DE10155912A1

DE10155912A1 - Steuerbare Verstärkeranordnung und Anordnung zum Verarbeiten elektrischer Signale mit wenigstens einer solchen Verstärkeranordnung

Info

Publication number: DE10155912A1
Application number: DE10155912A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wichern; Niels Gabriel
Original assignee: Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-14
Publication date: 2002-10-10
Also published as: US6794941B2; US20020130717A1

Abstract

Beschrieben wird eine steuerbare Verstärkeranordnung, umfassend DOLLAR A - eine erste Differenzverstärkerstufe mit einem ersten und einem zweiten Ausgangszweig, DOLLAR A - eine zweite Differenzverstärkerstufe, die mit dem ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangszweig umfaßt, auf die ein erster Strom im ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird, DOLLAR A - eine dritte Differenzverstärkerstufe, die mit dem zweiten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangszweig umfaßt, auf die ein zweiter Strom im zweiten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird, DOLLAR A - eine mit einem der ersten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe gekoppelte erste Lastimpedanz zum Erzeugen einer ersten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom und DOLLAR A - eine mit einem der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe gekoppelte zweite Lastimpedanz zum Erzeugen einer zweiten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom, DOLLAR A worin durch wenigstens einen der zweiten Ausgangszweige der zweiten bzw. dritten Differenzverstärkerstufe die erste bzw. zweite Lastimpedanz zu einem vorgegebenen Anteil ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Verstärkeranordnung. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Anordnung zum Verarbeiten elektrischer Signale mit wenigstens einer solchen steuerbaren Verstärkeranordnung.

In Anordnungen und Systemen zum Empfang hochfrequenter, elektrischer oder elektro magnetischer Signale werden vielfach für verschiedene Zwecke und an verschiedenen Stellen Regelschaltungen mit steuerbaren Verstärkeranordnungen benötigt. Beispielsweise ist in einer solchen Anordnung bzw. einem solchen System die Amplitude eines empfan genen Signals über eine Regelschleife für eine weitere Signalverarbeitung, z. B. in einem Demodulator, konstant zu halten oder zu begrenzen. Für größere Regelbereiche solcher Regelschleifen werden steuerbare Verstärker benötigt, die über einen großen Wertebereich ihres Verstärkungsfaktors aussteuerbar sein müssen. Derartige, steuerbare Verstärker kön nen dazu mehrere steuerbare Verstärkeranordnungen, auch als Einzelverstärkerstufen bezeichnet, umfassen, da die gewünschte, maximale Gesamtverstärkung des steuerbaren Verstärkers oft nicht mit einer einzigen Einzelverstärkerstufe zu erreichen ist.

Beim Einsatz eines derart aufgebauten, steuerbaren Verstärkers in einer Regelschleife der genannten Art werden beim Einsetzen der Regelung mit zunehmender Amplitude des zu verarbeitenden Signals zunächst die Verstärkungsfaktoren der letzten in einer Kette ange ordneten Einzelverstärkerstufen des steuerbaren Verstärkers verringert. Es hat sich gezeigt, daß dadurch das Betriebsverhalten des steuerbaren Verstärkers bzgl. Rauschen und Verzer rungen am günstigsten ist. Auch bei starker Erhöhung der Amplitude der zu verarbeiten den Signale am Eingang des steuerbaren Verstärkers darf der Verstärkungsfaktor der Ein zelverstärkerstufen einen vorgegeben Wert nicht unterschreiten, da das zu verarbeitende Signal weiterhin mit angemessener Amplitude durch diese Einzelverstärkerstufen hin durchgeleitet werden muß, damit es am Ausgang des steuerbaren Verstärkers noch verfügbar ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine einfache und betriebssichere, steuerbare Verstärker anordnung sowie eine Anordnung zum Verarbeiten elektrischer Signale mit wenigstens einer solchen Verstärkeranordnung zu schaffen, mit der eine vorgegebene Mindest verstärkung, d. h. ein vorgegebener Minimalwert des Verstärkungsfaktors, eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine steuerbare Verstärkeranordnung, welche folgende Bestandteile umfaßt: Eine erste Differenzverstärkerstufe mit einem ersten und einem zweiten Ausgangszweig, eine zweite Differenzverstärkerstufe, die mit dem ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangszweig umfaßt, auf die ein erster Strom im ersten Aus gangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird, fer ner eine dritte Differenzverstärkerstufe, die mit dem zweiten Ausgangszweig der ersten Dif ferenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangs zweig umfaßt, auf die ein zweiter Strom im zweiten Ausgangszweig der ersten Differenz verstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird, sowie eine mit einem der ersten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe gekoppelte, erste Lastimpedanz zum Erzeugen einer ersten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangs zweige der zweiten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom und eine mit einem der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe gekoppelte, zweite Lastimpe danz zum Erzeugen einer zweiten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom. In dieser steuer baren Verstärkeranordnung wird durch wenigstens einen der zweiten Ausgangszweige der zweiten bzw. dritten Differenzverstärkerstufe die erste bzw. zweite Lastimpedanz zu einem vorgegebenen Anteil überbrückt.

In der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung dient die erste Differenz verstärkerstufe zum Verstärken eines zu verarbeitenden elektrischen Signals, beispielsweise in einem System zum Empfangen hochfrequenter, elektrischer Signale. Die zweite und die dritte Differenzverstärkerstufe dienen zum Verteilen der Ausgangsströme der ersten Diffe renzverstärkerstufe wahlweise auf die Lastimpedanzen bzw. zum wenigstens teilweisen Überbrücken derselben. An den Lastimpedanzen treten dabei Spannungen auf, die ledig lich durch den Anteil des vom zu verarbeitenden Signal getriebenen Stromes hervorgerufen werden, der durch diese Lastimpedanzen fließt. Durch Einstellung dieses Anteils der Ströme läßt sich der Verstärkungsfaktor der steuerbaren Verstärkeranordnung auf vorbe stimmte Werte einstellen. Diese Einstellung kann sehr präzise vorgenommen werden, da sie auf der Einstellung eines Stromverhältnisses beruht, die insbesondere in integrierter Schaltungstechnik sehr genau ausführbar ist.

Die erfindungsgemäße steuerbare Verstärkeranordnung kommt außerdem mit einem einzigen Differenzverstärker für die Verstärkung des zu verarbeitenden Signals aus und ist daher sehr einfach aufgebaut.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner gelöst durch eine Anordnung zum Verarbeiten elektrischer Signale, welche wenigstens eine der vorstehend beschriebenen steuerbaren Verstärkeranordnungen umfaßt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranord nung umfaßt der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstär kerstufe zwei gemeinsam gesteuerte Teilzweige, von denen ein erster Teilzweig mit der ersten Lastimpedanz gekoppelt ist. Außerdem umfaßt der genannte eine der zweiten Aus gangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe zwei gemeinsam gesteuerte Teilzweige, von denen ein erster Teilzweig mit der zweiten Lastimpedanz gekoppelt ist.

In dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung wird die gewünschte Mindestverstärkung, d. h. der gewünschte Minimalwert des Verstärkungs faktors, durch ein Stromverhältnis in den Teilzweigen der zweiten Ausgangszweige der zweiten und der dritten Differenzverstärkerstufe bestimmt. Sind diese Teilzweige ins besondere mit bipolaren Transistoren ausgebildet, läßt sich das genannte Stromverhältnis über die Flächenverhältnisse der Emitterflächen dieser Transistoren in den verschiedenen Teilzweigen sehr einfach und präzise vorbestimmen.

In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung ist der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe mit einer Anzapfung der ersten Lastimpedanz und der genannte eine der zweiten Ausgangs zweige der dritten Differenzverstärkerstufe mit einer Anzapfung der zweiten Lastimpedanz gekoppelt.

Durch eine derartige Anordnung, die ebenfalls mit lediglich einer ersten Differenzver stärkerstufe zum Verstärken des Signals auskommt, wird eine weitere Schaltungsverein fachung erzielt. Die Mindestverstärkung wird hierbei durch ein Impedanzverhältnis vor gegeben, welches von der Anordnung der Anzapfungen bestimmt wird. Werden insbeson dere rein ohmsche Lastimpedanzen gewählt, bestimmt sich die Mindestverstärkung aus einem Widerstandsverhältnis, welches insbesondere in integrierter Schaltungstechnik sehr präzise reproduzierbar ist. Dies ermöglicht die Einhaltung enger Toleranzen trotz niedriger Kosten in der Großserienfertigung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung mit wenigstens zwei steuerbaren Verstärkeranordnungen der vorbeschriebenen Art sind die zweite und dritte Differenzverstärkerstufe der steuerbaren Verstärkeranordnungen durch gemeinsame Steuersignale steuerbar und weisen gegeneinander derart versetzte Steuerkennlinien auf, daß ein Umsteuern der in den Ausgangszweigen der zweiten und dritten Differenzver stärkerstufe fließenden Teilströme in den einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen bei unterschiedlichen Werten der gemeinsamen Steuersignale erfolgt.

Damit ist in einer solchen Anordnung ohne zusätzliche Schaltmaßnahmen eine erwünschte Abfolge der Verstärkungssteuerung der einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen, d. h. Einzelverstärkerstufen, möglich.

Vorzugsweise sind in einer derartigen Anordnung die Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe mit Transistoren ausgebildet, deren Hauptstrompfade stromführende Querschnittsflächen aufweisen, durch deren Dimensionierung das Um steuern der Teilströme in den Ausgangszweigen der zweiten und dritten Differenzver stärkerstufen der einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen bei den in den einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen unterschiedlichen Werten der gemeinsamen Steuer signale bestimmt ist.

Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist das beschriebene Um steuern der genannten Teilströme in den einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen bei unterschiedlichen Werten der gemeinsamen Steuersignale sehr einfach und präzise ausführ bar.

Die Zeichnung, in deren Figuren übereinstimmende Elemente mit denselben Bezugs zeichen versehen sind, zeigt in

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnungen.

Das Ausführungsbeispiel der steuerbaren Verstärkeranordnung nach Fig. 1 enthält eine erste Differenzverstärkerstufe 1, die aus zwei bipolaren Transistoren 11, 12 vom npn- Leitungstyp aufgebaut ist, deren miteinander verbundene Emitter-Anschlüsse über eine Gleichstromquelle 13 an Masse 14 angeschlossen sind.

Eine zweite Differenzverstärkerstufe 2 umfaßt einen dritten bipolaren Transistor 21, einen vierten bipolaren Transistor 22 und einen fünften bipolaren Transistor 23. Der dritte, vier te und fünfte bipolare Transistor 21, 22, 23 sind ebenfalls vom npn-Leitungstyp. Der drit te bipolare Transistor bildet einen ersten Ausgangszweig der zweiten Differenzverstärker stufe 2. Der vierte bipolare Transistor 22 bildet einen ersten Teilzweig des zweiten Aus gangszweigs und der fünfte bipolare Transistor 23 einen zweiten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs der zweiten Differenzverstärkerstufe 2. Der dritte, vierte und fünfte bipolare Transistor 21, 22, 23 sind mit ihren Emitteranschlüssen mit einem Kollektor anschluß des ersten bipolaren Transistors 11 verbunden, wodurch die zweite Diffe renzverstärkerstufe 2 mit dem ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe 1 verbunden ist. Ein Kollektoranschluß des fünften bipolaren Transistors 23 ist mit einem Stromversorgungsanschluß 15 verbunden. Kollektoranschlüsse des dritten und vierten bipolaren Transistors 21, 22 sind miteinander an einen ersten Anschluß einer ersten Last impedanz 4 angeschlossen, die anderseitig mit dem Stromversorgungsanschluß 15 verbun den ist. Die erste Lastimpedanz 4 ist vorzugsweise als ohmscher Widerstand ausgebildet.

Eine dritte Differenzverstärkerstufe 3 ist bevorzugt spiegelbildlich zur zweiten Differenz verstärkerstufe 2 aufgebaut und umfaßt einen sechsten bipolaren Transistor 31, der einen ersten Ausgangszweig der dritten Differenzverstärkerstufe bildet, einen siebten bipolaren Transistor 32, der einen ersten Teilzweig eines zweiten Ausgangszweigs der dritten Diffe renzverstärkerstufe 3 bildet, und einen achten bipolaren Transistor 33, der einen zweiten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs der dritten Differenzverstärkerstufe 3 bildet. Der sechste, siebte und achte bipolare Transistor 31, 32, 33 sind ebenfalls vom npn-Leitungs typ und mit ihren Emitteranschlüssen gemeinsam mit einem Kollektoranschluß des zwei ten bipolaren Transistors 12 verbunden. Auf diese Weise ist der zweite Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe 1 mit der dritten Differenzverstärkerstufe 3 gekoppelt. Ein Kollektoranschluß des achten bipolaren Transistors 33 ist mit dem Stromversorgungsan schluß 15 verbunden, und Kollektoranschlüsse des sechsten und siebten bipolaren Tran sistors 31, 32 sind miteinander an einen ersten Anschluß einer zweiten Lastimpedanz 5 an geschlossen, die anderseitig ebenfalls an den Stromversorgungsanschluß 15 geführt ist.

Basisanschlüsse des ersten und zweiten bipolaren Transistors 11, 12 bilden Eingangs anschlüsse für ein zu verarbeitendes Signal, welches nach einer Verstärkung in der ersten Differenzverstärkerstufe 1 an den verbundenen Kollektorenanschlüssen des dritten und vierten bipolaren Transistors 21, 22 bzw. des sechsten und siebten bipolaren Transistors 31, 32 abgegriffen werden kann. Der dritte und der sechste bipolare Transistor 21, 31 sind mit ihren Basisanschlüssen zu einem ersten Steueranschluß 16 zusammengeführt. Entspre chend sind Basisanschlüsse des vierten, fünften, siebten und achten bipolaren Transistors 22, 23, 32, 33 gemeinsam an einen zweiten Steueranschluß 17 geführt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Steueranschluß 16, 17 kann ein Steuersignal zum Umsteuern der ersten bzw. zweiten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3 derart angelegt werden, daß wahlweise die ersten oder die zweiten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3 in vorbestimmtem Maß leitend gesteuert werden. Dadurch fließen Ströme in den Ausgangszweigen der ersten Differenzverstärker stufe 1 wahlweise in vorbestimmtem Maß durch die ersten oder die zweiten Ausgangs zweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3.

Im Betrieb der steuerbaren Verstärkeranordnung nach Fig. 1 fließt in den Ausgangs zweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 ein durch das Eingangssignal an den Basis anschlüssen des ersten und des zweiten bipolaren Transistors 11, 12 modulierter Strom. Wird nun das Potential am ersten Steueranschluß 16 gegenüber dem Potential am zweiten Steueranschluß 17 hinreichend hoch gewählt, fließen die Ströme aus den Ausgangszweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 durch die ersten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3 sowie durch die Lastimpedanzen 4, 5. Damit ist die steuerbare Verstärkeranordnung auf ihren höchstmöglichen Verstärkungsfaktor eingestellt.

Wird nun das Potential am ersten Steueranschluß 16 gegenüber demjenigen am zweiten Steueranschluß 17 verringert, fließt ein zunehmender Teil der Ströme in den Ausgangs zweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 nicht mehr durch die ersten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3, sondern durch deren zweite Aus gangszweige. Hier teilen sie sich auf die Teilzweige auf. Die Stromanteile durch die ersten Teilzweige, gebildet durch den vierten und siebten bipolaren Transistor 22 bzw. 32, fließen ebenfalls den Lastimpedanzen 4 bzw. 5 zu und tragen somit zur Verstärkung des über die Basisanschlüsse der Transistoren 11, 12 der ersten Differenzverstärkerstufe 1 zugeführten Eingangssignals bei. Die Stromanteile durch die zweiten Teilzweige, gebildet durch den fünften und den achten bipolaren Transistor 23, 33, fließen jedoch unmittelbar zum Stromversorgungsanschluß 15 und leisten somit keinen Beitrag zur Signalverstärkung. In dem Maße, wie sich die Potentiale am ersten und zweiten Steueranschluß 16, 17 im be schriebenen Sinne weiter verschieben, werden die Ströme aus den Ausgangszweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 auf die zweiten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 2, 3 umgeleitet. Im Endzustand, wenn das Potential am ersten Steueranschluß 16 wesentlich niedriger ist als am zweiten Steueranschluß 17, fließen in den ersten Ausgangszweigen, d. h. dem dritten und sechsten bipolaren Transistor 21, 31, keine Ströme mehr. In diesem Betriebszustand tragen nur noch die Teilströme in den er sten Teilzweigen der zweiten Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstärker stufe 2, 3, d. h. im vierten und siebten bipolaren Transistor 22,32, zur Verstärkung bei. Der Verstärkungsfaktor der steuerbaren Verstärkeranordnung wird somit in einem Maße ver ringert, welches durch die Stromaufteilung zwischen dem vierten und fünften bzw. dem siebten und achten bipolaren Transistor 22, 23 bzw. 32, 33 vorgegeben ist. Dieses Strom verhältnis läßt sich sehr präzise durch die Emitterflächenverhältnisse der genannten bipola ren Transistoren einstellen. Damit ist einfach und genau eine Mindestverstärkung vorgeb bar.

Fig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen, steuerbaren Verstär keranordnung eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1, in der vereinfachte Schal tungen für die zweite und die dritte Differenzverstärkerstufe zur Anwendung gelangen, die mit den Bezugszeichen 6 bzw. 7 bezeichnet sind. In diesen Ausgestaltungen umfassen die zweite bzw. dritte Differenzverstärkerstufe 6 bzw. 7 als zweiten Ausgangszweig je einen bi polaren Transistor, nämlich den neunten bipolaren Transistor 24, der den zweiten Aus gangszweig der zweiten Differenzverstärkerstufe 6 bildet, und den zehnten bipolaren Tran sistor 34, der den zweiten Ausgangszweig der dritten Differenzverstärkerstufe 7 bildet. Die Basisanschlüsse des neunten und des zehnten bipolaren Transistors 24, 34, die wieder vom npn-Leitungstyp sind, sind wieder mit dem zweiten Steueranschluß 17 verbunden. Kollek toranschlüsse des neunten und des zehnten bipolaren Transistors 24, 34 sind an je eine An zapfung 43 bzw. 53 der Lastimpedanzen 4 bzw. 5 geführt. Diese umfassen im Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 je zwei Teilimpedanzen 41, 42 bzw. 51, 52, die je Lastimpedanz in Reihe zwischen dem ersten Ausgangszweig (Kollektoranschluß) der zweiten bzw. dritten Differenzverstärkerstufe 6 bzw. 7 und dem Stromversorgungsanschluß 15 angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen steuerbaren Verstärkeranordnung wer den die Ströme in den Ausgangszweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 entsprechend den elektrischen Potentialen auf dem ersten und dem zweiten Steueranschluß 16, 17 auf den dritten und den sechsten bipolaren Transistor 21 bzw. 31 oder auf den neunten und zehnten bipolaren Transistor 24, 34 aufgeteilt. Dabei rufen die Ströme in den ersten Aus gangszweigen der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe 6, 7, d. h. in den Kollektor anschlüssen des dritten und des sechsten bipolaren Transistors 21, 31, an den gesamten Lastimpedanzen 4, 5 eine Signalspannung hervor, wohingegen die Ströme in den zweiten Ausgangszweigen, den Kollektoranschlüssen des neunten und des zehnten bipolaren Tran sistors 24, 34, Spannungen nur an den zweiten Teilimpedanzen 42, 52 hervorrufen. Die Amplituden der Spannungen an den Teilimpedanzen 42, 52 sind geringer als die Ampli tuden an den gesamten Lastimpedanzen 4, 5. Durch Umsteuern der Ströme aus den Aus gangszweigen der ersten Differenzverstärkerstufe 1 von den ersten Ausgangszweigen der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufen 6, 7 auf deren zweite Ausgangszweige wird somit der Verstärkungsfaktor der steuerbaren Verstärkeranordnung nach Fig. 2 verrin gert. Diese Verringerung erfolgt durch ein Steuersignal an den Steueranschlüssen 16, 17 kontinuierlich. Die Mindestverstärkung bestimmt sich aus dem Verhältnis der Werte der Teilimpedanzen 41, 42 bzw. 51, 52 zueinander. Dabei entspricht das Verhältnis der Impe danzwerte der zweiten Teilimpedanz 42 bzw. 52 zum Impedanzwert der gesamten Lastim pedanz 4 bzw. 5 der Verringerung des Verstärkungsfaktors der steuerbaren Verstärkeran ordnung gegenüber ihrem höchstmöglichen Verstärkungsfaktor. Beträgt beispielsweise der Impedanzwert der zweiten Teilimpedanz 42 bzw. 52 je ein Zehntel des Impedanzwertes der gesamten Lastimpedanz 4 bzw. 5, beträgt die Mindestverstärkung ein Zehntel des höchstmöglichen Verstärkungsfaktors.

Auch in dieser Ausführungsform wird nur eine erste Differenzverstärkerstufe benötigt. Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 ergibt sich noch eine weitere Einsparung von Bauelementen. Vorzugsweise sind die Lastimpedanzen 4, 5 als ohmsche Widerstände ausgeführt. Insbesondere in integrierter Schaltungstechnik lassen sich Widerstandsverhält nisse mit hoher Genauigkeit in der Fertigung reproduzieren, so daß mit geringem Auf wand eine sehr zuverlässige Schaltungsanordnung geschaffen werden kann.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einer ersten steuerbaren Ver stärkeranordnung 100 und einer zweiten steuerbaren Verstärkeranordnung 200, die jede für sich gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 aufgebaut sind und deren Elemente Bezugszeichen tragen, die aus übereinstimmenden Elementen der Fig. 2 abgeleitet sind, und zwar für die erste steuerbare Verstärkeranordnung 100 durch Addition der Zahl 100 zum Bezugszeichen des betreffenden Elements und für die zweite steuerbare Verstärker anordnung 200 durch Addition der Zahl 200 zum Bezugszeichen des betreffenden Ele ments. Die Einzelheiten ergeben sich aus der anliegenden Bezugszeichenliste.

Der ersten steuerbaren Verstärkeranordnung 100 wird über Eingangsanschlüsse 161, 162, die mit den Basisanschlüssen des ersten bzw. zweiten bipolaren Transistors 111 bzw. 112 verbunden sind, ein zu verstärkendes Eingangssignal zugeleitet. Die Kollektoranschlüsse des dritten und des sechsten bipolaren Transistors 121, 131 der ersten steuerbaren Ver stärkeranordnung 100 dienen als Ausgänge und sind über Verbindungsleitungen 163, 164 mit den Basisanschlüssen des ersten bzw. zweiten bipolaren Transistors 211, 212 der zwei ten steuerbaren Verstärkeranordnung 200 verbunden. Die Kollektoranschlüsse des dritten und des sechsten bipolaren Transistors 221, 231 der zweiten steuerbaren Verstärkeranord nung 200 sind mit Ausgangsanschlüssen 261 bzw. 262 zum Abgeben eines verstärkten Ausgangssignals verbunden. Die Basisanschlüsse der Transistoren der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufen 106, 107, 206, 207 sind in der zu Fig. 2 beschriebenen Weise mit den für beide steuerbaren Verstärkeranordnungen 100, 200 gemeinsamen Steueran schlüssen 16, 17 verbunden. Über diese werden die Verstärkungsfaktoren beider steuerba rer Verstärkeranordnungen gemeinsam gesteuert. Dabei werden die Verstärkungsfaktoren der einzelnen Verstärkeranordnungen 100, 200 nacheinander umgesteuert, wenn die neunten und zehnten bipolaren Transistoren 124, 134 bzw. 224, 234 in den unterschied lichen Verstärkeranordnungen 100 bzw. 200 mit unterschiedlichen Emitterflächen ausge staltet sind. Die Abfolge des Regelungseinsatzes der einzelnen steuerbaren Verstärkeranord nungen 100, 200 wird dann über die Verhältnisse dieser Emitterflächen zueinander festge legt.

In weiteren Abwandlungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können nicht nur Anordnungen mit einer größeren Anzahl steuerbarer Verstärkeranordnungen aufge baut werden, sondern es können auch Transistoren beispielsweise einer anderen Bauart eingesetzt werden, wie etwa vom entgegengesetzten Leitungstyp oder in der Form von Feldeffekttransistoren.

In einem ersten Dimensionierungsbeispiel der Anordnung nach Fig. 3 weisen der neunte und zehnte bipolare Transistor 124, 134 der ersten steuerbaren Verstärkeranordnung 100 und der dritte und sechste bipolare Transistor 221, 231 der zweiten steuerbaren Verstär keranordnung 200 größere Emitterflächen als der dritte und sechste bipolare Transistor 121, 131 der ersten steuerbaren Verstärkeranordnung 100 und der neunte und zehnte bipolare Transistor 224 bzw. 234 der zweiten steuerbaren Verstärkeranordnung 200 auf. Beim kontinuierlichen Verringern einer in Pfeilrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Steueranschluß 16, 17 angelegten Spannung als Steuersignal beginnt die erste steuerbare Verstärkeranordnung 100 als erste mit einer Verringerung ihres Verstärkungs faktors. Wird diese Relation der Emitterflächen vertauscht, regelt die zweite steuerbare Verstärkeranordnung 200 zuerst ab.

In einer Abwandlung des vorstehend beschriebenen Dimensionierungsbeispiels der Anord nung nach Fig. 3 können auch die Emitterflächen nur einer der beiden steuerbaren Ver stärkeranordnungen 100, 200 in der dargestellten Weise dimensioniert werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Erste Differenzverstärkerstufe

2

Zweite Differenzverstärkerstufe (

Fig.

1)

3

Dritte Differenzverstärkerstufe (

Fig.

1)

4

Erste Lastimpedanz

5

Zweite Lastimpedanz

6

Zweite Differenzverstärkerstufe (

Fig.

2)

7

Dritte Differenzverstärkerstufe (

Fig.

2)

11

Erster bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

1

12

Zweiter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

1

13

Gleichstromquelle

14

Masse

15

Stromversorgungsanschluß

16

Erster Steueranschluß

17

Zweiter Steueranschluß

21

Dritter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

2

(

Fig.

1) bzw. von

6

(

Fig.

2)

22

Vierter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet ersten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs von

2

(

Fig.

1)

23

Fünfter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs von

2

(

Fig.

1)

24

Neunter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

6

(

Fig.

2)

31

Sechster bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

3

(

Fig.

1) bzw. von

6

(

Fig.

2)

32

Siebter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet ersten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs von

3

(

Fig.

1)

33

Achter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Teilzweig des zweiten Ausgangszweigs von

3

(

Fig.

1)

34

Zehnter bipolarer Transistor, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

7

(

Fig.

2)

41

Erste Teilimpedanz von

4

42

Zweite Teilimpedanz von

4

43

Anzapfung von

4

51

Erste Teilimpedanz von

5

52

Zweite Teilimpedanz von

5

53

Anzapfung von

5

100

Erste steuerbare Verstärkeranordnung (

Fig.

3)

101

Erste Differenzverstärkerstufe von

100

(

Fig.

3)

104

Erste Lastimpedanz von

100

(

Fig.

3)

105

Zweite Lastimpedanz von

100

(

Fig.

3)

106

Zweite Differenzverstärkerstufe von

100

(

Fig.

3)

107

Dritte Differenzverstärkerstufe von

100

(

Fig.

3)

111

Erster bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

101

(

Fig.

3)

112

Zweiter bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

101

(

Fig.

3)

113

Gleichstromquelle von

100

(

Fig.

3)

121

Dritter bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

106

(

Fig.

3)

124

Neunter bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

106

(

Fig.

3)

131

Sechster bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangs zweig von

107

(

Fig.

3)

134

Zehnter bipolarer Transistor von

100

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

107

(

Fig.

3)

141

Erste Teilimpedanz von

104

(

Fig.

3)

142

Zweite Teilimpedanz von

104

(

Fig.

3)

143

Anzapfung von

104

(

Fig.

3)

151

Erste Teilimpedanz von

105

(

Fig.

3)

152

Zweite Teilimpedanz von

105

(

Fig.

3)

153

Anzapfung von

105

(

Fig.

3)

161

Erster Eingangsanschluß (für ein zu verstärkendes Signal) (

Fig.

3)

162

Zweiter Eingangsanschluß (für ein zu verstärkendes Signal) (

Fig.

3)

163

Erste Verbindungsleitung (

Fig.

3)

164

Zweite Verbindungsleitung (

Fig.

3)

200

Zweite steuerbare Verstärkeranordnung (

Fig.

3)

201

Erste Differenzverstärkerstufe von

200

(

Fig.

3)

204

Erste Lastimpedanz von

200

(

Fig.

3)

205

Zweite Lastimpedanz von

200

(

Fig.

3)

206

Zweite Differenzverstärkerstufe von

200

(

Fig.

3)

207

Dritte Differenzverstärkerstufe von

200

(

Fig.

3)

211

Erster bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

201

(

Fig.

3)

212

Zweiter bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

201

(

Fig.

3)

213

Gleichstromquelle von

200

(

Fig.

3)

221

Dritter bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangszweig von

206

(

Fig.

3)

224

Neunter bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangs zweig von

206

(

Fig.

3)

231

Sechster bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet ersten Ausgangs zweig von

207

(

Fig.

3)

234

Zehnter bipolarer Transistor von

200

, npn-Leitungstyp: bildet zweiten Ausgangszweig von

207

(

Fig.

3)

241

Erste Teilimpedanz von

204

(

Fig.

3)

242

Zweite Teilimpedanz von

204

(

Fig.

3)

243

Anzapfung von

204

(

Fig.

3)

251

Erste Teilimpedanz von

205

(

Fig.

3)

252

Zweite Teilimpedanz von

205

(

Fig.

3)

253

Anzapfung von

205

(

Fig.

3)

261

Erster Ausgangsanschluß von

200

(für verstärktes Signal) (

Fig.

3)

262

Zweiter Ausgangsanschluß von

200

(für verstärktes Signal) (

Fig.

3)

Claims

1. Steuerbare Verstärkeranordnung, umfassend
eine erste Differenzverstärkerstufe mit einem ersten und einem zweiten Ausgangs zweig,
eine zweite Differenzverstärkerstufe, die mit dem ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangszweig umfaßt, auf die ein erster Strom im ersten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird,
eine dritte Differenzverstärkerstufe, die mit dem zweiten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe gekoppelt ist und wenigstens je einen ersten und zweiten Ausgangszweig umfaßt, auf die ein zweiter Strom im zweiten Ausgangszweig der ersten Differenzverstärkerstufe steuerbar in Teilströme aufgeteilt wird,
eine mit einem der ersten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe gekoppelte erste Lastimpedanz zum Erzeugen einer ersten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom und
eine mit einem der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe gekoppelte zweite Lastimpedanz zum Erzeugen einer zweiten Ausgangsspannung aus dem im genannten der ersten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilstrom,
worin durch wenigstens einen der zweiten Ausgangszweige der zweiten bzw. dritten Differenzverstärkerstufe die erste bzw. zweite Lastimpedanz zu einem vorgegebenen Anteil überbrückt wird.

2. Steuerbare Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe zwei gemeinsam gesteuerte Teilzweige umfaßt, von denen ein erster Teilzweig mit der ersten Lastimpedanz gekoppelt ist, und daß der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe zwei gemeinsam gesteuerte Teilzweige umfaßt, von denen ein erster Teilzweig mit der zweiten Lastimpedanz gekoppelt ist.

3. Steuerbare Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der zweiten Differenzverstärkerstufe mit einer Anzapfung der ersten Lastimpedanz und der genannte eine der zweiten Ausgangszweige der dritten Differenzverstärkerstufe mit einer Anzapfung der zweiten Lastimpedanz gekoppelt ist.

4. Anordnung zum Verarbeiten elektrischer Signale, gekennzeichnet durch wenigstens eine steuerbare Verstärkeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

5. Anordnung nach Anspruch 4 mit wenigstens zwei steuerbaren Verstärkeranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Differenzverstärkerstufe der steuerbaren Verstärkeranordnungen durch gemeinsame Steuersignale steuerbar sind und gegeneinander derart versetzte Steuerkennlinien aufweisen, daß ein Umsteuern der in den Ausgangs zweigen der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufe fließenden Teilströme in den einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen bei unterschiedlichen Werten der gemein samen Steuersignale erfolgt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangszweige der zweiten und dritten Differenzverstär kerstufe mit Transistoren ausgebildet sind, deren Hauptstrompfade stromführende Quer schnittsflächen aufweisen, durch deren Dimensionierung das Umsteuern der Teilströme in den Ausgangszweigen der zweiten und dritten Differenzverstärkerstufen der einzelnen steuerbaren Verstärkeranordnungen bei den in den einzelnen steuerbaren Verstärker anordnungen unterschiedlichen Werten der gemeinsamen Steuersignale bestimmt ist.