DE2544000A1

DE2544000A1 - Wandler zur umwandlung eines einseitigen eingangssignals in ein gegentaktausgangssignal

Info

Publication number: DE2544000A1
Application number: DE19752544000
Authority: DE
Inventors: Albertus Prins; Henri Jan Velo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1976-04-29
Also published as: ATA940376A; FR2288415B1; AT344538B; FR2288415A1; US4001706A; SE7511365L; GB1513448A; JPS5164854A; DE2644000A1; SE403017B; DE2544000C3; NL7413448A; DE2544000B2; CH598455A5; AU8557875A; CA1031824A; AU497699B2; BE834450A

Description

PHN.7765* Va/EVH. . .j)t- H»-vl-!-ri ScLoIe 13.9.1975.

Anmelder: N. V. Philips' ClueilampenfabdekeB Akts No., PHN-7765

Anmeldung vom: 1. Okt. 1975

"Wandler zux* Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal "

Die Erfindung· bezieht sich auf einen Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktaus gangs signal_o

Ein derartiger Wandler ist z.B. aus der deutschen Patentsehrift 1 101 528, Fig. 2, bekannt. Es handelt sich hier um eine Schaltung mit zwei Transistoren vorn gleichen Leitfähigkeitstyp mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand, Die Kollektorkreise beider Transistoi-on bilden den Gegentakt aus gang, und die J3aiiis«321ektrodu des einen Transistors bilden den ein- sei I igen Eingang, wobei die Basi s—EJ.eklrode des

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Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

Der Nachteil eines derartigen Wandlers besteht darin, dass die Gleichstromkomponente!! im Gegentaktausgangssignal von der Gleichspaiinungslcomponente des Eingangssignalε abhängig sind«

Die Erfindung bezweckt, einen Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangs signals in ein Gegentaktausgangssignal zu schaffen, bei dem die Gleichspannungskomponente des Eingangssignals einen vernachlässigbi-'ren Einfluss auf die Gleichstromkoinponenteii des Gegentaktausgangssignals ausübt,

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler enthält? eine Stromspiegelschaltung mit einem nd ede rohiiii/reii Eingangskreis und einem hoch·» ohmigen Ausgangskreis, wobei der Strom im Ausgangskreis in einem festen Verhältnis zu dem Strom in dem Eingangskreis steht; einen ersten Transistor, in dessen Emitter« kreis der Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung aufgenommen und dessen Kollektor-Elektrode über die Reihenschaltung mindestens einer erstell Imped fm:? und des Basis-Emitter-Uebergangs eines zweiten Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, wobei der Kollektor dieses zweiten Transistors einen ersten Gf: £>entakt ausgang bildet, während der erste

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Ti'aiisistor den Signaleingangstransistor des Wandlers bildet; einen dritten Transistor vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor, dessen Ernitterkreis den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung enthält, wobei der Emittorkreis des dritten Transistors mindestens eine zweite Impedanz enthält und die Basis-Elektrode des dritten Transistors mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors gekoppelt ist, während der Kollektor einen zweiten Gegentaktausgang bildet, sowie eine gleichstrommidiirchlass.igt.· Impedanz, die den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung ubex'brückt.

Wenn der Wandler nach, der Erfindung z.B.

als Eingangsschaltung Tür Modulatoren vom Phasenumkehrtyp verwendet wird, wobei die Trägerwelle amterdrückt vurdiMi soll, sollen die Gl eichs'tronls cup on on ton des Gegentaktc-iusgangssignals sehr genau einander gleich sein, weil ein Unterschied zwischen den Gleichstromkomponenten des Gegent alct aus gangs signal s in derartigen Modulatoren ein Ausgangssignal mit Trägerfrequenz und mit einer Amplitude gleich dem genannten Unterschied hervorruft.

Bei einem Viandler nach der Erfindung wird diese Gleichheit der Gleichstromkomponenten im Gegen— taktausgangssignal gut gewährleistet, wenn die Stromspiegelschaltung einen Strom in dem Ausgangskreis erzeugt, der gleich dom St:con; durch dors. Eingnn^skreis ist.

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Das einseitige Eingangssignal kann bei dem Wandler nach dev Erfindung sowohl der Basis als auch dem Emitter des ersten Transistors zugeführt werden.

Statt bipolarer Transistoren können z,I3,

auch Feldeffekttransistoren, u.a., als Eingangstransistor, verwendet werden. Für Kollektor, Basis und Emitter soll darm Drain-, Steuer- und Source-Elektrode gelesen werden.

Die Erfindung wird nachstehend beispiels- \ieise an Hand dor Zeichnung nfiher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 οine erste Ausführungsform eines Wandlers nach der Erfindung, und

Fig, 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Wandlers nach der Erfindung,

Der Wandler nach Fig. 1 enthält einen ersten Traxisistor T.. , dessen Basis-Elektrode 1 den einseitigen Eingang bildet. In dem Emitterkreis des Transistors T^ ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Tl angeordnet, dessen Basis~Emitter-Uebergang von einer Diode D₁ überbrückt iet. Diese Diode D₁ wird in integrierten Schaltungen meist ein als Diode geschalteter Transistor sein. Die Diode D₁ und der Transistor Tj, bilden zusammen eine Stromspiegelschaltung. Wenn der Wandler in eine integrierte Schaltung aufgenommen ist, wobei die Transistoren als vertikale Transistoren ausgebildet sind, und venn die Diode D₁ ein als Diode

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geschalteter Transistor ist, ist das Verhältnis zwischen dem Emitterstrom des Transistors Tj, und dem Strom durch die Diode D^ gleich dem Verhältnis zwischen den Emitter— oberflächen des Transistors Tj, und des als Diode geschalteten Transistors. Der Kollektor des Transistors T₁ ist mit der Basis des Transistors T„ und über einen Widerstand R- mit dem Emitter eines Transistors Tp verbunden, dessen Basis mit einem Punkt h konstanten Potentials und dessen Kollektor mit einem ersten Gegentakt· ausgangsanschlusspunkt 2 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T~ ist mit einem zweiten Gegentaktausgangsanschlusspunkt 3 verbunden, während der Emitter des Transistors T^ über einen Widerstand R₂ mit der Basis des Transistors Tj, verbunden ist. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T^ oder aber der Ausgangskreis des Stromspiegels (Tj,, D₁) wird von der Reihenschaltung eines Trennlcondensat'ors C und eines einstallbaren Widerstandes Ro überbrückt»

Für die Beschreibxxng der Wirkungsweise des Wandlers na.ch Fig. 1 sei der. Einfachheit halber angenommen, dass die Impedanz des Kondensators C für Signalströme in bezug auf den Widerstand R„ vernachlässigbar ist, dass die Basisströme der unterschiedlichen Transistoren vernachlässigbar sind und dass bei dem Stromspiegel dor Atisgangsotrom I gleich dem Eingang'sstrom I ist«

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Der Eingangsgleichstrom I des Stromspiegels wird durch das Verhältnis zwischen der Spannung am Punkt h und dei- Impedanz dos den Basis-Emitter-TJebergang des Transistors-To» den Widerstand R-, den Basis-Emitter-TJebergang des Transistors T~, den Widerstand R„ und die Diode D₁ enthaltenden Kreises bestimmt. Dieser Eingangsstrom I ist unabhängig von dem Gleichspannungspegel an der Basis des Transistors T-, weil dieser Gleichspannungspegel den Emittergleichstrom des·Transistors T₁ nicht beeinflussen kann, v/elchor Emitt ex-gloichstrom ja nur durch den Ausgangs strom I und somit den Eingangsstrom I des Stromspiegels bestimmt wird. Bei einem gleichen Ein- und Ausgangsstrom des Stromspiegols und bei vernachlässigbaren Basisströmen sind die Gleichstromkomponenten in den KoI lektorkreis en. der Transistoren T_? und T„ einander gleichο

Eine SignalSpannungskomponente V. an der Basis des Transistors T₁ wird eine Emittersignalstromkomponente i, wie sie in Fig. 1 angegeben ist, herbeiführen. Dieser Signalstrora fliesst unter Vernachlässigung von Basisstrb'men durch den Widerstand R₁ und durch den Gegentaktausgangsanschlusspunkt 2« Abgesehen von dem Differentialwiderstand des Emitter-Basis-Uebergangs des Transistors Tp» setzt dieser Signalstrora das Basispotential des Transistors To um eine Spannung gleich

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3.R₁ herab. Diese Signalspannung führt in dem Widerstand R^

R₁
einen Signalstrom- -i =r— herbei unter Vernachlässigung der Differentialwidei'stände des Basis-Emitter-Uebergangs des Transistors Tq und der Diode D-* Wenn R₁ = R_? ist, ist der Signalstrom, der ebenfalls in dem Kollektorkreis des Transistors Tq fliesst, gleich -i. Infolge des Stromspiegels fliesst dieser Signalstrom -i ebenfalls· in dem Kollektorkreis des Transistors T^, so dass durch den Widerstand Rq ein Signalstrom gleich 2i fliesst. Die Signal spannung über dom Widerstand R„ ißt detbei gleich 2iRq, welche Signalspannung, abgesehen von der Basis-Emitter-Spannung des Transistors T-, gleich der Eingangsspannung V. ist, wodurch gilt, dass i = V,/2R„ ist.

X X _}

Die Verstärkung des Wandlers ist also mit Hilfe des Widerstandes Rq regelbar» Diese Regelung beeinfiusrut die Gleichstronikomponenten in einem Gegentaktausgangssignal nicht.

Das einseitige Eingangssignal V. rührt meist von einem Vorverstärker her. Dabei wird dann häufig eine Gleichspannungsentkopplung mittels eines Kondensators angewendet· Dieser· Kopplungskondonsator ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 überflüssig.

Der Wandler nach Fig. 2 entspricht dem

Wandler nach Fig. 1, mit Ausnahme des einseitigen Ausgangs» Die Basis des Transistors T₁ ist mit einem Punkt 5

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lconstanten Potentials verbunden und die Eingangs spannung V. wird in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand R_ angelegt,

Die Signalspannung V. erzeugt einen Signalstrom i in dem Kollektorkreis des Transistors T₁, indem diese Signalspannung V. den Transistor T₁ am Emitter ansteuert. Unter Vernachlässigung der Impedanz des Kondensators C für Signalströme gilt für diesen Signal«

g
strom i, dass i = « ■:—z^r?? V., wobei S die Steilheit des Transistors T₁ ist. Wie "bei dem Wandler nach Pig, führt dieser Signalstrom i nahezu eine Signalspannung ~iR.j an der Basis des Transistors T~ herbei, so dass der Kollektorsignalstrom des Transistors T„ nahezu gleich

^R1
-i ~— ist» Für R₁ = Rp ist, wie bei dem Wandler nach Pig* 1 _r dor Kollektorsignalstrom des Transistors T,, gleich., aber gegenphasig zu dem Kollektorsignalstrom des Transistors Tp.

Es ist einleuchtend, dass sich die ,Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele besehrUnkt» Für den Stromspiegel können zahlreiche Aus» führimgsformen mit odei? ohne Anwendung von Widerständen gewählt werden. So kann z.B. der Widerstand R„ einen Teil des Stromspiegels bilden. Auch ein Stromspiegelverhiiltnis ungleich 1 ist möglich, wenn ein bestimmtes VorhfiltniR von Ausgangsgleichstroinkomponenten verlangt wird,

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Ein Unterschied in der Amplitude der Signalausgangsstromkoraponenten kann dadurch erreicht werden, dass der Widerstand Rp ungleich dem Widerstand R₁ gewühlt wird. Ebenso können für die Widerstände R₁, R~ und R~ frequenzabhängige Impedanzen gewählt werden. Insbesondere wird eine Filterwirkung dadurch erhalten, dass statt des Widerstandes R„ ein Filter verwendet wird. Ausserdem ' beschränkt sich die Erfindung nicht auf die genannten Transistortypen.

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Claims

.7765. 13.9.75c PATENTANSPRUECHE

1./ Wandler zur Umwamdlung eines einseitigen

Eingangs signal e in ein Gegentsiktausgangssignal, dadurch. gekennzeichnet, dass der Wandler enthält: eine Stromspiegelschaltung (D₁, Tu) mit einem niederohmigen Eingangskreis und einem hochohmigen Ausgangskreis, wobei der Strom in dem Ausgangskreis in einem festen Verhältnis zu dem Strom in dem Eingangskreis steht; einen ersten Transistor (T₁), in dessen Emitterkreis der Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung aufgenommen und dessen Kollektor-Elektrode über die Reihenschaltung mindestens einer ersten Impedanz (R₁) und des Basis-Emitter-Uebergangs eines zweiten Transistors (T₂) mit einem Punkt konstanten Potentials (k) verbunden ist, wobei der Kollektor· dieses zweiten Trans tors (Τ·₂) einen ersten Gegentaktausgang bildet, (2)jwährend der erste Transistor (T₁) den Signaleingangstransistor des Wandlers bildet; einen dritten Transistor (T~) vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor (T₁), dessen Emitterkreis den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung enthält, wobei der Emitterkreis des dritten Transistors (T„) mindestens eine zweite Impedanz (Rp) enthält und die Basis-Elektrode dieses dritten Transistors (tJ mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistoi-s (T₁ ) gokoppolt ist, während der Kollektor.' einen zweiten

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Gegentakt aus gang (3) bildet, sowie eine gleichstroiuundurchlässige Impedanz (c), die den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt·

2« Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromspiegelschaltung einen Strom im Ausgangskreis erzeugt, der gleich dem Strom durch den Eingangskreis ist,

3» Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadui-ch

gekennzeichnet, dass die Basis-Elektrode des ersten Transistors (T-) mit einem zweiten Punkt (5) konstanten Potentials verbunden ist, und dass der Kreis, der den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt und der die gleichstromundurchliissige Impedanz (c) enthält, zum Empfang dos einseitigen Eingangssignals eingtrichtet ist_o

h» Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekannzeichnet, dass die Basis-Elektrode des ersten Transistors (T-) mit einem Eingangsanschlusspunkt (5) zum Empfang des einseitigen Eingangssignals verbunden ist.

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