DE19901158A1 - Impedanzwandlerschaltung, Videovorrichtung, Audiovorrichtung und Kommunikationsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Impedanzwandlerschaltung, eine Video­ vorrichtung, eine Audiovorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung und kann beispielsweise bei einem Radioempfänger, einem Fernsehempfänger, einem Satellitenübertragungsempfänger, einer Videobandaufzeichnungsvorrichtung, einer mobilen Kommunikationsvorrichtung und dergleichen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Impedanzwandlerschaltung vor, die bei einer Frequenz verwendet werden kann, die höher als die herkömmlich verwendete Frequenz ist, und die geeignet ist, als integrierte Schaltung ausgebildet zu werden, bei der ein Treiberstrom dem ersten und dem zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und des zweiten Eingangsanschlusses zugeführt wird und in dem ein Strom veranlaßt wird, aus dem zweiten und dem ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit dieser ersten und zweiten Anschlußspannung herauszufließen, wobei eine Videovorrichtung diese Impedanzwandlerschaltung verwenden kann, usw.

Bis jetzt wurde in einer Vorrichtung, wie z. B. einer Audiovorrichtung, zum Verarbeiten eines Signales mit einer relativ geringen Frequenz eine Impedanz auf der Basis gewünschter Eigenschaften durch eine Impedanzwandlerschaltung 1 erzeugt, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, und ein Audiosignal oder dergleichen wird mittels dieser erzeugten Impedanz weitergeleitet bzw. weiterverarbeitet.

Genauer gesagt sind in der Impedanzwandlerschaltung 1 fünf Impedanzschaltungen 2 bis 6 in Reihe miteinander verbunden, und Operationsverstärkerschaltungen 7 und 8 sind mit diesen Impedanzschaltungen 2 bis 6 verbunden. Hier sind die fünf Impedanzschaltungen 2 bis 6 jeweils in Übereinstimmung mit einer gewünschten Impedanz auf vorbestimmte Impedanzen ZA bis ZE eingestellt. Die erste Operationsverstärkerschaltung 7 ist mit ihrem invertierenden Eingangsanschluß mit dem Verbindungszwischenpunkt der zweiten und dritten Impedanzschaltung 3 und 4 und mit ihrem nicht invertierenden Eingangsanschluß mit dem Verbindungszwischenpunkt der vierten und fünften Impedanzschaltung 5 und 6 verbunden, und ist mit ihrem Ausgangsanschluß mit dem Verbindungsmittelpunkt der ersten und zweiten Impedanzschaltung 2 und 3 verbunden. Die zweite Operationsverstärkerschaltung 8 ist mit ihrem nicht invertierenden Eingangsanschluß mit einem Eingangsanschluß Vin dieser Impedanzwandlerschaltung und mit ihrem invertierenden Eingangsanschluß mit dem Verbindungszwischenpunkt der zweiten und dritten Impedanzschaltung 3 und 4 verbunden, und ist mit ihrem Ausgangsanschluß mit dem Verbindungsmittelpunkt der dritten und vierten Impedanzschaltung 4 und 5 verbunden.

Hierdurch wird es möglich, durch die Impedanzwandlerschaltung 1 von einem Eingangsanschluß Vin aus gesehen eine Eingangsimpedanz Zin durch die folgende Gleichung auszudrücken, wodurch es möglich wird, die Impedanzschaltungen 2 bis 6 auf unterschiedliche Arten einzustellen, um die Eingangsimpedanz Zin auf einen gewünschten Wert einzustellen:

Diese Impedanzwandlerschaltung 1 weist jedoch das Problem auf, daß die Betriebsfrequenz durch die Operationsverstärkerschaltungen 7 und 8 auf 1 MHz oder weniger beschränkt ist. Als Ergebnis ist es schwierig, die Impedanzwandlerschaltung 1 auf eine Signalverarbeitungsschaltung in einem Frequenzband, wie z. B. einem Videofrequenzband, anzuwenden.

Wenn die Impedanzwandlerschaltung 1 dergestalt als integrierte Schaltung ausgebildet wird, daß sie mit einer anderen Signalverarbeitungsschaltung integriert wird, werden die Operationsverstärkerschaltungen 7 und 8 als integrierte Schaltung ausgebildet und die Anzahl der Elemente erhöht sich entsprechend, was in dem Problem resultiert, daß die Schaltung nicht mehr geeignet ist, als integrierte Schaltung ausgebildet zu werden. Die vorliegende Erfindung, die hinsichtlich der obigen Punkte gemacht wurde, schlägt eine Impedanzwandlerschaltung, die bei einer höheren Frequenz als herkömmlich üblich verwendet werden kann, und die als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann, und eine Videovorrichtung, eine Audiovorrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung vor, bei der diese Impedanzwandlerschaltung verwendet ist.

Um die obigen Probleme zu lösen, wird bei der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in dem die Impedanzschaltung durch eine hohe Impedanz Gleichstrom (DC) vorgespannt ist, ein Treiberstrom dem ersten und dem zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses zugeführt, und ein Stromfluß aus dem zweiten und ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses wird hervorgerufen.

In einem Zustand, in dem die Impedanzschaltung durch eine hohe Impedanz Gleichstrom-vorgespannt wird, wird, wenn ein Treiberstrom dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses zugeführt wird und ein Stromfluß aus dem zweiten und ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses hervorgerufen wird, die von dem ersten und zweiten Eingangsanschluß aus betrachtete Impedanz zu einer Impedanz, indem ein vor­ bestimmter Widerstandswert durch die Impedanzschaltung mit dem reziproken Wert der Impedanz multipliziert wird. Das ermöglicht, eine Eingangsimpedanz zu erhalten, die durch Umsetzen der Impedanz der Impedanzschaltung erzeugt wird. Dabei ist es, da eine Impedanzwandlerschaltung durch eine Kombination von Paaren in Differenz­ schaltung aufgebaut wird, möglich, die Betriebsfrequenz zu erweitern, ohne auf eine Frequenz beschränkt zu sein, wie im Fall einer Operationsverstärkerschaltung, und es ist möglich, eine Ausbildung als integrierte Schaltung mit einem einfachen Aufbau zu erreichen.

Die obigen und weitere Aufgaben, Gesichtspunkte und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen

Fig. 1 ein Schaltplan einer Impedanzwandlerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltplan einer zur Impedanzwandlerschaltung von Fig. 1 äquivalenten Schaltung,

Fig. 3 ein Schaltplan mit einer Impedanzwandlerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltplan mit einer zur Impedanzwandlerschaltung von Fig. 3 äquivalenten Schaltung, und

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Impedanzwandlerschaltung.

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

(1) Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 ist ein Schaltplan, der eine Impedanzwandlerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Impedanzwandler­ schaltung 10 bildet eine integrierte Schaltung dergestalt, daß sie mit einer vorbestimmten Signalverarbeitungsschaltung, die in einer Vorstufe angeordnet ist, integriert ist, und wird beispielsweise zur Signalverarbeitung eines Audiosignales verwendet.

In dieser Impedanzwandlerschaltung 10 bilden Transistoren Q1 und Q2 ein Paar in Differenzschaltung. D. h. die Transistoren Q1 und Q2 sind mit ihren Kollektoren mit einer Spannungsquelle VCC verbunden, wobei eine Vorspannungs-Spannungsquelle Ve mit der jeweiligen Basis verbunden ist. Weiterhin sind bei den Transistoren Q1 und Q2 die Emitter mit Widerständen R11 bzw. R12 verbunden, und eine vorbestimmte Impedanzschaltung 11 ist zwischen den anderen Enden dieser Widerstände R11 und R12 angeschlossen. Weiterhin sind bei den Transistoren Q1 und Q2 die anderen Enden dieser Widerstände R11 und R12 über Transistoren Q3 bzw. Q4 mit Masse verbunden.

Diese Transistoren Q3 und Q4 sind mit ihren Emittern an Stromquellen 12 bzw. 13 angeschlossen, wobei die Emitter über einen Widerstand R13 verbunden sind, und Basisspannungen sind in den Transistoren Q5 und Q6 eingestellt.

Bei den Transistoren Q5 und Q6 sind die Emitter durch Stromquellen 14 bzw. 15 mit Masse verbunden, und die Kollektoren sind mit einer Spannungsquelle VCC verbunden. Weiterhin empfangen die Transistoren Q5 und Q6 eine Anschlußspannung vom Transistor Q2 bzw. eine Anschlußspannung vom Transistor Q1 von einer Impedanzschaltung 11, und im Gegensatz zu dieser Basisverbindung sind die Emitter mit der jeweiligen Basis der Transistoren Q3 und Q4 in Übereinstimmung mit den Transistoren Q1 bzw. Q2 verbunden.

Mit diesem Aufbau bilden die Transistoren Q1 und Q2, zusammen mit der Spannungsquelle Ve, den Stromquellen 12 bis 15, den Transistoren Q3 bis Q6 und den Widerständen R11 bis R13 eine Vorspannungsschaltung mit einer hohen Impedanz zum Bereitstellen einer Gleich(strom)-Vorspannung für die Impedanzschaltung 11 in Übereinstimmung mit einer durch die Vorspannungs-Spannungsquelle Ve festgelegten Spannung.

Hier sind die Widerstände R11 und R12 auf den gleichen Widerstandswert R0 eingestellt, und der Widerstand R13 ist auf einen Widerstandswert 2R0 eingestellt, der zweimal so groß wie der Widerstandswert R0 der Widerstände R11 und R12 ist.

Transistoren Q7 und Q8 sind mit ihren Emittern mit Stromquellen 16 bzw 17 verbunden, und ein Widerstand R14 ist zwischen den Emittern angeschlossen.

Weiterhin sind ein erster und ein zweiter Eingangsanschluß, die Eingangssignale V1 bzw. -V1 von der Signalverarbeitungsschaltung in der Vorstufe empfangen, jeweils mit der Basis verbunden, und die Kollektoren sind mit jeweiligen Anschlüssen der Impedanzschaltung 11 verbunden. Hier ist der Widerstand F14 auf einen Widerstandswert 2R1 eingestellt.

Mit diesem Aufbau bilden die Transistoren Q7 und Q8 ein erstes Paar in Differenzschaltung, das dem ersten bzw. zweiten Anschluß der Impedanzschaltung 11 einen Treiberstrom in Übereinstimmung mit Spannungen V1 und -V1 des ersten und zweiten Eingangsanschlusses zuführt.

Weiterhin sind Transistoren Q9 und Q10 mit ihren Emittern an Stromquellen 18 bzw. 19 angeschlossen, und die Emitter sind durch einen Widerstand R15 verbunden. Weiterhin sind die Kollektoren jeweils mit dem zweiten und ersten Eingangsanschluß verbunden und, die jeweilige Basis ist mit dem Emitter der Transistoren Q5 bzw. Q6 verbunden. Mit diesem Aufbau bilden die Transistoren Q9 und Q10 zusammen mit den Transistoren Q5 und Q6, den Stromquellen 14, 15, 18 und 19 und dem Widerstand R15 ein zweites Paar in Differenzschaltung, das einen Stromfluß aus dem zweiten bzw. ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung 11 bewirkt. Hier ist der Widerstand R15 auf einen Widerstandswert 2R2 eingestellt.

In der obigen Beschreibung des Aufbaus werden die Eingangssignale V1 und -V1, die von der Signalverarbeitungsschaltung der Vorstufe eingegeben werden, den Transistoren Q7 und Q8 zugeführt, und als Ergebnis einer derartigen Ansteuerung dieser Transistoren Q7 und Q8 wird ein Treiberstrom der Impedanzschaltung 11 zugeführt.

Hier kann, wenn die Anschlußspannungen der Impedanzschaltung 11 als V2 bzw. -V2 bezeichnet werden, und wenn das Kirchhoff'sche Gesetz auf den Anschluß auf der Seite des Transistors Q1 der Impedanzschaltung 11 angewendet wird, bei dieser Impedanzwandlerschaltung 10 die folgende Gleichung erhalten werden. Hier bezeichnen i1 den Strom durch den Widerstand R11 und 12 den Strom der Impedanzschaltung 11. Weiterhin bezeichnen i3 den Kollektorstrom des Transistors Q3 und i4 den Kollektor­ strom des Transistors Q8. Weiterhin ist der Wert Z die Hälfte der Impedanz 2Z der Impedanzschaltung 11.

i2 + i3 = i1 + i4 (2),

Hier kann, da beide Enden der Impedanzschaltung 11 mit der jeweiligen Basis der Transistoren Q5 und Q6 verbunden sind und die Emitter dieser Transistoren Q5 und Q6 mit der jeweiligen Basis der Transistoren Q4 und Q3 verbunden sind, die mit den anderen Transistoren Q1 und Q2 verbunden sind, der Strom 13 von Gleichung (2) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Wenn diese Gleichungen (3) bis (6) in die Gleichung (2) eingesetzt werden, kann die folgende Beziehung erhalten werden

Hier bewirkt, da die jeweilige Basis der Transistoren Q9 und Q10 mit den Emittern der Transistoren Q5 bzw. Q6 verbunden ist, die Impedanzwandlerschaltung 10, daß diese Transistoren Q9 und Q10 das Fließen eines Stromes iX, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist, aus dem ersten und zweiten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit der Anschlußspannung der Impedanzschaltung 11 ermöglichen

Hier kann, wenn die Gleichung (7) in Gleichung (8) eingesetzt wird, die folgende Gleichung erhalten werden

Das zeigt, daß eine Impedanz Z1, wenn die Impedanzwandlerschaltung 10 vom Eingangsanschluß betrachtet wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden kann, und daß, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die Impedanz Z1 zwischen beiden Enden der Eingangsanschlüsse angeordnet ist. Das heißt die Impedanz Z1 vom Eingangs­ anschluß der Impedanzwandlerschaltung 10 aus gesehen nimmt einen Wert an, bei dem die Widerstandswerte R1 und R2, die die Hälfte der Widerstandswerte 2R1 und 2R2 der Widerstände R14 und R15 aufweisen, die als Paar in Differenzschaltung angeordnet sind, mit dem reziproken Wert der Hälfte der Impedanz 2Z der Impedanzschaltung 11 multipliziert werden. Weiterhin ist ein Masseanschluß an einem mittleren Punkt dieser Impedanz Z1 vorgesehen:

Bei diesem Aufbau dieser Impedanzwandlerschaltung 10 ist zu erkennen, daß die Impedanz der Impedanzschaltung 11 umgewandelt bzw. umgesetzt werden kann, und verschiedene Elemente können in der Impedanzschaltung 11 angeordnet werden, um gewünschte Eigenschaften der gesamten integrierten Schaltung zu realisieren.

Genauer gesagt kann, wenn ein Kondensator mit einer Kapazität C mit der Impedanzschaltung 11 verbunden wird, die Impedanz Z der Impedanzschaltung 11 als 1/SC ausgedrückt werden. Somit kann durch Einfügen dieses Ausdruckes in Gleichung (10) die Eingangsimpedanz Z1 dieser Impedanzwandlerschaltung 10 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. Hier kennzeichnet der Buchstabe S einen Laplace- Operator:

Z1 = SC.R1.R2 (11).

Das zeigt, daß ein Kondensator dergestalt in der Impedanzschaltung 11 angeordnet werden kann, daß eine Induktivität mit einem Wert C.R1.R2 innerhalb der integrierten Schaltung gebildet wird, und daß die Widerstandswerte R1 und R2 dergestalt ausgewählt werden können, daß eine gewünschte Induktivität durch einen Kondensator mit einer kleinen Kapazität gebildet wird.

Im Gegensatz dazu kann, wenn eine Induktivität eines Wertes L mit der Impedanzschaltung 11 verbunden ist, die Impedanz Z der Impedanzschaltung 11 als SL ausgedrückt werden. Somit kann durch Einfügen dieses Ausdruckes in Gleichung (10) die Eingangsimpedanz Z1 dieser Impedanzwandlerschaltung 10 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Das zeigt, daß eine Induktivität in der Impedanzschaltung 11 angeordnet werden kann, um einen Kondensator durch eine Kapazität L/R1R2 zu bilden, und daß die Widerstandswerte R1 und R2 dergestalt ausgewählt werden können, daß ein Kondensator mit einer gewünschten Kapazität durch eine Induktivität mit einer geringen Kapazität gebildet werden kann.

Weiterhin kann, wenn eine Schaltung mit einer parallelen Verbindung einer Induktivität und eines Kondensators in der Impedanzschaltung 11 angeordnet ist, die Impedanz Z in dieser Impedanzschaltung 11 als 1/(SC+1/SL) ausgedrückt werden. Somit kann durch Einfügen dieses Ausdruckes in Gleichung (10) die EingangsImpedanz Z1 der Impedanzwandlerschaltung 10 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.

Das zeigt, daß es in diesem Fall möglich ist, eine Impedanz Z1 durch eine Schaltung mit einer Reihenschaltung eines Kondensators mit einer Kapazität L/R1R2 und einer Induktivität mit einem Wert CR1R2 zu bilden.

Weiterhin kann, wenn eine Schaltung aus einer Reihenschaltung einer Induktivität und eines Kondensators in der Impedanzschaltung 11 angeordnet ist, die Impedanz Z in dieser Impedanzschaltung 11 als 1/SC+SL ausgedrückt werden. Somit kann durch Einfügen dieses Ausdruckes in Gleichung (10) die Eingangsimpedanz Z1 dieser Impedanzwandlerschaltung 10 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Das zeigt, daß in diesem Fall eine Impedanz Z1 durch eine Schaltung mit einer Parallelschaltung eines Kondensators mit einer Kapazität L/R1R2 und einer Induktivität mit einem Wert CR1R2 gebildet werden kann.

Gemäß der obigen Beschreibung des Aufbaus kann, durch Zuführen eines Treiber­ stromes an den ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung 11 in Übereinstimmung mit den Spannungen V1 und -V1 des ersten und zweiten Eingangsanschlusses und durch Hervorrufen eines Stromflusses aus dem zweiten und dem ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit dieser ersten und zweiten Anschlußspannung, eine Impedanzwandlerschaltung durch mehrere Paare in Differenzschaltung gebildet werden. Hierdurch wird es möglich, eine Impedanz­ wandlerschaltung zu erhalten, die bei einer höheren Frequenz verwendet werden kann als herkömmliche, und die als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann.

Weiterhin kann, da die Impedanzwandlerschaltung durch ein Paar in Differenzschaltung von NPN-Transistoren gebildet wird, der gesamte Aufbau vereinfacht werden, und die Betriebsspannung VCC von einer Spannungswelle kann im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden.

(2) Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Impedanzwandlerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Impedanzwandlerschaltung 20 zusammen mit einer vorbestimmten Signalverarbeitungsschaltung als integrierte Schaltung ausgebildet. In dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau sind Elemente, die denjenigen entsprechen, die unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine erneute Beschreibung dieser Elemente ist weggelassen.

In dieser Impedanzwandlerschaltung 20 sind Ausgangsanschlüsse zum Zuführen von Ausgangssignalen V3 und -V3 zu einer Signalverarbeitungsschaltung einer nachgeordneten Stufe dergestalt angeordnet, daß sie dem ersten und zweiten Eingangsanschluß entsprechen, die Eingangssignale V1 und -V1 von einer Signalverarbeitungsschaltung einer vorgeordneten Stufe empfangen. Weiterhin sind ein Paar in Differenzschaltung, das aus Transistoren Q17 und Q18 gebildet ist und dem Paar in Differenzschaltung der Transistoren Q7 und Q8 entspricht, Stromquellen 26 und 27, mittels der jeder Emitter dieser Transistoren Q17 und Q18 mit Masse verbunden ist, und ein Widerstand R24, der die Emitter der Transistoren Q17 und Q18 verbindet, entsprechend der Anordnung der Ausgangsanschlüsse in Bezug auf diese Eingangsanschlüsse angeordnet. Diese Transistoren Q17 und Q18 sind mit den Ausgangsanschlüssen, der Impedanzschaltung 11 und dergleichen dergestalt verbunden, daß sie den Transistoren Q7 und Q8 entsprechen, und der Widerstandswert des Widerstandes F24 ist auf einen Widerstandswert eingestellt, der gleich dem Widerstandswert des Widerstandes R14 ist.

Weiterhin sind in der Impedanzwandlerschaltung 20 ein aus Transistoren Q19 und Q20 gebildetes Paar in Differenzschaltung, das dem Paar in Differenzschaltung der Transistoren Q9 und Q10 entspricht, Stromquellen 28 und 29, mittels denen jeder Emitter dieser Transistoren Q19 und Q20 mit Masse verbunden ist, und ein Widerstand R25, der die Emitter der Transistoren Q19 und Q20 verbindet, entsprechend der Anordnung der Ausgangsanschlüsse in Bezug auf diese Eingangsanschlüsse angeordnet. Diese Transistoren Q19 und Q20 sind mit den Ausgangsanschlüssen, der Impedanzschaltung 11 und dergleichen dergestalt verbunden, daß sie den Transistoren Q9 und Q10 entsprechen, und der Widerstandswert des Widerstandes R25 ist auf einen Widerstandswert eingestellt, der gleich dem Widerstandswert des Widerstandes R15 ist.

In dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau kann, wenn das Kirchhoff'sche Gesetz auf einen Anschluß der Impedanzschaltung 11 auf die gleiche Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird, die folgende Gleichung erhalten werden, wobei i5 einen Kollektorstrom des Transistors Q18 bezeichnet:

Wenn diese Gleichung (16) zusammen mit den Gleichungen (3) bis (6) in die Gleichung (15) eingesetzt wird, kann die folgende Gleichung erhalten werden:

In diesem Fall bewirken die Transistoren Q9 und Q10 den Fluß eines Stromes iX1, der durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird, anstelle des oben in Bezug auf Gleichung (8) erwähnten Stromes iX aus dem ersten und zweiten Ausgangsanschluß und in ähnlicher Weise bewirken die Transistoren Q19 und Q20 den Fluß eines Stromes iX2 aus den Ausgangsanschlüssen:

Das zeigt, daß in diesem Ausführungsbeispiel in dem ersten Ausgangsanschluß mit der Eingangsspannung V1 und dem ersten entsprechenden Ausgangsanschluß mit einer Ausgangsspannung V3 der Strom mit einem gleichen Wert iX1 (iX2) in unterschiedlicher Richtung fließt. In gleicher Weise fließt in einem zweiten Eingangsanschluß mit einer Eingangsspannung -V1 und dem zweiten entsprechenden Ausgangsanschluß mit einer Ausgangsspannung -V3 ein Strom mit einem Wert iX1 (iX2) in einer unterschiedlichen Richtung.

Das bedeutet, daß ein Strom, der gleich einem Strom ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluß ein- und ausgegeben wird, zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluß ein- und ausgegeben wird. Als Ergebnis wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, bei dieser Impedanzwandlerschaltung 20 ein Schaltungsnetzwerk aus einem Paar mit jeweils zwei Anschlüssen mit einer vorbestimmten Impedanz Z2 zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß gebildet.

Mit diesem Aufbau kann in Bezug auf die Potentialdifferenz ( V1-V3) zwischen der Eingangsspannung V1 und der Ausgangsspannung V3 des aus einem Paar mit jeweils zwei Anschlüssen bestehenden Schaltungsnetzwerk durch die folgende Gleichung berechnet werden:

Genauer gesagt ist in dieser Impedanzwandlerschaltung 20 die vorbestimmte Impedanz Z2 zwischen dem Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß vorhanden und diese Impedanz Z2 entspricht einem Wert, bei dem die Widerstandswerte R1 und R2, die die Hälfte der Widerstandswerte 2R1 und 2R2 der Widerstände R14 und R15 aufweisen, die in einem Paar in Differenzschaltung angeordnet sind, mit dem reziproken Wert der Hälfte der Impedanz Z2 der Impedanzschaltung 11 multipliziert werden.

Weiterhin gelten, da die Impedanz Z2, die durch die Gleichung (20) definiert wird, gleich der in Bezug auf die Gleichung (10) beschriebenen Impedanz Z1 ist, die Gleichungen (10) bis (14) auch in diesem Ausführungsbeispiel. Wenn ein Kondensator und eine Induktivität in der Impedanzschaltung 11 verwendet werden, kann eine Impedanz Z2 ähnlich wie in einem Fall erhalten werden, bei dem eine Induktivität und ein Kondensator jeweils vorhanden sind. In dem Fall einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung von Kondensatoren und Induktivitäten ist anzumerken, daß diese von einer Serienschaltung in eine Reihenschaltung umgewandelt werden können und umgekehrt.

Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau ist zusätzlich zu dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels ein drittes Paar in Differenzschaltung zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und dem zweiten Anschluß der Impedanzschaltung 11 in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und des zweiten Ausgangsanschlusses vorgesehen, die der dritte bzw. vierte Eingangsanschluß sind, und weiterhin ist ein viertes Paar in Differenzschaltung vorgesehen, um das Fließen eines Stromes aus dem zweiten bzw. ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung 11 zu bewirken.

Somit ist es möglich, ein aus einem Paar mit jeweils zwei Anschlüssen bestehendes Schaltungsnetzwerk mit einer gewünschten Impedanz zu bilden, so daß Vorteile ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden können.

Weiterhin ist es möglich, ein symmetrisches Übertragungsnetzwerk aus Induktivitäten und Kondensatoren innerhalb einer integrierten Schaltung aufzubauen, was im Stand der Technik schwierig war, wodurch es möglich wird, eine T-Schaltung unter Verwendung einer elliptischen Funktion zu realisieren. Gleichzeitig ist es möglich, ein Filter mit einem hohen Q-Wert durch ein aus einem Paar mit jeweils zwei Anschlüssen bestehenden Schaltungsnetzwerk unter Verwendung einer geringen Anzahl von Elementen zu realisieren.

Zusätzlich ist es, da ein Paar mit jeweils zwei Anschlüssen gebildet werden kann, möglich, die Impedanzwandlerschaltung in einem vollständig differentiellen Modus arbeiten zu lassen. Das ermöglicht es, ein aktives Filter herzustellen, das in einem differentiellen Modus arbeitet, was durch ein herkömmliches aktives Filter schwierig zu realisieren war. Weiterhin ermöglicht es ein solcher in einem differentiellen Modus arbeitender Typ, eine Signalstromschleife innerhalb einer Schaltung zu bilden, um als Impedanzwandlerschaltung die Stabilität zu erhöhen, um den Energieverbrauch zu verringern und um die notwendige Chipfläche zu verkleinern.

(3) Weitere Ausführungsbeispiele

Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Fall beschrieben wurde, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Signalverarbeitungsschaltung für ein Audiosignal angewendet wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Fall beschränkt und kann in breiter Weise auf verschiedene Audiovorrichtungen, Videovorrichtungen, wie z. B. Videobandaufzeichnungsvorrichtungen, Radio (HF)- Kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. tragbare Telefone, und Leitungs­ kommunikationsvorrichtungen, wie z. B. Kabelfernseher, angewendet werden.

Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Treiberstrom an den ersten oder den zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluß zugeführt, und das Fließen eines Stromes aus dem zweiten und dem ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit diesem ersten und zweiten Anschlußstrom wird hervorgerufen. Somit ist es möglich, eine Impedanzwandlerschaltung zu erhalten, die bei einer Frequenz verwendet werden kann, die höher ist, als die herkömmlicherweise verwendete Frequenz, und die als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann oder in einer Videovorrichtung, bei der diese Impedanzwandlerschaltung verwendet wird, oder dergleichen verwendet werden kann.

Viele unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können gebildet werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die bestimmten in dieser Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegensatz hierzu erfaßt die vorliegende Erfindung verschiedene Modifizierungen und äquivalente Anordnungen, die im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Der Schutzbereich der folgenden Ansprüche unterliegt einer möglichst weiten Auslegung, um alle derartigen Modifikationen, äquivalenten Anordnungen und Funktionen zu erfassen.

Claims (16)

1. Impedanzwandlerschaltung, mit
einer Impedanzschaltung (11) mit einer vorbestimmten Impedanz mit einem ersten und
einem zweiten Anschluß,
einer Hochimpedanz-Vorspannungsschaltung (Q1, Q2, Ve, 12-15, Q3-Q6, R11-R13) zum Gleichspannungs-Vorspannen der Impedanzschaltung (11) mit einer hohen Impedanz,
einem ersten Paar in Differenzschaltung (Q7, Q8) zum Zuführen eines Treiberstroms zu dem ersten und dem zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit der Spannung eines ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses, und
einem zweiten Paar in Differenzschaltung (Q9, Q10, Q5, Q6, 14, 15, 18, 19, R15) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

2. Impedanzwandlerschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

3. Impedanzwandlerschaltung gemäß Anspruch 1, weiterhin mit:
einem dritten Paar in Differenzschaltung (Q17, Q18, 26, 27, R24) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit den Spannungen eines dritten bzw. vierten Eingangsanschlusses, und
einem vierten Paar in Differenzschaltung (Q19, Q20, 28, 29, R25) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem vierten und dritten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung.

4. Impedanzwandlerschaltung gemäß Anspruch 3, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

5. Videovorrichtung mit einer Impedanzwandlerschaltung, wobei die Impedanz­ wandlerschaltung umfaßt
eine Impedanzschaltung (11) mit einer vorbestimmten Impedanz, die einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist,
eine Hochimpedanz-Vorspannungsschaltung (Q1, Q2, Ve, 12-15, Q3-Q6, R11-R13) zum Gleichspannungs-Vorspannen der Impedanzschaltung (11) mit einer hohen Impedanz,
einem ersten Paar in Differenzschaltung (Q7, Q8) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und dem zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit den Spannungen eines ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses, und
einem zweiten Paar in Differenzschaltung (Q9, Q10, Q5, Q6, 14, 15, 18, 19, R15) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem zweiten und ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

6. Videovorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

7. Videovorrichtung gemäß Anspruch 5, weiterhin mit
einem dritten Paar in Differenzschaltung (Q17, Q18, 26, 27, R24) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit den Spannungen eines dritten bzw. vierten Eingangsanschlusses, und
einem vierten Paar in Differenzschaltung (Q19, Q20, 28, 29, R25) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem vierten und dritten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

8. Videovorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Hochimpedanz-Vorspannungs­ schaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

9. Audiovorrichtung mit einer Impedanzwandlerschaltung, wobei die Impedanz­ wandlerschaltung umfaßt
eine Impedanzschaltung (11) mit einer vorbestimmten Impedanz, die einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist,
eine Hochimpedanz-Vorspannungsschaltung (Q1, Q2, Ve, 12-15, Q3-Q6, R11-R13) zum Gleichspannungs-Vorspannen der Impedanzschaltung (11) mit einer hohen Impedanz,
einem ersten Paar in Differenzschaltung (Q7, Q8) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit den Spannungen eines ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses, und
einem zweiten Paar in Differenzschaltung (Q9, Q10, Q5, Q6, 14, 15, 18, 19, R15) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem zweiten und ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

10. Audiovorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei die Hochimpedanz-Vorspannungs­ schaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

11. Audiovorrichtung gemäß Anspruch 9, weiterhin mit
einem dritten Paar in Differenzschaltung (Q17, Q18, 26, 27, R24) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit den Spannungen eines dritten bzw. vierten Eingangsanschlusses, und
einem vierten Paar in Differenzschaltung (Q19, Q20, 28, 29, R25) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem vierten und dritten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

12. Audiovorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

13. Kommunikationsvorrichtung mit einer Impedanzwandlerschaltung, wobei die Impedanzwandlerschaltung umfaßt
eine Impedanzschaltung (11) mit einer vorbestimmten Impedanz, die einen ersten und einen zweiten Anschluß umfaßt,
eine Hochimpedanz-Vorspannungsschaltung (Q1, Q2, Ve, 12-15, Q3-Q6, R11-R13) zum Gleichspannungs-Vorspannen der Impedanzschaltung mit einer hohen Impedanz,
einem ersten Paar in Differenzschaltung (Q7, Q8) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung (11) in Übereinstimmung mit den Spannungen eines ersten bzw. zweiten Eingangsanschlusses, und
einem zweiten Paar in Differenzschaltung (Q9, Q10, Q5, Q6, 14, 15, 18, 19, R15) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem zweiten und ersten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten bzw. zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

14. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.

15. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 13, weiterhin mit
einem dritten Paar in Differenzschaltung (Q17, Q18, 26, 27, R24) zum Zuführen eines Treiberstromes zu dem ersten und zweiten Anschluß der Impedanzschaltung in Übereinstimmung mit den Spannungen eines dritten bzw. vierten Eingangsanschlusses, und
einem vierten Paar in Differenzschaltung (Q19, Q20, 28, 29, R25) zum Hervorrufen eines Stromflusses aus dem vierten und dritten Eingangsanschluß in Übereinstimmung mit den Spannungen des ersten und zweiten Anschlusses der Impedanzschaltung (11).

16. Kommunikationsvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei die Hochimpedanz- Vorspannungsschaltung ein Paar von Transistoren in Differenzschaltung (Q1, Q2) umfaßt, deren Basisspannung auf einer vorbestimmten Spannung gehalten ist, wobei ein Abschnitt zwischen den Emittern der Transistoren durch die Impedanzschaltung (11) verbunden ist.