DE1102218B - Modulationsvorrichtung fuer elektrische Signale - Google Patents
Modulationsvorrichtung fuer elektrische SignaleInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03C—MODULATION
- H03C1/00—Amplitude modulation
- H03C1/36—Amplitude modulation by means of semiconductor device having at least three electrodes
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft eine Modulationsvorrichtung, die dazu bestimmt ist, Gleichstromsignale derart
in Wechselstromsignale umzuwandeln, daß Phase und Stärke der Wechselstromsignale der Polarität
und Stärke der Gleichstromsignale entsprechen.
Die Erfindung geht aus von einer Modulationsvorrichtung mit einer Brückenschaltung mit vier
Anschlußkontakten, von denen zwei sich gegenüberliegende als Eingangskontakte für ein Gleichstromsignal
dienen und die beiden anderen einen Wechselstromausgang liefern, der in Phase und Stärke der
Polarität und Stärke des Gleichstromeingangs entspricht, wobei die Brückenschaltung zwei Transistoren
enthält, die jeweils in einen von zwei aneinandergrenzenden Brückenarmen der Brücke geschaltet sind und
durch eine veränderliche Vorspannung ihre effektiven Impedanzen in der Schaltung verändern, wobei ferner
eine Vorspannung für die Transistoren erzeugende Schaltung vorhanden ist, durch die die beiden Transistoren
im Takt einer modulierenden Wechselspannung abwechselnd in den Zustand hoher und niedriger
Impedanz so gesteuert werden, daß der eine Transistor sich im Zustand hoher Impedanz befindet, während
der andere im Zustand niedriger Impedanz ist, und umgekehrt.
Modulationsvorrichtung
für elektrische Signale
für elektrische Signale
Beim Anschluß einer derartigen Modulationsvor
richtung an einen Verstärker zum Verstärken des Wechselstromausgangs ergeben sich häufig Schwierigkeiten,
die darauf beruhen, daß die Ausgangsimpedanz der Modulationsvorrichtung, die über den
Verstärkerausgangsklemmen liegt, während einer Periode der modulierenden Wechselspannung nicht
konstant bleibt, sondern sich bei jedem Übergang des Modulators von dem einen Zustand in den anderen
Zustand verändert.
Dies kann, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert wird, zu einer Verschiebung des Steuerpunktes
des Systems führen.
Erfindungsgemäß soll die Modulationsvorrichtung dadurch verbessert werden, daß die Vorspannungen
erzeugende wechselstromgespeiste Schaltung ein Vorspannungsnetzwerk für jeden Transistor besitzt, das
mit Einrichtungen zum geringen Ausdehnen der Zeit, während der der entsprechende Transistor eine vorwärts
gerichtete Vorspannung erhält, über die Zeit der Halbperiode der modulierenden Wechselspannung hinaus
versehen ist. Durch diese Maßnahme bleibt die Ausgangsimpedanz des Modulators über die gesamte
Periode der modulierenden Wechselspannung hinweg konstant auf einem geringen Wert, da ein Zustand, bei
dem beide Transistoren gleichzeitig wegen des Fehlens einer Vorspannung hohe Impedanz besitzen, vermieden
ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung Anmelder:
Minneapolis-Honeywell Regulator
Minneapolis-Honeywell Regulator
Company,
Minneapolis, Minn. (V. St. A.)
Minneapolis, Minn. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. K.-R. Eikenberg, Patentanwalt,
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11
Hannover, Am Klagesmarkt 10/11
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1957
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1957
Arlon D. Kompelien, Richfield, Minn.,
und Balthasar H. Pinckaers, Edina, Minn. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden
werden in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen
stellt dar
Fig. 1 die Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 eine Modifikation des Ausführungsbeispiels der Fig. 1,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wellenzüge in dem Modulator.
Die Brückenschaltung 10 des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels enthält in zwei aneinandergrenzenden
Brückenarmen jeweils einen Transistor 11 bzw. 12. Die Transistoren sind vorzugsweise symmetrische
Flächentransistoren, jedoch können auch andere geeignete Transistoren Verwendung finden. Der
Transistor 11 besitzt eine Kollektorelektrode 13, eine Basiselektrode 14 und eine Emitterelektrode 15, und
entsprechend besitzt der Transistor 12 eine Kollektorelektrode 16, eine Basiselektrode 17 und eine Emitterelektrode
18. Die Kollektorelektrode 13 des Transistors 11 ist über eine Leitung 21 mit der einen Eingangsklemme
20 der Brücke verbunden, während die Kollektorelektrode 16 des Transistors 12 über eine
Leitung 23 mit der anderen Eingangsklemme 22 der Brücke verbunden ist. Den beiden Eingangsklemmen
20 und 22 wird über Leitungen 30 bzw. 31 von den Anschlußklemmen 32 und 33 aus ein Gleichstromsignal
zugeführt. Die beiden Ausgangsklemmen 24 und 25 der Brücke liegen sich ebenso wie die Eingangsklemmen
20 und 22 gegenüber. Die eine Aus-
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gangsklemme 24 befindet sich an der Verbindungs- griffe 93 und 104 sind über einen Widerstand 106 mitstelle
der beiden die Transistoren enthaltenden Brük- einander verbunden. Die Ausgangsklemme 111 der
kenarme, während die andere Ausgangsklemme 25 zweiten Sekundärwicklung 86 ist über eine Kapazität
über je einen Widerstand 34 und 35 von geringer Im- 112, einen Abgriff 113 und einen Gleichrichter 114
pedanz mit den Eingangsklemmen 20 bzw. 22 verbun- 5 mit der zweiten Ausgangsklemme 110 dieser Sekunden
ist. Über dem Transistor 11, und zwar vom KoI- därwick'lung verbunden. Die Klemme 111 ist ebenfalls
lektor 13 zum Emitter 15, liegt ein Potentiometer 40, über einen Widerstand 115, einen Abgriff 116 und
dessen Wicklung 41 mit einem einstellbaren Kontakt- eine Leitung 117 an die Basis 17 des Transistors 12
arm 42 zusammenwirkt. Ein entsprechendes Potentio- angeschlossen, während die Klemme 110 über einen
meter 43 mit einem Impedanzelement 44 und einem io Gleichrichter 120, einen Abgriff 121 und eine Leitung
einstellbaren Kontaktarm 45 liegt über dem Transi- 122 noch mit dem Kontaktarm 45 des Potentiometers
stör 12, und zwar von der Kollektorelektrode 16 zur 43 verbunden ist. Der Abgriff 116 liegt über einen
Emitterelektrode 18. Widerstand 123, einen Abgriff 124 und einen Wider-Die
Ausgangsklemme 24 der Brücke ist über eine stand 125 auch an dem Abgriff 121. Die Abgriffe 113
Leitung 46 mit der einen Eingangsklemme 47 eines 15 und 124 sind über einen Widerstand 126 miteinander
Transistorverstärkers 50 und die Ausgangsklemme 25 verbunden.
ist mit der anderen Eingangsklemme 48 dieses Ver- Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Die
stärkers verbunden. Der Verstärker 50 enthält zwei Eingangsklemmen 20 und 22 der Modulationsbrücke
Transistoren 51 und 52 und die zugehörigen Schalt- 10 werden mit einem Gleichstromsignal aus den Klemelemente.
Der Transistor 51 besitzt eine Emitterelek- 20 men 32 und 33 gespeist. Das Potential dieses Gleichtrode
53, eine Kollektorelektrode 54 und eine Basis- Stromsignals kann in seiner Größe und in seiner PoIaelektrode
55, und der Transistor 52 besitzt entspre- rität variabel sein und aus irgendeiner auf einen
chend eine Emitterelektrode 56, eine Kollektorelektrode bestimmten Zustand ansprechenden Vorrichtung, bei-
57 und eine Basiselektrode 60. Die Kollektorelektrode spielsweise einer temperaturabhängigen Impedanz-
54 des Transistors 51 ist über eine Leitung 61 direkt 25 brücke, einem Thermokreis, einem Potentiometerkreis
mit der Basiselektrode 60 des Transistors 52 verbun- oder einer anderen Vorrichtung, die Gleichstromden,
während die Emitterelektrode 53 des erstgenann- signale erzeugt, stammen. Die Aufgabe besteht darin,
ten Transistors 51 über eine Leitung 62 und eine Ka- dieses Gleichstromsignal, dessen Größe in der Größenpazität
63 an die Verstärkereingangsklemme 47 ange- Ordnung von Mikrovolt liegt, in eine Wechselspannung
schlossen ist. In der Leitung 62 befindet sich ein Ab- 30 umzusetzen, dessen Phase durch die Polarität des
griff 64, der über eine Leitung 65, einen Widerstand Gleichstrompotentials bestimmt ist und dessen Größe
66 und eine nachfolgende Leitung 67 mit einer posi- der Größe des Gleichstromsignals proportional ist.
tives Potential führenden Klemme 70 verbunden ist. Zum Umsetzen des Gleichstrompotentials in ein Die Kollektorelektrode 57 des zweiten Transistors 52 Wechselstrompotential werden die beiden Transistoist über eine Belastungsimpedanz 72 und eine Leitung 35 ren 11 und 12 abwechselnd von einem Zustand hoher 73 mit einer negatives Potential führenden Klemme Impedanz in einen Zustand sehr geringer Impedanz 71 verbunden. Zwischen den Klemmen 70 und 71 be- geschaltet. Beispielsweise kann die Kollektor-Emitterfindet sich eine Batterie oder eine sonstige geeignete Impedanz im Zustand der geringen Impedanz in der Spannungsquelle, die in Fig. 1 nicht weiter dargestellt Größenordnung von 2 Ohm liegen, während sie im Zuist. In der Leitung 61 liegt ein Abgriff 75, der über 40 stand hoher Impedanz in der Größenordnung von einen Widerstand 74 mit der Leitung 73 verbunden ist. einem Megohm liegen kann. Dieses Umschalten wird Die Emitterelektrode 56 des zweiten Transistors 52 durch die beiden Vorspannungsnetzwerke 83 und 84 ist über eine Leitung 76 und eine Kapazität 78 mit bewirkt, die eine Veränderung der Leitfähigkeit der dazu parallel geschaltetem Widerstand 77 mit der zur Transistoren 11 bzw. 12 bewirken,
positiven Klemme 70 führenden Leitung 67 verbun- 45 Der Transformator 87 wird mit einer Wechselspanden. Die Basiselektrode 55 des ersten Transistors 51 nung gespeist, durch die Sinuswellenzüge in den Seliegt über eine Leitung 80 an der Verstärkereingangs- kundärwicklungen 85 und 86 induziert werden. Ein klemme 48 und ist ebenfalls über eine Kapazität 82 Beispiel eines solchen Wellenzuges ist durch die gemit dazu parallel geschaltetem Widerstand 81 mit der strichelte Kurve B in Fig. 3 dargestellt. Diese sinus-Emitterelektrode 56 des zweiten Transistors 52 ver- 50 förmigen Wellenzüge werden vor dem Anlegen an die. bunden. beiden Transistoren 11 und 12 so modifiziert, wie dies Die Netzwerke 83 und 84 zum Erzeugen der ab- beispielsweise durch die ausgezogene Kurve A in wechselnd hohen und niedrigen Vorspannung für die Fig. 3 wiedergegeben ist. Diese Kurve A stellt den Transistoren 11 und 12 werden durch gesonderte Se- Wellenzug in der Leitung 102 dar, bezogen auf die kundärwicklungen 85 bzw. 86 eines Transformators 87 55 Leitung 97. Die Phase des Wellenzuges in den Leimit gemeinsamer Primärwicklung mit Wechselspan- tungen 122 und 117 ist dagegen um 180° verschoben, nung gespeist. Die Ausgangsklemme 91 der Sekundär- Während derjenigen Halbperiode des sinusförmigen wicklung 85 ist über eine Kapazität 92, einen Abgriff Wellenzuges in der Wicklung 85, bei der die Klemme 93 und einen Gleichrichter 94 mit der zweiten Aus- 90 negativ gegenüber der Klemme 91 ist, fließt ein gangsklemme 90 der gleichen Sekundärwicklung ver- 60 Strom von der Wicklung 85 aus über den Kondensator bunden. Als Gleichrichter kann beispielsweise eine 92 und die Flächendiode 94. Hierdurch wird der Kon-Flächendiode dienen. Die Klemme 91 ist ebenfalls densator'92 aufgeladen, wobei die mit dem Abgriff 91 noch über einen Widerstand 95, einen Abgriff 96 und verbundene Kondensatorseite positiv wird. Von dieser eine Leitung 97 mit der Basis 14 des Transistors 11 positiven Kondensatorseite aus ist eine Entladungsverbunden, während die Klemme 90 noch über eine 65 strecke mit einer verhältnismäßig großen Zeitkon-Gleichrichterdiode 100, einen Abgriff 101 und eine stante über die in Serie geschalteten Widerstände 95, Leitung 102 an den Kontaktarm 42 des Potentiometers 103 und 106 zur negativen Kondensatorseite hin ge- 40 angeschlossen ist. Der Abgriff 96 ist über einen bildet. Wegen der verhältnismäßig großen Zeitkon-Widerstand 103, einen Abgriff 104 und einen Wider- stante dieser Entladungsstrecke liegt eine relativ konstand 105 mit dem Abgriff 101 verbunden. Die Ab- 70 stante Gleichspannung über den Widerständen 95 und
tives Potential führenden Klemme 70 verbunden ist. Zum Umsetzen des Gleichstrompotentials in ein Die Kollektorelektrode 57 des zweiten Transistors 52 Wechselstrompotential werden die beiden Transistoist über eine Belastungsimpedanz 72 und eine Leitung 35 ren 11 und 12 abwechselnd von einem Zustand hoher 73 mit einer negatives Potential führenden Klemme Impedanz in einen Zustand sehr geringer Impedanz 71 verbunden. Zwischen den Klemmen 70 und 71 be- geschaltet. Beispielsweise kann die Kollektor-Emitterfindet sich eine Batterie oder eine sonstige geeignete Impedanz im Zustand der geringen Impedanz in der Spannungsquelle, die in Fig. 1 nicht weiter dargestellt Größenordnung von 2 Ohm liegen, während sie im Zuist. In der Leitung 61 liegt ein Abgriff 75, der über 40 stand hoher Impedanz in der Größenordnung von einen Widerstand 74 mit der Leitung 73 verbunden ist. einem Megohm liegen kann. Dieses Umschalten wird Die Emitterelektrode 56 des zweiten Transistors 52 durch die beiden Vorspannungsnetzwerke 83 und 84 ist über eine Leitung 76 und eine Kapazität 78 mit bewirkt, die eine Veränderung der Leitfähigkeit der dazu parallel geschaltetem Widerstand 77 mit der zur Transistoren 11 bzw. 12 bewirken,
positiven Klemme 70 führenden Leitung 67 verbun- 45 Der Transformator 87 wird mit einer Wechselspanden. Die Basiselektrode 55 des ersten Transistors 51 nung gespeist, durch die Sinuswellenzüge in den Seliegt über eine Leitung 80 an der Verstärkereingangs- kundärwicklungen 85 und 86 induziert werden. Ein klemme 48 und ist ebenfalls über eine Kapazität 82 Beispiel eines solchen Wellenzuges ist durch die gemit dazu parallel geschaltetem Widerstand 81 mit der strichelte Kurve B in Fig. 3 dargestellt. Diese sinus-Emitterelektrode 56 des zweiten Transistors 52 ver- 50 förmigen Wellenzüge werden vor dem Anlegen an die. bunden. beiden Transistoren 11 und 12 so modifiziert, wie dies Die Netzwerke 83 und 84 zum Erzeugen der ab- beispielsweise durch die ausgezogene Kurve A in wechselnd hohen und niedrigen Vorspannung für die Fig. 3 wiedergegeben ist. Diese Kurve A stellt den Transistoren 11 und 12 werden durch gesonderte Se- Wellenzug in der Leitung 102 dar, bezogen auf die kundärwicklungen 85 bzw. 86 eines Transformators 87 55 Leitung 97. Die Phase des Wellenzuges in den Leimit gemeinsamer Primärwicklung mit Wechselspan- tungen 122 und 117 ist dagegen um 180° verschoben, nung gespeist. Die Ausgangsklemme 91 der Sekundär- Während derjenigen Halbperiode des sinusförmigen wicklung 85 ist über eine Kapazität 92, einen Abgriff Wellenzuges in der Wicklung 85, bei der die Klemme 93 und einen Gleichrichter 94 mit der zweiten Aus- 90 negativ gegenüber der Klemme 91 ist, fließt ein gangsklemme 90 der gleichen Sekundärwicklung ver- 60 Strom von der Wicklung 85 aus über den Kondensator bunden. Als Gleichrichter kann beispielsweise eine 92 und die Flächendiode 94. Hierdurch wird der Kon-Flächendiode dienen. Die Klemme 91 ist ebenfalls densator'92 aufgeladen, wobei die mit dem Abgriff 91 noch über einen Widerstand 95, einen Abgriff 96 und verbundene Kondensatorseite positiv wird. Von dieser eine Leitung 97 mit der Basis 14 des Transistors 11 positiven Kondensatorseite aus ist eine Entladungsverbunden, während die Klemme 90 noch über eine 65 strecke mit einer verhältnismäßig großen Zeitkon-Gleichrichterdiode 100, einen Abgriff 101 und eine stante über die in Serie geschalteten Widerstände 95, Leitung 102 an den Kontaktarm 42 des Potentiometers 103 und 106 zur negativen Kondensatorseite hin ge- 40 angeschlossen ist. Der Abgriff 96 ist über einen bildet. Wegen der verhältnismäßig großen Zeitkon-Widerstand 103, einen Abgriff 104 und einen Wider- stante dieser Entladungsstrecke liegt eine relativ konstand 105 mit dem Abgriff 101 verbunden. Die Ab- 70 stante Gleichspannung über den Widerständen 95 und
103, wenn die Gleichrichterdiode 100 nicht leitet. Dieses verhältnismäßig konstante Potential über dem
Widerstand 103 verursacht ein geringes Sperrpotential, das über die Leitung 97 an die Basis 14 des Transistors
11 und über die Leitung 102 sowie über das Potentiometer 40 an den Kollektor und den Emitter
dieses Transistors gelegt wird. Dieses Sperrpotential, das bei etwa 0,5 V liegen kann, ist in Fig. 3 als der
flache Abschnitt der Kurve A zwischen den Punkten D und E dargestellt. Solange das Sperrpotential diesem
Abschnitt der Kurve entspricht, ist kein anderes Potential vorhanden, da die Diode 100 nicht leitet,
und da während dieser Zeit die Basiselektrode 14 positiv gegenüber Emitter und Kollektor ist, befindet sich
der Transistor 11 in einem Zustand hoher Impedanz.
Wie bereits erwähnt, liegt auch ein verhältnismäßig konstantes Potential über dem Widerstand 95, der in
dem Entladungsweg des Kondensators 92 liegt. Dieses Potential hat solche Polarität, daß das der Klemme
91 benachbarte Ende des Widerstandes 95 positiv wird. Dieses Potential wird der Vorspannung während
derjenigen Halbperiode der modulierenden Wechselspannung hinzugefügt, bei der die Klemme 90
gegenüber der Klemme 91 positiv ist. Auf diese Weise wird diese Halbperiode etwas über 180° hinaus ausgedehnt,
wie dies zwischen den Punkten C und D der Kurve A der Fig. 3 gezeigt ist.
Während derjenigen Halbperiode, bei der die Klemme 90 positiv gegenüber der Klemme 91 ist,
kann der Strom von der Klemme 90 aus über die Flächendiode 100, die Leitung 102 und den einstellbaren
Potentiometerarm 42 in das Potentiometer 40 und von dort aus zum Kollektor und zum Emitter des
Transistors 11 fließen. Der Strom fließt dann wieder zurück über die Basis 14 durch die Leitung 97 und
den Widerstand 95 zur Klemme 91. Hierdurch erhält der Transistor eine Vorspannung, die die Impedanz
zwischen Kollektor und Emitter auf einen sehr geringen Wert (in der Größenordnung 2 Ohm) reduziert.
Dieser geringe Impedanzwert ist dadurch realisierbar, daß Kollektor- und Emitteranschlüsse in dem Flächentransistor
sehr nahe beieinander liegen. Der Abschnitt der Kurve A zwischen den Punkten C und D stellt
das Potential aus dem Vorspannungskreis 83 während dieses Teiles der Halbperiode dar.
Die Vorspannung des Transistors 12 wird in analoger Weise durch das A'Orspannungsnetzwerk 84 gesteuert.
Die Phase des Wellenzuges aus dem Netzwerk 84 ist jedoch gegenüber dem Netzwerk 83 um 180°
verschoben, so daß der Transistor 12 leitet, wenn der Transistor 11 im Zustand hoher Impedanz liegt, und
umgekehrt. Aus dem in Fig. 3 dargestellten Kurvenverlauf und aus den bisherigen Erläuterungen ergibt
sich, daß jeder der beiden Transistoren etwas langer als 180° leitend bleibt. Diese Erscheinung wird weiter
unten im einzelnen besprochen.
Es soll angenommen werden, daß die Brücke 10 mit einem kleinen Gleichstromsignal aus den Klemmen 32
und 33 versorgt wird und dabei die Klemme 32 positiv ist. Der Strom fließt von der Klemme 32 aus über die
Leitung 30 zur Eingangsklemme 20 der Brücke und weiter zum Teil über den Widerstand 34, die Ausgangsklemme
25, den Widerstand 35, die Klemme 22 und die Leitung 31 zurück zur Klemme 33. Der zweite
Teil des Stromes fließt über den Transistor 11, die Ausgangsklemme 24, den Transistor 12 und die zweite
Eingangsklemme 22 ebenfalls zurück zur Klemme 33. Die Widerstände 34 und 35 besitzen einen verhältnismäßig
geringen Wert, beispielsweise 10 Ohm. Das von den Ausgangsklemmen 24 und 25 abgenommene Ausgangspotential
der Modulatorbrücke 10, das eine Wechselspannung ist, wird an die Verstärker-Eingangsklemmen
47 und 48 angelegt. Da die Transistoren 11 und 12 abwechselnd mit niedriger Impedanz
und mit hoher Impedanz arbeiten, ist die Modulatorbrücke konstant unausgeglichen.
Es soll nun zur Erläuterung diejenige Halbperiode betrachtet werden, bei der der Transistor 11 in dem
Zustand geringer Impedanz und der Transistor 12 in dem Zustand hoher Impedanz liegt. Die zugeführte
Gleichspannung ist an der Ausgangsklemme 25 der Modulatorbrücke halbiert, wenn die Widerstände 34
und 35 gleich groß sind. Das Potential an der Ausgangsklemme 24 jedoch ist stets etwa gleich dem
Potential an der Eingangsklemme 32, der praktisch durch den Transistor 11 gegenüber dem Transistor 12
keine Impedanz in den Stromweg gebracht wird. Das Potential an der Verstärker-Eingangsklemme 47 ist
deshalb gegenüber der Klemme 48 positiv. Während der nachfolgenden Halbperiode bleibt das Potential
an der Eingangsklemme 48 unverändert. Da jedoch nunmehr der Transistor 12 leitet und der Transistor
11 die hohe Impedanz aufweist, nimmt das Potential an der Ausgangsklemme 24 etwa den Wert des Potentials
an der Klemme 33 an. Das Potential an der Verstärker-Eingangsklemme 47 wird daher gegenüber dem
Potential an der Klemme 48 negativ. Falls die Polarität des Gleichspannungssignals umgekehrt wird, kehrt
sich die entsprechende Phase des Wechselspannungssignals ebenfalls um.
Die beiden Potentiometer 40 und 43 über den Transistoren 11 bzw. 12 müssen so eingestellt sein, daß
beim Fehlen eines Gleichspannungssignals an den Klemmen 32 und 33 ein minimaler Wechselspannungsausgang
bei den Klemmen 24 und 25 erzeugt wird.
Der Transistorverstärker 50 umfaßt die beiden direkt verbundenen Transistoren 51 und 52. DerTransistor
51 ist in der üblichen Basisschaltung und der Transistor 52 in der üblichen Emitterschaltung gezeigt.
Die Basisschaltung des Transistors 51 ergibt eine Schaltung mit einer verhältnismäßig geringen
Eingangsimpedanz zwischen dem Emitter 53 und der Basis 55, die der Impedanz des Modulators angepaßt
ist. Üblicherweise besteht bei Transistorkreisen der Klasse^ eine kleine Gleichstromvorspannung zwischen
Emitter 53 und Basis 55, durch die ein ruhiger Stromfluß im Transistor 51 bewirkt wird. Bislang ergaben
sich stets erhebliche Schwierigkeiten, wenn der Ausgang eines Transistor-Modulatorkreises mit dem
Eingang eines Transistorverstärkers verbunden werden sollte, da bei den bisher bekannten Transistor-Modulatorkreisen
die Rückimpedanz von den Ausgangsklemmen aus nicht konstant war, sondern sich veränderte, sobald der Modulator von einem Zustand
zum anderen geschaltet wurde. Diese Veränderung der Ausgangsimpedanz des Modulators bewirkte im Ergebnis
ein Abschneiden oder Modulieren der Vorspannung am Eingang der Verstärkerstufe. Da das Eingangs-
und Vorspannungspotential zwischen Emitter und Basis in hohem Maße temperaturabhängig ist, verursacht
jede Tendenz zum Unterbrechen des Vorspannungspotentials wegen Impedanzänderungen im Modulator
eine Verschiebung des Steuerpunktes des Systems bei Temperaturänderungen.
Bei der beschriebenen Anordnung bleibt jedoch die Ausgangsimpedanz des Modulators über die gesamte
Periode der modulierenden Wechselspannung hinweg konstant, denn da die Vorspannungsnetzwerke 83 und
84 so geschaltet sind, daß jeder der Transistoren etwas mehr.als die Hälfte der gesamten Periode hindurch in
dem Zustand geringer Impedanz liegt, entsteht während der gesamten Periode kein Zustand, bei welchem
beide Transistoren wegen des Fehlens einer Vorspannung hohe Impedanz besitzen. Dieses in der Fig. 3
näher dargestellte vorteilhafte Ergebnis kann nicht durch einfache Halbwellengleichrichtung der Sinuswellen
bewirkt werden, da hierbei kurze Perioden zu Beginn und zu Ende einer jeden Halbperiode auftreten,
bei denen keiner der Transistoren leitfähig ist, so daß eine hohe Ausgangsimpedanz über den Modulatorklemmen
47 und 48 liegt.
Ein weiterer Vorteil der Modulatorbrücke liegt darin, daß das Rauschen im Ausgang der Brücke sehr
gering ist. Es ist allgemein für Transistor-Unterbrecherschaltungen bekannt, daß in solchen Schaltungen
jeweils während der Perioden, in denen der Transistor im Zustand hoher Impedanz liegt, ein Maximum
an Rauschen im Transistor erzeugt wird, während im Zustand geringer Impedanz (leitender Zustand) durch
den Transistor praktisch kein Rauschen erzeugt wird. In der vorliegenden Schaltung, bei der jeweils der
eine oder der andere der Transistoren leitend ist, ist ersichtlich, daß der leitende Transistor in Verbindung
mit den Widerständen 34 und 35 jeweils einen Shunt geringer Impedanz über den nichtleitenden Transistor
bildet. Hierdurch wird der Rauschpegel durch die gesamte Periode hindurch auf einem sehr geringen Wert
gehalten. Darüber hinaus wird dadurch, daß das Vorspannungsnetzwerk auch eine in Sperrichtung des
Transistors gerichtete Vorspannung von konstantem Wert erzeugt, wie dies durch den flachen Abschnitt der
Kurve in Fig. 3 dargestellt ist, das Herabdrücken des Rauschens auf einen minimalen Wert bei dem sich im
Zustand hoher Impedanz befindenden Transistor unterstützt.
In der Schaltung gemäß Fig. 2 ist eine Modifikation der in Fig. 1 erläuterten Modulatorbrücke dargestellt,
bei welcher einer der Widerstände und einer der Transistoren in ihrer Stellung ausgetauscht sind.
Ob die Brücke gemäß Fig. 1 oder die Brücke gemäß Fig. 2 benutzt wird, hängt weitgehend von dem Anwendungsgebiet
ab. Soll eine maximale Übertragung von Energie von der Energiequelle aus zum Verstärker
stattfinden, ergibt sich, daß die eine Anordnung gegenüber der anderen keinen wesentlichen Unterschied
besitzt, wenn die Ausgangsimpedanz des Modulators und die Eingangsimpedanz des Verstärkers
etwa gleich sind. Falls jedoch die Eingangsimpedanz des Verstärkers wesentlich größer ist als die Ausgangsimpedanz
des Modulators, wird die Schaltung gemäß Fig. 2 besser arbeiten, während im anderen
Fall einer kleineren Eingangsimpedanz des Verstärkers die Schaltung gemäß Fig, I vorzuziehen sein
wird.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 sind jeweils zwei Transistoren in der Modulatorbrücke angegeben.
Es ist jedoch auch möglich, mehr als zwei Transistoren zu verwenden, wodurch höhere Wirkungsgrade
der Umwandlung auftreten.
Claims (10)
1. Modulationsvorrichtung für elektrische Signale mit einer Brückenschaltung mit vier Anschlußkontakten,
von denen zwei sich gegenüber- 6g liegende als Eingangskontakte für ein Gleichstromsignal
dienen und die beiden anderen einen Wechselstromausgang liefern, der in Phase und Stärke
der Polarität und Stärke des Gleichstromeingangs entspricht, wobei die Brückenschaltung zwei Transistoren
enthält, die jeweils in einen von zwei aneinandergrenzenden Brückenarmen der Brücke geschaltet
sind und durch eine veränderliche Vorspannung ihre effektiven Impedanzen in der Schaltung
verändern, wobei ferner eine Vorspannung für die Transistoren erzeugende Schaltung vorhanden
ist, durch die die beiden Transistoren im Takt einer modulierenden Wechselspannung abwechselnd
in den Zustand hoher und niedriger Impedanz so gesteuert werden, daß der eine Transistor sich im
Zustand hoher Impedanz befindet, während der andere im Zustand niedriger Impedanz ist, und
umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen erzeugende wechselstromgespeiste
Schaltung ein Vorspannungsnetzwerk (83 oder 84) für jeden Transistor (11 oder 12) besitzt, das mit
Einrichtungen zum geringen Ausdehnen der Zeit, während der der entsprechende Transistor eine
vorwärts gerichtete Vorspannung erhält, über die Zeit der Halbperiode der modulierenden Wechselspannung
hinaus versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nicht mit Transistoren
(11, 12) versehenen Brückenarme jeweils gleiche Widerstände (34., 35) von verhältnismäßig
geringer Impedanz enthalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (20) der
beiden mit Transistoren (11, 12) versehenen Brükkenarme eine der Eingangsklemmen der Brückenschaltung
bildet (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (24) der
beiden mit Transistoren versehenen Brückenarme eine der Ausgangsklemmen der Brückenschaltung
bildet (Fig. 1).
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transistor (11, 12) mit
seiner Emitter- und Kollektorelektrode (13, 15 bzw. 16, 18) in den betreffenden Brückenarm geschaltet
ist und die Vorspannung zwischen der Basiselektrode (14 bzw. 17) einerseits und der
Emitter- und Kollektorelektrode (13, 15 bzw. 16, 18) andererseits angelegt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Emitter- und Kollektorelektroden
jedes Transistors (11,12) die Wicklung eines Potentiometers (40, 43) gelegt ist und das
Vorspannungsnetzwerk (83, 84) mit seiner einen Ausgangsleitung zur Basiselektrode (14 bzw. 17)
des Transistors und seiner anderen Ausgangsleitung an den einstellbaren Kontaktarm (42, 45) des
Potentiometers (40, 43) geführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Wechselspannungsquelle
gelieferte Eingangsspannung für das Vorspannungsnetzwerk (83, 84) über einen Gleichrichter
(100, 120) geleitet wird, der praktisch während der einen Halbperiode der Wechselspannung
in die Ausgangsleitungen des Vorspannungsnetzwerkes eine vorwärts gerichtete Vorspannung liefert,
und daß durch einen entgegengesetzt gepolten Gleichrichter (94, 114) und eine Kapazität (92,
112) mit verhältnismäßig großer Zeitkonstante, die in Reihe über den Eingangsleitungen des Vorspannungsnetzwerkes
liegen, und durch einen Widerstand (103, 123), der im Nebenschluß über der Kapazität und zugleich über den Ausgangsleitungen
des Schaltkreises liegt, während der anderen Halbperiode der Wechselspannung die Ausgangs-
leitungen mit einer praktisch konstanten, umgekehrt gerichteten Vorspannung gespeist werden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung, die den Widerstand
(103, 123) im Nebenschluß über die Kapazität legt, ein weiterer Widerstand (95, 115) eingeschaltet
ist, der zugleich auch in dem die vorwärts gerichtete Vorspannung von dem ersten Gleichrichter
(100, 120) ableitenden Leitungsnetz liegt und der vorwärts gerichteten Vorspannung eine Spannung
hinzufügt, die sowohl zu Beginn als auch am Ende jeder Halbperiode die Zeit der vorwärts gerichteten
Vorspannung etwas über die Zeit der Halbperiode der Wechselspannung hinaus verlängert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorspannungsnetzwerke
(83, 84) in entgegengesetzter Phasenbezie-
10
hung mit jeweils einer gesonderten Sekundärwicklung (85, 86) eines Transformators (87) mit gemeinsamer
Primärwicklung so verbunden sind, daß das eine Netzwerk die vorwärts gerichtete Vorspannung
erzeugt, während das andere Netzwerk die entgegengesetzt gerichtete Vorspannung liefert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Brücke an
den Eingang eines Transistorverstärkers (50) angeschaltet ist, wobei der Eingang des Transistors
mit einer Vorspannung zwischen Basis und Emitter gespeist wird, durch die ein Ruhestrom hervorgerufen
wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 748 257;
USA.-Patentschrift Nr. 2 780 725;
Electronics, September 1955, S. 126/127.
Britische Patentschrift Nr. 748 257;
USA.-Patentschrift Nr. 2 780 725;
Electronics, September 1955, S. 126/127.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 530/372 3.61
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US668447A US2888627A (en) | 1957-06-27 | 1957-06-27 | Semiconductor apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1102218B true DE1102218B (de) | 1961-03-16 |
Family
ID=24682345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM38075A Pending DE1102218B (de) | 1957-06-27 | 1958-06-26 | Modulationsvorrichtung fuer elektrische Signale |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US2888627A (de) |
DE (1) | DE1102218B (de) |
GB (1) | GB892236A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1957
- 1957-06-27 US US668447A patent/US2888627A/en not_active Expired - Lifetime
-
1958
- 1958-06-26 DE DEM38075A patent/DE1102218B/de active Pending
- 1958-06-27 GB GB20697/58A patent/GB892236A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB892236A (en) | 1962-03-21 |
US2888627A (en) | 1959-05-26 |
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