170.

Die erste n-Transistorverschaltung 140 stellt einen ersten An schluss 141, einen zweiten Anschluss 142 und eine dritten An schluss 143 bereit. Dabei ist der dritte Anschluss 143 der ersten n-Transistorverschaltung 140 mit dem ersten Anschluss 111 der Differenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden.

Die erste p-Transistorverschaltung 150 stellt eine ersten An schluss 151, einen zweiten Anschluss 152 und einen dritten An schluss 153 bereit. Dabei sind der dritte Anschluss 153 der ersten p-Transistorverschaltung 150 mit dem dritten Anschluss 113 der Differenzeingangsstufen 110 und der zweite Anschluss 142 der ersten n-Transistorverschaltung 140 mit dem zweiten An schluss 152 der ersten p-Transistorverschaltung 150 und mit dem fünften Anschluss 115 der Differenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden. Die zweite n-Transistorverschaltung 140 stellt einen ersten An schluss 141 , einen zweiten Anschluss 142 und einen dritten An schluss 143 bereit. Hierbei ist der dritte Anschluss 143 der zweiten n-Transistorverschaltung 140 mit dem zweiten Anschluss 112 der Differenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig ver bunden .

Die zweite p-Transistorverschaltung 150 stellt einen ersten An schluss 151 , einen zweiten Anschluss 152 und einen dritten An schluss 153 bereit. Hierbei ist der dritte Anschluss 153 der zweiten p-Transistorverschaltung 150 mit dem vierten Anschluss 114 der Differenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig ver bunden. Der zweite Anschluss 142 der zweiten n-Transistorver- schaltung 140 ist mit dem zweiten Anschluss 152 der zweiten p- Transistorverschaltung 150 und mit dem sechsten Anschluss 116 der Differenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden.

Dabei stellt eine p-Transistorverschaltung eine elektrische Ver schaltung dar, die ein äquivalentes elektrisches Übertragungs verhalten zwischen ihren drei elektrischen Anschlüssen wie ein PNP-Bipolartransistor oder wie ein p- Feldeffekttransistor auf weist, und eine n-Transistorverschaltung eine elektrische Ver schaltung, die ein äquivalentes elektrisches Übertragungsver halten zwischen ihren drei elektrischen Anschlüssen wie ein NPN- Bipolartransistor oder wie ein n- Feldeffekttransistor aufweist.

Die vier Widerstandsverschaltungen 180 stellen jeweils einen ersten Anschluss 181 und einem zweiten Anschluss 182 bereit. Eine Widerstandsverschaltung stellt eine elektrische Einheit bzw. zumindest ein elektrisches Bauteil dar, die an ihren An schlüssen das Verhalten eines elektrischen Widerstands aufweist bzw. einen zuvor bestimmbaren elektrischen Widerstand bereit stellt.

Dabei ist der erste Anschluss 181 der ersten Widerstandsver schaltung 180 mit dem ersten Anschluss 141 der ersten n-Tran- sistorverschaltung 140 , der zweite Anschluss 182 der zweiten Widerstandsverschaltung 180 mit dem ersten Anschluss 141 der zweiten n-Transistorverschaltung 140, der erste Anschluss 181 der dritten Widerstandsverschaltung 180 mit dem ersten Anschluss 151 der ersten p-Transistorverschaltung 150 und der zweite An schluss 182 der vierten Widerstandsverschaltung 180 mit dem ers ten Anschluss 151 der zweiten p-Transistorverschaltung 150 elektrisch leitfähig verbunden.

Die negative Spannungsversorgung -Ub ist derart eingerichtet, dass eine negative elektrische Spannung bereitstellbar ist und die positive Spannungsversorgung +Ub ist derart eingerichtet, dass eine positive elektrische Spannung bereitstellbar ist.

Die erste Konstantstromquelle 160 ist derart eingerichtet, dass ein elektrischer Strom bereitstellbar ist und stellt einen ers ten Anschluss 161 und einen zweiten Anschluss 162 bereit. Dabei ist der erste Anschluss 161 der ersten Konstantstromquelle 160 mit dem zweiten Anschluss 182 der ersten Widerstandsverschaltung 180 und dem ersten Anschluss 181 der zweiten Widerstandsver schaltung 180 elektrisch leitfähig verbunden. Darüber hinaus ist der zweite Anschluss 162 der ersten Konstantstromquelle 160 mit der negativen Spannungsversorgung -Ub elektrisch leitfähig ver bunden .

Die zweite Konstantstromquelle 170 ist derart eingerichtet, dass ein elektrischer Strom bereitstellbar ist und einen ersten An schluss 171 und einem zweiten Anschluss 172 bereitstellt . Dabei ist der erste Anschluss 171 der zweiten Konstantstromquelle 170 mit dem zweiten Anschluss 182 der dritten Widerstandsverschal tung 180 und dem ersten Anschluss 181 der vierten Widerstands verschaltung 180 elektrisch leitfähig verbunden. Darüber hinaus ist der zweite Anschluss 172 der zweiten Konstantstromquelle 170 mit der positiven Spannungsversorgung +Ub elektrisch leitfähig verbunden .

Fig. 3 stellt drei mögliche schematische Aufführungsformen (140a, 140b und 140c) einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 140 für eine n-Transistorverschaltung 140 dar. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, umfasst die erste Ausführungs form 140a einen n-Transistor TN mit einem ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc, die zweite Ausführungsform 140b umfasst einen ersten und einen zwei ten n-Transistor TN mit jeweils einem ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc und die dritte Ausführungsform 140c umfasst einen n-Transistor mit einem ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc und einen p-Transistor TP mit einem ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc.

Dabei stellt ein n-Transistor TN entweder einen NPN-Bipolartran- sistor oder ein n-Feldeffekttransistor mit jeweils drei An schlüssen dar. Dabei werden bei einem NPN-Bipolartransistor der erste Anschluss TNa als Emitter, der zweite Anschluss TNb als Basis und der dritte Anschluss TNc als Kollektor bezeichnet. Bei einem n-Feldeffekttransistor wird der erste Anschluss TNa als Source, der zweite Anschluss TNb als Gate und der dritte An schluss TNc als Drain bezeichnet.

Dabei stellt ein p-Transistor TP einen PNP-Bipolartransistor o- der ein p-Feldeffekttransistor mit jeweils drei Anschlüssen dar. Dabei werden bei einem PNP-Bipolartransistor der erste Anschluss TPa als Emitter, der zweite Anschluss TPb als Basis und der dritte Anschluss TPc als Kollektor bezeichnet. Bei einem n-Feld effekttransistor wird der erste Anschluss TPa als Source, der zweite Anschluss TPb als Gate und der dritte Anschluss TPc als Drain bezeichnet.

Bei der ersten Ausführungsform 140a ist der erste Anschluss TNa des n-Transistors TN mit dem ersten Anschluss 141 der n-Tran- sistorverschaltung 140a, der zweite Anschluss TNb des n-Transis tors TN mit dem zweiten Anschluss 142 der n-Transistorverschal tung 140a und der dritte Anschluss TNc des n-Transistors TN mit dem dritten Anschluss 143 der n-Transistorverschaltung 140a elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der zweiten Ausführungsform 140b ist der erste Anschluss TNa des ersten n-Transistors TN mit dem zweiten Anschluss TNb des zweiten n-Transistors TN und der erste Anschluss TNa des zweiten n-Transistors TN mit dem ersten Anschluss 141 der n-Transistor- verschaltung 140b elektrisch leitfähig verbunden. Der dritte An schluss 143 der n-Transistorverschaltung 140b ist jeweils mit dem dritten Anschluss TNc des ersten und zweiten n-Transistors TN und der zweite Anschluss 142 der n-Transistorverschaltung 140b ist mit dem zweiten Anschluss TNb des ersten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Die zweite Ausführungsform 140b wird als Darlington-Schaltung bezeichnet. Sie weist eine höhere Verstärkung auf, als die erste Ausführungsform. Diese entspricht dem Produkt der Stromverstärkung beider n-Transisto- ren TN.

Bei der dritten Ausführungsform 140c ist der dritte Anschluss TNc des n-Transistors TN mit dem zweiten Anschluss TPb des p- Transistors TP und der erste Anschluss TPa des p-Transistors TP mit dem dritten Anschluss 143 der n-Transistorverschaltung 140c elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 141 der n- Transistorverschaltung 140c ist mit dem ersten Anschluss TNa des n-Transistors TN und dem dritten Anschluss TPc des p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 142 der n-Transistorverschaltung 140c ist mit dem zweiten Anschluss TNb des n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Die dritte Ausführungsform 140c wird als Sziklai-Schaltung bezeich net. Sie weist eine höhere Verstärkung auf, als die erste Aus führungsform. Diese entspricht dem Produkt der Stromverstärkung von n-Transistor TN und p-Transistor TP.

Fig. 4 stellt drei mögliche schematische Ausführungsformen (150a, 150b und 150c) einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 150 für eine p-Transistorverschaltung 150 dar. Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, umfasst die erste Ausführungs form 150a einen p-Transistor TP mit einem ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc, die zweite Ausführungsform 150b umfasst einen ersten und einen zwei ten p-Transistor TP mit jeweils einem ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc und die dritte Ausführungsform 150c umfasst einen p-Transistor mit einem ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc und einen n-Transistor TN mit einem ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc.

Dabei stellt ein n-Transistor TN entweder ein NPN-Bipolartran- sistor oder ein n-Feldeffekttransistor mit jeweils drei An schlüssen zu dar. Dabei werden bei einem NPN-Bipolartransistor der erste Anschluss TNa als Emitter, der zweite Anschluss TNb als Basis und der dritte Anschluss TNc als Kollektor bezeichnet. Bei einem n-Feldeffekttransistor wird der erste Anschluss TNa als Source, der zweite Anschluss TNb als Gate und der dritte Anschluss TNc als Drain bezeichnet.

Dabei stellt ein p-Transistor TP ein PNP-Bipolartransistor oder ein p-Feldeffekttransistor mit jeweils drei Anschlüssen dar. Da bei werden bei einem PNP-Bipolartransistor der erste Anschluss TPa als Emitter, der zweite Anschluss TPb als Basis und der dritte Anschluss TPc als Kollektor bezeichnet. Bei einem n-Feld effekttransistor wird der erste Anschluss TPa als Source, der zweite Anschluss TPb als Gate und der dritte Anschluss TPc als Drain bezeichnet.

Bei der ersten Ausführungsform 150a ist der erste Anschluss TPa des p-Transistors TP mit dem ersten Anschluss 151 der p-Tran- sistorverschaltung 150a, der zweite Anschluss TPb des p-Transis tors TP mit dem zweiten Anschluss 152 der p-Transistorverschal- tung 150a und der dritte Anschluss TPc des p-Transistors TP mit dem dritten Anschluss 153 der p-Transistorverschaltung 150a elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der zweiten Ausführungsform 150b ist der erste Anschluss TPa des ersten p-Transistors TP mit dem zweiten Anschluss TPb des zweiten p-Transistors TP und der erste Anschluss TPa des zweiten p-Transistors TP mit dem ersten Anschluss 151 der p-Transistor- verschaltung 150b elektrisch leitfähig verbunden. Der dritte An schluss 153 der p-Transistorverschaltung 150b ist jeweils mit dem dritten Anschluss TPc des ersten und zweiten p-Transistors TP und der zweite Anschluss 152 der p-Transistorverschaltung 150b ist mit dem zweiten Anschluss TPb des ersten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Die zweite Ausführungsform 150b wird als Darlington-Schaltung bezeichnet. Sie weist eine höhere Verstärkung auf, als die erste Ausführungsform. Diese entspricht dem Produkt der Stromverstärkung beider p-Transisto- ren TP.

Bei der dritten Ausführungsform 150c ist der dritte Anschluss TPc des p-Transistors TP mit dem zweiten Anschluss TNb des n- Transistors TN und der erste Anschluss TNa des n-Transistors TN mit dem dritten Anschluss 153 der p-Transistorverschaltung 150c elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 151 der p- Transistorverschaltung 150c ist mit dem ersten Anschluss TPa des p-Transistors TP und dem dritten Anschluss TNc des n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 152 der p-Transistorverschaltung 150c ist mit dem zweiten Anschluss TPb des p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Die dritte Ausführungsform 150c wird als Sziklai-Schaltung bezeich net. Sie weist eine höhere Verstärkung auf, als die erste Aus führungsform. Diese entspricht dem Produkt der Stromverstärkung von n-Transistor TN und p-Transistor TP.

Fig. 5 stellt drei mögliche schematische Aufführungsformen (120a, 120b und 120c) einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 120 für einen p-Stromspiegel 120 dar. Wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, umfasst die erste Ausführungsform 120a einen ersten p-Transistor TP und einen zweiten p-Transistor TP mit jeweils einen ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc, die zweite Ausführungsform 120b um fasst einen ersten p-Transistor TP, einen zweiten p-Transistor TP und einen dritten p-Transistor TP mit jeweils einen ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc und die dritte Ausführungsform 120c umfasst einen ersten p-Transistor TP, ei nen zweiten p-Transistor TP, einen dritten p-Transistor TP und einen vierten p-Transistor TP mit jeweils einen ersten Anschluss TPa, einen zweiten Anschluss TPb und einen dritten Anschluss TPc.

Bei der ersten Ausführungsform 120a ist der zweite Anschluss 122 des p-Stromspiegels 120a mit dem dritten Anschluss TPc des zwei ten p-Transistors TP und mit jeweils dem zweiten Anschluss TPb des ersten p-Transistors TP und des zweiten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 121 des p- Stromspiegels 120a ist mit jeweils dem ersten Anschluss TPa des ersten p-Transistors TP und des zweiten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der dritte Anschluss 123 des p-Stromspiegels 120a ist mit dem dritten Anschluss TPc des ersten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der zweiten Ausführungsform 120b ist der zweite Anschluss 122 des p-Stromspiegels 120b mit dem dritten Anschluss TPc des zweiten p-Transistors TP und mit dem zweiten Anschluss TPb des dritten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 121 des p-Stromspiegels 120b ist mit jeweils dem ersten Anschluss TPa des ersten p-Transistors TP und des zweiten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der dritte Anschluss 123 des p-Stromspiegels 120b ist mit dem dritten An schluss TPc des ersten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Der zweite Anschluss TPb des ersten p-Transistors TP ist mit dem zweiten Anschluss TPb des zweiten p-Transistors TP und dem ersten Anschluss TPa des dritten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der dritte Anschluss TPc des dritten p-Transistors TP ist mit der negativen Spannungsversor gung -Ub elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der dritten Ausführungsform 120c ist der zweite Anschluss 122 des p-Stromspiegels 120c mit dem dritten Anschluss TPc des zweiten p-Transistors TP und mit jeweils dem zweiten Anschluss TPb des ersten p-Transistors TP und des zweiten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 121 des p- Stromspiegels 120c ist mit jeweils dem ersten Anschluss TPa des dritten p-Transistors TP und des vierten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der dritte Anschluss 123 des p-Stromspiegels 120c ist mit dem dritten Anschluss TPc des ersten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden. Der dritte An schluss TPc des dritten p-Transistors TP ist mit dem ersten Anschluss TPa des ersten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden und der erste Anschluss TPa des zweiten p-Transistors TP ist mit dem dritten Anschluss TPc des vierten p-Transistors TP und jeweils dem zweiten Anschluss TPb des dritten p-Transis tors TP und des vierten p-Transistors TP elektrisch leitfähig verbunden .

Fig. 6 stellt drei mögliche schematische Aufführungsformen (130a, 130b und 130c) einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 130 für eine n-Stromspiegel 130 dar. Wie in Fig. 6 schematisch dargestellt, umfasst die erste Ausführungsform 130a einen ersten n-Transistor TN und einen zweiten n-Transistor TN mit jeweils einen ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc, die zweite Ausführungsform 130b um fasst einen ersten n-Transistor TN, einen zweiten n-Transistor TN und einen dritten n-Transistor TN mit jeweils einen ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc und die dritte Ausführungsform 130c umfasst einen ersten n-Transistor TN, ei nen zweiten n-Transistor TN, einen dritten n-Transistor TN und einen vierten n-Transistor TN mit jeweils einen ersten Anschluss TNa, einen zweiten Anschluss TNb und einen dritten Anschluss TNc. Bei der ersten Ausführungsform 130a ist der dritte Anschluss 133 des n-Stromspiegels 130a mit dem dritten Anschluss TNc des zwei ten n-Transistors TN und mit jeweils dem zweiten Anschluss TNb des ersten n-Transistors TN und des zweiten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 131 des n- Stromspiegels 130a ist mit jeweils dem ersten Anschluss TNa des ersten n-Transistors TN und des zweiten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 132 des n-Stromspiegels 130a ist mit dem dritten Anschluss TNc des ersten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der zweiten Ausführungsform 130b ist der dritte Anschluss 133 des n-Stromspiegels 130b mit dem dritten Anschluss TNc des zweiten n-Transistor TN und mit dem zweiten Anschluss TNb des dritten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 131 des n-Stromspiegels 130b ist mit jeweils dem ersten Anschluss TNa des ersten n-Transistors TN und des zweiten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 132 des n-Stromspiegels 130b ist mit dem dritten An schluss TNc des ersten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Der zweite Anschluss TNb des ersten n-Transistors TN ist mit dem zweiten Anschluss TNb des zweiten n-Transistors TN und dem ersten Anschluss TNa des dritten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der dritte Anschluss TNc des dritten n-Transistors TN ist mit der positiven Spannungsversor gung +Ub elektrisch leitfähig verbunden.

Bei der dritten Ausführungsform 130c ist der dritte Anschluss 133 des n-Stromspiegels 130c mit dem dritten Anschluss TNc des zweiten n-Transistor TN und mit jeweils dem zweiten Anschluss TNb des ersten n-Transistors TN und des zweiten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 131 des n- Stromspiegels 130c ist mit jeweils dem ersten Anschluss TNa des dritten n-Transistors TN und des vierten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 132 des n-Stromspiegels 130c ist mit dem dritten Anschluss TNc des ersten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden. Der dritte An schluss TNc des dritten n-Transistors TN ist mit dem ersten Anschluss TNa des ersten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden und der erste Anschluss TNa des zweiten n-Transistors TN ist mit dem dritten Anschluss TNc des vierten n-Transistors TN und jeweils dem zweiten Anschluss TNb des dritten n-Transis tors TN und des vierten n-Transistors TN elektrisch leitfähig verbunden .

Fig. 7 stellt schematisch eine Aufführungsform einer erfindungs gemäßen elektrischen Schaltung 800 für einen komplementären Dif ferenzverstärker mit N Differenzeingangsstufen gemäß dem Gegen stand des unabhängigen Anspruchs 8 und 9 dar. Wie in Fig. 7 schematisch dargestellt, umfasst die elektrische Schaltung 800 N Differenzeingangsstufen 110 {N E M (Ί N > 2), 2N Eingänge (einen ersten Eingang El bis 2A/-ten Eingang E (2 N) ) , einen ersten Ausgang Al, einen zweiten Ausgang A2, einen dritten Ausgang A3, einen vierten Ausgang A4, einen p-Stromspiegel 120, einen n-Stromspie- gel 130, eine negative Spannungsversorgung -Ub und eine positive Spannungsversorgung +Ub. Jede der N Eingangsstufen stellt je weils einen ersten Anschluss 111, einen zweiten Anschluss 112, einen dritten Anschluss 113, einen vierten Anschluss 114, einen fünften Anschluss 115 und einen sechsten Anschluss 116. Der p- Stromspiegel 120 stellt einen ersten Anschluss 121, einen zwei ten Anschluss 122 und einen dritten Anschluss 123 und der n- Stromspiegel 130 stellt einen ersten Anschluss 131, einen zwei ten Anschluss 132 und einen dritten Anschluss 133 bereit. Der dritte Anschluss 123 des p-Stromspiegels 120 ist mit dem ersten Ausgang Al und jeweils mit dem ersten Anschluss 111 der N Dif ferenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 122 des p-Stromspiegels 120 ist mit dem dritten Ausgang A3 und jeweils mit dem zweiten Anschluss 112 der N Dif ferenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 121 des p-Stromspiegels 120 ist mit der positiven Spannungsversorgung +Ub elektrisch leitfähig verbunden. Die un geradzahligen Eingänge E (2x- 1 ) {x E N] sind jeweils mit dem fünf ten Anschluss 115 der jeweiligen x-ten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leitfähig verbunden und die geradzahligen Ein- gänge E (2x) {x E N] sind jeweils mit dem sechsten Anschluss 116 der jeweiligen x-ten Differenzeingangsstufe 110 elektrisch leit fähig verbunden. Dabei repräsentiert x eine natürliche Zahl im Bereich von 1 bis N und fungiert als eine Laufvariable . Der dritte Anschluss 133 des n-Stromspiegels 130 ist mit dem vierten Ausgang A4 und jeweils mit dem vierten Anschluss 114 der N Dif ferenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden und der zweite Anschluss 132 des n-Stromspiegels 130 ist mit dem zweiten Ausgang A2 und jeweils mit dem dritten Anschluss 113 der N Dif ferenzeingangsstufen 110 elektrisch leitfähig verbunden. Der erste Anschluss 131 des n-Stromspiegels 130 ist mit der negativen Spannungsversorgung -Ub elektrisch leitfähig verbunden.

Literaturliste

[1] Tietze, Ulrich; Schenk, Christoph: „Halbleiter-Schal tungstechnik."; 11. Berlin; Heidelberg; New York : Springer-Verlag, 1999. - ISBN 3-540-64192-0

[2] Stonchino, Giovanni: "Ultra-fast Amplifier." In: ELEC

TRONICS WORLD (1995), 10, S. 835-841

Bezugs zeichenli ste

100. eine erste Ausführungsform einer elektrischen Schal tung eines Differenzverstärkers;

110. Differenzeingangsstufe

111. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz eingangsstufe 110

112. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz eingangsstufe 110

113. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz eingangsstufe 110

114. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz eingangsstufe 110

115. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz- eingangsstufe 110

116. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Differenz eingangsstufe 110

120. p-Stromspiegel

121. Elektrischer leitfähiger Anschluss von des p-Strom- Spiegels 120

122. Elektrischer leitfähiger Anschluss von des p-Strom- spiegels 120

123. Elektrischer leitfähiger Anschluss von des p-Strom- spiegels 120

130. n-Stromspiegel

131. Elektrischer leitfähiger Anschluss von des n-Strom- spiegels 130 Elektrischer leitfähiger Anschluss von des n-Strom- spiegels 130

Elektrischer leitfähiger Anschluss von des n-Strom- spiegels 130 n-TransistorverSchaltung

Elektrischer leitfähiger Anschluss der n-Transistor- verschaltung 140

Elektrischer leitfähiger Anschluss der n-Transistor- verschaltung 140

Elektrischer leitfähiger Anschluss der n-Transistor- verschaltung 140 p-TransistorverSchaltung

Elektrischer leitfähiger Anschluss der p-Transistor- verschaltung 150

Elektrischer leitfähiger Anschluss der p-Transistor- verschaltung 150

Elektrischer leitfähiger Anschluss der p-Transistor- verschaltung 150

Erste Konstantstromquelle

Elektrischer leitfähiger Anschluss von der erste Kon stantstromquelle 160

Elektrischer leitfähiger Anschluss von der erste Kon stantstromquelle 160

Zweite Konstantstromquelle

Elektrischer leitfähiger Anschluss von der zweite Kon stantstromquelle 170 172 Elektrischer leitfähiger Anschluss von der zweite Kon stantstromquelle 170

180. Widerstandsverschaltung

181. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Wider- standsverschaltung 180

182. Elektrischer leitfähiger Anschluss von der Wider standsverschaltung 180

TN . n-Transistor, der entweder als ein NPN-Bipolartransis- tor oder als ein n- Feldeffekttransistor mit jeweils drei Anschlüssen realisiert sein kann

TNa . Erster Anschluss des n-Transistors TN, wobei dieser für einen NPN-Bipolartransistor als Emitter und für einen n- Feldeffekttransistor als Source bezeichnet wird TNb . Zweiter Anschluss des n-Transistors TN, wobei dieser für einen NPN-Bipolartransistor als Basis und für ei nen n- Feldeffekttransistor als Gate bezeichnet wird

TNc . Dritter Anschluss des n-Transistors TN, wobei dieser für einen NPN-Bipolartransistor als Kollektor und für einen n- Feldeffekttransistor als Drain bezeichnet wird

TP . p-Transistor, der entweder als ein PNP-Bipolartransis- tor oder als ein p- Feldeffekttransistor mit jeweils drei Anschlüssen realisiert sein kann

TPa . Erster Anschluss des p-Transistors TP, wobei dieser für einen PNP-Bipolartransistor als Emitter und für einen p- Feldeffekttransistor als Source bezeichnet wird

TPb . Zweiter Anschluss des p-Transistors TP, wobei dieser für einen PNP-Bipolartransistor als Basis und für ei nen p- Feldeffekttransistor als Gate bezeichnet wird

TPc . Dritter Anschluss des p-Transistors TP, wobei dieser für einen PNP-Bipolartransistor als Kollektor und für einen p- Feldeffekttransistor als Drain bezeichnet wird

-Ub . Negative Spannungsquelle

+Ub . Positive Spannungsquelle

E1-E4.... Eingänge des Differenzverstärkers

E (x) . x-ter Eingang des Differenzverstärkers Al -A4.... Ausgänge des Differenzverstärkers