DE1944081B2 - Amplifying modulator with two transistors of opposite conductivity type - Google Patents
Amplifying modulator with two transistors of opposite conductivity typeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen verstärkenden Modulator mit zwei Transistoren des einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, deren Basisanschlüsse mit dem modulierten Signal beaufschlagbar sind, deren Emitter jeweils an einen Anschluß einer Versorgungsspannungsquelle gelegt sind und deren Kollektoren galvanisch miteinander verbunden und an den Ausgang des Modulators geführt sind.The invention relates to an amplifying modulator with two transistors of the opposite side Conductivity type whose base connections can be acted upon by the modulated signal, whose Emitter each to a connection of a supply voltage source are placed and their collectors are galvanically connected to each other and led to the output of the modulator.
Es sind bereits verstärkende Modulatoren mit Transistoren des einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps bekannt. So ist z. B. in der amerikanischen Patentschrift 2 890 418 ein Modulator mit komplementären Transistoren beschrieben, bei dem das Eingangssignal über die Hälften einer symmetrischen Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers an die Basisanschlüsse der Transistoren geführt ist und bei dem die Emitter der Transistoren jeweils an einenThey are already amplifying modulators with transistors of opposite conductivity types known. So is z. B. in the American patent 2 890 418 a modulator with complementary Transistors described in which the input signal is about half a symmetrical Secondary winding of an input transformer is led to the base terminals of the transistors and at which the emitters of the transistors each to one
lä Anschluß zweier in Serie geschalteter Versorgungsspannungsquellen liegen. Bei diesem vorbekannten Modulator sind ferner die Kollektoren der Transistoren unmittelbar miteinander verbunden und an die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers geführt.lä Connection of two supply voltage sources connected in series lie. In this previously known modulator there are also the collectors of the transistors directly connected to each other and led to the primary winding of an output transformer.
so Dieser Modulator erfordert unter anderem einen symmetrischen Eingangsübertrager und eine, z. B. aus zwei einzelnen Spannungsquellen zusammengesetzte symmetrische Vcrsorgungsspannungsquelle, wobei insbesondere der erforderliche Symmetrieübertrager eir^r für viele Anwendungsfälle erwünschten Miniaturisierung, insbesondere durch Ausführung in integrierter Schaltungstechnik im Wege steht.so This modulator requires, among other things, one symmetrical input transformer and one, e.g. B. composed of two individual voltage sources symmetrical supply voltage source, in particular the required symmetry transformer a miniaturization desired for many applications, stands in the way, in particular through implementation in integrated circuit technology.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1803 620 ist bereits eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer amplituden.modulierten Schwingung mit unterdrücktem Träger bekannt, die mit komplementären Transistoren aufgebaut ist. Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Trägerspannung mit Hilfe eines Symmetrieübertragers gegenphasig an die Basisan-Schlüsse der beiden Transistoren gelegt. Das modulierende Signal wird dem Abgriff eines zwischen den Basisanschlüssen der Transistoren eingeschalteten Spannungsteilers zugeführt.From the German Offenlegungsschrift 1803 620 is already a circuit arrangement for generating an amplitude.modulated oscillation with suppressed Known carrier that is constructed with complementary transistors. With this circuit arrangement the carrier voltage is applied in phase opposition to the base connections with the help of a balun transformer of the two transistors placed. The modulating signal is tapping between the base terminals of the transistors switched on voltage divider supplied.
Bei einem derartigen Modulator ist der Pegel des Nutzscitenbandes abhängig von der Trägeramplitude.In such a modulator, the level of the useful scan band is dependent on the carrier amplitude.
Es ist ferner bereits ein Umpolmodulator bekanntA polarity reversal modulator is also known
(Electronics, Vol. 40, 12. Juni 1967, Seiten 104 bis 105), bei dem die Emitter von zwei Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps unmittelbar miteinander verbunden sind. Einer der beiden Transistoren ist als Phasenumkehrstufe geschaltet, bei der das verstärkte Eingangssignal am Emitter des Transistors mit der ursprünglichen Phasenlage und am Kollektor um 180° phasenverschoben anliegt. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen relativ großen Widerstand an den Kollektor des anderen an der Basis mit dem Träger beaufschlagten Transistors und an den Ausgang des Modulators geführt.(Electronics, Vol. 40, June 12, 1967, pages 104-105), in which the emitters of two transistors of the of the same conductivity type are directly connected to one another. One of the two transistors is as Phase reversal stage switched, in which the amplified input signal at the emitter of the transistor with the original Phase position and the collector is 180 ° out of phase. The collector of this The transistor is connected to the base with the relatively large resistor to the collector of the other Carrier acted upon transistor and led to the output of the modulator.
Ist der trägergesteuerte Transistor gesperrt, so liegt am Modulatorausgang das verstärkte Eingangssignal mit 180° Phasendrehung an. Ist er dagegen an seiner Basis mit einer Trägerhalbwelle beaufschlagt, die ihn in den leitenden Zustand überführt, so gelangt das am Emitter des als Phasenumkehrstufe geschalteten Transistors liegende verstärkte Eingangssignal in der ursprünglichen Phasenlage an den Ausgang des Modulators. If the carrier-controlled transistor is blocked, the amplified input signal is present at the modulator output with 180 ° phase shift on. If, on the other hand, it has a carrier half-wave applied to it at its base, it transferred into the conductive state, so that arrives at the emitter of the switched as a phase inversion stage Transistors located amplified input signal in the original phase position at the output of the modulator.
Bei diesem Umpolmodulator arbeitet der Transistor der Phasenumkehrstufe während beider HaIbwellen der Trägerspannung als Verstärker, d. h. auch bei leitendem trägergesteuerten Transistor, wobei dann der Emitterausgang der Verstärkerstufe durch die niedrige Eingangsimpedanz des irägergesteuertenIn this polarity reversal modulator, the transistor of the phase reversing stage works during both half waves the carrier voltage as an amplifier, d. H. also with conductive carrier-controlled transistor, where then the emitter output of the amplifier stage through the low input impedance of the irager-controlled
Transistors, die einen nichtlinearen Widerstand darstellt, und die dazu in Serie geschaltete Trägerquelle heiastet ist, so daß die Übertragungseigenschaften von der Trägeramplitude abhängen. Zudem fließt ein Signalstrom über die Trägerquelle, was in vielen Anwendungsfällen unerwünscht ist.Transistor, which represents a non-linear resistance, and the carrier source connected in series with it is called, so that the transmission properties depend on the carrier amplitude. A signal current also flows via the carrier source, which is undesirable in many applications.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verstärkenden Modulator mit zwei komplementären Transistoren zu schaffen, der sich ohne magnetische Schaitmittel realisieren läßt und bei dem sich eine Abhängigkeit des Nutzseitenbandpegels vom Träger weitgehend vermeiden läßt.The object of the invention is therefore to provide a reinforcing To create a modulator with two complementary transistors that operate without magnetic switching means can be realized and in which a dependence of the useful sideband level on the carrier can largely be avoided.
Gemäß der Erfindung wird der Modulator der eingangs angeführten Ausführung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß der Eingang für die Trägerspannung an die Basis eines weiteren Transistors geführt ist, der durch die Trägerspannung abwechselnd in den leitenden und in den gesperrten Zustand überführbar ist und daß der Emitter des weiteren Transistors, insbesondere über einen Widerstand, an den Emitter desjenigen der beiden Transistoren angeschlossen ist, dessen Letfähigkeitstyp mit dem des weiteren Transistors übereinstimmt und daß der Kollektor des weiteren Transistors an den Emiiter des anderen der beiden Transistoren geführt ist und daß in die Verbindungen der Emitter der beiden Transistoren mit der Versorgungsspannungsquelle jeweils ein Emitterwiderstand eingefügt ist, wobei der Modulator derart bemessen ist, daß die beiden Transistoren bei gesperrtem weiterem Transistor das Eingangssignal verstärken und bei durchgcsceuertem weiterem Transistor gesperrt sind. Dabei werden die miteinander verbundenen Kollektoren der beiden Transistoren zweckmäßigerweise über einen Widerstand an den einen und über einen weiteren Widerstand an den anderen Anschluß der Versorgungsspannungsquelle geführt.According to the invention, the modulator of the embodiment cited at the beginning is used to solve this Task designed in such a way that the input for the carrier voltage to the base of another transistor is performed, which is alternately in the conductive and blocked state by the carrier voltage can be transferred and that the emitter of the further transistor, in particular via a resistor, is connected to the emitter of the one of the two transistors whose letacity type with that of the further transistor coincides and that the collector of the further transistor to the emiiter of the other of the two transistors and that in the connections of the emitter of the two Transistors with the supply voltage source each have an emitter resistor inserted, the Modulator is dimensioned in such a way that the two transistors receive the input signal when the further transistor is blocked amplify and are blocked when another transistor is durchgcsceuertem. The interconnected collectors of the two transistors, expediently via a resistor to one connection and via a further resistor to the other connection of the supply voltage source guided.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich, daß der weitere Transistor im durchgesteuerten Zustand die erste Transistorstufe sperrt. Im gesperrten Zustand ist dar weitere Transistor ohne nennenswerten Einfluß auf die dann verstärkende erste Transistorstufe.As a result of these measures, the further transistor in the switched-on state is the first Transistor stage locks. In the blocked state, another transistor is open without any significant influence the then amplifying first transistor stage.
Eine Beeinflussung der durch die erste Transistorstufe erzeugten Ausgangsspannung durch den zusätzlichen trägergesteuerten Transistor tritt daher beim Anmeldungsgegenstand in vorteilhafter Weise nur während der kurzen Umschaltzeiien ein, so daß der Pegel des Nutzseitenbandes nicht vom Träger bestimmt ist. Ferner ergeben sich sehr kurze Umschaltzciten und damit ein lineares Verhalten des Modulators bzw. eine weitgehende Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukte.An influencing of the output voltage generated by the first transistor stage by the additional The carrier-controlled transistor therefore only occurs in an advantageous manner in the subject of the application during the short switching times, so that the level of the useful sideband is not determined by the carrier is. Furthermore, there are very short switching times and thus a linear behavior of the modulator or an extensive suppression of undesired modulation products.
Die beiden komplementären Transistoren des Modulators lassen sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch auf besonders vorteilhafte Weise ansteuern, daß an die Versorgungsspannung eine aus drei Widerständen bestehende Serienschaltung angeschlossen ist, bei der der in der Mitte angeordnete, insbesondere wechselstrommäßig überbrückte, Widerstand eine Verbindung der Basisanschlüsse der beiden Transistoren bildet. Dabei kann man die Serienschaltung und die Emitterwiderstände zweckmäßigerweise derart bemessen, daß die beiden Transistoren bei gesperrtem weiteren Transistor das Eingangssignal verstärken und bei durchgesteuertem weiteren Transistor gesperrt sind.The two complementary transistors of the modulator can be used in a development of the invention thereby control in a particularly advantageous manner that one of three resistors is connected to the supply voltage existing series circuit is connected, in which the arranged in the middle, in particular AC bridged, resistor connects the base connections of the two transistors forms. The series circuit and the emitter resistors can expediently be used in this way dimensioned so that the two transistors amplify the input signal when the other transistor is blocked and are blocked when another transistor is turned on.
Ein besonders vorteilhafter Übergang des Modulators vom gespeirtsn in den leitenden Zustand und umgekehrt läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß die Basis des weiteren Transistor am Abgriff eines an Versorgungsspannung liegenden, insbesondere derart bemessenen Span-A particularly advantageous transition of the modulator from the energized to the conductive state and vice versa can be achieved in a further embodiment of the invention that the base further Transistor at the tap of a voltage connected to the supply voltage, in particular with such a dimensioned voltage
nungsteilers liegt, daß der weitere Transistor bei fehlender Trägerspannung im Knick seiner Eingangskennlinie betrieben wird. voltage divider is that the further transistor is operated in the kink of its input characteristic when there is no carrier voltage.
Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, den Modulator derart auszubilden, daß der eine AnschlußIt may also prove useful to use the To train the modulator in such a way that the one terminal
ίο der Versorgungsspannungsquelle zugleich einen Anschluß des Signaleinganges, einen Anschluß des Modulatorausganges und/oder einen Anschluß des Triigereinganges bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulators sindίο the supply voltage source at the same time a connection of the signal input, one connection of the modulator output and / or one connection of the Triiger input forms. In a preferred embodiment of the modulator according to the invention are
is der Signaleingang, der Trägereingang und der Ausgang einpolig miteinander und mit einem Anschluß der Versorgungsspannungsquelle verbunden, so daß sich der an allen Klemmenpaaren unsymmetrische Modulator auf besonders einfache Weise an übertragerlose Filter mit unsymmetrischem Eingang bzw. Ausgang ankoppeln läßt.is the signal input, the carrier input and the output unipolarly connected to one another and to one terminal of the supply voltage source, so that The modulator, which is asymmetrical at all terminal pairs, can be adapted to transformerless in a particularly simple manner Filters with unbalanced input or output can be coupled.
Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur zeigt einen verstärkenden Modulator mit zwei komplementären Transistoren und einem weiteren
Transistor.The invention is explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figure.
The figure shows an amplifying modulator with two complementary transistors and a further transistor.
Der Transistor 31 vom Typ npn und der Transistor 32 vom Typ pnp sind kollektorseitig miteinander verbunden. Der Emitter des Transistors 31 ist über den Widerstand 14 an den Anschluß — LJB einer nicht näher dargestellten Versorgungsspannungsquelle geführt. Der Emitter des Transistors 32 ist über den weiteren Widerstand 15 an den Anschluß — UB der Versorgungsspannungsquelle bzw. an Erdpotential angeschlossen. Die Basisanschlüsse der TransistorenThe transistor 31 of the npn type and the transistor 32 of the pnp type are connected to one another on the collector side. The emitter of the transistor 31 is led via the resistor 14 to the connection - LJ B of a supply voltage source not shown in detail. The emitter of the transistor 32 is connected via the further resistor 15 to the connection - U B of the supply voltage source or to ground potential. The base connections of the transistors
31 und 32 sind über den Widerstand 12 miteinander verbunden, der durch den Kondensator 22 überbrückt ist. Die Basis des Transistors 31 ist über den Widersland 11 an den Anschluß — UB, die Basis des Transistors 32 ist über den Widerstand 13 an den Anschluß 4- Un geführt.31 and 32 are connected to one another via the resistor 12, which is bridged by the capacitor 22. The base of the transistor 31 is led via the opposing land 11 to the connection - U B , the base of the transistor 32 is led via the resistor 13 to the connection 4 - U n .
Die unmittelbar miteinander verbundenen Kollektoren der Transistoren 31 und 32 sind einerseits über den Widerstand 16 an den Anschluß — UB, andererseits über den Widerstand 17 an den Anschluß + UB gelegt.The collectors of the transistors 31 and 32, which are directly connected to one another, are connected on the one hand via the resistor 16 to the connection - U B , and on the other hand via the resistor 17 to the connection + U B.
Der weitere Transistor 33 vom Typ pnp ist mit dem Kollektor an den Emitter des Transistors 31, mit dem Emitter über den Widerstand 18 an den Emitter des Transistors 32 und mit der Basis an den Abgriff des aus den Widerständen 19 und 20 bestehenden, an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossenen Spannungsteilers geführt. Der Transistor 33 kann ohne Einfluß auf die Arbeitsweise auch von entgegengesetzter Leitfähigkeit sein, wobei der Widerstand 18 mit dem Emitter des Transistors 31 und der Kollektor des Transistors 33 mit dem Emitter des TransistorsThe further transistor 33 of the pnp type is with the collector to the emitter of the transistor 31, with the Emitter via resistor 18 to the emitter of transistor 32 and with the base to the tap of the consisting of the resistors 19 and 20, connected to the supply voltage source voltage divider guided. The transistor 33 can also operate in the opposite direction without affecting the mode of operation Conductivity, the resistor 18 to the emitter of transistor 31 and the collector of transistor 33 to the emitter of the transistor
32 verbunden werden müßte.32 would have to be connected.
Der Anschluß 1' des Signaleinganges 1,1', der An-So Schluß 2' des Modulatorausganges 2, 2' und der Anschluß 3' des Trägereinganges 3, 3' sind miteinander und mit dem Anschluß + UB bzw. mit Erde verbunden. Dd weitere Anschluß 1 des Signaleinganges ist über den Kondensator 21 an die Basis des Transistors 32, der weitere Anschluß 2 des Modulatorausganges über den Kondensator 23 mit den Kollektoren der Transistoren 31 und 32 und der weitere Anschluß 3 des Trägereinganges über den Kondensator 24 an dieThe terminal 1 'of the signal input 1,1', the An-So terminal 2 'of the modulator output 2, 2' and the terminal 3 'of the carrier input 3, 3' are connected to one another and to the terminal + U B or to ground. The further connection 1 of the signal input is via the capacitor 21 to the base of the transistor 32, the further connection 2 of the modulator output via the capacitor 23 to the collectors of the transistors 31 and 32 and the further connection 3 of the carrier input via the capacitor 24 to the
Basis des Transistors 33 geführt.Base of transistor 33 out.
Die aus den Transistoren 31 und 32, den Kondensatoren 21, 22 und 23 und den Widerständen 11 bis 17 bestehende Anordnung stellt einen Gegentaktverstärker dar mit dem Klemmenpaar 1, 1' als Eingang und mit dem Klemmenpaar 2, 2 als Ausgang. Verändert man in dieser Anordnung die Arbeitspunkte beider Transistoren gleichsinnig bis in den gesperrten Zustand, dann wird die am Eingang 1, 1' anliegende Spannung in guter Näherung mit einer Schaltfunktion multipliziert am Ausgang 2, 2' verstärkt erscheinen. Damit arbeitet die Anordnung als Gegentaktmodulator. The from the transistors 31 and 32, the capacitors 21, 22 and 23 and the resistors 11 to 17 existing arrangement represents a push-pull amplifier with the pair of terminals 1, 1 'as an input and with the pair of terminals 2, 2 as output. If you change the working points of both in this arrangement Transistors in the same direction up to the blocked state, then the one present at the input 1, 1 ' Voltage in good approximation multiplied by a switching function appear amplified at output 2, 2 '. The arrangement thus works as a push-pull modulator.
Bei dem in der Figur gezeigten Modulator fließt der Kollektorstrom des Transistors 33 über den Widerstand 14 und der Emitterstrom des Transistors 33 über den Widerstand 15. Durch die Größe der Widerstände 19 und 20 kann der Arbeitspunkt des Transistors 33 bei nichtanliegender Trägerspannung in geeigneter Weise gewählt werden, vorzugsweise so, daß der Transistor 33 im Knick der Eingangskennlinie betrieben wird.In the modulator shown in the figure, the collector current of the transistor 33 flows through the resistor 14 and the emitter current of transistor 33 through resistor 15. By the size of the resistors 19 and 20, the operating point of the transistor 33 can be more suitable when the carrier voltage is not applied Wise be chosen, preferably so that the transistor 33 operated at the kink of the input characteristic will.
Durch Anlegen einer Wechselspannung an den Trägerklemmen 3,3' wird der Transistor 33 zwischen den Zuständen Strom und kein Strom hin und her gesteuert.By applying an alternating voltage to the carrier terminals 3, 3 ', the transistor 33 is between the states current and no current controlled back and forth.
Im Zustand »kein Strom« des Transistors 33 können die Transistoren 31 und 32 einen durch die Widerstände 11 bis 15 bestimmten, während der Dauer dieser Trägerhalbwelle konstanten, von der Trägeramplitude unabhängigen Strom führen. Während dieses Intervalls kann eine an den Eingangsklemmen 1, 1' liegende Signalwechselspannung verstärkt zu den Ausgangsklemmen 2, 2' gelangen.In the "no current" state of transistor 33, transistors 31 and 32 can one through the resistors 11 to 15 determined by the carrier amplitude, which are constant for the duration of this carrier half-wave lead independent electricity. During this interval, a signal can be sent to input terminals 1, 1 ', the signal alternating voltage is amplified to the output terminals 2, 2'.
Im Zustand »Strom« des Transistors 33 wird der durch den Widerstand 14 und 15 jeweils zusätzlich fließende Kollektor- bzw. Emitierstrom des Transistors 33 die an diesen Widerständen liegenden Span nungen sehr bald so weit erhöhen, daß die Basis Emitterspannungen der Transistoren 31 und 32 ihn Vorzeichen wechseln und damit die Transistoren 3] und 32 gesperrt werden. Dieser gesperrte Zustand is praktisch während der gesamten stromführenden Zei des Transistors 33 erhalten.In the "current" state of transistor 33, the resistance through resistor 14 and 15 is also added flowing collector or emitting current of the transistor 33 very soon increase the voltages applied to these resistors to such an extent that the base Emitter voltages of transistors 31 and 32 change its sign and thus transistors 3] and 32 are blocked. This locked state is practically during the entire energized time of transistor 33 obtained.
Von einem für die Steuerung des Tranistors 33 notwendigen Mindestwert ab ist in dieser Anordnung deiFrom a minimum value necessary for controlling the transistor 33, dei is used in this arrangement
ίο Einfluß der Trägerspannung auf die elektrischen Eigenschaften des Modulators auf die kurzen Übergangszeiten von »Strom« zu »kein Strom« im Transistor 33 reduziert. Dieser Vorteil äußert sich u. a. in einer verschwindend kleinen Abhängigkeit des Sei-ίο Influence of the carrier voltage on the electrical properties of the modulator to the short transition times from "current" to "no current" in the transistor 33 reduced. This advantage manifests itself inter alia. in a vanishingly small dependence of the
IS tenbandpegels von der Trägerspannung.IS tenband level from the carrier voltage.
Der Kondensator 22 verbindet wechselstrommäßig die Basen der Transistoren 31 und 32 mit dem Ziel einer gleichmäßigen Ansteuerung der Transistoren 31 und 32 durch die Signalspannung. Die KondensatorenThe capacitor 22 alternately connects the bases of the transistors 31 and 32 to the target a uniform control of the transistors 31 and 32 by the signal voltage. The capacitors
ao 21 und 23 können entfallen, wenn die angeschlossenen Vierpole an den entsprechenden Klemmen gleichstromsperrend sind. Der Widerstand 18 verhindert, daß während der oben erwähnten Übergangszeit der niedrige Eingangswiderstand in den Emitter des Transistors 33 stört.ao 21 and 23 can be omitted if the connected four-pole terminals are connected to the corresponding terminals are DC blocking. The resistor 18 prevents that during the transition period mentioned above the low input resistance in the emitter of transistor 33 bothers.
Durch geeignete Wahl der Widerstände 11 bis 15 können die Kollektorströme der Transistoren 31 und 32 während des stromführenden Intervalls so bestimmt werden, daß zwischen den Zuständen »Strom« und »kein Strom« der Transistoren 31 und 32 am Verbindungspunkt der Kollektoren keine bzw. eine genügend kleine Spannungsdifferenz, d. h. ein kleiner Trägerrest auftritt. Dies ist z. B. bei einander entsprechenden Kennlinien der Transistoren 31 und 32 der Fall, wenn der Spannungsteiler (Widerstände 11 bis 13) symmetrisch bemessen ist und die Emitterwiderstände 14 und 15 übereinstimmen.By a suitable choice of the resistors 11 to 15, the collector currents of the transistors 31 and 32 during the current-carrying interval can be determined in such a way that between the "current" states and "no current" of the transistors 31 and 32 at the connection point of the collectors none or one sufficient small voltage difference, d. H. a small residual carrier occurs. This is e.g. B. corresponding to each other Characteristic curves of transistors 31 and 32 are the case when the voltage divider (resistors 11 to 13) is dimensioned symmetrically and the emitter resistors 14 and 15 match.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
36633663
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Cited By (1)
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1969
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