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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Verstärkerschaltung
und insbesondere eine Verstärkerschaltung,
die einen Hauptstufenverstärker und
mindestens einen Nebenstufenverstärker aufweist, so dass die
Verstärkerschaltung
ermöglicht, eingangssignalabhängig zwischen
dem Hauptstufenverstärker
und dem Nebenstufenverstärker
umzuschalten.
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Bei rauscharmen Hochfrequenzverstärkern mit
hoher Verstärkung,
die als LNA (LNA = Low Noise Amplifier) bezeichnet werden, ist es
sehr wichtig, den Hochfrequenzeingang möglichst wenig zu belasten. Sind
nun jedoch mehrere Verstärkungsstufen
gefordert, zwischen denen umgeschaltet werden kann, wie es insbesondere
im Bereich der mobilen Telekommunikation und dort insbesondere bei
Mobiltelefonen der Fall sein kann, so müssen diese auch am HF-Eingang
angekoppelt werden. Durch diese Nebenstufen wird eine zur Hauptstufe
parallele Kapazität
erzeugt und somit die Performance der Hauptstufe reduziert. Die
gleiche Problematik gilt in leicht abgeschwächter Form auch für die Ausgangsseite
der Verstärkeranordnung,
da die Nebenstufe oder mehrere Nebenstufen parallel zwischen den
HF-Eingang und den HF-Ausgang geschaltet sind.
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Bei einem solchen mehrstufigen HF-Verstärker, bei
dem mehrere Verstärkerstufen
mit unterschiedlicher Verstärkung
parallel geschaltet sind, ist es möglich, abhängig vom Eingangssignalpegel
zwischen den unterschiedlichen Verstärkungsstufen umzuschalten,
um somit ein Übersteuern
der einzelnen Stufen zu vermeiden. Bei solchen LNAs mit mehreren
parallel geschalteten Verstärkungsstufen
ist es erforderlich, dass, unabhängig
davon, welche Verstärkungsstufe
zwischen den HF-Eingang und den HF-Ausgang geschaltet ist, eine
Eingangsanpassung bzw. Ausgangsanpassung gewährleistet wird, im Regelfall
auf 50 Ohm.
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Ein Beispiel einer Hauptstufe eines
HF-Verstärkers 10 gemäß dem Stand
der Technik ist in 1 gezeigt.
Der Hauptstufenverstärker
umfasst einen Bipolartransistor VT1, dessen Basisanschluss mit einem
HF-Eingang HFin verbunden ist. Der Emitteranschluss des Transistors
VT1 ist mit Masse verbunden. Der Kollektoranschluss des Transistors
VT1 ist über
einen Entkoppelkondensator VC1 mit einem HF-Ausgang HFout verbunden.
Ferner ist der Kollektor des Transistors VT1 über einen Widerstand VR1 und
eine Induktivität
VL1 mit einem Versorgungsspannungspotential Vcc verbunden. Zwischen
den Kollektoranschluss und den Basisanschluss des Hauptstufentransistors
VT1 ist ein weiterer Widerstand VR2 geschaltet. Der Widerstand VR2
dient zur Arbeitspunkteinstellung des Hauptstufentransistors VT1,
während
der Kondensator VC1 zur Gleichsignalentkopplung und die Induktivität VL1 als
HF-Drossel dient.
Der Widerstand VR1 und die Induktivität VL1 sind ferner als Last
für den
Bipolartransistor VT1 wirksam. Am HF-Eingang des Hauptstufenverstärkers 10 ist
vorzugsweise ein sogenannter LC-Sumpf, der eine externe Induktivität Lext und eine externe Kapazität Cext aufweist, vorgesehen. Dieser LC-Sumpf dient
dazu, Verzerrungen aufgrund des IIP3 (IIP3 = Input intercept point
3) zu reduzieren.
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Um bei hohem Eingangssignalpegel
eine Übersteuerung
eines solchen Hauptstufenverstärkers,
dessen Elemente dimensioniert sind, um eine hohe Verstärkung eines
Eingangssignals vom HF-Eingang
zum HF-Ausgang zu liefern, zu vermeiden, ist es bekannt, sogenannte
Gain-Step-Schaltungen einzusetzen. Diese können passiv oder aktiv sein.
Passive Gain-Step-Schaltungen sind solche, die keine Verstärkung zwischen
dem HF-Eingang und dem HF-Ausgang liefern, wenn sie eingeschaltet sind.
Bei derartigen passiven Realisierungen muss man jedoch damit leben,
dass eine Rückwärtsisolation
identisch mit der Vorwärtsdämpfung ist.
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Dennoch wurden in der Vergangenheit
aktive Gain-Step-Schaltungen
möglichst
vermieden, wobei, falls dennoch aktive Gain-Step-Stufen realisiert
wurden, diese zumeist ähnlich
der in 2 gezeigten Ausführung implementiert
wurden.
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Die in 2 gezeigte
Gain-Step-Schaltung 20, die als Nebenstufenverstärker bezeichnet
werden kann, umfasst einen Transistor T1, dessen Kollektoranschluss
an einem Schaltungsknoten 22 (siehe auch 1) mit dem Hauptstufenverstärker verbunden
ist, d. h. mit dem HF-Ausgang HFout hochfrequenzmäßig gekoppelt
ist. Der Emitteranschluss des Transistors T1 ist über einen
Widerstand R1 mit einem Bezugspotential, in der Regel Masse, verbunden.
Der Basisanschluss des Transistors T1 ist über einen Vorspannungswiderstand
VR1 mit einem Vorspannungsanschluss 26 verbunden und über eine Kapazität 24,
die das getrennte DC-Biasing des Basisanschlusses des Transistors
T1 ermöglicht,
mit dem HF-Eingang HFin verbunden. Somit ist die in 2 gezeigte Gain-Step-Schaltung 20 parallel
zu dem in 1 gezeigten
Hauptstufenverstärker 10 zwischen
den HF-Eingang HFin und den HF-Ausgang HFout geschaltet. Da der
Kollektoranschluss des Transistors T1 am Schaltungsknoten 22,
d. h. vor dem Entkoppelkondensator VC1 mit dem HF-Ausgang gekoppelt
ist, wird über
den Widerstand VR1 und die Induktivität VL1 eine geeignete Versorgungsspannung
an den Transistor T1 angelegt. Der in 2 gezeigte
Nebenstufenverstärker
ist dabei ausgelegt, um eine kleinere Verstärkung wie der Hauptstufenverstärker zu
liefern, so dass bei einem Eingangssignal mit starkem Pegel auf
den Nebenstufenverstärker
umgeschaltet werden kann, um ein Übersteuern des Hauptstufenverstärkers zu
vermeiden.
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Nachteilig an der oben beschriebenen
Lösung
ist jedoch, dass die Hauptstufe mit den Kapazitäten des Transistors T1 in einer
Größenordnung
von 200 bis 400 fF am HF-Eingang doch beträchtlich belastet wird. Dies
führt zu
einer entscheidenden Verschlechterung der Performance des Hauptstufenverstärkers in
bezug auf Verstärkung
und Rauschverhalten.
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Aus der
DE 10084663 T1 ist ein
Verstärker mit
geschaltetem Gewinn bekannt, bei dem in einem Zustand mit hohem
Gewinn ein erster Transistor in Emitterschaltung zwischen einem
HF-Eingang und einem
HF-Ausgang aktiv ist, während
in einem Zustand eines geringen Gewinns ein zweiter Transistor in
Basisschaltung eine schwache Verstärkung liefert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine Verstärkerschaltung
mit einem Hauptstufenverstärker
und einem Nebenstufenverstärker
zu schaffen, bei der eine Belastung des HF-Eingangs reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verstärkerschaltung
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft
eine Verstärkerschaltung
mit folgenden Merkmalen:
einem zwischen einen HF-Eingang und
einen HF-Ausgang geschalteten Hauptstufenverstärker;
einem Nebenstufenverstärker, der
parallel zu dem Hauptstufenverstärker
zwischen den HF-Eingang und den HF-Ausgang geschaltet ist, wobei
der Nebenstufenverstärker
folgende Merkmale aufweist:
einen Einkoppelbipolartransistor,
dessen Kollektoranschluss oder Emitteranschluss mit dem HF-Eingang
frequenzmäßig gekoppelt
ist, und dessen Kollektoranschluß oder Emitteranschluß, der nicht
mit dem HF-Eingang gekoppelt ist, mit einem Bezugspotential verbunden
ist; und
einen Auskoppelbipolartransistor, dessen Basisanschluss
mit dem Basisanschluss des Einkoppelbipolartransistors hochfrequenzmäßig gekoppelt
ist, dessen Kollektoranschluss oder Emitteranschluss mit dem HF-Ausgang
hochfrequenzmäßig gekoppelt
ist und dessen Kollektoranschluß oder
Emitteranschluß, der
nicht mit dem HF-Ausgang gekoppelt ist, mit einem Bezugspotential
verbunden ist, wobei der Auskoppelbipolartransistor ferner mit einem
Versorgungsspannungsanschluss gekoppelt ist,
wobei in einem
ersten Betriebsmodus der Hauptstufenverstärker eingeschaltet ist und
der Nebenstufenverstärker
ausgeschaltet ist und in einem zweiten Betriebsmodus der Hauptstufenverstärker ausgeschaltet
ist und der Nebenstufenverstärker
eingeschaltet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung
ist in einem High-Gain-Modus der Hauptstufenverstärker eingeschaltet,
während
der Nebenstufenverstärker
ausgeschaltet ist. Somit ist der Hauptstufenverstärker wirksam,
um ein Eingangssignal vom HF-Eingang zum HF-Ausgang zu koppeln,
während der
Nebenstufenverstärker
nicht wirksam ist, um ein Eingangssignal vom HF-Eingang zum HF-Ausgang zu
koppeln. In einem Gain-Step-Modus
ist der Hauptstufenverstärker
ausgeschaltet und der Nebenstufenverstärker eingeschaltet, so dass
in diesem Fall der Nebenstufenverstärker wirksam ist, um ein Eingangssignal
vom HF-Eingang zum HF-Ausgang zu koppeln.
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Im ausgeschalteten Zustand des Nebenstufenverstärkers sind
die in den HF-Weg geschalteten Diodenstrukturen des Einkoppelbipolartransistors und
des Auskoppelbipolartransistors in Sperrrichtung gepolt. Im eingeschalteten
Zustand des Nebenstufenverstärkers
werden geeignete Vorspannungen an den Einkoppelbipolartransistor
und den Auskoppelbipolartransistor angelegt, um die in den HF-Weg
geschaltete Diodenstruktur des Einkoppelbipolartransistors in Sättigung
in Flussrichtung zu betreiben und den Basisanschluss des Auskoppelbipolartransistors mit
einem Arbeitspunktpotential zu beaufschlagen, so dass der Auskoppelbipolartransistor
eine gewünschte
Vorwärtsübertragung,
d. h. Verstärkung, liefert.
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Da die Kapazität der Basis-Kollektor-Diode eines
Bipolartransistors im Regelfall kleiner ist als die Kapazität der Basis-Emitter-Diode desselben,
ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung der Kollektoranschluss des Einkoppelbipolartransistors
mit dem HF-Eingang hochfrequenzmäßig gekoppelt,
während
der Kollektoranschluss des Auskoppelbipolartransistors mit dem HF-Ausgang
hochfrequenzmäßig gekoppelt
ist.
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Die Vorspannungen des Einkoppelbipolartransistors
und des Auskoppelbipolartransistors im eingeschalteten Zustand des
Nebenstufenverstärkers
können
durch eine gemeinsame Bias-Versorgung
oder durch getrennte Bias-Versorgungen für den Einkoppelbipolartransistor
und den Auskoppelbipolartransistor, was eine höhere Flexibilität ermöglicht,
geliefert werden.
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Der Anschluss des Einkoppelbipolartransistors
und des Auskoppelbipolartransistors, der nicht mit dem HF-Eingang
bzw. dem HF-Ausgang gekoppelt ist, d. h. in der Regel der Emitteranschluss
derselben, ist über
einen jeweiligen Widerstand mit einem Bezugspotential, in der Regel
Masse, verbunden. Somit können
die Eingangsimpedanz und die Ausgangsimpedanz der Gain-Step-Schaltung
leicht durch Modifizierung der Transistorgröße und der genannten Widerstände eingestellt
werden, damit diese Impedanzen gleiche oder ähnliche Werte wie die der Hauptstufe
aufweisen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine
gute Anpassung am Ein-/Ausgang in der Nebenstufe. Zusätzlich wird
dabei die Anpassung der Hauptstufe nur unwesentlich verändert.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung verbraucht
die Gain-Step-Schaltung,
d. h. der Nebenstufenverstärker,
einen niedrigeren Betriebsstrom als der Hauptstufenverstärker. Darüber hinaus ist
der Vorwärtsübertragungsfaktor
in der Nebenstufe leicht durch Widerstände und den Steuerstrom, der durch
die Versorgungsspannung geliefert wird, einzustellen und leicht
in einem größeren Bereich
gegenüber
passiven Gain-Step-Schaltungen
für verschiedene
Anforderungen zu variieren. In der Nebenstufe können somit höhere IP3-Werte
(IP3 = third order intercept point) mit weniger Sromverbrauch erzielt
werden.
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Ist die Nebenstufe ausgeschaltet,
sind die Kollektor-Basis-Diode
des Einkoppelbipolartransistors und die Kollektor-Basis-Diode des Auskoppelbipolartransistors
in Sperrrichtung vorgespannt. Somit wird durch die geringe Sperrschichtkapazität dieser Dioden
in der Gain-Step-Schaltung eine gute Isolation der Gain-Step-Schaltung
zum Hauptstufenverstärker
ermöglicht.
Dies erklärt
die schon erwähnte Trennung
des Entwurfs der Schaltung für
die Hauptstufe und für
die Nebenstufe möglich,
was verkürzte Entwicklungszeiten
zur Folge hat.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
Prinzip besteht in der Kombination der Einkopplung über den
Einkoppelbipolartransistor und der Auskopplung über den Auskoppelbipolartransistor,
wobei jeweils (bei bevorzugten Ausführungsbeispielen) Kollektor-Basis-Diodenstrecken
oder (bei weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen) Emitter-Basis-Diodenstrecken des
Einkoppelbipolartransistors und des Auskoppelbipolartransistors
in den HF-Pfad geschaltet sind. Dadurch wird eine Hauptstufe in
einer Common-Emitter-Schaltung
nur minimal belastet und die Eingangsanpassung und Ausgangsanpassung
für alle
Stufen wird stark erleichtert.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen näher
läutert.
Es zeigen:
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1 ein
Beispiel eines bekannten Hauptstufenverstärkers;
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2 ein
Beispiel eines bekannten Nebenstufenverstärkers;
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3 ein
Beispiel eines Nebenstufenverstärkers
für ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung;
und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Nebenstufenverstärkers
für eine
erfindungsgemäße Verstärkerschaltung.
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Bezug nehmend auf die 3 und 4 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung
näher erläutert, wobei
zunächst
Bezug nehmend auf 3 auf einen
in derselben verwendeten Nebenstufenver stärker 30 eingegangen
wird. Der Nebenstufenverstärker 30 umfasst
einen Einkoppelbipolartransistor ET und einen Auskoppelbipolartransistor
AT. Der Eingangsanschluss des Einkoppelbipolartransistors ET ist
mit dem HF-Eingang HFin verbunden. Der Emitteranschluss des Einkoppelbipolartransistors
ET ist über einen
Widerstand Re1 mit einem Bezugspotential, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
Masse, verbunden. Der Kollektoranschluss des Auskoppelbipolartransistors
AT ist mit dem HF-Ausgang HFout hochfrequenzmäßig gekoppelt, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über eine
Diode D1 und einen Entkopplungskondensator C1. Ferner ist der Kollektoranschluss
des Auskoppelbipolartransistors AT über die Diode D1 mit einem
Versorgungsspannungsanschluss 32 verbunden, über den
eine Versorgungsspannung angelegt wird, die die Diode D1 in Flussrichtung
betreibt und den Arbeitsstrom für
den Auskoppelbipolartransistor AT liefert. Die Diode ist nicht zwingend
erforderlich, ist jedoch vorteilhaft, dahingehend, dass sie in der
Regel der Hauptstufe eine geringere Kapzität bietet als der Transistor
AT.
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Der Emitteranschluss des Auskoppelbipolartransistors
AT ist über
einen Widerstand Re2 mit einem Bezugspotential, bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
Masse, verbunden. Die Basisanschlüsse der Transistoren ET und
AT sind über
einen Vorspannungswiderstand Rb1 mit einem Vorspannungsanschluss
Bias1 verbunden. Durch geeignete Wahl der Größe von Rb1 kann ferner verhindert
werden, dass HF-Anteile zur Spannungsquelle verschwinden. Ferner
ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ein weiterer Vorspannungswiderstand Rb2, der jedoch optional ist,
zwischen den Basisanschluss des Einkoppelbipolartransistors und
den Vorspannungswiderstand Rb1 geschaltet. Der Vorspannungswiderstand
Rb2 ermöglicht
das Einstellen unterschiedlicher Basisspannungen am Einkoppelbipolartransistor
ET und Auskoppelbipolartransistor AT. Zusätzlich dämpft der Widerstand Rb2 das
zu übertragende
Signal, so dass durch geeignete Wahl desselben die Dämpfung eingestellt
werden kann. Die Vorspannungswiderstände Rb1 und Rb2 sind lediglich beispielhaft
für beliebige
Widerstandsanordnungen, die vorgesehen sein können, um das Anlegen einer
geeigneten Vorspannung an den Basisanschlüssen der Transistoren ET und
AT zu ermöglichen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung,
die den in 3 gezeigten
Nebenstufenverstärker
sowie einen Hauptstufenverstärker,
wie er in 1 gezeigt
ist, aufweist, ist in 4 gezeigt.
Dabei sind der Hauptstufenverstärker 10 und
der Nebenstufenverstärker 30 parallel
zwischen den HF-Eingang HFin und den HF-Ausgang HFout geschaltet.
Wie ferner in 4 zu sehen
ist, kann der in 3 gezeigte
Entkoppelkondensator C1 durch den in 1 gezeigten
Entkoppelkondensator VC1 gebildet sein, d. h. Hauptstufe und Nebenstufe
besitzen einen gemeinsamen Entkoppelkondensator. Ferner ist 4 zu entnehmen, dass der
in 3 gezeigte Versorgungsspannungsanschluss 32 bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
mit dem Kollektoranschluss des Hauptstufentransistors VT1 verbunden
ist bzw. demselben entspricht, so dass die Versorgungsspannung für den Auskoppeltransistor AT
der Versorgungsspannung des Hauptstufentransistors VT1 entspricht
und durch das Versorgungsspannungspotential Vcc, die Induktivität VL1 und
den Widerstand VR1 geliefert wird.
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Zunächst sei angenommen, dass die
Hauptstufe aktiv ist und die Nebenstufe inaktiv ist. In diesem Fall
liegt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel an
dem Vorspannungsanschluss Bias1 ein Potential von 0 Volt an. Am
Basisanschluss des Hauptstufentransistors VT1 liegt das Arbeitspunktpotential
desselben, das beispielsweise 0,8 Volt beträgt. Somit beträgt die Kollektor-Basis-Spannung
des Einkoppeltransistors ET 0,8 Volt, so dass die Basis-Kollektor-Diode
des Einkoppelbipolartransistors ET in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist.
Somit zeigt diese Basis-Kollektor-Diode die kleinstmögliche Kapazität. Die Basis-Kollektor-Diode
des Auskoppelbipolartransistors AT ist ebenfalls in Sperrrichtung
gepolt, nachdem über
Vcc an einem Schaltungsknoten 34 ein vorbestimmtes positives
Potential von beispielsweise etwa 2,7 Volt vorliegt, während der
Basisanschluss des Auskoppeltransistors AT auf 0 Volt ist.
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Die Diode D1 ist vorgesehen, um zu
erreichen, dass die Hauptstufe auch am Ausgang nur eine kleine Kapazität, in Serie
zur Basis-Kollektor-Kapazität
des Auskoppelbipolartransistors AT sieht. Die Diode D1 wird durch
das Potential am Schaltungsknoten 34 in Flussrichtung vorgespannt.
Das Vorsehen der Diode ist optional, um das Verhalten am Ausgang zu
verbessern, da der Auskoppelbipolartransistor, um eine vorbestimmt
Verstärkung
zu erreichen bzw. damit eine gewünschte
Ausgangsanpassung erreicht werden kann, hinsichtlich seiner Größe derart
ausgebildet sein kann, dass durch die Kollektor-Basis-Kapazität desselben
in Sperrrichtung keine gewünschte Entkopplung
am Ausgang erreicht werden kann. In einem solchen Fall kann das
Verhalten durch das Vorsehen der Diode D1 verbessert werden. Parallel zu
der Diode kann ein hochohmiger Widerstand geschaltet sein, um beim
Umschalten einen DC-Pfad zu schaffen.
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Wie oben beschrieben wurde, ist somit
im High-Gain-Modus die Hauptstufe aktiv, um ein Eingangssignal vom
HF-Eingang zum HF-Ausgang zu verstärken, während die Nebenstufe 30 inaktiv
ist und durch die beschriebenen kleinen Kapazitäten von der Hauptstufe entkoppelt
ist.
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Die Nebenstufe wird aktiviert bzw.
eingeschaltet, indem eine Vorspannung an den Vorspannungsanschluss
Bias1 angelegt wird. Diese Vorspannung muss ausreichend sein, um
die Kollektor-Basis-Diode
des Einkoppelbipolartransistors ET in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, um
dadurch ein gedämpftes
Einkoppeln der HF-Leistung in den Nebenstufenverstärker zu
ermöglichen.
Die am Vorspannungsanschluss Bias1 anliegende Vorspannung schaltet
ferner den Auskoppeltransistor AT, an dem über den Schaltungsknoten 34 eine
Versorgungsspannung anliegt, in den gewünschten Arbeitspunkt, so dass
dieser eine Verstärkung
des über
den Einkoppeltransistor ET eingekoppelten HF-Signals liefert, wobei
das HF-Signal über
die Diode D1 und den Entkoppelkondensator VC1 zu dem HF-Ausgang HFout
gekoppelt wird.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt der Einkoppeltransistor
ET ferner als Schalter, um den Hauptstufenverstärker auszuschalten. Genauer
gesagt wird durch das Zuschalten der Vorspannung am Vorspannungsanschluss
Bias1 sowohl die Kollektor-Basis-Diode als auch die Basis-Emitter-Diode des Einkoppelbipolartransistors
ET in Flussrichtung gepolt, so dass über den Transistor ET und den
Widerstand Re1 das Potential am Basisanschluss des Hauptstufentransistors
VT1 derart heruntergezogen wird, dass der Hauptstufenverstärker ausgeschaltet
wird. Alternativ könnte
ein separater Schalter zum Abschalten des Hauptstufenverstärkers, wenn
der Nebenstufenverstärker
eingeschaltet wird, vorgesehen sein.
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Der erfindungsgemäße Aufbau des Nebenstufenverstärkers ermöglicht neben
einer sehr geringen Belastung des HF-Eingangs und des HF-Ausgangs,
die durch die schaltbaren Kapazitäten der Basis-Kollektor-Diode
von Bipolartransistoren erreicht wird, ferner eine gute Impedanzanpassung
am Eingang und am Ausgang. Genauer gesagt kann eine gewünschte Eingangsanpassung
durch Variieren der Transistorgröße des Einkoppeltransistors
ET sowie durch Variieren des Emitterwiderstands Re1 erreicht werden.
Eine Ausgangsanpassung kann auf vergleichbare Weise durch Verändern der
Transistorgröße des Auskoppeltransistors
AT sowie durch Variieren des Emitterwiderstands Reg erreicht werden.
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Eine alternative Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Nebenstufenverstärkers ist
in 5 gezeigt, in der
Elemente, die denen von 3 entsprechen
können,
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Gemäß 5 ist statt einer gemeinsamen Vorspannungseinrichtung
für den
Einkoppelbipolartransistor und den Auskoppelbipolartransistor jeweils eine
getrennte Vorspannungseinrichtung vorgesehen. Dabei ist die Basis
des Einkoppelbipolartransistors ET über einen Vorspannungswiderstand
Rb3 mit einem ersten Vorspannungsanschluss Bias2 verbunden, während der
Basisanschluss des Auskoppelbipolartransistors AT über einen
Vorspannungswiderstand Rb4 mit einem zweiten Vorspannungsanschluss
Bias3 verbunden ist. Um eine Entkopplung der über die jeweiligen Vorspannungsanschlüsse Bias2
bzw. Bias3 gelieferten Vorspannungen zu erreichen, sind die Basisanschlüsse des
Einkoppelbipolartransistors ET und des Auskoppelbipolartransistors
AT über
eine Koppelkapazität 36 gleichsignalmäßig getrennt
und hochfrequenzmäßig gekoppelt.
Somit ist es gemäß dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
möglich,
die Basispotentiale des Einkoppelbipolartransistors ET und des Auskoppelbipolartransistors
AT separat voneinander einzustellen.
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Die Vorspannung an den Vorspannungsanschlüssen Bias1,
Bias2 und Bias3 zum Zuschalten bzw. Abschalten von Haupt- und Neben-Stufen
wird abhängig
vom Pegel eines am HF-Eingang anliegenden Eingangssignals angelegt.
Zur Steuerung des Anlegens der Vorspannung dient üblicherweise
ein externes Steuersignal, das in Abhängigkeit vom Abtasten eines
Pegels dieses Eingangssignals erzeugt wird.
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Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben
wurden, bei denen lediglich eine Nebenstufe parallel zu einer Hauptstufe
geschaltet ist, kann eine erfindungsgemäße Verstärkerschaltung eine Mehrzahl
von Nebenstufen, die parallel zu einer Hauptstufe geschaltet sind,
aufweisen, wobei die jeweiligen Nebenstufen jeweils im inaktiven
Zustand durch die beschriebenen geringen Kapazitäten von den anderen Stufen
entkoppelt sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Realisierung
von Verstärkerschaltungen
mit drei oder mehr verschiedenen Gain-Stufen mit sehr großer Linearität. Zudem liefern
die erfindungsgemäßen aktiven
Nebenstufen eine hohe Rückwärtsdämpfung,
die bei vielen Anwendungen von HF-Verstärkern gefordert werden, wobei
eine solche Rückwärtsdämpfung durch
passive Stufen, bei denen die Vorwärtsdämpfung und Rückwärtsdämpfung gleich
groß ist,
nicht zu erreichen ist.
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- 10
- Hauptstufenverstärker
- VT1
- Hauptstufentransistor
- HFin
- HF-Eingang
- HFout
- HF-Ausgang
- VC1
- Entkoppelkondensator
- VR1,
VR2
- Widerstände
- VL1
- Induktivität
- Vcc
- Versorgungsspannungspotential
- Lext
- externe
Induktivität
- Cext
- externe
Kapazität
- 20
- Gain-Step-Schaltung
- 22
- Schaltungsknoten
- T1
- Transistor
- R1
- Widerstand
- 24
- Kapazität
- VR1
- Vorspannungswiderstand
- 26
- Vorspannungsanschluß
- 30
- Nebenstufenverstärker
- ET
- Einkoppelbipolartransistor
- AT
- Auskoppelbipolartransistor
- Re1,
Re2
- Emitterwiderstände
- D1
- Diode
- C1
- Entkoppelkondensator
- 32
- Versorgungsspannungsanschluß
- Rb1,
Rb2
- Vorspannungswiderstände
- Bias1
- Vorspannungsanschluß
- Bias2
- Vorspannungsanschluß
- Bias3
- Vorspannungsanschluß
- 34
- Schaltungsknoten
- Rb3,
Rb4
- Vorspannungswiderstände
- 36
- Koppelkondensator
- Rp
- Parallelwiderstand