DE19738939C1

DE19738939C1 - Controllable wideband amplifier

Info

Publication number: DE19738939C1
Application number: DE1997138939
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Lohninger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2017-09-06

Abstract

The amplifier includes a first transistor (1) with a control terminal connected to is connected via a resistor (5) in series between two supply connections (4, 6). A second transistor (2) is provided, whose control terminal is supplied with a control signal (C), and whose control path is connected is series with a capacitance (7), which is also connected in parallel to the resistor. The input signal is preferably supplied over a buffer stage (3, 13) with a third transistor, to the control terminal of the first transistor.

Description

Die Erfindung betrifft einen steuerbaren Verstärker.The invention relates to a controllable amplifier.

Beispielsweise aus der EP 0 599 327 A1 sind verschiedene steuerbare Verstärker bekannt. Bei einem dieser Verstärker ist eine Last über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Bipo lartransistors zwischen zwei Versorgungspotentiale geschal tet. Die Basis des Transistors ist zum einen über eine steu erbare Stromquelle an das eine Versorgungspotential und über eine Bias-Schaltung an das andere Versorgungspotential ange schlossen. Zudem wird in die Basis ein Eingangssignal einge koppelt. Bei einem anderes Verstärker ist die Stromquelle in die Emitterleitung des Transistors geschaltet, wobei der Stromquelle ein Kondensator parallel geschaltet ist, der für höhere Frequenzen einen Kurzschluß der Stromquelle darstellt. Als Bias-Schaltung dient hierbei ein zwischen die Versor gungspotentiale geschalteter Spannungsteiler, dessen Abgriff mit der Basis des Transistors verbunden ist. Bei einem drit ten bekannten Verstärker wird die gesteuerte Stromquelle durch einen weiteren Transistor gebildet. Die Wirkungsweise der bekannten Verstärker beruht auf der Abhängigkeit der Ver stärkung von der Stromaufnahme des Transistors. Durch Varia tion der Stromaufnahme des Transistors wird aber auch dessen Arbeitspunkt verändert, was seinerseits zu einer Änderung an derer Parameter des Verstärkers wie z. B. dessen Kompressi onsverhalten führt. In den meisten Fällen ist eine Änderung anderer Parameter neben der Verstärkung unerwünscht.For example from EP 0 599 327 A1 there are several controllable amplifier known. With one of these amplifiers is a load across the emitter-collector path of a bipo lartransistor between two supply potentials tet. The base of the transistor is on the one hand a steu erable current source to the one supply potential and over a bias circuit to the other supply potential closed. An input signal is also added to the base couples. With another amplifier, the current source is in switched the emitter line of the transistor, the Current source a capacitor is connected in parallel for higher frequencies represents a short circuit of the current source. A bias circuit is used between the Versor potentials switched voltage divider, its tap is connected to the base of the transistor. With a third The known amplifier becomes the controlled current source formed by another transistor. The mode of action the known amplifier is based on the dependence of the Ver strengthening of the current consumption of the transistor. By Varia tion of the current consumption of the transistor is also its Working point changes, which in turn leads to a change whose parameters of the amplifier such. B. its compressor behavior. In most cases there is a change other parameters besides the gain undesirable.

Ein gattungsgemäßer steuerbarer Verstärker, der diesen Nach teil nicht aufweist, ist beispielsweise aus der DE-PS 37 42 796 C2 bekannt und umfaßt insbesondere einen ersten Transi stor, in dessen Steueranschluß ein Eingangssignal eingekop pelt wird und dessen gesteuerte Strecke über einen in Reihe liegenden Gegenkopplungswiderstand zwischen zwei Versorgungs anschlüsse geschaltet ist, sowie einen zweiten Transistor, in dessen Steueranschluß ein Steuersignal eingekoppelt wird und dessen gesteuerte Strecke über eine in Reihe liegende Gegen kopplungskapazität dem Gegenkopplungswiderstand parallel ge schaltet ist.A generic controllable amplifier that this after Part does not have, for example, from DE-PS 37 42nd 796 C2 is known and in particular comprises a first Transi stor, in the control connection an input signal pelt and its controlled route in a row negative feedback resistance between two supply connections is connected, and a second transistor, in whose control connection is coupled a control signal and whose controlled route over a counter lying in series coupling capacitance parallel to the negative feedback resistor is switched.

Die Verstärkung des ersten Transistors wird zunächst durch den Gegenkopplungswiderstand im wesentlichen bestimmt. Diese Gegenkopplung kann jedoch mittels der Kapazität und des zwei ten Transistors in Abhängigkeit von dem Steuersignal verän dert werden. Gegenüber den aus der EP 0 599 327 A1 bekannten Verstärkern wird also bei dem gattungsgemäßen Verstärker nicht der Gleichstromarbeitspunkt verändert, sondern die Ge genkopplung für Wechselströme. Da jedoch der Gleichstromar beitspunkt unverändert bleibt, werden auch von der Ar beitspunkteinstellung abhängige, andere Parameter des Ver stärkers nicht berührt. Problematisch ist hierbei jedoch die Arbeitspunkteinstellung des zweiten Transistors.The first transistor is amplified by essentially determines the negative feedback resistance. This However, negative feedback can be achieved using the capacitance and the two Ten transistor change depending on the control signal be changed. Compared to those known from EP 0 599 327 A1 Amplifiers are in the generic amplifier not the DC working point changed, but the Ge gene coupling for alternating currents. However, since the direct current ar working point remains unchanged, are also from the Ar other parameters of the ver stronger not touched. However, this is problematic Working point setting of the second transistor.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen steuerbaren Ver stärker anzugeben, der diesen Nachteil nicht aufweist.The object of the invention is therefore a controllable Ver to specify more clearly, which does not have this disadvantage.

Die Aufgabe wird durch einen steuerbaren Verstärker gemäß Pa tentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.The task is performed by a controllable amplifier according to Pa Claim 1 solved. Refinements and training the invention are the subject of dependent claims.

Erfindungsgemäß wird bei einem steuerbaren Verstärker der eingangs genannten Art die gesteuerte Strecke des zweiten Transistors über einen in Reihe liegenden Vorwiderstand zwi schen die zwei Versorgungsanschlüsse geschaltet. Der Vorwi derstand dient dabei zur Arbeitspunkteinstellung des zweiten Transistors und wird bevorzugt hochohmig ausgeführt, um keine zusätzliche Stromaufnahme hervorzurufen.According to the invention in a controllable amplifier the controlled route of the second Transistor over a series resistor between the two supply connections are switched. The Vorwi the status is used to set the working point of the second Transistor and is preferably high impedance to none cause additional power consumption.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird das Eingangssignal unter Zwischenschaltung einer Pufferstufe in den Steueran schluß des ersten Transistors eingekoppelt. Dadurch werden definierte Verhältnisse für den Basiskreis des ersten Transi stors geschaffen, so daß Impedanzänderungen der Eingangs signalquelle keinen Einfluß auf die Arbeitspunkteinstellung ausüben können.In a development of the invention, the input signal with the interposition of a buffer stage in the control circuit of the first transistor coupled. This will defined relationships for the base circle of the first Transi stors created so that impedance changes to the input signal source has no influence on the operating point setting can exercise.

Die Pufferstufe weist insbesondere einen dritten Transistor auf, an dessen Steueranschluß das Eingangssignal angelegt ist und dessen gesteuerte Strecke über einen in Reihe liegenden Lastwiderstand zwischen die zwei Versorgungsanschlüsse ge schaltet ist. Eine derartige Pufferstufe erfordert einen mi nimalen Aufwand.The buffer stage has in particular a third transistor on whose control connection the input signal is applied and its controlled route over a series Load resistance between the two supply connections is switched. Such a buffer stage requires an mi minimal effort.

Bevorzugt ist die Pufferstufe über ein Gegenkopplungsnetzwerk gegengekoppelt. Auf diese Weise lassen sich Frequenzgangskor rekturen, insbesondere bei höheren Frequenzen, vornehmen.The buffer stage is preferred via a negative feedback network negative feedback. In this way, frequency response cors make adjustments, especially at higher frequencies.

Bei einer besonderen Ausführungsform sind erster und zweiter Transistor vom Bipolartyp, wobei beim ersten Transistor der Emitter über den Gegenkopplungswiderstand mit einem der Ver sorgungsanschlüsse gekoppelt ist und der Kollektor mit dem anderen Versorgungsanschluß verbunden ist, und beim zweiten Transistor der Emitter mit dem einen Versorgungsanschluß und der Kollektor über die Gegenkopplungskapazität mit dem Emit ter des ersten Transistors gekoppelt ist.In a particular embodiment, the first and second are Bipolar type transistor, the first transistor being the Emitter via the negative feedback resistor with one of the ver supply connections is coupled and the collector with the other supply connection is connected, and the second Transistor the emitter with a supply connection and the collector has negative feedback capacitance with the emit ter of the first transistor is coupled.

Weiterhin kann der dritte Transistor ebenfalls vom Bipolartyp sein, wobei beim dritten Transistor der Emitter mit dem einen Versorgungsanschluß verbunden ist, der Kollektor über den Lastwiderstand mit dem anderen Versorgungsanschluß gekoppelt ist und an die Basis das Eingangssignal angelegt ist.Furthermore, the third transistor can also be of the bipolar type be, with the third transistor the emitter with one Supply connection is connected to the collector via the Load resistor coupled to the other supply connection and the input signal is applied to the base.

Dabei kann insbesondere das Gegenkopplungsnetzwerk zwischen Basis und Kollektor des dritten Transistors geschaltet sein.In particular, the negative feedback network can be between Base and collector of the third transistor can be connected.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Fi gur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the in the single Fi gur the drawing shown embodiment closer explained.

Bei dem als Ausführungsbeispiel gezeigten erfindungsgemäßen Verstärker ist ein Bipolartransistor 1 vom npn-Typ vorgese hen, dessen Kollektor mit einem Versorgungsanschluß 4 verbun den ist und dessen Emitter unter Zwischenschaltung eines Ge genkopplungswiderstandes 5 mit einem Versorgungsanschluß 6 gekoppelt ist. Des weiteren ist der Emitter eines Bipolar transistors 2 vom npn-Typ mit dem Versorgungsanschluß 6 ver bunden. Der Kollektor des Transistors 2 ist zum einen über eine Gegenkopplungskapazität 7 mit dem Emitter des Transistors 1 und über einen Vorwiderstand 8 mit dem Versorgungsanschluß 4 gekoppelt. Die Basis des Transistors 2 schließlich ist über einen Widerstand 9 mit einem Steueranschluß 10 und über einen Widerstand 11 mit dem Versorgungsanschluß 6 gekoppelt.In the amplifier according to the invention shown as an embodiment, a bipolar transistor 1 of the NPN type is provided, the collector of which is connected to a supply connection 4 and whose emitter is coupled to a supply connection 6 with the interposition of a Ge coupling resistor 5 . Furthermore, the emitter of a bipolar transistor 2 of the NPN type is connected to the supply connection 6 . The collector of transistor 2 is coupled on the one hand via a negative feedback capacitance 7 to the emitter of transistor 1 and via a series resistor 8 to supply terminal 4 . The base of transistor 2, finally, is coupled via a resistor 9 to a control terminal 10 and via a resistor 11 to the supply terminal. 6

Dem Transistor 1 ist eine Pufferstufe vorgeschaltet, die ei nen Bipolartransistor 3 vom npn-Typ enthält. Beim Transistor 3 ist die Basis mit einem Eingangsanschluß 12 und der Emitter mit dem Versorgungsanschluß 6 verbunden. Darüber hinaus ist der Kollektor des Transistors 3 mit der Basis des Transistors 1 verbunden und über einen Lastwiderstand 13 mit dem Versor gungsanschluß 4 gekoppelt.The transistor 1 is preceded by a buffer stage which contains a bipolar transistor 3 of the NPN type. In transistor 3 , the base is connected to an input terminal 12 and the emitter to the supply terminal 6 . In addition, the collector of the transistor 3 is connected to the base of the transistor 1 and coupled via a load resistor 13 to the supply terminal 4 .

Schließlich ist zur Frequenzgangskorrektur der gesamten An ordnung ein Gegenkopplungsnetzwerk zwischen Basis und Kollek tor des Transistors 3 derart geschaltet, daß ein Widerstand 14 direkt und ein Widerstand 15 unter Zwischenschaltung einer Kapazität 16, zwischen Basis und Kollektor des Transistors 3 geschaltet sind.Finally, for frequency response correction of the entire order, a negative feedback network between the base and collector gate of the transistor 3 is connected such that a resistor 14 is connected directly and a resistor 15 with the interposition of a capacitor 16 , between the base and the collector of the transistor 3 .

Die externe Beschaltung des als Ausführungsbeispiel gezeigten erfindungsgemäßen Verstärkers sieht vor, daß an den Eingangs anschluß 12 ein Eingangssignal E, an den Versorgungsanschluß 6 ein Bezugspotential G und an den Steueranschluß 10 ein Steuersignal C angelegt ist. Darüber hinaus ist an dem Ver sorgungsanschluß 4 einerseits über eine Induktivität 17 ein Versorgungspotential V angelegt und andererseits ein Aus gangssignal A abnehmbar.The external connection of the amplifier according to the invention shown as an exemplary embodiment provides that connection to the input 12 an input signal E, to the supply terminal 6, a reference potential G and to the control terminal 10 a control signal C is applied. In addition, a supply potential V is applied to the supply terminal 4 on the one hand via an inductor 17 and, on the other hand, an output signal A is removable.

Zur Steuerung der Verstärkung wird also dem Gegenkopplungswi derstand 5, der unter anderem für die Gesamtverstärkung der Anordnung verantwortlich ist, über die Gegenkopplungskapazi tät 7 ein veränderbarer Widerstand in Gestalt des Transistors 2 parallel geschaltet. Dadurch ändert sich insgesamt der Ge genkopplungswiderstand für Wechselsignale im Emitterkreis des Transistors 1 und damit die Verstärkung für Wechselsignale. Aufgrund der Kapazität 7 wird jedoch die Gleichstromar beitspunkteinstellung des Transistors 1 nicht angetastet, so daß die Arbeitspunkteinstellung und damit die mit ihr verbun denen weiteren Transistorparameter unverändert bleiben. Die erfindungsgemäße Schaltung eignet sich daher insbesondere für Anwendungen im Hoch- und Höchstfrequenzbereich. Vorteilhaft ist dabei insbesondere der geringe schaltungstechnische Auf wand. Bei der Dimensionierung der Verstärkerschaltung wird insbesondere der Vorwiderstand 8 hochohmig gewählt, um die zusätzliche Stromaufnahme möglichst gering zu halten, und die Parasitärkapazitäten der Gegenkopplungskapazität 7 und die Kollektor-Emitter-Kapazität des zweiten Transistors 2 minimal gehalten.To control the gain, the negative feedback resistor 5 , which is responsible, among other things, for the overall gain of the arrangement, is connected via the negative feedback capacitor 7, a variable resistor in the form of the transistor 2 in parallel. As a result, the overall ge-coupling resistance for alternating signals in the emitter circuit of transistor 1 changes and thus the gain for alternating signals. Due to the capacitance 7 , however, the DC current setting of the transistor 1 is not touched, so that the operating point setting and thus the associated transistor parameters remain unchanged. The circuit according to the invention is therefore particularly suitable for applications in the high and very high frequency range. The low circuitry on wall is particularly advantageous. When dimensioning the amplifier circuit, the series resistor 8 in particular is selected to have a high resistance in order to keep the additional current consumption as low as possible, and the parasitic capacitances of the negative feedback capacitance 7 and the collector-emitter capacitance of the second transistor 2 are kept to a minimum.

Claims

1. Controllable amplifier with
a first transistor ( 1 ), in the control connection of which an input signal (E) is injected and whose controlled path with a first connection via a negative feedback resistor ( 5 ) to a first supply connection (G) and with a second connection to a second supply connection ( V) is connected, and
a second transistor ( 2 ), in the control connection of which a control signal (C) is injected, the controlled path of which is connected in parallel to the negative feedback resistor ( 5 ) via a negative feedback capacitance ( 7 ) and the controlled path of which is connected to the first supply connection with a first connection (G) and with a second connection via a series resistor ( 8 ) to the second supply connection (V).

2. Amplifier according to claim 1, in which the input signal (E) with the interposition of a buffer stage ( 3 , 13 ) is coupled into the control terminal of the first transistor ( 1 ).

3. Amplifier according to claim 2, wherein the buffer stage has a third transistor ( 3 ), at the control connection of which the input signal (E) is applied and whose controlled path with a first connection to the first supply connection (G) and with a second connection a load resistor ( 13 ) is connected to the second supply connection (V).

4. Amplifier according to claim 2 or 3, wherein the buffer stage ( 3 , 13 ) is fed back via a negative feedback network ( 14 , 15 , 16 ).

5. Amplifier according to one of the preceding claims, wherein the first and second transistors ( 1 , 2 ) are of the bipolar type, where at
in the first transistor ( 1 ) the emitter is coupled via the negative feedback resistor ( 5 ) to the first supply connection (G) and the collector is connected to the second supply connection (V), and
in the second transistor ( 2 ) the emitter with the first United supply connection (G) and the collector via the negative coupling capacitance ( 7 ) is coupled to the emitter of the first transistor ( 1 ).

6. The amplifier of claim 3, 4 or 5, wherein the third transistor (3) is of the bipolar type, wherein the third transistor (3) supply terminal of the emitter with the first versor (G) is allied, the collector via the load resistor (13 ) is coupled to the second supply connection (V) and the input signal is applied to the base.

7. An amplifier according to claim 6, wherein the negative feedback network ( 14 , 15 , 16 ) is connected between the base and collector of the third transistor ( 3 ).