DE1224793B

DE1224793B - Double push-pull modulator with four transistors

Info

Publication number: DE1224793B
Application number: DES89746A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Reginhard Pospischil
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-02-28
Filing date: 1964-02-28
Publication date: 1966-09-15
Also published as: BE660301A

Description

Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren Die Erfindung betrifft einen Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren, bei dem eingangsseitig ein symmetrischer Signalübertrager und ein ebenfalls symmetrischer Trägerübertrager vorgesehen sind.Double push-pull modulator with four transistors The invention relates to a double push-pull modulator with four transistors, with one on the input side symmetrical signal transmitter and an equally symmetrical carrier transmitter are provided.

Modulatoren zur Umsetzung breiter übertragungsbänder müssen beispielsweise in Trägerfrequenzübertragungssystemen vielfach hohen Anforderungen an die Linearität genügen. Aus diesem Grund sollten derartige Modulatoren mit einem möglichst niedrigen Eingangspegel betrieben werden. Auf der anderen Seite ist man jedoch bestrebt, bei solchen Modulatoren im Hinblick auf ein möglichst niedriges Grundgeräusch des dem Modulator folgenden Verstärkers möglichst hohe Ausgangspegel zu erzielen. Deshalb, wirkt sich eine niedrige Seitenbanddämpfung bzw. eine hohe Seitenbandverstärkung eines Modulators sowohl im Hinblick auf die Linearität als auch bezüglich des Grundgeräusches vorteilhaft aus.Modulators to implement broad transmission bands must, for example In carrier frequency transmission systems, there are often high demands on linearity suffice. For this reason, such modulators should be as low as possible Input level can be operated. On the other hand, however, one strives at such modulators with a view to the lowest possible background noise of the dem Modulator following amplifier to achieve the highest possible output level. That's why, there is a low sideband attenuation or a high sideband gain of a modulator in terms of both linearity and background noise advantageous.

Es gibt Modulatoren, die passive, nichtlineare Elemente enthalten und dabei eine verhältnismäßig niedrige Seitenbanddämpfung aufweisen. Wird am Abschluß solcher Modulatoren ein Teil der Seitenbänder reflektiert, d. h. erneut dem Modulator zugeführt, so beeinflußt das reflektierte Signal die Steuerung der Nichtlinearitäten, was eine Vergrößerung des Klirrfaktors zur Folge hat. Bei solchen Modulatoren hat daher die begrenzte, vielfach nicht ausreichende Rückwirkungsfreiheit einerseits häufig zur Folge, daß die Einfügung einer weiteren Dämpfung zur Verringerung der Reffexion nötig wird. Dadurch wird der Seitenbandpegel weiter abgesenkt. Andererseits -muß das dem Modulator folgende Filter für alle Seitenbänder reell angepaßt werden, so daß sich ein erhöhter Aufwand an Filtermitteln ergibt.There are modulators that contain passive, non-linear elements and have a relatively low sideband attenuation. If a part of the sidebands is reflected at the termination of such modulators, i. H. once again fed to the modulator, the reflected signal influences the control of the non-linearities, which results in an increase in the distortion factor. In such modulators, the limited, often insufficient freedom from feedback, on the one hand, often means that it is necessary to insert a further damping to reduce the reffection. This further lowers the sideband level. On the other hand, the filter following the modulator must be real adapted for all sidebands, so that an increased expenditure of filter means results.

Es sind ferner verstärkende Modulatoren mit Transistoren als nichtlineare Elemente bekannt, die das Seitenband am Ausgang verstärkt abgeben und dabei weitgehend rückwirkungsfrei sind. Dies ist besonders im Hinblick auf die genannten Gesichtspunkte bei der Dimensionierung von Modulatorschaltungen von Vorteil. Da mit solchen Modulatoren selbst hohe Anforderungen an die Klirrdämpfung ohne zusätzliche, zur besseren Anpassung bestimmte Dämpfungsglieder zu erfüllen sind, kann die zwischen dem Modulatoreingang und dem Modulatorausgang wirksame Seitenbandverstärkung dabei meist voll ausgenutzt werden.There are also known amplifying modulators with transistors as non-linear elements, which emit the sideband in an amplified manner at the output and are largely free of feedback. This is particularly advantageous with regard to the aforementioned aspects when dimensioning modulator circuits. Since such modulators themselves have to meet high demands on distortion attenuation without additional attenuators intended for better adaptation, the sideband gain effective between the modulator input and the modulator output can usually be fully utilized.

Es gibt Anwendungsfälle, für die derartige bekannte, verstärkende Doppelgegentaktmodulatoren schwierig zu realisieren sind. Dies ist der Fall, wenn Nachrichtenbänder in eine sehr tiefe Frequenzlage, beispielsweise in die Videolage, in der sogar Gleichspannungsanteile auftreten, umgesetzt werden sollen.There are applications for which such known, reinforcing Double push-pull modulators are difficult to implement. This is the case, though Message bands in a very low frequency position, for example in the video position, in which even DC voltage components occur should be implemented.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verstärkenden Doppelgegentaktmodulator mit einem gleichstromübertragenden Signalausgang zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide an amplifying double push-pull modulator with a direct current transmitting signal output.

Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, einen rückwirkungsfreien Doppelgegentaktmodulator derart auszubilden, daß ein Frequenzband aus der Trägerfrequenzlage in die Videolage umgesetzt werden kann.A special object of the invention is to provide a non-reactive To train double push-pull modulator in such a way that a frequency band from the carrier frequency position can be implemented in the video position.

Der Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren, bei dem eingangsseitig ein symmetrischer Signalübertrager und ein ebenfalls symmetrischer Trägerübertrager vorgesehen sind, wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß jede Mittelanzapfung der beiden sekundärseitigen Symmetriewicklungen des Trägerübertragers jeweils mit der Mittelanzapfung einer der beiden sekundärseitigen Symmetriewicklungen des Signalübertragers verbunden und an je einen Pol einer Spannungsquelle geführt sind, deren Mittelanzapfung zusammen mit einem Verbindungspunkt der Kollektoren sämtlicher Transistoren den Modulatorausgang bildet und daß bei einem aus zwei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps bestehenden und einem weiteren, aus zwei dazu komplementären Transistoren gebildeten Transistorpaar jeweils die Basisanschlüsse der Transistoren eines Paares an derartige äußere Anschlüsse einer der Symmetriewicklungen des Trägerübertragers und jeweils die Emitter an solche äußeren Anschlüsse der auf Grund der Verbindung der Mittelanzapfung zugehörigen Symmetriewicklung des Signalübertragers geführt sind, daß eine Basis-Emitter-Strecke bei einem Transistorpaar zwischen zwei Wicklungsanfängen und bei dem anderen Transistorpaar zwischen einem Wicklungsanfang und einem Wicklungsende liegt.The double push-pull modulator with four transistors, in which a symmetrical signal transformer and a likewise symmetrical carrier transformer are provided on the input side, is designed according to the invention in such a way that each center tap of the two secondary symmetry windings of the carrier transformer is connected to the center tap of one of the two secondary symmetry windings of the signal transmitter and is connected to each one pole of a voltage source are led, whose center tap together with a connection point of the collectors of all transistors forms the modulator output and that in a transistor pair consisting of two transistors of the same conductivity type and a further transistor pair formed from two complementary transistors, the base connections of the transistors of a pair are connected such external connections to one of the symmetry windings of the carrier transformer and in each case the emitter to such external connections of the based on the verb Indung the center tap associated symmetry winding of the signal transmitter are performed that a base-emitter path is between two winding starts in a transistor pair and between a winding start and a winding end in the other transistor pair.

Damit ist in vorteilhafter Weise bei einem ver---stärkenden, rückwirkungsfreien Doppelgegentaktmodulator ein Ausgangsübertrager eingespart, ohne daß auf andere Weise ein Gleichstromweg zwischen den Ausgangsklemmen geschaffen werden muß. Der Modulator kann ferner sehr breite Nachrichtenbänder abgeben, ohne daß am Ausgang durch einen übertrager ein nachteiliger Frequenzgang erzeugt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß mit diesem verstärkenden Doppelgegentaktmodulator Frequenzbänder in eine sehr tiefe Frequenzlage umgesetzt werden können. Da der Modulatorausgang frei von Gleichstromanteilen ist, die nicht zum Ausgangssignal gehören, kann er zur Umsetzung von Nachrichtenbändem in die Videolage verwendet werden.This is advantageous in a reinforcing, reaction-free Double push-pull modulator saved an output transformer without affecting others Way, a DC path must be created between the output terminals. Of the The modulator can also emit very wide message bands without leaving the output a disadvantageous frequency response is generated by a transformer. Another The advantage is that frequency bands with this amplifying double push-pull modulator can be implemented in a very low frequency range. As the modulator output is free of DC components that do not belong to the output signal, it can can be used to translate news tapes into the video layer.

Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the embodiment shown in the figure explained in more detail.

Die Figur zeigt einen Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren, der einen übertragerfreien Signalausgang für die Seitenbänder mit den Frequenzen o) ± Q aufweist. Bei den Wicklungen der beiden Eingangsübertrager, nämlich des Trägerübertragers 5 und des Signalübertragers 6, sind die Anfänge mit einem Punkt bezeichnet.The figure shows a double push-pull modulator with four transistors, which has a transmitter-free signal output for the sidebands with the frequencies o) ± Q. In the windings of the two input transformers, namely the carrier transformer 5 and the signal transformer 6, the beginnings are denoted by a point.

Der Doppelgegentaktmodulator enthält die vier Transistoren 1, 2, 3 und 4, die kollektorseitig miteinander verbunden und an eine AusgangsklernTne geführt sind, die zusammen mit einer Anzapfung der Spannungsquelle 7, einer symmetrischen Gleichspannungsquelle einen übertragerfreien Ausgang des Doppelgegentaktmodulators bildet. Die Transistoren 1 und 2 sind vom Typ pnp, die weiteren Transistoren 3 und 4 vom Typ npn. Der Anfang der Symmetriewicklung 9 des Trägerübertragers 5 liegt an der Basis des Transistors 1, und das Ende dieser Wicklung ist an die Basis des Transistors 2 geführt. Ihre Mittelanzapfung ist mit dem Pluspol der Spannungsquelle 7 und der Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 11 des Signalübertragers 6 verbunden, deren Anfang an den Emitter des Transistors 1 und deren Ende an den Emitter des Transistors 2 geführt ist.The double push-pull modulator contains the four transistors 1, 2, 3 and 4, which are connected to one another on the collector side and are led to an output core which, together with a tap of the voltage source 7, a symmetrical DC voltage source, forms a transformer-free output of the double push-pull modulator. The transistors 1 and 2 are pnp type, the further transistors 3 and 4 npn type. The beginning of the symmetry winding 9 of the Trägerübertragers 5 is located at the base of the transistor 1, and the end of this winding is performed on the base of transistor 2. Its center tap is connected to the positive pole of the voltage source 7 and the center tap of the symmetry winding 11 of the signal transmitter 6 , the beginning of which is led to the emitter of the transistor 1 and the end of which is led to the emitter of the transistor 2.

Der Anfang der weiteren Symmetriewicklung 10 des Trägerübertragers 5 liegt an der Basis des Transistors 3 und das Ende an der Basis des Transistors 4. Ihre Mittelanzapfung ist mit dem Minuspol der Spannungsquelle 7 und mit der Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 12 des Signalübertragers 6 verbunden, deren Ende am Emitter des Transistors 3 und deren Anfang am Emitter des Transistors 4 liegt.The beginning of the further symmetry winding 10 of the Trägerübertragers 5 is located at the base of the transistor 3 and the end at the base of the transistor 4. Your center tap is connected to the negative pole of the voltage source 7 and to the center tap of the symmetry winding 12 of signal transformer 6, the end of the Emitter of transistor 3 and the beginning of which is connected to the emitter of transistor 4.

Dabei können bei zwei beliebigen Symmetriewicklungen beider Eingangsübertrager 5, 6 gleichzeitig jeweils Anfang und Ende. miteinander vertauscht werden.With any two symmetrical windings, both input transformers 5, 6 can start and end at the same time. be swapped with each other.

Die als Eingang für die Trägerfrequenz w vorgesehene Primärwicklung 8 des Trägerübertragers 5 und die als Eingang für das Signal der Frequenz Q bestimmte weitere Primärwicklung 13 des Signalübertragers 6 sind miteinander vertauschbar, so daß man auch an den Trägerübertrager 5 das Eingangssignal und an den Signalübertrager 6 den Träger anlegen kann. Der Ausgang des Modulators liegt in einer Diagonalen einer Brücke, die durch die Hälften der Spannungsquelle 7 und die KoRektor-Emitter-.Strecken der beiden Transistoren 1 und 4 und die dazu in Serie liegenden Teile der Symmetriewicklungen 11 bzw. 12 gebildet ist. The primary winding 8 of the carrier transformer 5 provided as the input for the carrier frequency w and the further primary winding 13 of the signal transformer 6 intended as an input for the signal of the frequency Q are interchangeable, so that the input signal is also sent to the carrier transformer 5 and the input signal to the signal transformer 6 Can create carrier. The output of the modulator lies in a diagonal of a bridge which is formed by the halves of the voltage source 7 and the co-rector-emitter sections of the two transistors 1 and 4 and the parts of the symmetry windings 11 and 12 in series with them.

Wird an die Primärwicklung 8 des Trägerübertragers 5 eine Trägerspannung geführt, so werden von einer Halbwelle des Trägers gleichzeitig die Transistoren 1 und 4 und in der anderen Halbwelle gleichzeitig die Transistoren 2 und 3 durchgesteuert. In der Trägerhalbwelle, während der die Transistoren 1 und 4 durchgesteuert sind, fließt ein Strom von dem positiven Pol der Spannungsquelle 7 über den zwischen der Mittelanzapfung und dem Anfang der Symmetriewicklung 11 des Signalübertragers 6 liegenden Wicklungsteil zum Emitter des Transistors 1, von dessen Kollektor weiter zum Kollektor des Transistors 4 und schließlich von dessen Emitter über den Anfang und die Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 12 des Eingangsübertragers 6 zum negativen Pol der Spannungsquelle 7 zurück. Der Ausgang des Modulators ist dabei frei von signalfremden Gleichspannungen.If a carrier voltage is applied to the primary winding 8 of the carrier transformer 5 , the transistors 1 and 4 are switched on by one half cycle of the carrier and the transistors 2 and 3 are switched on simultaneously in the other half cycle. In the carrier half-wave, during which the transistors 1 and 4 are turned on, a current flows from the positive pole of the voltage source 7 via the winding part located between the center tap and the beginning of the symmetry winding 11 of the signal transmitter 6 to the emitter of the transistor 1, from its collector to the collector of the transistor 4 and finally from its emitter via the beginning and the center tap of the symmetry winding 12 of the input transformer 6 to the negative pole of the voltage source 7 back. The output of the modulator is free of non-signal DC voltages.

Während der anderen Trägerhalbwelle fließt der Gleichstrom über die in Reihe geschalteten Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren 2 und 3, d. h., ohne Signalaussteuerung liegen während jeder Trägerhalbwelle die beiden Ausgangsklemmen des Modulators auf dem Mittelpotential der Spannungsquelle 7, d. h. auf dem Potential, das am Abgriff der Spannungsquelle 7 herrscht.During the other half-wave carrier, the direct current flows through the series-connected collector-emitter paths of the two transistors 2 and 3, i. That is, without signal modulation, the two output terminals of the modulator are at the center potential of the voltage source 7 during each carrier half-wave, i.e. H. at the potential that prevails at the tap of the voltage source 7.

Führt man der Primärwicklung 13 des Eingangsübertragers 6 ein Signal zu, so wird während der einen Halbwelle dieses Signals der Kollektorstrom des Transistors 1 vergrößert und der des Transistors 4 verkleinert. Dadurch entsteht für die an die Kollektoren angeschlossene Klemme des Modulatorausgangs eine Potentialverschiebung zu positiven Spannungswerten hin. In der anderen Halbwelle des Trägers wird bei gleicher Polarität des Signals der Kollektorstrom. des Transistors 2 verringert und der des Transistors 3 vergrößert, so daß an der Ausgangsklemme des Modulators, die an die Kollektoren angeschlossen ist, eine Potentialverschiebung in Richtung negativer Spannungswerte eintritt. Damit wird das Signal abhängig vom Träger am Ausgang umgepolt. Vertauscht man die beiden Modulatoreingänge für den Träger und für das modulierende Signal miteinander und führt also den Träger der Primärwicklung 13 des Sigaalübertragers 6 zu, so werden im Takt der Trägerfrequenz die Transistoren 1 und 3 bzw. 2 und 4 abwechselnd durchgesteuert. In beiden Betriebsarten sind-am Ausgang des Modulators auf Grund der Doppelgegentaktanordnung alle Modulationsprodukte von der Form pe) ± qD, bei denen p und q nicht gleichzeitig ungerade sind, unterdrückt.If a signal is fed to the primary winding 13 of the input transformer 6 , the collector current of the transistor 1 is increased and that of the transistor 4 is decreased during one half-cycle of this signal. This creates a potential shift towards positive voltage values for the terminal of the modulator output connected to the collectors. In the other half-wave of the carrier, the collector current is the same when the polarity of the signal is the same. of transistor 2 is reduced and that of transistor 3 is increased, so that a potential shift in the direction of negative voltage values occurs at the output terminal of the modulator, which is connected to the collectors. The polarity of the signal is reversed depending on the carrier at the output. If the two modulator inputs for the carrier and for the modulating signal are interchanged and the carrier is fed to the primary winding 13 of the signal transformer 6 , the transistors 1 and 3 or 2 and 4 are switched through alternately at the rate of the carrier frequency. In both operating modes, all modulation products of the form pe) ± qD, in which p and q are not odd at the same time, are suppressed at the output of the modulator due to the double push-pull arrangement.

Claims

Patentansprach: double-balanced modulator having four transistors, a symmetrical signal transmitter and a likewise symmetrical carrier exchangers are provided on the input side in which, characterized k g e et ennzeichn that each center tap of the two secondary-side symmetry windings (9, 10) of the Trägerübertragers (5) in each case one to the center tap of the two secondary symmetry windings (11, 12) of the signal transmitter (6) are connected and each connected to a pole of a voltage source (7) whose center tap together with a connection point of the collectors of all transistors (1, 2, 3, 4) forms the modulator output and that in the case of a transistor pair consisting of two transistors (1, 2) of the same conductivity type and a further transistor pair consisting of two complementary transistors (3, 4), the base connections of the Tratisistors of a pair to such external connections of one of the symmetry windings (9, 10) of the carrier transformer (5) and each di e emitters are routed to such external connections of the symmetry winding (11, 12) of the signal transmitter (6) associated with the connection of the center tap, that a base-emitter path in a transistor pair between two winding starts and in the other transistor pair between a winding start and one end of the winding.