DE2544000B2 - Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal.

Ein derartiger Wandler ist z. B. aus der deutschen Patentschrift 11 01 528, F i g. 2, bekannt. Es handelt sich hier um eine Schaltung mit zwei Transistoren vom gleichen Leitfähigkeitstyp mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand. Die Kollektorkreise beider Transistoren bilden den Gegentaktausgang, und die Basis-Elektrode des einen Transistors bilden den einseitigen Eingang, wobei die Basis-Elektrode des anderen Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

Der Nachteil eines derartigen Wandlers besteht

IT) darin, daß die Gleichstromkomponenten im Gegentaktausgangssignal von der Gleichspannungskomponente des Eingangssignals abhängig sind.

Die Erfindung bezweckt, einen Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal zu schaffen, bei dem die Gleichspannungskomponente des Eingangssignals einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Gleichstromkomponenten des Gegentaktausgangssignals ausübt

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler enthält: eine Stromspiegelschaltung mit einem niederohmigen Eingangskreis und einem hochohmigen Ausgangskreis, wobei der Strom im Ausgangskreis in einem festen Verhältnis zu dem Strom in dem Eingangskreis steht; einen ersten Transistor, in dessen Emitterkreis der Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung aufgenommen und dessen Kollektor-Elektrode über die Reihenschaltung mindestens einer ersten Impedanz und des Basis-Emitter-Übergangs eines zweiten Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, wobei der Kollektor dieses zweiten Transistors einen ersten Gegentaktausgang bildet, während der erste Transistor den Signaleingangstransistor des Wandlers bildet; einen dritten Transistor vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor, dessen Emitterkreis den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung enthält, wobei der Emitterkreis 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 gleichstromundurchlässige Impedanz, die den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt.

Wenn der Wandler nach der Erfindung z. B. als Eingangsschaltung für Modulatoren vom Phasenumkehrtyp verwendet wird, wobei die Trägerwelle unterdrückt werden soll, sollen die Gleichstromkomponenten des Gegentaktausgangssignals sehr genau einander gleich sein, weil ein Unterschied zwischen den Gleichstromkomponenten des Gegentaktausgangssignals in derartigen Modulatoren ein Ausgangssignal mit Trägerfrequenz und mit einer Amplitude gleich dem genannten Unterschied hervorruft.

Bei einem Wandler nach der Erfindung wird diese Gleichheit der Gleichstromkomponenten im Gegentaktausgangssignal gut gewährleistet, wenn die Stromspiegelschaltung einen Strom in dem Ausgangskreis erzeugt, der gleich dem Strom durch den Eingangskreis ist.

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

Statt bipolarer Transistoren können z. B. auch Feldeffekttransistoren, u. a. als Eingangstransistor, verwendet werden. Für Kollektor, Basis und Emitter soll dann Drain-, Steuer- und Source-Elektrode gelesen werden.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines Wandlers nach der Erfindung, und

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

Der Wandler nach Fig. I enthält einen ersten Transistor 71, dessen Basis-Elektrode I den einseitigen Eingang bildet. In dem Emitterkreis des Transistors Ti ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T₄

angeordnet, dessen Basis-Emitter-Übergang von einer Diode D] überbrückt ist Diese Diode A wird in integrierten Schaltungen meist ein als Diode geschalteter Transistor sein. Die Diode D\ und der Transistor Ti bilden zusammen eine Stromspiegelschaltung. Wenn der Wandler in eine integrierte Schaltung aufgenommen ist, wobei die Transistoren als vertikale Transistoren ausgebildet sind, und wenn die Diode D\ ein als Diode geschalteter Transistor ist, ist das Verhältnis zwischen dem Emitterstrom des Transistors Te und dem Strom durch die Diode Di gleich dem Verhältnis zwischen den Emitteroberflächen des Transistors Ti und des als Diode geschalteten Transistors. Der Kollektor des Transistors Ti ist mit der Basis des Transistors Tj und über einen Widerstand R\ mit dem Emitter eines Transistors Γ2 verbunden, dessen Basis mit einem Punkt 4 konstanten Potentials und dessen Kollektor mit einem ersten Gegentaktausgangsanschlußpunkt 2 verbunden ist Der Kollektor des Transistors Tj ist mit einem zweiten Gegentaktausgangsanschlußpunkt 3 verbunden, während der Emitter des Transistors Tj über einen Widerstand Ri mit der Basis des Transistors Tt, verbunden ist. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ta oder aber der Ausgangskreis des Stromspiegels (T_A, Di) wird von der Reihenschaltung eines Trennkondensators C und eines einstellbaren Widerstandes R) überbrückt.

Für die Beschreibung der Wirkungsweise des Wandlers nach Fig. 1 sei der Einfachheit halber angenommen, daß die Impedanz des Kondensators C für Signalströme in bezug auf den Widerstand Rj vernachlässigbar ist, daß die Basisströme dei unterschiedlichen Transistoren vernachlässigbar sind und daß bei dem Stromspiegel der Ausgangsstrom I₁₁ gleich dem Eingangsstrom Ä-ist.

Der Eingangsgleichstrom /„ des Stromspiegels wird durch das Verhältnis zwischen der Spannung am Punkt 4 und der Impedanz des den Basis-Emitter-Übergang des Transistors Ti, den Widerstand R\, den Basis-Emitter-Übergaiig des Transistors Tj, den Widerstand found die Diode Di enthaltenden Kreises bestimmt. Dieser Eingangsstrom /„ ist unabhängig von dem Gleichspannungspegel an der Basis des Transistors Ti, weil dieser Gleichspannungspegel den Emittergleichstrom des Transistors ΤΊ nicht beeinflussen kann, welcher Emittergleichstrom ja nur durch den Ausgangsstrom /„ und somit den Eingangsstrom /,,des Stromspiegels bestimmt wird. Bei einem gleichen Ein- und Ausgangsstrom des Stromspiegels und bei vernachlässigbaren Basisströmen sind die Gleichstromkomponenlen in den Kollektorkreisen der Transistoren T~2und Tj einander gleich.

Eine Signalspannungskompunente V, an der Basis des Transistors 71 wird eine Emittersignalstromkomponente i, wie sie in F i g. 1 angegeben ist, herbeiführen. Dieser Signalstrom fließt unter Vernachlässigung von Basisströmen durch den Widerstand R\ und durch den Gegentaktausgangsanschlußpunkt 2. Abgesehen von dem Differentialwiderstand des Emitter-Basis-Übergangs des Transistors T2, setzt dieser Signalstrom das Basispotential des Transistors Tj um eine Spannung gleich iR\ herab. Diese Signalspannung führt in dem Widerstand feinen Signalstrom

herbei unter Vernachlässigung der Differentialwiderstände des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors T₃ und der Diode Dj. Wenn /?i = /?2 ist, ist der Signalstrom, der ebenfalls in dem Kollektorkreis des Transistors T₃ fließt, gleich — i. Infoige des Stromspiegels fließt dieser <-, Signalstrom -/ ebenfalls in dem Kollektorkreis des Transistors T₄, so daß durch den Widerstand R₃ ein Signalstrom gleich 2/ fließt Die Signalspannung über dem Widerstand R₃ ist dabei gleich 2/A₃, welche Signalspannung, abgesehen von der Basis-Emitter-

Hi Spannung des Transistors Ti, gleich der Eingangsspannung Vi ist, wodurch gilt, daß /= VJlR₃ ist. Die Verstärkung des Wandlers ist also mit Hilfe des Widerstandes R₃ regelbar. Diese Regelung beeinflußt die Gleichstromkomponenten in einem Gegentaktaus- ^, gangssignal nicht

Das einseitige Eingangssignal K, rührt meist von einem Vorverstärker her. Dabei wird denn häufig eine Gleichspannungsentkopplung mittels eines Kondensators angewendet. Dieser Kopplungskondensator ist bei

21) dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 überflüssig.

Der Wandler nach F i g. 2 entspricht dem Wandler nach Fig. 1, mit Ausnahme des einseitigen Ausgangs. Die Basis des Transistors Ti ist mit einem Punkt 5 konstanten Potentials verbunden und die Eingangsspan-

_>-, nung Vi wird in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand R₃ angelegt.

Die Signalspannung V,erzeugt einen Signalstrom /in dem Kollektorkreis des Transistors Ti, indem diese Signalspannung Vi den Transistor T am Emitter

in ansteuert. Unter Vernachlässigung der Impedanz des Kondensators C für Signalströme gilt für diesen Signalstrom /daß

.S"

r, ' ⁼ I + 2 SRi ' ·

wobei Sdie Steilheit des Transistors T ist. Wie bei dem Wandler nach Fig. 1 führt dieser Signalstrom /nahezu eine Signalspannung - iR\ an der Basis des Transistors in T₁ herbei, so daß der Kollektorsignalstrom des Transistors Tj nahezu gleich

ist. Für R\ = /?2 ist, wie bei dem Wandler nach Fig. 1, der Kollektorsignalstrom des Transistors Ti gleich, aber gegenphasig zu dem Kollektorsignalstrom des Transistors Tj.

Es ist einleuchtend, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Stromspiegel können zahlreiche Ausführungsformen mit oder ohne Anwendung von Widerständen gewählt werden. So kann z. B. der Widerstand #2 einen Teil des Stromspiegels bilden. Auch ein Stromspiegelverhältnis ungleich 1 ist möglich, wenn ein bestimmtes Verhältnis von Ausgangsgleichstromkomponenten verlangt wird.

Ein Unterschied in der Amplitude der Signalausgangsstromkomponenten kann dadurch erreicht werden, daß der Widerstand R₂ ungleich dem Widerstand R₁ gewählt wird. Ebenso können für die Widerstände R₁, R₂ und R₃ frequenzabhängige Impedanzen gewählt werden. Insbesondere wird eine Filterwirkung dadurch erhalten, daß statt des Widerstandes R₃ ein Filter verwendet wird. Außerdem beschränkt sich die Erfindung nicht auf die genannten Transistortypen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler enthält: eine Stromspiegelschaltung (D₁, T₄) 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 (Ty), in dessen Emitterkreis der Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung aufgenommen und dessen Kollektor-Elektrode fiber die Reihenschaltung mindestens einer ersten Impedanz (R\) und des ι ί Basis-Emitter-Obergangs eines zweiten Transistors ,'7J) mit einem Punkt konstanten Potentials (4) verbunden ist, wobei der Kollektor dieses zweiten Transistors (Ti) einen e.-sten Gegentaktausgang bildet (2), während der erste Transistor (Ti) den 2» Signaleingangstransistor des Wandlers bildet; einen dritten Transistor (Ti) vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor (Ti), dessen Emitterkreis den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung enthält, wobei der Emitterkreis des dritten Transistors ri (Ti) mindestens eine zweite Impedanz (R2) enthält und die Basis-Elektrode dieses dritten Transistors (T₁) mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors (T\) gekoppelt ist, während der Kollektor einen zweiten Gegentaktausgang (3) bildet, sowie eine κι gleichstromundurchlässige Impedanz (C, Rz), die den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromspiegelschaltung einen r> Strom im Ausgangskreis erzeugt, der gleich dem Strom durch den Eingangskreis ist.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektrode des ersten Transistors (T₁) mit einem zweiten Punkt (5) in konstanten Potentials verbunden ist, und daß der Kreis, der den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt und der die gleichstromundurchlässige Impedanz fQenthält,zum Empfang des einseitigen Eingangssignals eingerichtet ist. 1 >

4. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektrode des ersten Transistors (Ti) mit einem Eingangsanschlußpunkt (5) zum Empfang des einseitigen Eingangssignals verbunden ist. -,0