DE2544000C3

DE2544000C3 - Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal

Info

Publication number: DE2544000C3
Application number: DE2544000A
Authority: DE
Inventors: Albertus Liverpool Neusuedwales Prins (Australien); Henri Jan Hilversum Velo (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1979-08-30
Also published as: ATA940376A; FR2288415B1; AT344538B; FR2288415A1; US4001706A; SE7511365L; GB1513448A; JPS5164854A; DE2644000A1; SE403017B; NL7413448A; DE2544000B2; CH598455A5; AU8557875A; CA1031824A; DE2544000A1; AU497699B2; BE834450A

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

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

ίο 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

F i g. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Wandlers nach der Erfindung.

b'i Der Wandler nach F i g. 1 enthält einen ersten Transistor 71, dessen Basis-Elektrode 1 den einseitigen Eingang bildet. In dem Emitterkreis des Transistors 71 ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Ta

angeordnet, dessen Basis-Emitter-Übergang von einer Diode D₁ überbrückt ist Diese Diode D₁ wird in integrierten Schaltungen meist ein als Diode geschalteter Transistor sein. Die Diode D\ und der Transistor T₄ 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 D₁ ein als Diode geschalteter Transistor ist, ist das Verhältnis zwischen ri?m Emitterstrom des Transistors T₄ und dem Strom durch die Diode D-, gleich dem Verhältnis zwischen den Emitteroberflächen des Transistors T₄ und des als Diode gescheiteten Transistors. Der Kollektor des Transistors T₁ ist mit der Basis des Transistors T₃ und über einen Widerstand R\ mit dem Emitter eines Transistors T₂ verbunden, dessen Basis mit einem Punkt 4 konstanten Potentials und dessen Kollektor mit einem eisten Gegentaktausgangsanschlußpunkt 2 verbunden ist Der Kollektor des Transistors T₃ Lt mit einem zweiten Gegentaktausgangsanschlußpunkt 3 verbunden, während der Emitter des Transistors T₃ über einen Widerstand A₂ mit der Basis des Transistors T₄ verbunden ist Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T₄ oder aber der Ausgangskreis des Stromspiegels (T₄, Di) wird von der Reihenschaltung eines Trennkondensators C und eines einstellbaren Widerstandes R₃ überbrückt

Für die Beschreibung der Wirkungsweise des Wandlers nach F i g. 1 sei der Einfachheit halber angenommen, daß die Impedanz des Kondensators C für Signalströme in bezug auf den Widerstand R₃ vernachlässigbar ist daß die Basisströme der unterschiedlichen Transistoren vernachlässigbar sind und daß bei dem Stromspiegel der Ausgangsstrom /„ gleich dem Eingangsstrom /_cist

Der Eingangsgleichstrom I₀ des Stromspiegels wird durch das Verhältnis zwischen der Spannung am Punkt 4 und der Impedanz des den Basis-Emitter-Übergang des Transistors T₂, den Widerstand R\, den Basis-Emitter-Übergang des Transistors T₃, den Widerstand R₂ und die Diode Di enthaltenden Kreises bestimmt. Dieser Eingangsstrom I₀ ist unabhängig von dem Gleichspannungspegel an der Basis des Transistors Ti, weil dieser Gleichspannungspegel den Emittergleichstrom des Transistors Ti nicht beeinflussen kann, welcher Emittergleichstrom ja nur durch den Ausgangsstrom I₁₁ und somit den Eingangsstrom /„des Stromspiegels bestimmt wird. Bei einem gleichen Ein- und Ausgangsstrom des Stromspiegels und bei vernachlässigbaren Basisströmen sind die Gleichstromkomponenten in den Kollektorkreisen der Transistoren T₂ und T₃ einander gleich.

Eine Signalspannungskomponente V/an der Basis des Transistors T₁ 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 T₃ um eine Spannung gleich iR\ herab. Diese Signalspannung führt in dem Widerstand R₂ einen Signalstrom

herbei unter Vernachlässigung der Differentialwiderstände des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors T₃ und der Diode D₁. Wenn A₁ = A₂ ist, ist der Signalstrom, der ebenfalls in dem Kollektorkreis des Transistors T₃ fließt, gleich —i. Infolge des Stronispiegels 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 A₃ ist dabei gleich 2/A₃, welche Signalspannung, abgesehen von der Basis-Emitter-Spannung des Transistors Ti, gleich der Eingangsspannung V₁ ist wodurch gilt, daß / = VJlR₃ ist Die Verstärkung des Wandlers ist also mit Hilfe des Widerstandes A₃ regelbar. Diese Regelung beeinflußt die Gleichstromkomponenten in einem Gegentaktausgangssignal nicht

Das einseitige Eingangssignal V₁ rührt meist von einem Vorverstärker her. Dabei wird dann häufig eine Gleichspannungsentkopplung mittels eines Kondensators angewendet. Dieser Kopplungskondensator ist bei

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 F.ingangsspannung Vj wird in Reihe mit dem veränderlichen Widerstand R₃ angelegt.

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

ω ansteuert. Unter Vernachlässigung der impedanz des Kondensators C für Signalströme gilt für diesen Signalstrom i, daß

K₁-,

1 +2SR₃

wobei 5 die Steilheit des Transistors T, ist Wie bei dem Wandler nach F i g. 1 führt dieser Signalstrom / nahezu eine Signalspannung - iR\ an der Basis des Transistors T₃ herbei, so daß der Kollektorsignalstrom des Transistors T₃ nahezu gleich

ist. Für R\ — R₂ ist, wie bei dem Wandler nach Fig. 1, der Kollektorsignalstrom des Transistors T₃ gleich, aber gegenphasig zu dem Kollektorsignalstrom des Transistors T₂.
Es ist einleuchtend, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Stromspiegel können zahlreiche Ausführungsformep mit oder ohne Anwendung von Widerständen gewählt werden. So kann z. B. der Widerstand R₂ 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 wer-

bo den, daß der Widerstand R₂ ungleich dem Widerstand R] gewählt wird. Ebenso können für die Widerstände Ru R₂ und A3 frequenzabhängige Impedanzen gewählt werden. Insbesondere wird eine Filterwirkung dadurch erhalten, daß statt des Widerstandes R₃ ein Filter

_h5 verwendet wird. Außerdem beschränkt sich die Erfindung nicht auf die genannten Transistortypen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wandler zur Umwandlung eines einseitigen Eingangssignals in ein Gegentaktausgangssignal, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler enthält: eine Stromspiegelschaltung (D_u T<) 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 (Ti), in dessen Emitterkreis der Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung aufgenommen und dessen Kollektor-Elektrode über die Reihenschaltung mindestens einer ersten Impedanz (Ri) und des Basis-Emitter-Übergangs eines zweiten Transistors (T₂) mit einem Punkt konstanten Potentials (4) verbunden ist, wobei der Kollektor dieses zweiten Transistors (T₂) einen ersten Gegentaktausgang bildet (2), während der erste Transistor (Ti) den Signaleingangstransistor des Wandlers bildet; einen dritten Transistor (T₃) vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der erste Transistor (Ti), dessen Emitterkreis den Eingangskreis der Stromspiegelschaltung enthält, wobei der Emitterkreis des dritten Transistors (T₃) mindestens eine zweite Impedanz (R₂) enthält und die Basis-Elektrode dieses dritten Transistors (T₃) mit der Kollektor-Elektrode des ersten Transistors (Ti) gekoppelt ist, während der Kollektor einen zweiten Gegentaktausgang (3) bildet, sowie eine gleichstromundurchlässige Impedanz (C, R₃), 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Elektrode des ersten Transistors (Ti) mit einem zweiten Punkt (5) konstanten Potentials verbunden ist, und daß der Kreis, der den Ausgangskreis der Stromspiegelschaltung überbrückt und der die gleichstromundurchlässige Impedanz (C) enthält, zum Empfang des einseitigen Eingangssignals eingerichtet ist.

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.