DE1286126B - Electronic transmission circuit for amplifying or attenuating an electrical signal - Google Patents
Electronic transmission circuit for amplifying or attenuating an electrical signalInfo
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- DE1286126B DE1286126B DE1965C0035299 DEC0035299A DE1286126B DE 1286126 B DE1286126 B DE 1286126B DE 1965C0035299 DE1965C0035299 DE 1965C0035299 DE C0035299 A DEC0035299 A DE C0035299A DE 1286126 B DE1286126 B DE 1286126B
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische übertragungsschaltung zur Verstärkung oder Dämpfung eines elektrischen Signals mit zwei Transistoren, deren Emitter, die einen geringen Eingangsscheinwiderstand aufweisen, miteinander direkt verbunden sind.The invention relates to an electronic transmission circuit for amplifying or attenuating an electrical signal with two transistors whose Emitters, which have a low input impedance, are directly connected to one another.
Bekannte Verstärkungs- oder Dämpfungsschaltungen erfüllen nur mangelhaft die Forderungen einer hohen Empfindlichkeit unter Beibehaltung der Linearität sowie der Zeit- und Temperaturstabilität der Verstärkung bzw. Dämpfung in Abhängigkeit von einer Steuerspannung.Known amplification or attenuation circuits only inadequately meet the requirements of a high sensitivity while maintaining the linearity as well as the time and temperature stability of the amplification or damping as a function of a control voltage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile unter Beibehaltung einer einfachen Schaltungstechnik und leichten Betriebsweise zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Ubertragungsschaltung soll insbesondere Schaltungen mit Dioden ersetzen, deren Verstärkungscharakteristik nur einen verhältnismäßig engen linearen Bereich aufweist.The invention is based on the object of eliminating these disadvantages while maintaining simple circuit technology and easy operation to avoid. The transmission circuit according to the invention is intended in particular to replace circuits with diodes whose amplification characteristic is only one has a relatively narrow linear range.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Erde und der Basis eines ersten Transistors die Quelle des zu verstärkenden oder zu dämpfenden Signals und zwischen den Basen der beiden Transistoren eine Steuergleichspannung angelegt ist, daß die Basis des zweiten Transistors über eine Widerstandsbrücke auf einem gewählten Potential gehalten ist und über einen Scheinwiderstand mit gegenüber der Signalfrequenz geringer Impedanz, jedoch gegenüber der Steuerspannung hoher Impedanz geerdet ist, daß die Kollektoren der Transistoren über Arbeitswiderstände an positive Potentiale sowie die beiden Emitter über eine Gleichstromquelle, deren Scheinwiderstand gegenüber dem Steuersignal unendlich groß ist, an Erde gelegt sind und die Ausgangsspannung von einem der beiden Kollektoren abgenommen wird.According to the invention, this object is achieved in that between earth and the base of a first transistor the source of the signal to be amplified or attenuated and between the bases of the a DC control voltage is applied to both transistors, that the base of the second transistor over a resistance bridge is held at a selected potential and via an impedance with a low impedance compared to the signal frequency, but a high impedance compared to the control voltage is grounded that the collectors of the transistors via load resistors to positive potentials as well the two emitters via a direct current source, whose impedance to the control signal is infinitely large, connected to earth and the output voltage from one of the two collectors is removed.
Vorzugsweise sind zwei derartige Ubertragungsschaltungen zu einer Schaltung zusammengefaßt, wobei das Eingangssignal je mit entgegengesetzter Phase an die Basen der ersten Transistoren dieser Übertragungsschaltungen gelegt wird, der Kollektor des ersten Transistors der ersten übertragungsschaltung mit dem Kollektor des zweiten Transistors der zweiten übertragungsschaltung sowie der Kollektor des zweiten Transistors der ersten übertragungsschaltung mit dem Koll&tor des ersten Transistors der zweiten übertragungsschaltung verbunden und über Widerstände an Vorspannung gelegt sind und das Ausgangssignal von den Kollektoren der zweiten Transistoren symmetrisch gegenüber Erde abgenommen wird.There are preferably two such transmission circuits combined into a circuit, the input signal each with opposite Phase is applied to the bases of the first transistors of these transmission circuits, the collector of the first transistor of the first transmission circuit to the collector of the second transistor the second transmission circuit and the collector of the second transistor of the first transmission circuit with the collector of the first transistor the second transmission circuit are connected and biased via resistors and the output signal from the collectors of the second transistors is taken symmetrically with respect to earth will.
Dabei können weiterhin zwischen den Emittern und Basen der ersten Transistoren, die im nahezu nichtleitenden Zustand gehalten sind, SerienschaliuBgeo eines Widerstandes und eines Kondensators vorgesehen sein. Die Gleichstromquellen mit gegenüber dem Steuersignal unendlich großem Widerstand sind vorzugsweise in an sich bekannter Weise durch dritte Transistoren gebildet, deren Kollektoren jeweils an die Verbindungen der Emitter der ersten und zweitea Transistoren angeklemmt sind. Um eine Temperaturkompensation zu erzielen, kann weiterhin zwischen der negativen Klemme der Steuerspannung and der Verbindung der Basen der ersten Transistoren ein an sich bekannter Zweig mit zwei Heißleitern und einem .ohmschen Widerstand vorgesehen sein.It can continue between the emitters and bases of the first transistors, which are almost are kept in a non-conductive state a resistor and a capacitor can be provided. The direct current sources with opposite the control signal infinitely large resistance are preferably in a known manner third transistors are formed, the collectors of which are respectively connected to the connections of the emitters of the first and second a transistors are connected. In order to achieve temperature compensation, you can continue to use between the negative terminal of the control voltage and the connection of the bases of the first transistors a branch known per se with two thermistors and an ohmic resistance can be provided.
Schaltungen nach der Erfindung sind nachstehend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausiuhrsragsbeispielen näher erläutert Es zeigt F i g. 1 das Schaltbild einer grundlegenden Schaltanordnung, Circuits according to the invention are as follows on the basis of examples shown in the drawing explained in more detail It shows F i g. 1 the circuit diagram of a basic circuit arrangement,
F i g. 2 eine idealisierte Kurve der Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Steuerspannung einer Schaltung gemäß Fig. 1,F i g. 2 an idealized curve of the voltage gain as a function of the control voltage a circuit according to FIG. 1,
F i g. 3 eine idealisierte Kurve des Logarithmus der Spannungsverstärkung in Abhängigkeit von der Steuerspannung von Schaltungen gemäß den F i g. 1 und 6, 'F i g. 3 is an idealized curve of the logarithm of the voltage gain as a function of the Control voltage of circuits according to FIGS. 1 and 6, '
F i g. 4 das Schaltbild einer aus zwei Schaltungen nach F i g. 1 aufgebauten symmetrischen Verstärkungs- bzw. Dämpfungsschaltung,F i g. 4 shows the circuit diagram of one of the two circuits according to FIG. 1 built-up symmetrical reinforcement or damping circuit,
F i g. 5 schematisch die Wellenform, welche die Oberschwingungen gerader Ordnung in einer Schaltung nach F i g. 4 aufweisen,F i g. Figure 5 schematically shows the waveform showing the even order harmonics in a circuit according to FIG. 4 have,
F i g. 6 das Schaltbild der Schaltung nach F i g. 4 mit Ergänzungen,F i g. 6 shows the circuit diagram of the circuit according to FIG. 4 with additions,
F i g. 7 eine Schaltungsanordnung zur Stromkonstanthaltung, F i g. 7 shows a circuit arrangement for keeping the current constant,
F i g. 8 das Schaltbild einer Temperaturkompensationsschaltung undF i g. 8 shows the circuit diagram of a temperature compensation circuit and
F i g. 9 die Darstellung von experimentell aufgenommenen Kurven, welche die Änderung des Verstärkungsgrades der Schaltung nach F i g. 6 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur veranschaulichen. F i g. 9 the representation of experimentally recorded Curves showing the change in the gain of the circuit according to FIG. 6 depending from the ambient temperature.
Die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung, die zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltungen dient, weist als wesentlichste Elemente zwei Transistoren T1 und T2 auf. Die Emitter C1 und e2 dieser beiden Transistoren, die einen geringen Eingangsscheinwiderstand aufweisen, sind miteinander und mit einem Zweig, der eine Gleichstromquelle enthält, die einen Strom I0 abgibt, einen unendlich großen Scheinwiderstand Z00 aufweist und geerdet ist, verbunden. Das Potential der Basis b2 ist durch zwei Widerstände A3 und R4. bestimmt, deren einer geerdet ist und deren anderer am positiven Pol einer Spannungsquelle liegt. Wechselspannungsmäßig ist die Basis b2 des Transistors T2 über den Kondensator C22 geefdet.The in F i g. The circuit arrangement shown in FIG. 1, which serves to explain the circuits according to the invention, has two transistors T 1 and T 2 as the most important elements. The emitters C 1 and e 2 of these two transistors, which have a low input impedance, are connected to one another and to a branch which contains a direct current source which outputs a current I 0 , has an infinitely large impedance Z 00 and is grounded. The potential of the base b 2 is through two resistors A3 and R 4 . one of which is grounded and the other of which is connected to the positive pole of a voltage source. In terms of AC voltage, the base b 2 of the transistor T 2 is grounded via the capacitor C 22.
Zwischen der Basis ^1 des Transistors T1 und der Basis b2 des Transistors T2 ist eine Steuerspannungsquelle Feingeschaltet, die einen sehr hohen Scheinwiderstand und einen geringen Gleichstrominnenwiderstand aufweist. Die Emitter-Basis-Spannung des Transistors T2 ist durch den Wert Vb2e2 — V+Vblel bestimmt. Verschwindet die Spannung V, so sind ^1M ei = Vb2 ei- Die die Transistoren T1 und T2 durchfließenden Gleichströme Iel und Ie2 sind in ihrer Summe durch den Strom I0 = konstant begrenzt. Das Anlegen einer Steuerspannung V an die Basen ^1 und b2 hat zur Wirkung, daß das Potential an der Basis &! verändert wird, während das Potential der Basis ö2 gleichbleibt. Aus der Gleichung Iel + Ie2 = konstant folgt, daß zwischen den Änderungen der Ströme die Beziehung AIel = Äle2 gilt.Between the base ^ 1 of the transistor T 1 and the base b 2 of the transistor T 2 , a control voltage source is finely connected, which has a very high impedance and a low internal direct current resistance. The emitter-base voltage of the transistor T 2 is determined by the value V b2e2 - V + V blel . If the voltage V disappears, then ^ 1 M ei = Vb2 ei- The direct currents I el and I e2 flowing through the transistors T 1 and T 2 are limited in their sum by the current I 0 = constant. The application of a control voltage V to the bases ^ 1 and b 2 has the effect that the potential at the base &! is changed while the potential of the base ö 2 remains the same. From the equation I el + I e2 = constant it follows that the relationship AI el = Äl e2 applies between the changes in the currents.
Die Arbeitspunkte der Transistoren T1 und T2 verschieben sich somit symmetrisch gegenüber den im Ruhezustand, ohne Steuerspannung, auftretenden Arbeitspunkten. Jedem Wert der Steuerspannung V entsprechen dabei stabile Betriebswerte der beiden Transistoren, die die Werte der Impedanzen und Verstärkungen bestimmen.The operating points of the transistors T 1 and T 2 thus shift symmetrically with respect to the operating points occurring in the idle state without a control voltage. Each value of the control voltage V corresponds to stable operating values of the two transistors, which determine the values of the impedances and amplifications.
An die Basis des Transistors T1 ist weiterhin ein Pol einer Wechselspannungsquelle mit der Spannung ve angeklemmt, deren anderer Pol geerdet ist. Die Frequenz dieser Spannungsquelle ist so niedrigA pole of an alternating voltage source with the voltage v e is also connected to the base of the transistor T 1 , the other pole of which is grounded. The frequency of this voltage source is so low
gewählt, daß die Kapazitäten der Transistoren T1, T2 vernachlässigbar sind.chosen so that the capacitances of the transistors T 1 , T 2 are negligible.
Das Wechselspannungssignal ve wird durch die Transistoren T1 und T2 verstärkt bzw. tritt in Abhängigkeit der Betriebspunkte der Transistoren T1 und T2 bzw. der Steuerspannung F als Wechselstrom i auf, der, da die angeschlossene Gleichstromquelle für Wechselströme einen unendlich hohen Widerstand aufweist, beide Transistoren TJ und T2 in gleicher Größe durchfließt. Das an einem der Belastungswiderstände R der Transistoren T1, T2 abgenommene Ausgangssignal vs ist somit durch vs = R ■ i(ve, V) gegeben. Die SpannungsverstärkungThe alternating voltage signal v e is amplified by the transistors T 1 and T 2 or, depending on the operating points of the transistors T 1 and T 2 or the control voltage F, occurs as alternating current i , which, as the connected direct current source for alternating currents, has an infinitely high resistance has, flows through both transistors TJ and T 2 in the same size. The output signal v s picked up at one of the load resistors R of the transistors T 1 , T 2 is thus given by v s = R i (v e , V) . The voltage gain
erhalt den Wert -get the value -
'el — Jl exP 'el - J l ex P
/1/1
= K2 In^f.= K 2 In ^ f.
J2 J 2
(2)(2)
I0I0
g = R ·/, wöbe, / eine Funk- g = R /, wöbe, / a radio
tion der Steuerspannung V ist.tion of the control voltage V is.
Sind die Gleichspannungen zwischen den Emittern und den Basen der Transistoren T1 und T2 mit Vbl ei und Fi2 e2 gegeben, so ergibt sich der Wert der Emittergleichströme Iei und Ie2 mitIf the direct voltages between the emitters and the bases of the transistors T 1 and T 2 are given with V bl ei and F i2 e2 , then the value of the emitter direct currents I ei and I e2 with results
20 Sobald die Basis ^1 des Transistors T1 mit der Signalspannung beaufschlagt wird, tritt an der Basis ein Wechselstrom ib auf, der jedoch, da der Eingangswiderstand des Transistors T1 oder, anders ausgedrückt, die Stromverstärkung /J1 sehr groß ist, gegenüber dem Kollektorstrom i vernachlässigbar ist. Da weiterhin der Gleichstromquelle mit dem Scheinwiderstand Z00 kein Wechselstrom entnommen wird, tritt der Wechselstrom i nicht nur am Kollektor C1 und am Emitter ex des Transistors T1, sondern auch am Emitter e2 und am Kollektor C2 des Transistors T2 auf. 20 As soon as the signal voltage is applied to the base ^ 1 of the transistor T 1 , an alternating current i b occurs at the base, which, however, since the input resistance of the transistor T 1 or, in other words, the current gain / J 1 is very large, is negligible compared to the collector current i. Since no alternating current is drawn from the direct current source with the impedance Z 00 , the alternating current i occurs not only at the collector C 1 and the emitter e x of the transistor T 1 , but also at the emitter e 2 and the collector C 2 of the transistor T 2 .
Sind die Wechselstromwiderstandswerte zwischen den Emittern und den Basen mit Zj1 und h2 und die Stromverstärkung des Transistors T1 mit /J1 gegeben, kann die Eingangsspannung ve wie folgt angegeben werden:If the AC resistance values between the emitters and the bases are given by Zj 1 and h 2 and the current gain of the transistor T 1 is given by / J 1 , the input voltage v e can be given as follows:
ve = ib ■ ßt · (Zi1 +h2) =' ι -(Zi1 + h2). v e = i b ■ ß t · (Zi 1 + h 2 ) = 'ι - (Zi 1 + h 2 ).
Mit, wie früher angegeben, vs = i ■ R ergibt sich somit die Verstärkung g mitWith, as stated earlier, v s = i ■ R , the gain g with results
2525th
wobei J1 und J2 die für die Transistoren charakteristischen Basis-Emitter-Restströme sowie K1 und K2 Temperaturkoeffizienten sind. Es folgt darauswhere J 1 and J 2 are the base-emitter residual currents characteristic of the transistors and K 1 and K 2 are temperature coefficients. It follows from this
*'R * ' R
K +A ' K + A '
Die Wechselstromwiderstände Zj1 und H1 können in bekannter Weise aus den Formeln (2) abgeleitet werden und ergeben sich mitThe alternating current resistances Zj 1 and H 1 can be derived in a known manner from the formulas (2) and result with
3535
h -H -
"1 —"1 -
Die Gleichspannung F kann somit als Funktion der Emitterströme ausgedrückt werden, wobei fol- ■ gendes gilt:The DC voltage F can thus be expressed as a function of the emitter currents, where fol- ■ the following applies:
'V= Vb2e2 - Vblel = K2 In^g- - K1 In^-. (3) 'V = V b2e2 - V blel = K 2 In ^ g- - K 1 In ^ -. (3)
Wenn die beiden Transistoren T1 und T2 identisch sind, gilt:If the two transistors T 1 and T 2 are identical, the following applies:
J1 = Jz — JJ 1 = Jz - J
Damit nimmt die Spannungsverstärkung den WertThe voltage gain thus decreases the value
s _ s _
Kt K t
Sind die beiden Transistoren 7] und ϋζ identisch, kann der Verstärkungsgrad durch die Formeln (5) und (8) wie folgt als Funktion der Steuerspannimg V ausgedrückt werden:If the two transistors 7] and ϋζ are identical, the gain can be expressed by the formulas (5) and (8) as a function of the control voltage V :
vs __ R 9 - - - Ύ v s __ R 9 - - - Ύ
Ie2 I e2
und mitand with
= i<C In ~ = K In (^r2—= i <C In ~ = K In (^ r 2 -
Die Emittergleichströme nehmen somit folgende Werte an:The emitter direct currents thus assume the following values:
i + exp — i + exp -
y explf y exp lf
bzw. ergibt sich unter Verwendung des hyperbolisehen Kosinusor results from the use of hyperbolic vision cosine
60 R In 60 R In
coshcosh
-7-7
/•e2 = I0 / • e2 = I 0
exp —-—— exp —-——
1 λ. «η ^1 λ. «Η ^
X T CAD -=T XT CAD - = T
In F i g. 2 der Zeichnung ist die durch diese Formel (9) gegebene Abhängigkeit des Verstärkuogsgrades g von der Spannung V graphisch dargestellt. (5) Die sich ergebende Kurve ist zur Achse F=OIn Fig. 2 of the drawing, the dependence of the degree of amplification g on the voltage V given by this formula (9) is shown graphically. (5) The resulting curve is about the axis F = O
symmetrisch und weist bei diesem Wert ein Maximum auf.symmetrical and has a maximum at this value.
Die Kurve 1 der F i g. 3 stellt die Änderung des Logarithmus des Verstärkungsgrades in Abhängigkeit von der Spannung V graphisch dar, v/obei von nachstehender Formel ausgegangen ist:Curve 1 of FIG. 3 graphically shows the change in the logarithm of the gain as a function of the voltage V , v / if the following formula is assumed:
G = \ag - In G = \ ag - In
RioRio
AKAK
expexp
2 In2 in
2K2K
H- expH- exp
— V - V
TkTk
(10)(10)
Eine einfache Rechnung zeigt, daß für einen Wert t0 A simple calculation shows that for a value t0
-V-V
V > 2,3 K die Größe exp -——- weniger als ein V > 2.3 K the size exp -——- less than one
Zehntel der Größe exp ^r beträgt und somit vernachlässigt werden kann. Es gilt somit '5 Tenth of the size exp ^ r and can therefore be neglected. It is therefore ' 5
G ■= In G ■ = In
RI0 K RI 0 K
V_ K'V_ K '
(Π)(Π)
Der Gewinn G, in Neper ausgedrückt, ist somit für Werte von V > 2,3 K linear. Für übliche Werte von K = 0,040 Volt oder K = 0,045 Volt bedeutet dies, daß V > 0,09 Volt oder F > 0,105 Volt sein muß, um die obige Bedingung zu erfüllen. Weiterhin gilt für den Großteil der Transistoren, daß die Spannung Kb < 1 Volt ist. Die Spannung V— I£2f2. - VH rl ergibt sich somit in der Praxis als kleiner als 0,5 Voll. Die Grenzen der Steuerspannung V sind somit durch folgende Ungleichung gegeben:The gain G, expressed in Neper, is therefore linear for values of V> 2.3 K. For usual values of K = 0.040 volts or K = 0.045 volts, this means that V> 0.09 volts or F> 0.105 volts must be in order to meet the above condition. Furthermore, for the majority of the transistors, the voltage Kb is < 1 volt. The voltage V- I £ 2f2 . - V H rl thus results in practice to be less than 0.5 full. The limits of the control voltage V are given by the following inequality:
- 0.105 Volt < V< 0,5VoIt.- 0.105 volts < V < 0.5VoIt.
Die Gerade 1 ist die Annäherung der Kurve G in deren linearem Bereich, der Punkt N der Symmetriepunkt des linearen Bereiches.The straight line 1 is the approximation of the curve G in its linear area, the point N the point of symmetry of the linear area.
F i g. 4 stellt eine symmetrische Schaltungsanordnung zweier Grundschaltungen D und D'nach Fi g. 1 dar. Diese Schaltung dient dazu, im Betriebsfall. in Welchem die Transistoren T1 und T1' nahezu nichtleitend sind, die Verzerrungen des Ausgangssignals herabzusetzen. Es sind dabei die gleich großen und gleichgerichteten Steuergleichspannungen V und V" an die beiden Einzelschaltungen angelegt. Die Änderungen dieser Stcuerspannungen bewirken gleich große und gleichgerichtete Änderungen der Emitterströme J1., und I'el sowie le2 und /^2. wobei die Änderungen der Verslärkungsgrade der Einzelschaltungen in Abhängigkeit der Steuerspannung einander im wesentlichen gleich sind.F i g. 4 shows a symmetrical circuit arrangement of two basic circuits D and D ′ according to FIG. 1. This circuit is used when operating. In which the transistors T 1 and T 1 'are almost non-conductive to reduce the distortion of the output signal. The equal and rectified control DC voltages V and V "are applied to the two individual circuits. The changes in these control voltages cause equal and rectified changes in the emitter currents J 1. , And I ' el as well as I e2 and / ^ 2 the degrees of amplification of the individual circuits are essentially equal to one another as a function of the control voltage.
Die Eingangssignal i\. und i\„ die gleich groß sind. sind an die Basen Zj1. b{ der Transistoren T1. T1' angelegt und entgegengesetzt gepolt. Die in den Emitter-Kollektor-Kreisen C1. C1-C2. C2 und C1. C1'. ei,-c2 auftretenden Ströme ι und F weisen gleich große und gleichgerichtete Grund- und Oberschwingungen ungerader Ordnung auf. wogegen die Oberschwingungen gerader Ordnung gleich groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet sind. Durch die besondere Anschaltung der Kollektoren c, und C2" auf einen gemeinsamen Belastungswiderstand R' und der Kollektoren c2 und c[ auf einen weiteren gleichen Belastungswiderstand R — R' ist erzielt, daß die Oberschwingungen gerader Ordnung der diese Widerstände durchfließenden Ströme i und r" einander gleich sind und sich so gegenseitig aufheben. Die Basen bz, b{ der Transistoren T2, T2'sind bei dieser Schaltungsanordnung über den Widerstand R5, dessen eines Ende geerdet ist, und über den Widerstand R6, dessen eines Ende an den positiven Pol einer Spannungsquelle gelegt ist.The input signal i \. and i \ " which are the same size. are at the bases Zj 1 . b {of the transistors T 1 . T 1 'applied and polarized in the opposite direction. The in the emitter-collector circuits C 1 . C 1 -C 2 . C 2 and C 1 . C 1 '. ei, -c 2 occurring currents ι and F have equally large and rectified fundamental and harmonics of odd order. whereas the harmonics of an even order are equally large, but directed in opposite directions. The special connection of the collectors c 1 and C 2 "to a common load resistor R 'and the collectors c 2 and c [ to a further equal load resistor R - R' ensures that the harmonics of even order of the currents i and r "are equal to each other and thus cancel each other out. The bases b z , b {of the transistors T 2 , T 2 'are in this circuit arrangement via the resistor R 5 , one end of which is grounded, and via the resistor R 6 , one end of which is connected to the positive pole of a voltage source.
auf einem gewählten Potential gehalten und weiterhin durch den Kondensator C33 wechselspannungsmäßig geerdet.held at a selected potential and further grounded by the capacitor C 33 in terms of AC voltage.
An Hand der F i g. 5 wird die Tatsache erläutert, daß die Oberschwingungen hg gerader Ordnung durch eine Umpolung der Grundschwingungen/, der Wechselspannungsquellen ve und v'e nicht beeinflußt werden.On the basis of FIG. 5 explains the fact that the even-order harmonics h g are not influenced by reversing the polarity of the fundamental oscillations /, of the alternating voltage sources v e and v ' e.
In F i g. 6 ist schematisch eine symmetrische Doppelschaltung dargestellt, die sich aus der Umgruppierung der Schaltglieder des Schaltschemas der F i g. 4 und durch Hinzufügen weiterer Kreise a, a! und b ergibt. Das Ausgangssignal vs ist gegenüber Masse symmetrisch, wobei der Verstärkungsgrad g dem doppelten Wert der einfachen Schaltung entsprechend wie folgt anzugeben ist:In Fig. 6, a symmetrical double circuit is shown schematically, which results from the regrouping of the switching elements of the circuit diagram of FIG. 4 and by adding more circles a, a! and b gives. The output signal v s is symmetrical with respect to ground, whereby the gain g is to be given as double the value of the simple circuit as follows:
(J =(J =
RJo_ 2 KRJo_ 2 K
cos h cos h
-2-2
(12)(12)
Die Stromkreise mit den unendlichen Scheinwiderständen Z00 und Z'K, und einem konstanten Strom I0 können z. B. in an sich bekannter Weise nach dem Schaltschema der F i g. 7 ausgeführt werden. Es ist dabei ein Transistor T3 vorgesehen, in dessen Kollektorkreis ein Widerstand/?, vorgesehen ist und dessen Basis h3 über Widerstände R8 und R9 derart vorgespannt ist, daß der dynamische Widerstand .γ , der dem am Kollektor gemessenen Scheinwiderstand gleich ist, sehr hoch ist. Dadurch wird gewährleistet, daß der Kollektor- und Emitterstrom I0 in einem großen Bereich von Kollektor-Emitter-Spannungen Vce konstant ist. In der Praxis genügt es. daß V11, einige Volt überschreitet.The circuits with the infinite apparent resistances Z 00 and Z ' K , and a constant current I 0 can, for. B. in a manner known per se according to the circuit diagram of FIG. 7 are executed. A transistor T 3 is provided, in whose collector circuit a resistor / ?, is provided and whose base h 3 is biased via resistors R 8 and R 9 in such a way that the dynamic resistance .γ , which is equal to the impedance measured at the collector , is very high. This ensures that the collector and emitter current I 0 is constant over a wide range of collector-emitter voltages V ce. In practice it is sufficient. that V exceeds 11 , a few volts.
Eine weitere Verbesserung der Schaltung der Fi g. 6 gegenüber der Schaltung der F i g. 4 besteht in der Verwendung zweier Kreise α und «', die durch die Serienschaltung eines Widerstandes r, r' und eines Kondensators C4. Q gebildet sind und jeweils zwischen den Emitter und die Basis des Transistors T1. T1' geschaltet sind. Diese Transistoren sind auf Grund der gewählten Betriebsspannungen nahezu nichtleitend. Durch diese Serienschaliungen werden die Emitter der Transistoren T1 bzw. T/ gleichspannungsmäßig entkoppelt bzw. die Emitter-Basis-Slrecken der Transistoren T1 bzw. T1', sofern sie nichtleitend sind, wechseistrommäßig überbrückt. Die Widerstände R3. R3 und die Kondensatoren C11, C11 dienen zur Ankopplung der Signalspannungsquelle ve. Das Ausgangssignal r, wird von einem Zweig abgenommen, der zwischen den Verbindungen der Kollektoren C1 und C2 sowie C1 und c2 angeklemmt ist und in Serie einen Kondensator C22. Widerstände R4 und R4 sowie einen weiteren Kondensator C22 enthält, wobei der Verbindungspunkt der beiden Widerstände geerdet ist.A further improvement in the circuit of FIG. 6 compared to the circuit of FIG. 4 consists in the use of two circuits α and «', which are created by the series connection of a resistor r, r' and a capacitor C 4 . Q are formed and each between the emitter and the base of the transistor T 1 . T 1 'are connected. Due to the selected operating voltages, these transistors are almost non-conductive. By means of this series formwork, the emitters of the transistors T 1 and T / are decoupled in terms of direct voltage or the emitter-base sections of the transistors T 1 and T 1 ', if they are non-conductive, are bridged in terms of alternating current. The resistors R 3 . R 3 and the capacitors C 11 , C 11 are used to couple the signal voltage source v e . The output signal r is taken from a branch which is clamped between the connections of the collectors C 1 and C 2 and C 1 and C 2 and a capacitor C 22 in series. Contains resistors R4 and R 4 and a further capacitor C 22 , the connection point of the two resistors being grounded.
Es läßt sich zeigen, daß die Spannungsverstärkung, bei stetig wachsenden positiven Steuerspannungen.It can be shown that the voltage gain increases with steadily increasing positive control voltages.
R
einem Grenzwert cjtim = - zustrebt. Hierbei ist R R.
towards a limit value cj tim = -. Where R is
der Belastungswidersland und r der Widerstand des Emitter-Basis-Nebenschlusses.is the load reverse and r is the resistance of the emitter-base shunt.
Eine weitere Verbesserung der Schaltung der F i g. 6 gegenüber der des Schemas der F r g. 4 besteht in der Anordnung eines in F i g. 9 dargestellten Kreises b, der dazu dient, den Einfluß der Umgebungstemperatur auf den Verstärkungsgrad der Schaltung auszugleichen. Der vorstehend angegebeneAnother improvement to the circuit of FIG. 6 compared to that of the scheme of F r g. 4 consists in the arrangement of one in FIG. 9 shown circle b, which serves to compensate for the influence of the ambient temperature on the gain of the circuit. The above specified
Koeffizient K ist nämlich der absoluten Temperatur proportional, mit ihm steigt der Verstärkungsgrad. Diese Abweichung des Verstärkungsgrades kann, auch wenn diese Wirkung durch Verwendung von Siliziumtransistoren gemindert werden kann, bei 5 hohen Temperaturschwankungen äußerst störend sein. Der Kreis b besteht in bekannter Weise beispielsweise aus Widerständen mit negativen Temperaturkoeffizienten, z. B. Heißleitern tht und th2 und einem ohmschen Widerstand E10. Dieser Kompensationskreis b ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich, in Serie zur Steuerspannungsquelle V geschaltet und über Widerstände E11, E2 und E2 an die Schaltung angekoppelt. Eine Erhöhung der Umgebungstemperatur, durch die der Verstärkungsgrad der übertragungsschaltung ansteigt, vermindert gleichzeitig den Gesamtwiderstand des Kreises b. Dadurch steigt die an die Übertragungsschaltung tatsächlich angelegte Steuerspannung an, was eine Verringerung des Verstärkungsgrades bedeutet. Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß der Verstärkungsgrad der Steuerspannung verkehrt proportional ist.This is because the coefficient K is proportional to the absolute temperature; the gain increases with it. This deviation in the gain, even if this effect can be reduced by using silicon transistors, can be extremely disruptive in the event of high temperature fluctuations. The circle b consists in a known manner, for example, of resistors with negative temperature coefficients, z. B. NTC thermistors th t and th 2 and an ohmic resistor E 10 . As can be seen from FIG. 6, this compensation circuit b is connected in series with the control voltage source V and coupled to the circuit via resistors E 11 , E 2 and E 2. An increase in the ambient temperature, through which the gain of the transmission circuit increases, at the same time reduces the total resistance of the circuit b. As a result, the control voltage actually applied to the transmission circuit increases, which means a decrease in the gain. From Fig. 4 it can be seen that the gain of the control voltage is inversely proportional.
F i g. 9 stellt die Einhüllenden von Dämpfungskurven dar, die mit der verbesserten Schaltung nach F i g. 6, bei unterschiedlichen Temperaturen, experimentell aufgenommen worden sind. Daraus ergibt sich, daß, bei einer Änderung des Verstärkungsgrades im Bereich von —1 bis +3 Neper und bei Temperaturänderungen zwischen —20 und +8O0C, der Verstärkungsgrad auf ±0,2 Neper linear ist. Da die Differenz zwischen den den betreffenden Verstärkungsgraden von etwa 4 und —1 Neper entsprechenden Punkten etwa 15OmV beträgt, kann die Empfindlichkeit der Schaltung im linearen Bereich der Dämpfungskurve mit etwa 25 bis 30 Neper/Volt angegeben werden. Der Symmetriepunkt N der Kurve liegt etwa bei V— +20OmV, was einem Verstärkungsgrad von +1 Neper entspricht.F i g. 9 shows the envelopes of attenuation curves obtained with the improved circuit according to FIG. 6, at different temperatures, have been recorded experimentally. It follows that, with a change of the gain in the range of -1 to +3 Neper and when the temperature changes between -20 and + 8O 0 C, the amplification degree to ± 0.2 Neper is linear. Since the difference between the points corresponding to the respective gain levels of about 4 and -1 neper is about 150 mV, the sensitivity of the circuit in the linear region of the attenuation curve can be specified as about 25 to 30 neper / volt. The point of symmetry N of the curve is approximately V- + 20OmV, which corresponds to a gain of +1 Neper.
Die vorgeschlagenen Ubertragüngsschaltungen können in üblicher Bauweise bzw. auch als miniaturisierte oder gedruckte Schaltungen ausgeführt sein. Wenn die Steuerspannung in Form eines Wechselsignals vorliegt, dessen Amplitude die Grenzen der Linearität des Verstärkungsgrades in Abhängigkeit der Steuerspannung nicht überschreitet, ist die Schaltung als Amplitudenmodulator anwendbar. Wenn hingegen das Steuersignal eine Wechselspannung mit einer Frequenz nahe der Frequenz des Signals und einer derartig großen Amplitude ist, daß der Verstärkungsgrad der Steuerspannung nicht direkt proportional ist, kann die Schaltung auch als Mischer verwendet werden.The proposed transfer circuits can be of conventional construction or also as miniaturized ones or printed circuits. If the control voltage is in the form of an alternating signal, whose amplitude the limits of the linearity of the gain as a function of the control voltage does not exceed, the circuit can be used as an amplitude modulator. If on the other hand the control signal an alternating voltage with a frequency close to the frequency of the signal and a is such large amplitude that the gain is not directly proportional to the control voltage the circuit can also be used as a mixer.
Claims (5)
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Also Published As
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