DE1246823B

DE1246823B - Schaltungsanordnung zur Amplitudensteuerung von elektrischen Wechselspannungssignalen mit mindestens einem Feldeffekt-Transistor

Info

Publication number: DE1246823B
Application number: DER37785A
Authority: DE
Inventors: Gordon Fox Rogers
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1963-05-20
Filing date: 1964-04-27
Publication date: 1967-08-10
Also published as: FR1402015A; GB1039841A; JPS438283B1; NL6404629A; US3213299A; CA759138A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H04b

H 04m
Deutsche Kl.; 21 a2 - 36/14

Nummer: 1 246 823

Aktenzeichen: R 37785 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 27. April 1964

Auslegetag: 10. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Amplitudensteuerung von elektrischen Wechselspannungssignalen mit mindestens einem Feldeffekt-Transistor, der eine Quellenelektrode, eine Abflußelektrode und eine mit einer Steuerspannungsquelle verbundene Steuerelektrode aufweist.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Amplitudensteuerung bekannt, bei der die Eingangsspannung in ihrer Amplitude mittels eines frequenzabhängigen Spannungsteilers geregelt wird, der aus einem festen, kapazitiv überbrückten Längswiderstand und der Anoden-Kathode-Strecke einer Impedanz-Mehrgitterröhre als Querwiderstand besteht. Diese Röhre arbeitet als spannungsgesteuerter veränderbarer Widerstand, indem ihrem Steuergitter eine Regelgleichspannung zugeführt wird, wobei außerdem ein bestimmter Bruchteil der zwischen Anode und Kathode der Röhre auftretenden Signalspannung mit Hilfe eines Spannungsteilers negativ auf das Steuergitter der Röhre rückgekoppelt wird, um die Impedanz der Röhre zusätzlich zu steuern und damit die eigentliche Regelung frequenzabhängig zu machen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur frequenzunabhängigen Amplitudensteuerung von Wechselspannungssignalen zu schaffen, die als steuerbaren Querwiderstand einen Feldeffekt-Transistor enthält.

Die Vorteile des Feldeffekt-Transistors als elektronisches Bauelement gegenüber der Röhre, wie geringe Abmessungen und äußerst geringe Betriebsspannungsanforderiingen, sind bekannt. Andererseits ist es, auch wenn man von der Frequenzabhängigkeit der Regelung bei der bekannten Schaltung absieht, nicht ohne weiteres möglich, in dieser Schaltung etwa die Röhre einfach durch einen Feldeffekt-Transistor zu ersetzen, weil nämlich der Feldeffekt-Transistor — im Gegensatz zur Röhre — ein Bauelement ist, dessen Stromweg, d. h. Quellen-Abflußstrecke, je nach der Polarität der bestehenden Quellen-Abfhißspannung in beiden Richtungen Strom leitet. Will man den Widerstand der Quellen-Abflußstrecke über die Steuerelektrode steuern, so ergibt sich das Problem, daß dabei der resultierende Widerstand furQuelkn-Abflußspannungen entgegengesetzter Polarität nicht symmetrisch ist. Dies ergibt sich daraus, daß ζ. Β. während der positiven Halbwellen der Quellen-Abflußspannung die effektive Steuerelektrodenspannung lediglich von der tatsächlich an die Steuerelektrode gelegten Spannung abhängt, während sie während der negativen Halbwellen eine Funktion der eigentlichen Steuerelektrodenspannung plus der Quellen-Abfiußspannung Schaltungsanordnung zur Amplitudensteuerung
von elektrischen Wechselspannungssignalen mit
mindestens einem Feldeffekt-Transistor

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr, 6

Als Erfinder benannt:
Gordon Fox Rogers,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 20. Mai 1963 (281505)

ist. Man muß daher Maßnahmen treffen, um diese Unsymmetrie in der Charakteristik des Transistors zu kompensieren.

Erfindungsgemäß ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Transistor mit seiner Quellen-Abflußstrecke als steuerbarer Querwiderstand in Reihe mit einem festen Längswiderstand an der zu steuernden Signalspannung liegt und daß mittels eines Spannungsteilers ein solcher Teil der an der Quellen-Abflußstrecke auftretenden gesteuerten Signalspannung abgegriffen und auf die Steuerelektrode gekoppelt wird, daß die wirksame, den Widerstand der Quellen-Abflußstrecke steuernde Spannung für entsprechende Signalamplituden entgegengesetzter Polarität gleich ist.

Dadurch wird erreicht, daß der Widerstand der Quellen-Abflußstrecke sich symmetrisch gegenüber beiden Halbwellen des Eingangssignals verhält, wobei in diesem Falle der Rückkopplungsspannungsteiler — im Gegensatz zu der bekannten Anordnung — nicht dazu dient, die Regelung frequenzabhängig zu machen, sondern die erwähnte Symmetrie herzustellen.

In Ausgestaltung der Erfindung besteht der Spannungsteiler aus zwei Widerständen gleichen Wertes und ist kapazitiv an die Steuerelektrode des Transistors angekoppelt. Man kann auch drei FeldeSekt-

709 620/373

Transistoren, von denen zwei den einen und der eigneten Atmosphäre, beispielsweise in Wasserdampf, dritte den anderen Leitungstyp haben, mit ihren erhitzt, wobei die frei liegenden Siliciumbereiche Quellen-Abflußstrecken in T-Dämpfungsschaltung zu- unter Bildung aufgewachsener Siliciumdioxydschichsammenschalten, so daß die Quellen-Abflußstrecken ten (in F i g. 1 durch die hellpunktierten Bereiche ander beiden ersten Transistoren die Längszweige und 5 gedeutet) oxydieren. Während dieses Erhitzungsvordie Quellen-Abflußstrecke des dritten Transistors den ganges diffundieren Verunreinigungen aus der aufge-Querzweig der Schaltung bilden. An die Steuerelek- brachten Siliciumdioxydschicht unter Bildung der trode bzw. die Steuerelektroden kann eine vom Span- Quellenzone und der Abflußzone in den Siliciumnungsteiler unabhängige Quelle einer einstellbaren block 12. In Fig. 2 sind die Quellenzone mit S und Steuerspannung angekoppelt sein. io die Abflußzone mit D bezeichnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann an Mittels eines weiteren Photoresist- und Säureätz-

den mit einer ohmschen Elektrode kontaktierten oder dergleichen Verfahrensschrittes wird sodann Halbleiterblock des Feldeffekt-Transistors eine vom das aufgebrachte Siliciumdioxyd über einem Teil der Spannungsteiler unabhängige Quelle einer Steuer- diffundierten Quellenzone und Abflußzone entfernt, spannung angekoppelt sein, durch welche der Wider- 15 Durch Aufdampfen eines Leitermaterials mit Hilfe stand der Quellen-Abflußstrecke steuerbar ist. Die einer Aufdampfmaske werden Elektroden für die Blockelektrode kann dabei mit der Steuerelektrode Quellenzone, die Abflußzone und die Steuerzone gezusammengeschaltet sein. bildet. Als aufzudampfendes Leitermaterial kann man

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er- Chrom und Gold in der genannten Reihenfolge oder findung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es 20 auch andere geeignete Metalle verwenden,
zeigt Das fertige Plättchen ist in F i g. 1 gezeigt, wobei

Fi g. 1 eine schematische Grundrißansicht eines für der hellpunktierte Bereich zwischen der Außenumdie erfindungsgemäßen Schaltungen geeigneten Feld- grenzung und der ersten dunkleren Zone 14 aufgeeffekt-Transistors mit isolierter Steuerelektrode, wachsenes Siliciumdioxyd ist. Der weiße Bereich 16

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in 25 ist die der Quellenelektrode entsprechende metal-Fig. 1, lische Elektrode. Die dunklen, stärker punktierten

F i g. 3 das Schaltsymbol des Feldeffekt-Transistors Bereiche 14 und 18 sind die diffundierte Quellenzone mit isolierter Steuerelektrode, überlagernde Bereiche aus aufgebrachtem Silicium-

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild einer erfin- dioxyd. Der dunkle Bereich 20 ist ein die diffundierte dungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Ampli- 30 Abflußzone überlagernder Bereich aus aufgebrachtem tudensteuerung, Siliciumdioxyd. Die weißen Bereiche 22 und 24 sind

F i g. 5 ein Abflußstrom-Abflußspannungs-Dia- die der Steuerelektrode bzw. der Abflußelektrode entgramm des in der Schaltung nach F i g. 4 verwendeten sprechenden metallischen Elektroden. Der punktierte Transistors für verschiedene Werte der Steuerelek- Bereich 28 ist eine Schicht aus aufgewachsenem trodenspannung (Steuerspannung), 35 Siliciumdioxyd, die teilweise von der Steuerelektrode

F i g. 6 ein schematisches Schaltbild einer anderen 22 überlagert wird und diese vom Siliciumblock 12 Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, sowie von der Quellenelektrode und der Abflußelek-

Fig. 6A ein schematisches Schaltbild einer abge- trode isoliert, wie man in Fig. 2 sieht. Das Siliciumwandelten Form der Schaltung nach F i g. 6, plättchen ist auf einer leitenden Unterlage oder einem

Fig. 6B ein schematisches Schaltbild einer 40 Systemträger 26 montiert, wie ebenfalls in Fig. 2 geanderen Form der Schaltung nach F i g. 6 und zeigt. Der Eingangswiderstand der Einrichtung bei

F i g. 7 ein schematisches Schaltbild einer erfin- niedrigen Frequenzen liegt in der Größenordnung dungsgemäßen Signaldämpfungsschaltung. von 10¹⁴ Ohm. Die die Steuerelektrode 22 tragende

Der in F i g. 1 und 2 gezeigte, für die erfindungs- Schicht aus aufgewachsenem Siliciumdioxyd 28 übergemäßen Schaltungen verwendbare Unipolar- oder 45 lagert eine Inversionsschicht oder einen stromführen-Feldeffekt-Transistor 10 hat einen Block oder ein den Kanal C, der die Quellenzone und die Abfluß-Plättchen 12 aus Halbleitermaterial. Der entweder zone untereinader verbindet. Die Steuerelektrode 22 einkristalline oder polykristalline Block 12 kann aus ist symmetrisch zwischen der Quellenzone S und der irgendeinem der in der Transistorherstellung üblichen Abflußzone D angeordnet. Gewünschtenfalls kann je-Halbleitermaterialien gefertigt sein. Beispielsweise 50 doch die Steuerelektrode 22 in Richtung zur Quellenkann der Block 12 aus nahezu eigenleitendem zone versetzt angeordnet sein und die aufgebrachte Silicium, z.B. schwach dotiertem p-Silicium mit Siliciumdioxydschicht 18 überlappen,
einem spezifischen Widerstand von 100 Ohmzenti- Die die Quellenzone 5 und die Abflußzone D vom

meter bestehen. Siliciumblock 12 trennenden Grenz- oder Übergangs-

Bei der Herstellung des Transistors geht man so 55 schichten (s. F i g. 2) wirken effektiv als gleichrichvor, daß man zunächst stark dotiertes Siliciumdioxyd tende Sperrschichten oder pn-Übergänge, die den auf die Oberfläche des Siliciumplättchens 12 auf- Block 12 mit der Quellenelektrode 16 bzw. der Abbringt. Das Siliciumdioxyd ist mit Verunreinigungen flußelektrode 24 in der Weise koppeln, daß bei Anvom η-Typ dotiert. Mit Hilfe des Photoresist- und legen einer gegenüber der Quellenelektrode 16 bzw. Säureätzverfahrens oder einer anderen geeigneten 60 der Abflußelektrode 24 positiven Vorspannung an den Verfahrensweise wird anschließend das Silicium- Block die betreffende gleichrichtende Sperrschicht dioxyd in demjenigen Bereich, wo die Steuerelektrode leitend, d. h. in Durchlaß- oder Flußrichtung vorgegebildet werden soll, sowie rund um die Außenränder spannt wird.

des Siliciumplättchens (s. F i g. 1) entfernt. Auf den- F i g. 3 zeigt das Schaltsymbol des Feldeffekt-Tran-

jenigen Bereichen, wo die Quellenzone und die Ab- 65 sistors mit isolierter Steuerelektrode nach F i g. 1 fhißzone gebildet werden sollen, bleibt das aufge- und 2. Dabei sind die Steuerelektrode mit G, die Abbrachte Siliciumdioxyd unberührt. flußelektrode mit D, die Quellenelektrode mit S und

Anschließend wird das Plättchen 12 in einer ge- der Block aus Halbleitermaterial mit S₁₁ bezeichnet.

5 6

Zu beachten ist, daß die Elektroden D und S je nach auf die Steuerelektrode 62, so daß die den Wider-

der Polarität der zwischen ihnen angelegten Vorspan- stand des Stromweges 60 steuernde resultierende

nung entweder als Abfluß oder als Quelle arbeiten Spannung eine Funktion des jeweiligen Signalpegels

und umgekehrt; d. h. diejenige Elektrode, die gegen- ist.

über der anderen Elektrode positiv vorgespannt ist 5 Der ohmsche Wert der Reihenschaltung der Widerarbeitet jeweils als Abflußelektrode, während die stände 68 und 70 soll groß gegenüber dem ohmschen andere Elektrode als Quellenelektrode arbeitet. Wert des Stromweges 60 sein, um eine Belastung zu

Die Abflußelektrode und die Quellenelektrode sind vermeiden und eine wirksame Steuerung der Amplidurch einen stromführenden Kanal C untereinander tude des auf den Verbraucher gekoppelten Signals in verbunden. Die Majoritätsladungsträger (im vor- io Abhängigkeit von geringfügigen Schwankungen oder liegenden Falle Elektronen) durchfließen diese dünne Änderungen des Widerstandes des Stromweges 60 zu Kanalzone dicht an der Oberfläche von der Quelle in ermöglichen. Ferner soll der Widerstand 64 groß ge-Richtung zum Abfluß. Der stromführende Kanal C genüber den Widerständen 68 und 70 sowie gegenist in F i g. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet. über dem Blindwiderstand des Kondensators 72 sein,

Wenn der Block 12 aus schwach dotiertem 15 so daß der auf die Steuerelektrode 62 rückgekoppelte

n-Silicium statt, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 Anteil der Signalspannung effektiv durch das Verhält-

und 2 angegeben, aus p-Silicium besteht, so sind die nis der Widerstände 68 und 70 bestimmt wird. Außer-

Abflußzone D und die Quellenzone S mit Veranreini- dem soll der kapazitive Blindwiderstand des Konden-

gungen vom p-Typ dotiert. Als Majoritätsladungs- sators 72 bei den Signalfrequenzen klein gegenüber

träger fungieren in diesem Falle Defektelektronen, 20 dem ohmschen Wert des Widerstandes 64 sein. Man

wobei die gegenüber der anderen Elektrode negativ kann jedoch den Widerstand 70 weglassen, vorausge-

vorgespannte Elektrode als Abflußelektrode und die setzt, daß die Widerstände 64 und 68 gleiche ohmsche

andere Elektrode als Quellenelektrode arbeitet. Werte haben, damit die Hälfte der am Stromweg 60

Die den Block mit der Quellenelektrode und der auftretenden Signalspannung auf die Steuerelektrode

Abflußelektrode koppelnden gleichrichtenden Sperr- 25 62 rückgekoppelt wird.

schichten sind bei Transistoren mit einem Block vom Das Diagramm nach F i g. 5 zeigt einen Teil der η-Typ so gepolt, daß bei Anlegen einer gegenüber der Abflußstrom-Abflußspannungs-Kennlinien des Tran-Quellenspannung bzw. der Abflußspannung negativen sistors50 in der Schaltungsanordnung nach Fig.4 Vorspannung an den Block die betreffende gleich- für verschiedene Werte der Steuerspannung,
richtende Sperrschicht leitend wird. 3° Der durch die Kurvenschar 30 bis 39 dargestellte

F i g. 4 zeigt das schematische Schaltbild einer er- Teil der Kennlinien wird dadurch erhalten, daß man findungsgemäßen Schaltung zur Amplitudensteue- an den Quellen-Abflußstromweg 60 eine Signalrung, wechselspannung (Sinusspannung) geeigneter Ampli-

Die Schaltung enthält als aktives Element einen tude legt. Der den Stromweg 60 durchfließende Strom Feldeffekt-Transistor 50 mit isolierter Steuerelektrode, 35 wird gemessen. Während der positiven Halbwelle der der zwischen eine aus einem Signalgenerator 53 mit Signalspannung arbeitet die Elektrode 57 als Quelleneinem Innenwiderstand 55 bestehende Signalquelle 52 elektrode und die Elektrode 59 als Abflußelektrode, und eine Last (nicht gezeigt), beispielsweise den Ein- Während der negativen Halbwelle der Signalspangangswiderstand einer Verbraucherschaltung, etwa nung arbeitet die Elektrode 59 als Quellenelektrode einer Verstärkerstufe od. dgl., eingeschaltet ist. Die 40 und die Elektrode 57 als Abflußelektrode. Durch erste und die zweite Elektrode 57 bzw. 59 des Tran- Wahl verschiedener Werte der Steuerspannung E_g ersistors 50 bilden einen Stromweg 60, dessen Wider- hält man die verschiedenen Kurven 30 bis 39. Ein stand in Abhängigkeit von der an die Steuerelektrode Merkmal des Feldeffekt-Transistors mit isolierter 62 gelegte Spannung veränderlich ist. Die Steuerspan- Steuerelektrode besteht darin, daß als Nullvorspannung wird einer veränderbaren Gleichspannungs- 45 nungskennlinie eine beliebige der Kurven 30 bis 39 quelle E₁ (nicht gezeigt), beispielsweise einer Batterie, gewählt werden kann. Die Lage der Nullvorspanentnommen oder durch eine sich langsam ändernde nungskennlinie wird während der Herstellung des Gleichspannung, beispielsweise eine AVR-Spannung Transistors nach Wahl festgelegt, indem man z. B. die (automatische Verstärkungs- oder Schwundregelspan- Zeitdauer und die Temperatur des Verfahrensschrittes nung) gebildet. Zwischen die Steuerelektrode 62 und 50 des Aufwachsens der Siliciumdioxydschicht 28 die GleichspannungsquelleE₁ ist ein Widerstand 64 (Fig. 1 und 2) entsprechend kontrolliert,
geschaltet. Die Elektrode 57 liegt an einem Punkt Wie in F i g. 5 gezeigt, verlaufen beim Transistor festen Bezugspotentials, beispielsweise Masse, wäh- nach F i g. 1 und 2 mit Block vom p-Typ die Abflußrend die Elektrode 59 über einen Widerstand 66 an strom-Abflußspannungs-Kennlinien so, daß der Abdie Signalquelle 52 angeschlossen ist, so daß der 55 flußstrom mit in negativer Richtung zunehmenden Stromweg 60 mit dem Widerstand 66 einen Span- Vorspannungen abnimmt.

nungsteiler bildet. Je nach dem Verhältnis des Dagegen ist die Abflußstrom-Abflußspannungs-Widerstandes des Stromweges 60 zum Widerstand 66 Charakteristik eines Feldeflfekt-Transistors mit isowird ein entsprechend größerer oder kleinerer Anteil lierter Steuerelektrode mit Block vom η-Typ so bedes Signals aus der Signalquelle 52 auf die Last oder 60 schaffen, daß der den Quellen-Abflußstromweg durchden Verbraucher gekoppelt. fließende Strom mit zunehmend positiver werdender

Ein weiterer, aus den Widerständen 68 und 70 be- Steuerelektroden-Quellenspannung abnimmt. Auch stehender Spannungsteiler ist über den Stromweg 60 bei einem Transistor mit Block vom η-Typ kann die geschaltet. Die Widerstände 68 und 70 haben gleiche Steuerelektrodennullvorspannungskurve der Abfluß-Werte, so daß an jedem der beiden Widerstände die 65 strom-Abflußspannungs-Charakteristik während der Hälfte der am Transistor 50 liegenden Signalspan- Herstellung des Transistors nach Wahl so festgelegt nung erscheint. Ein Kondensator 62 koppelt den am werden, daß sie, wie oben angegeben, irgendeiner der Widerstand 70 auftretenden Teil der Signalspannung verschiedenen Kurven der Kennlinienschar entspricht.

7 8

Wie man aus F i g. 5 sieht, ist der Widerstand des Zwischen Masse und die Steuerelektrode 92 wird Stromweges 60 sowohl für die positiven als auch für über einen Widerstand 96 mittels einer Steuerspandie negativen Halbwellen der Signalspannung symme- nungsquelle £₂ (nicht gezeigt) eine negative Spannung irisch. Außerdem ist für den gezeigten Spannungs- gelegt. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Transistor 80 bereich der Widerstand des Stromweges 60 in jeder 5 einen Block vom p-Typ sowie zwei gleichrichtende der Kurven 30 bis 39 im wesentlichen konstant. Die Sperrschichten (nicht gezeigt) hat, wie im Zusammen-Steilheit der Kurven 30 bis 39 ist eine reziproke hang mit F i g. 2 beschrieben. Die negative Span-Funktion des Widerstandes des Stromweges 60. nung E₂, die eine veränderbare oder langsam schwan-

Bei nicht vorhandener Rückkopplungsspannung an kende Gleichspannung ist, spannt die gleichrichtender Steuerelektrode 62 in F i g. 4 würden die Kurven io den Sperrschichten, die zwischen dem Block und den 30 bis 39 im ersten Quadranten unsymmetrisch in be- den Stromweg 82 bildenden Elektroden bestehen, in zug auf die entsprechenden Kurven im dritten Qua- der Sperrichtung vor, wodurch eine Erhöhung der dranten verlaufen, und es würde der Spannungs- maximalen Steilheit des Transistors 80 bei niedrigen bereich, in dem die Steilheit der Kurven 30 bis 39 Frequenzen ohne eine hierdurch verursachte Signalkonstant ist, wesentlich kleiner oder enger sein als 15 verzerrung erhalten werden kann,
der entsprechende Bereich in F i g. 5. Die Abflußstrom-Abflußspannungs-Charakteristik

Der Grund für diese Asymmetrie der Kurven 30 des Transistors 80 kann die gleiche sein wie in F i g. 5.

bis 39 bei fehlender Rückkopplungsspannung liegt Auch hier kann man einen Transistor vom anderen

darin, daß die wirksame Steuerelektrodenspannung Typ (Block vom η-Typ) verwenden, vorausgesetzt,

während der positiven und der negativen Halbwellen 20 daß man die Steuerspannung in der entsprechenden

jeweils verschieden ist. Während der positiven Halb- Polarität anlegt.

wellen hängt die effektive Steuerelektrodenspannung Auf Grund des steuernden Einflusses des HaIblediglich von der von der Spannungsquelle E₁ ge- leiterblockes kann man die Schaltung nach F i g. 6 in lieferten Vorspannung ab, wohingegen während der der in Fig. 6A gezeigten Weise so abwandeln, daß negativen Halbwellen die effektive Steuerelektroden- 25 die Steuerspannung E₂ lediglich an den Block 94 gespannung eine Funktion der Vorspannung E₁ plus der legt wird, um den Stromfluß durch den Stromweg 82 Signalspannung ist. zu steuern. Die halbe Signalspannung wird auf die

Das Rückkopplungsnetzwerk mit dem Kondensator Steuerelektrode 92 rückgekoppelt, um den Wider-

72 bewirkt eine Symmetrierung, indem es die effektive stand des Stromweges 82 zu symmetrieren. Der

Steuerelektrodenspannung sowohl während der posi- 30 Widerstand 96 und der Kondensator 90 kränen weg-

tiven als auch während der negativen Halbwellen gelassen werden.

unabhängig von der Amplitude der Signalspannung Oder aber man kann, wie in Fig. 6B veranschaumacht. Indem die halbe Signalspannung auf die licht, die Steuerspannung E₂ lediglich der Steuer-Steuerelektrode 62 rückgekoppelt wird, wird die elektrode 92 zuleiten und den am Widerstand 88 ent-Steuerelektrode in bezug auf die Quellenelektrode 35 wickelten Anteil der Signalspannung lediglich auf den und die Abflußelektrode effektiv symmetriert, so daß Halbleiterblock 94 koppeln.

die resultierende Steuerspannung während der po- Fig. 7 zeigt das schematische Schaltbild einer

sitiven und der negativen Halbwellen konstant erfindungsgemäß ausgebildeten regelbaren Dämp-

bleibt. fungsschaltung. Die Schaltung enthält zwei Feldeffekt-

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform einer 40 Transistoren 100 und 102 von der in Fig. 1 und 2

erfindungsgemäßen Schaltung zur Amplitudensteue- gezeigten Art sowie einen Feldeffekt-Transistor 104

rung. Die Schaltung enthält einen Feldeffekt-Tran- vom entgegengesetzten Leitungstyp,

sistor 80 von der in F i g. 1 und 2 gezeigten Art, der Obwohl bei der in Fi g. 7 gezeigten Ausführungs-

zwischen die Signalquelle 52 und einen durch den form die Transistoren 100 und 102 einen Block vom

Widerstand 84 angedeuteten Verbraucher, beispiels- 45 p-Typ und der Transistor 104 einen Block vom n-Typ

weise den Eingangswiderstand einer Verstärkerstufe, haben, kann sich der Leitungstyp der Transistoren

geschaltet ist. Der Quellen-Abflußstromweg 82 des 100 und 102 beliebig gewählt werden, vorausgesetzt,

Transistors 80 ist mit seinem einen Ende geerdet und daß diese beide Transistoren den gleichen und dei

mit seinem anderen Ende über einen Widerstand 66 Transistor 104 den entgegengesetzten Leitungstyp

an die Signalquelle 52 angeschlosssen. Der Ver- 50 haben.

braucherwiderstand 84 ist über den Stromweg 82 ge- Die Stromwege 106, 108 und 110 sind in T-Schal-

schaltet. tung zwischen die Signalquelle 110 und einen Last-

Außerdem ist über den Stromweg 82, ähnlich wie widerstand 112, der den Eingangswiderstand einer in Fig.4, ein aus Widerständen86 und 88 gleichen Verbraucherschaltung, beispielsweise einer Verstärohmschen Wertes bestehender Spannungsteiler ge- 55 kerstufe, verkörpert, geschaltet. Die Signalquelle 110 schaltet, der den erforderlichen Signalspannungsanteil besteht aus dem Signalgenerator 111 mit einem durch für die Rückkopplung liefert. Die Hälfte der an den den Widerstand 113 angedeuteten Innenwiderstand. Widerständen 86 und 88 auftretenden Signalspannung Die Stromwege 106 und 108 der Transistoren 100 wird über einen Kondensator 90 auf die Steuerelek- bzw. 102 bilden die Serienzweige der T-Dämpfungstrode 92 gekoppelt. Der Halbleiterblock 94 ist direkt 60 schaltung, während der Stromweg 110 des Transistors mit der Steuerelektrode 92 verbunden, um eine zu- 104 das Querglied der Schaltung bildet. Über die sätzliche Steuerung des Stromflusses im Stromweg 82 Stromwege 106, 108 und 110 sind jeweils aus zwei zu ermöglichen. Durch die Zusammenschaltung des Widerständen mit einem ohmschen Wert R beBlockes 94 und der Steuerelektrode 92 wird die maxi- stehende Spannungsteiler geschaltet. Jeder dieser male Steilheit bei niedrigen Frequenzen um ungefähr 65 Spannungsteiler hat eine Mittelanzapfung, und die 50% erhöht, wodurch die Linearität verbessert wird an dieser abgegriffene Spannung wird über eisen und man mit einer geringeren Steuerspannung aus- Koppelkondensator C der entsprechenden Steuerkommt. elektrode zugeleitet.

Claims

Die Steuerelektroden 115, 117 und 125 der Transistoren 100, 102 bzw. 104 sind über Widerstände 121, 123 bzw. 127 mit einer Quelle veränderbarer Vorspannung (Steuerspannung) verbunden. Die in F i g. 7 durch eine Batterie 119 angedeutete Vor-Spannungsquelle kann auch eine Impulsquelle sein, die den Widerstand der Stromwege 106,108 und 110 mit Hilfe von Impulsen gewünschter Amplitude, Polarität und Dauer entsprechend einem vorbestimmten Programm steuert. Die Frequenzkomponenten des Impulses sollen wegen der Möglichkeit der Einkoppelung des Impulses in das Signal über den Kondensator niedriger sein als die des Signals. Wie bereits erklärt, nimmt bei Feldeffekt-Transistoren mit Block vom p-Typ (Transistoren 100 und 102) der Stromfluß durch den Quellen-Abflußstromweg mit negativer werdenden Steuerelektrodenspannungen ab, während bei Feldeffekt-Transistoren mit Block vom η-Typ (beispielsweise dem Transistor 104) der Stromfluß im Quellen-Abflußstromweg mit negativer werdenden Sieuerelektrodenspannungen ansteigt. Sollen in der Schaltung nach Fig.7 drei Feldeffekt-Transistoren vom gleichen Leitungstyp verwendet werden, so muß man zwei getrennte Steuerspannungsquellen, und zwar die eine für die Steuerung der Serientransistoren 100 und 102 und die andere für die Steuerung des Quertransistors 104 vorsehen. Diese getrennten Steuerspannungsquellen werden so eingerichtet, daß, wenn die Serientransistoren 100 und 102 eine den Widerstand ihrer Stromwege erhöhende Steuerspannung erhalten, zugleich an den Transistor 104 eine den Widerstand seines Stromweges 110 erniedrigende Steuerspannung gelegt wird. Wenn die Transistoren vom gleichen Leitungstyp sind, müssen, um die gewünschte Wirkungsweise zu erzielen, die angelegten Steuerspannungen entgegengesetzte Polarität haben. Im Betrieb der Schaltung hängt derjenige Anteil der Signalspannung, der am Lastwiderstand 112 empfangen wird, von der jeweiligen Größe der Widerstände der Stromwege 106, 108 und 110 ab. Infolge des Leitungstyps der Transistoren 100, 102 und 104 bewirkt eine Einstellung der Spannung der Batterie 119, die den Widerstand der Stromwege 106 und 108 groß gegenüber dem Widerstand 112 macht, daß zugleich der Widerstand des Stromweges 110 klein gegenüber dem Widerstand 112 wird. Unter dieser Voraussetzung ist die Amplitude der Signalspannung am Widerstand 112 klein und es erscheint bei einer bestimmten Einstellung der Spannung der Batterie 119 im wesentlichen gar keine Signalspannung am Widerstand 112. Wenn dagegen der Widerstand der Stromwege 106 und 108 klein und der Widerstand des Stromweges 110 groß gegenüber dem Widerstand 112 ist, so erscheint im wesentlichen die gesamte Signalspannung aus der Signalquelle 110 am Widerstand 112. Die einzelnen, jeweils aus den Widerständen R und dem Koppelkondensator C bestehenden Rückkopplungszweige sorgen in der im Zusammenhang mit Fig. 5 erläuterten Weise für die gewünschte Symmetrie, indem sie eine Steuerspannung liefern, die weder während der negativen Halbwellen noch während der positiven Halbwellen der Signalspannung vom Eingangssignal abhängig ist, so daß die effektive Signalspannung während der aufeinanderfolgenden Halbwellen jeweils gleich und von entgegengesetzter Polarität ist. Die Schaltung nach F i g. 7 kann so abgewandelt werden, daß in jedem ihrer Zweige der Halbleiterblock des entsprechenden Transistors in der in Fig. 6 gezeigten Weise mit der betreffenden Steuerelektrode verbunden ist. Diese abgewandelte Ausbildung bietet den Vorteil, daß die maximale Steilheit größer ist und man folglich für den gleichen Betrag der Steuerspannungsänderung eine größere Widerstandsänderung der Stromwege der einzelnen Transistoren sowie eine wirkungsvollere Rückkopplung mit entsprechend besser linearer Widerstandscharakteristik erhält. Man kann die Dämpfungsschaltung nach Fig.7 auch so abwandeln, daß sie lediglich die beiden Transistoren 100 und 104 in L-Schaltung enthält oder aber gewünschtenfalls auch aus nur einem einzigen Serientransistor und einem festen Widerstand besteht. Während die hier beschriebenen Schaltungen mit symmetrisch ausgebildeten Transistoren (bei denen, wie im Zusammenhang mit F i g. 1, 2 und 3 beschrieben, die Steuerelektrode gleich weit von der Quellenelektrode wie von der Abflußelektrode entfernt ist) arbeiten, kann man auch nichtsymmetrische Transistoren (bei denen beispielsweise die Steuerelektrode näher bei der Quellenelektrode als bei der Abflußelektrode liegt) verwenden. In diesem Falle ist zur Verbesserung der Linearität des Widerstandes des Stromweges auf die Steuerelektrode nicht die Hälfte, sondern ein durch die jeweilige Asymmetrie bestimmter Teilbetrag der am Stromweg auftretenden Signalspannung rückzukoppeln. Die gewünschte Teilspannung wird mit Hilfe eines Spannungsteilers in Form zweier Widerstände mit verschiedenen ohmschen Werte erhalten. Eine zweckmäßige Methode zum Bestimmen der entsprechenden Widerstandswerte besteht darin, daß man das Spannungsteilernetzwerk durch ein über den betreffenden Stromweg geschaltetes Potentiometer ersetzt. Der Schleifer dieses Potentiometers wird mit der Steuerelektrode verbunden und so eingestellt, daß sich eine lineare Widerstandscharakteristik im Betrieb ergibt. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Amplitudensteuerung von elektrischen Wechselspannungssignalen mit mindestens einem Feldeffekt-Transistor, der eine Quellenelektrode, eine Abflußelektrode und eine mit einer Steuerspannungsquelle verbundene Steuerelektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekt-Transistor (50) mit seiner Quellen-Abflußstrecke (60) als steuerbarer Querwiderstand in Reihe mit einem festen Längswiderstand (66) an der zu steuernden Signalspannung liegt und das mittels eines Spannungsteilers (68, 70) ein solcher Teil der an der Quellen-Abflußstrecke (60) auftretenden gesteuerten Signalspannung abgegriffen und auf die Steuerelektrode (62) gekoppelt wird, daß die wirksame, den Widerstand der Quellen-Abflußstrecke steuernde Spannung für entsprechende Signalamplituden entgegengesetzter Polarität gleich ist (F ig. 4).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (68, 70) aus zwei Widerständen gleichen Wertes

709 620/373