DE1965317A1 - Schaltungsanordnung fuer einen steuerbaren gleichpotentialfreien ohmschen Wechselstromwiderstand - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für einen steuerbaren gleichpotential freien ohmschen Wechselstromwiederstand Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen steuerbaren gleichpotential ohmsche Wechselstomwiederstnd. Dabei geht die Erfindung im besonderen von den Problemen aus, die bei einem Differenzverstärker auftreten, der aus zwei über einen gemeinsamen Emitterwiderstand gegengekoppelten Transistoren besteht. Wenn zum Zweck einer Verstärkungsregelung beispielsweise durch Verkleinerung des Stromes die Verstärkung abnimmt, nimmt auch gleichzeitig das unverzerrt verfügbare Ausgangssignal ab weil der durch die Transistoren und durch die Arbeitswiederstände fließende Strom abnimmt. Soll das verfügbare Ausgangsignal bei variabler Versärkung ohne sonstige Maßnahmen konstant bleiben, muß man die Gegenkopplung veänderrn können, ohne daß sich die Arbeitspunkte der Transistoren verschieben.
• Das führt zur Aufgabe, die der vorliegenden erfindung zugrunde liegt. Es soll ein ohmscher Wiederstand für Wechselstrom geschaffen werden, an dem keine Gleichpotentialunterschiede auftreten.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Schaltungsanordnung für meinen steuerbaren gleichpotentialfreien ohmschen Wechselstromwiederstand angegeben, die erfindungsgemäß dadurch gekennezeichnet ist, daß zwei gleiche Transistoren an ihren Basen und an ihren Kollektoren jeweils zusammengeschaltet sind, daß die Basen mit einem Eingang für ein Steuerungsignal verbunden sind und daß zwischen den beiden Emittern der gleichpotentialfreie ohmsche Wechselstromwiederstan auftritt.
• Man kann sich eine solche Schaltungsanordnung auch al-s Reihenschaltung zweier Transistoren vorstellen, die über die Basisströme mehr oder weniger in ihre Regstgeraden gesteuert werden und dadurch über ihre Kollektor-Emitter-Strecken mehr oder weniger niederohmig erden.
• Man erhält mit einer solchen Schaltungsanordnung einen ohmschen Wechselstromwiederstand, an dessen Klemmen keine Gleichpotentialunterschiede auftreten. Die Größe des Wechselstromwiderstandes kann über den mit den Basen der beiden Transistoren verbundenen Steuereingang mit einem Steuerstrom, also elektronisch gesteuert werden.
• In der Figur 1 der Zeichnung ist ein Prinzipschaltbild dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Zwei Transistoren 1 und 2 sind an ihren Kollektoren und an ihren Basen jeweils zusammengeschaltet. Die Basen liegen an einen Steuereingang 5. Zwischen den Emittern, die mit den Klemmen 3 und 4 verbunden, sind tritt der ohmsche Wechselstromwiderstand auf.
• Vorzugsweise wird ein solcher Wechselstromwiederstand in integrierter Technik ausgeführt. Das ist Figur 2 der Zeichnung als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. In einem, üblicherweise von einem p+-Isolationsrahmen 6 umgeben n-Kollektorgebiet 7, das teilweise über einen sogenannten n+-buried layer 8 auf einem p-Substrat 9 aufgebracht ist, befindet sich ein p-Basisgebiet 10 mit vorzugsweise zwei parallelen n+-Emitterstreifen 11. Das Basisgebiet ist mit dem Steuereingang 5, die Emitterstreifen 11 mit den Klemmen 3 bzw. 4 verbunden. Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist die Integration einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in besonders einfacher Weise möglich. Bei bipolarer Schaltkreistechnologie ist besonders vorteilhaft, daß an der Systemoberfläche kein Kollektoranschluß benötigt wird; vorteilhaft deshalb, weil ein solcher Anschluß mit einem erheblichen Bahnwiedrstand behaftet wäre und den minimal möglichen Wiederstand stark erhöhen würde. Durch die sehr kleine Fläche, die zur Integration des erfindungsgemäßen elektronisch veränderbaren Wechselstromwiederstandes benötigt wird, bleiben auch störende Kapazitäten klein. Das ergibt den Vorteil, daß ein solcher elektronisch verand er barer Wächselstromwiedrstand sich sehr gut für einen Regelwiderstand in Hochfrequenz-Verstärkern eignet.
• Ein solches vorteilhaftes Anwendungsbeispiel ist in Figur 3 der Zeichnung dargestellt. Dabei ird von der Eigenschaft Gebrauch gemacht, daß der erfindungsgemäße Wechselstromwiederstand vollkommen symmetrisch ist. Ein Differenzverstärker besteht aus den Transistoren 12 und 13, deren Basen mit dem Eingang und deren Kollektoren mi;t dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden sind. Die Emitter liegen je über einen ohmschen Widerstand 14 bzw. 15 auf Bezugspotential. Sie sind außerdem über einen Gegenkopplungswiederstand zwischen den Klemmen 3 und 4, der durch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung realisiert ist, miteinander verbunden. An einem Steuereingang 5 wird ein Steuerstrom zum Verändern des Gegenkopplungswiederstandes eingeprägt. Mit Hilfe dieses Steuerstromes bzw. mit dem dadurch steuerbaren Gegenkopplungswiderstand läßt sich die Verstärkung des Differenzverstärkers regeln. Der Gegenkopplungswiderstand stellt in diesem Falle das Stellglied im Regelkreis für den Differenzverstärker dar.
• Für den Differenzverstärker besteht die Forderung, daß die Symmetrie unabhängig vom Regezustand ungestört bleibt.
• Das wird dadurch erreicht, daß bei der Vergeudung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unabhängig von der Größe des am Steuereingang 5 <############> Steuerstroms zwischen den Klemmen 3 und 4 keine Gleichspannung auftritt.
• Der Arbeitspunkt der Transistoren 12 und 13 wird durch eine Veränderung des Gegenkopplungswiederstandes nicht verändert. Dadurch ergibt sich über den ganzen Regelbereich keine Anderung der verfügbaren Ausgangswechselspannung.
• Diese Ausgestaltung der Erfindung nach Figur 3 verdeutlicht den großen Vorteil einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, der umso mehr in Erscheinung tritt, wenn - wie bevorzugt in diesem Palle - der elektronisch veränderbare Wechselstromwiederstand zusammen mit seinem Anwendungsbaustein durch die gleichen Prozeßschritte hergestellt werde kann.
• Bin solcher Differenzverstärker vereinigt den Vorteil, der durch die Gegenkopplungsregelung zwischen den Emittern der verwendeten Transistoren ermöglicht wird und sich in einem günstigen Signal-Rausch-Abstand äußert, mit dem Vorteil, daß mit zunehmender Gegenkopplung zunehmende Signalamplituden unverzerrt verarbeitet werden. Es kann damit eine Verstärkungsänderung um 40 dB in einer einzigen Stufe erreicht werden, wobei die Verstärkung von Eingangssignalen je nach Gegenkopplungsgrad bis etwa 1 Veff linear erfolgt.
• Die Anwendung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist nicht auf das in Figur 3 beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Eigenschaft des erfindungsgemäßen elektronisch veränderbaren Wechselstromwiederstandes, zwischen den Anschlußklemmen gleichspannungsfrei zu bleiben, gewährleistet eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit.
• 3 figuren 4 Patentansprüche

Claims (4)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schaltungsanordnung für einen steuerbaren gleichpotentialfreien ohmschen =ie chselstromwiders-tand , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei gleiche Transistoren (1, 2) an ihren Basen und an ihren Kollektoren jeweils zusammengeschaltet sind, daß die Basen mit einem Eingang (5) für ein Steuersignal verbunden sind und daß zwischen den beiden Emittern (3,4) der gleichpotentialfreie ohmsche Wechselstromwiederstand auftritt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie in Integrierter Technik verwirklicht ist und die Basiszone (10) sowie die Kollektorzone (7) den beiden Transistoren gemeinsam ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie als Gegenkopplungswiderstand in einem Differenzverstärker verwendet ist, der aus zwei Transistoren (12, 13) besteht, deren Basen mit dem Eingang und deren Kollektoren mit dem Ausgang verbunden sind und deren Emitter über je einen ohmschen Widerstand (13 bzvr. 14) auf Bezugspotential liegen und über den Gegenkopplungswiderstand miteinander verbunden sind.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, d@a@d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Differenzverstärker zusammen mit dem Gegenkopplungswiderstand in Integrierter Technik ausgeführt ist, L e e r s e i t e