DE1238506B - Anordnung zur Verstaerkung breitbandiger elektrischer Signale - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

Deutsche KL: 21 a2-18/02

Nummer: 1238 506

Aktenzeichen: N 22880 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 14. März 1963

Auslegetag: 13. April 1967

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verstärkung breitbandiger elektrischer Signale (Gleichspannungssignale und Wechselspannungssignale unterhalb der Zerhackerfrequenz) mittels eines Wechselspannungsverstärkers, dem die Signale über einen Zerhacker zugeführt werden.

Als Zerhacker kann grundsätzlich ein von einer Lichtquelle periodisch beleuchteter Photowiderstand, welcher zwischen den EingangsMemmen des Verstärkers und den Eingangselektroden des aktiven Verstärkerelementes in der Eingangsstufe des Verstärkers angeordnet ist, benutzt werden.

Es ergeben sich dann aber Schwierigkeiten, in einfacher Weise mit normalen, mittels einer Wechselspannungsquelle gespeisten Lichtquellen, wie Glühlampen und Gasentladungslampen, die richtige Periodizität zu erzielen, nach der der Photowiderstand beleuchtet werden soll.

Man kann z. B. zwei Glüh-, bzw. Gasentladungslampen an zwei unterschiedliche Wechselspannungsquellen gleicher Frequenz anschließen, die gegeneinander um 90° in der Phase verschobene Spannungen liefern. Die Lampen werden dann abwechselnd viermal pro Periode der Wechselspannungen aufleuchten. Meistens stehen derartige Wechselspannungen aber nicht zur Verfügung, und man braucht zusätzliche Phasenschiebernetzwerke, um aus einer der Wechselspannungen die andere um 90° in der Phase verschobene Wechselspannung herzuleiten.

Auch wird als Nachteil empfunden, daß die eine Lampe noch nicht gelöscht ist, wenn die andere bereits wieder gezündet wird. Dann werden beide Photowiderstände gleichzeitig leitend, und es fließen erhebliche Ströme, die eine unerwünschte Belastung der Eingangssignalquelle herbeiführen können.

Es sind bereits Schaltungen bekannt, bei denen die Reihenschaltung zweier in der gleichen Richtung leitenden Dioden an eine Wechselspannung angeschlossen ist.

Bei anderen bekannten Schaltungen ist die Reihenschaltung zweier in entgegengesetzter Richtung leitender Emitter-Kollektor-Strecken an das zu verstärkende Signal angeschlossen und eine dieser Strecken an einen Verstärker.

Demgegenüber ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Photowiderstände zwischen der Quelle der elektrischen Signale und den Eingangselektroden des aktiven Verstärkerelementes in der Eingangsstufe des Verstärkers aufgenommen sind und jeder Photowiderstand von einer dazugehörigen, an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen p-n-Rekombinationsstrahlungsquelle beleuchtet wird, Anordnung zur Verstärkung breitbandiger
elektrischer Signale

Anmelder:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven

(Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Dr. Hermann Georg Grimmeiss, Aachen

derart, daß die Strahlungsquellen abwechselnd Licht aussenden und die Photowiderstände abwechselnd leitend werden.

Daraus ergibt sich der weitere Vorteil einer völligen elektrischen Trennung zwischen Steuer- und Verstärkerkreis.

Unter einer p-n-Rekombinationsstrahlungsquelle wird hier auf übliche Weise ein Halbleiterkörper mit wenigstens einem p-n-Übergang verstanden, in dem die für die Strahlungsrekombination erforderlichen Ladungsträger durch Injektion von Minderheitsträgern im und/oder in der Umgebung des p-n-Uberganges beim Betrieb dieses Überganges in der Vorwärtsrichtung erhalten werden. Die Wellenlänge der erzeugten Strahlung wird dabei durch den Wert des bei der Rekombination freiwerdenden Energiequantums bestimmt, und diese Rekombination kann entweder durch einen direkten Übergang vom Leitungsband zum Valenzband oder durch einen Übergang über einen zwischen den Energiebändern liegenden Aktivatorterm stattfinden. Eine p-n-Strahlungsquelle leuchtet also nur während der einen halben Periode der Wechselspannung auf.

Eine derartige p-n-Rekombinationsstrahlungsquelle bzw. deren Zusammenbau mit einem photoleitenden Teil auf einem Halbleiterkristall sind an sich bekannt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung, und

F i g. 2 zeigt eine Abart der Schaltung nach

709 549/284

Claims (3)

i 238 Bei der Schaltung nach F i g. 1 liegen die beiden Photowiderstände 2 und 3 mit ihrem einen Ende gemeinsam an einer Klemme der Quelle 1, deren andere Klemme geerdet ist, während die anderen Enden der Photowiderstände mit je einer Eingangsklemme der symmetrischen Primärwicklung eines Übertragers 7 verbunden sind. Die zu verstärkenden Signale der Quelle 1 werden den beiden Photowiderständen 2 bzw. 3 zugeführt. Diese werden in Abhängigkeit steuernder Lichtquellen abwechselnd leitend gemacht. Der Dunkelwiderstand eines geeigneten Photowiderstandes, z. B. CdS bzw. CdSe bzw. GaAs, kann mehrere hundert Megohm betragen, während ihr Leitwiderstand bei starker Lichteinstrahlung auf wenige Ohm herabgesetzt sein kann. Die Lichtquellen werden von einer Wechselspannungsquelle 4 gespeist. Diese Wechselspannungsquelle kann z. B. durch die Netzspannung geliefert werden. Als Lichtquellen sind zwei p-n-Rekombinationsstrahlungsquellen vorgesehen, die z. B. aus den Verbindungen GaP bzw. GaAs hergestellt sein können. Die p-n-Strahlungsquellen 5 bzw. 6 werden so an die Wechselspannungsquelle 4 angeschlossen, daß sie abwechselnd leitend werden. Übliche Lichtquellen, wie Glühlampen bzw. Gasentladungslampen, strahlen ihr Licht jede halbe Periode, d. h. während der positiven sowie während der negativen halben Periode der Speisespannung, aus. Demgegenüber werden nach der Erfindung p-n-Strahlungsquellen benutzt, welche die Eigenschaft haben, nur dann Licht auszustrahlen, wenn ein Strom in Vorwärtsrichtung durch die p-n-Diode fließt. Diese Stromrichtung ist in der Figur durch gestrichelte Pfeile angegeben. Dadurch, daß die beiden Dioden 5 bzw. 6 in verschiedener Polung an die Quelle 4 angeschlossen sind, senden sie also abwechselnd ihr Licht aus. Folglich fließt also entweder Strom durch den Photoleiter 2 oder durch den Photoleiter 3, so daß am Übertrager 7 eine blockförmige Wechselspannung erzeugt wird, deren Amplitude dem Momentanwert der Spannung der Quelle 1 entspricht. Diese Wechselspannung kann weiter in einem Wechselspannungsverstärker 8 verstärkt und nach Wunsch gleichgerichtet werden. In einem Ausführungsbeispiel sind 2 und 3 CdS-Photowiderstände von einem experimentellen Typ; 5 und 6 sind p-n-Strahlungsquellen von einem experimentellen Typ aus GaP. Gleichspannungen bis herab zu einigen Mikrovolt aus der Quelle 1 konnten, nach Verwandlung in 5<> Wechselspannungen, verstärkt und gemessen werden. Es ist möglich, den Übertrager 7 zu vermeiden, wenn die Quelle 1 in der Weise nach F i g. 2 angeordnet ist. Dabei liegen die beiden Photowiderstände 2 und 3 mit je einem Ende an den über Widerstände 10 und 11 geerdeten Klemmen der Quelle 1 und mit ihren anderen Enden gemeinsam an der Eingangsklemme eines mit einem weiteren Widerstand 12 überbrückten asymmetrischen Verstärkereinganges. In der Schaltung nach dieser Figur sind 10, 11 und 12 Widerstände hinreichender Größe, wobei die Widerstandswerte von 10 und 11 vorzugsweise einander gleich sind und jeder größer als der Widerstandswert jedes Photowiderstandes in leitendem Zustand ist. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Verstärkung breitbandiger elektrischer Signale (Gleichspannungssignale und Wechselspannungssignale unterhalb der Zerhackerfrequenz) mittels eines Wechselspannungsverstärkers, dem die Signale über einen Zerhacker zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Photowiderstände (2, 3) zwischen der Quelle (1) der elektrischen Signale und den Eingangselektroden des aktiven Verstärkerelementes in der Eingangsstufe des Verstärkers (8) aufgenommen sind und jeder Photowiderstand (2 bzw. 3) von einer dazugehörigen, an eine Wechselspannungsquelle (4) angeschlossenen p-n-Rekombinationsstrahlungsquelle (5 bzw. 6) beleuchtet wird, derart, daß die Strahlungsquellen (5 und 6) abwechselnd Licht aussenden und die Photowiderstände (2 und 3) abwechselnd leitend werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Photowiderstände (2, 3) mit ihren einen Enden gemeinsam an einer Klemme der Quelle (1) liegen, deren andere Klemme geerdet ist, während die anderen Enden der Photowiderstände mit je einer Eingangsklemme der symmetrischen Primärwicklung eines Übertragers (7) verbunden sind (F i g. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Photowiderstände (2, 3) je mit einem Ende an den über Widerstände (10, 11) geerdeten Klemmen der Quelle (1) und mit ihren anderen Enden gemeinsam an der Eingangsklemme eines mit einem weiteren Widerstand (12) überbrückten asymmetrischen Verstärkereinganges liegen (F i g. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Nachrichtentechnik«, Bd. 12, 1962, H. 12, S. 465 und 466;
»Elektronik«, 1962, Nr. 9, S. 267 bis 271.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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