DE1812292A1

DE1812292A1 - Geregelte Verstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE1812292A1
Application number: DE19681812292
Authority: DE
Inventors: Carter George William
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1967-12-11
Filing date: 1968-12-03
Publication date: 1969-08-14
Also published as: NL160128C; US3480873A; AT289198B; ES361235A1; JPS4841382B1; GB1242858A; DE1812292C3; MY7400213A; SE356649B; NL6817685A; BE725228A; NL160128B; DE1812292B2; BR6804781D0; FR1594342A

Description

U.S. Serial No. 689,454

Piled: Dezember 11,1967

Radio Corporation of America New York N.Y. (V.St.A.)

Geregelte Verstärkerschaltung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine geregelte Verstärkerschaltung mit einem Halbleiterbauelement, das eine Quellenelektrode, eine Abflußelektrode und mehrere Steuerelektroden aufweist, von denen einer ersten ein Eingangssignal und einer zweiten eine Verstärkungsregelspannung zugeführt sind , und mit einem Widerstand, der derart an die Quellenelektrode angeschlossen ist, daß sich der den Widerstand durchfließende Strom und damit auch die Spannung zwischen der Quellenelektrode und der ersten Steuerelektrode in Abhängigkeit von der Regelspannung ändern.

Es sind Feldeffekt-Transistoren mit mehreren

Steuerelektroden bekannt, z.B. MOS-Transistortetroden, die außer der Quellen- und Abflußelektrode noch mindestens zwei Steuerelektroden aufweisen. Die Eigenschaften dieser Bauelemente machen sie für viele Anwendungen interessant. Sie haben nämlich erstens eine hohe Eingangsimpedanz, zweitens eine hohe Kreuzmodulationsfestigkeit , drittens eine niedrige Rauschzahl, viertens können sie einfach gleichstromgekoppelt werden und fünftens sind sie zur Verwendung mit oder in integrierten Schaltungen geeignet.

Ea ist auch bekannt, daß Feldeffekt-Transistoren mit mehreren Steuerelektroden auf Grund ihrer Kreuzmodulations-

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festigkeit besonders gut für geregelte Hochfrequenzverstärkerschaltungen geeignet sind.

Da der bei einer bestimmten Steuerelektrodenvorspannung fließende Abflußstrom von Feldeffekt-Transistor zu Feldeffekt-Transistor erheblich schwanken kann, ist es wünschenswert, der Quellenelektrode einen Gleichstrom-Gegenkopplungswiderstand in Reihe zu schalten und dadurch die durch die Exemplarstreuung verursachten Abflußstromschwankungen zu verringern. Die Einschaltung dieses Widerstandes in den Steuerelektrodenkreis hat jedoch zur Folge, daß sich die Spannung zwischen den Steuerelektroden und der Quellenelektrode mit dem den Transistor durchfließenden Strom ändert.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine geregelte Verstärkerschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der-die Spannung zwischen .der ersten Steuerelektrode und der Quellenelektrode relativ unabhängig von dem das^Halbleiterbauelement durchfließenden Strom ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Verstärkerschaltung'der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, durch die der ersten Steuerelektrode ein Teil der Regelspannung zugeführt wird.

Die Verstärkerschaltung kann einen Feldeffekt-Transistor mit mehreren Steuerelektroden enthalten, dessen Quellenelektrode durch den Widerstand mit einem Bezugspotential verbunden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer geregelten Verstärkerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die eine Feldeffekt-Transistor-Triode enthält, und

Fig. 2 ein Schaltbild eines gegenüber Fig. 1 etiras abgewandelten Ausführungsbeispieles der Erfindung, bei dem eine Regelspannung einer einzigen Polarität verwendet werden kann«·

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Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte geregelte Verstärkerschaltung enthält eine MOS-Feldeffekt-Transistor-Tettrode 10 mit einer Abflußelektrode 12, einer Quellenelektrode 14 , einer ersten Steuerelektrode 16 und einer zweiten Steuerelektrode 18. Die Transistor-Tetrode arbeitet als geregelter Hochfrequenzverstärker. Die Eingangssignale für den Verstärker werden einer Eingangsklemme 20 zugeführt und gelangen über einen gleichstromsperrenden Kondensator 22 zur ersten Steuerelektrode 16. ^iner Regelspannungs-Eingangsklemme 24 wird eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung zugeführt ^ die über eine einen Entkopplungswiderstand 27 enthaltende Gleichstromverbindung der zweiten Steuerelektrode 18 zugeführt wird. Hochfrequenzsignale , die an der Regelspannungsklemme 24 erscheinen, werden durch einen Ableitkondensator 28 nach Masse kurzgeschlossen.

Die Zuführung der Regelspannung an die zweite Steuerelektrode 18 im Gegensatz zur ersten Steuerelektrode 16 hat den Vorteil, daß sich eine bessere Regelcharakteristik und eine höhere Kreuzmodulationsfestigkeit ergeben. Bei den derzeit verfügbaren Feidefekt-Transistor-Trioden mit isolierten Steuerelektroden hält die erste Steuerelektrode außerdem nicht die Regelspannungen aus, die für den erforderlichen Regelbereich benötigt werden. Die zweite Steuerelektrode ist jedoch auf einer dickeren Oxidschicht angeordnet und kann daher mit den Regelspannungen im erforderlichen Aussteuerungsbereich beaufschlagt werden.

Zwischen die zweite Steuerelektrode 18 und eine Klemme 34, die mit einem Bezugspotential, z.B. Masse 26, verbunden ist, sind zwei in Reihe liegende Widerstände 30 und 32 geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden in Reihe liegenden Widerstände 30 und 32 ist mit der ersten Steuerelektrode 16 verbunden, so daß dieser Steuerelektrode 16 ein Teil der der Klemme 24 zugeführten Regelspannung zugeführt wird. Jede Spannungsänderung an der Regelspannungsklemme 24 bezüglich Masse hat daher eine Änderung der Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände

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30 und 32 bezüglich Masse und damit ,an der ersten Steuerelektrode 16 zur folge. Die zweite Steuerelektrode 18 und die erste Steuerelektrode 16 sind durch jeweils einen Kondensator 31 bzw. 33 mit Masse verbunden. Der Kondensator 31 leitet Hochfrequenzsignale von der zweiten Steuerelektrode 18 nach Masse 26 ab. Der Kondensator 33 dient zusammen mit anderen Kapazitäten zur Abstimmung eines nicht dargestellten, mit der Eingangsklemme 20 verbundenen Eingangsresonanzkreises.

Da die Abflußströme von Feldeffekt-Transistor zu Feldeffekt-Transistor oft erheblich verschieden sind₉ sieht man gewöhnlich eine Gleichstrom-Gegenkopplung zur Verringerung der Abflußstromschwankungen infolge der Exemplarstreuung vor. Zu diesem Zwecke ist bei der vorliegenden Schaltung ein Widerstand 36, der für Signalfrequenzen durch einen Kondensator 38 überbrückt ist, zwischen die Quellenelektrode 14 und die geerdete Klemme 34 geschaltet. Die Einschaltung des Widerstandes 36 hat jedoch zur Folge ^ daß sich die Spannung an der Quellenelektrode mit dem Abflußstrom ändert. Der sich aus dem Widerstandswert R,g des Widerstandes 36 und dem Abflußstrom I₀ ergebende Spannungsabfall IßR-zg schwankt also, wenn sich der Abflußstrom I_Q in Abhängigkeit von Schwankungen der Regelspannung ändert.

Wenn der in Reihe geschaltete Widerstand 30 fehlen würde _s würde eine durch eine Änderung der an der Klemme 24 liegenden Regelspannung verursachten Schwankung des Abflußstromes eine Änderung der Spannung zwischen der ersten Steuerelektrode 16 und der Quellenelektrode 14 verursachen. Diese Änderung der Spannung zwischen der ersten Steuerelektrode und der Quellenelektrode würde dann den Arbeitspunkt des Transistors verschieben, wenn sie nicht kompensiert wird.

Dem Transistor wird eine positive Betriebsspannung von einer nicht dargestellten Spannungsquelle zugeführt, die an eine Klemme 40 angeschlossen ist. Die Klemme 40 ist über einen Schwingkreis 42 mit der Abflußelektrode 12 verbunden. Mit dem Schwingkreis 42 ist eine Spule 46 gekoppelt, die mit Ausgangsklemmen 44, 44' verbunden ist, an welchen die Ausgangssignale

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zur Verfügung stehen.

Unter den Bedingungen mit maximaler Verstärkung liegt an der Klemme 24 eine positive Regelspannung. Wenn die Spannung an der Klemme 24 abnimmt , also weniger positiv wird , sinkt der Abflußstrom I_D ebenfalls und damit wird auch die Spannung (IpR-zg) an der Quellenelektrode 14 kleiner (weniger positiv) Diese Änderung der Spannung an der Quellenelektrode strebt dazu, die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Steuerelektrode und der Quellenelektrode zu erhöhen. Da jedoch ein Teil der in negativer Richtung verlaufenden Änderung der Regelspannung zur ersten Steuerelektrode 16 gelangt, wird die Spannungsänderung zwischen der ersten Steuerelektrode und der Quellenelektrode erheblich verringert. Die beschriebene Vorspannungsschaltung hält also die Spannung zwischen der ersten Steuerelektrode und der Quellenelektrode auch bei Änderungen der Regelspannung konstant, so daß der Arbeitspunkt des Transistors bezüglich der ersten Steuerelektrode auch bei Änderungen der Regelspannung an der zweiten Steuerelektrode konstant bleibt.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung ist ähnlich aufgebaut wie die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1. Die Schaltung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. ] in erster Linie durch zwei zusätzliche Widerstände 48 und 50, durch die die Verwendung einer Regelspannung einer Polarität ermöglicht wird, was oft wünschenswert ist.

Die Widerstände 48 und 50 sind in Reihe zwischen die Betriebsspannung an der Klemme 40 und Masse 26 geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände ist mit der Klemme 34 verbunden und liefert an diese Klemme eine positive Bezugsspannung. Die ganze Schaltungsanordnung wird auf diese Weise auf einem gewünschten Spannungspegel gehalten, der oberhalb des Massepotentials liegt und die Verwendung einer Regelspannung einer Polarität erlaubt, die im vorliegenden Falle positiv ist.

Die in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnungen können mit den folgenden Schaltungsparametern aufgebaut werden:

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	-6-	RCA I	1812292	5N14O	eine Änderung der Regelspannung, die von	dB.	RCA	des Verstärkungsgrades
	Figur 1	2-j		' pF	der Stärke des Eingangssignales des Verstärkers abhängen kann,	Figur 2	1000
	1000		pF	von +8 Volt bis -3 Volt eine Verringerung	1000
Transistor 10	1000	pF	des Verstärkers um 50	1000	3N14O
Kondensator 22	10	pF		820 000	pF
Kondensator 28	1000	pF	Transistor 10	330 000	pF
Kondensator 31	100	0hm	Kondensator 22	180	pF
Kondensator 33	820 000	0hm	Kondensator 28	500	0hm
Kondensator 38	270 000	0hm	Kondensator 38	100	0hm
Widerstand 27	270	0hm	Widerstand 30	+18	0hm
Widerstand 30	+15	V	Widerstand 32	0hm
Widerstand 32	Bei einer Schaltungsanordnung mit den oben ange	Widerstand 36	0hm
Widerstand 36	gebenen Werten ergab	Widerstand 48	V
B+(Qemme 40)	Widerstand 50
	B+(Klemme 40)

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Selbstverständlich kann statt einem Transistor mit P-Kanal auch ein Kanal mit N-Kanal verwendet werden, wenn man die Polarität der Betriebs- und Vorspannungen entsprechend ändert.

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Claims

Patentansprüche

1. Geregelte Verstärkerschaltung mit einem Halbleiterbauelement, das eine Quellenelektrode, eine Abflußelektrode und mehrere Steuerelektrode aufweist, von denen einer ersten ein Eingangssignal und einer zweiten eine Verstärkungsregelspannung zugeführt sind, und mit einem Widerstand, der derart an die Quellenelektrode angeschlossen ist, daß sich der den Widerstand durchfließende Strom und damit auch die Spannung zwischen der Quellenelektrode und der ersten Steuerelektrode in Abhängigkeit von der Regelspannung ändern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (30, 32) vorgesehen ist, um der ersten Steuerelektrode (16) einen Teil der Regelspannung zuzuführen.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Widerstand (30) enthält, der die erste Steuerelektrode (16) und die zweite Steuerelektrode (18) verbindet.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerelektrode (16) näher an der Quellenelektrode (14) angeordnet ist als die zweite Steuerelektrode (18).

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (48, 50) zum Erzeugen einer Bezugsspannung, die mit dem der Quellenelektrode (14) abgewandten Ende des an die Quellenelektrode angeschlossenen Widerstandes (36) verbunden ist und daß die Regelspannung im ganzen Arbeitsbereich eine Polarität hat.

5. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (30, 32) die Spannung zwischen der ersten Steuerelektrode

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(16) und der Quellenelektrode (14) im wesentlichen konstant hält, wenn sich die der zweiten Steuerelektrode (18) zugeführte Regelspannung ändert.

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