DE2009912B2 - Als differenzverstaerker verwendbare signaluebertragungsschaltung - Google Patents

Description

γ.

drückt werden kann und der maximale Signalspan- Der in Fig. 1 dargestellte Differenzverstärker ist

nungsluib etwa gleich der Betriebsspannung ist. aus; zwei grundsätzlich gleichen Teilen aufgebaut, die

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Schul- jeweils aus der Kombination eines Transistors mit

lung der eingangs genannten Art dadurch, daß zwi- einer Diode bestehen, wobei die Diode aus einem

sehen die zweite Eingangsklemme und die Basis des 5 Transistor, dessen Basis und Kollektor zusummenge-

ursien Transistors ein ebenfalls in Emitterschaltung schlossen sind, gebildet wird. Die Basen der beiden

liegender zweiter Transistor geschaltet ist und daß ein Transistoren sind ebenso wie ihre Emitter zusam-

zweites Schaltungselement mit einer nichtlinearen mengeschaltet. Der Transistor 10 hat einen Emitter

I eilfähigkeit, die proportional zur Steilheit des zwei- JQw, eine Basis 10b und einen Kollektor 10c und ist

ten Transistors ist, galvanisch parallel zum Basis- io auf diese Weise mit der aus einem zweiten Transi-

Emitter-Übergang des zweiten Transistors geschaltet stör, der einen Emitter 12«, eine Basis 12b und einen

ist. Kollektor 12c hat, gebildeten Diode zusammenge-

Die beiden nichtiinearen Schaltungselemente kön- schaltet. Eine zweite, gleiche Zusammenschaltung

neu entsprechend dem ersten und zweiten Transistor wird durch einen dritten Transistor 26 mit Emitter

al-, Halbleiterverstärkerelemente ausgebildet sein, die 15 26«, Basis 26b und Kollektor 26c mit einer Diode

jt doch mit einer Gegenkopplung versehen sind. 28 gebildet, welche von einem Transistor mit Emitter

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht 28«, Basis 28b und Kollektor 28c gebildet wird. Der

darin, daß die Verstärkungsgrade für an die beiden Differenzverstärker entsteht durch eine Verbindung

I^:;ngänge angelegte Signale unabhängig voneinander des Kollektors 26c mit dem Schaltungspunkt 24 und

ν ililbar sind. 20 eine Verbindung der Basen 10b und 12b mit dem

1 ingangssignale mit erwünschten und unerwünscht- Kollektor 12c. Dem Verbindungspunkt der Basen ten Komponenten werden dem Verbind-ngspunkt der 26b, 2Sb und des Kollektors 28c wird ein Eingangs-F ngangsdektroden des zweiten nichtlincaren Schal- strom für den Differenzverstärker zugeführt, dem tun.iiselementes und des zweiten Transistors und der Schaltungspunkt 24 wird der andere Eingangsstrom B-isis des. ersten Transistors zugeführt. Mindestens 25 zugeführt. Der Ausgangsstrom wird vom Kollektor ci'i Teil des Eingangssignals mit der unerwünschten 10V des Differenzverstärker abgenommen. Komponente wird dem Verbindungspunkt der Ein- Der Gleichvorstrom wird dem Kollektor 10c über jnngselektroden des ersten nichtlinearen Schaltungs- den Widerstand 16 von der Betriebsspannungsquelle 14 elemente«, und des ersten Transistors zugeführt. Dem zugeführt, deren anderes Ende an Bezugspotential Kollektor des zweiten Transistors wird ein Betriebs- 30 (Masse) liegt. Die Emitter 10a und 12« sind ebensi rom zugeführt, und an dieser Elektrode können falls unmittelbar nach Masse geschaltet. Zwischen uic Ausgangssignale mit der gewünschten Kompo- dem Schaltungspunkt 24 und Masse werden die Einnente, aber ohne die unerwünschte Komponente, ab- gangssignale von einer modulierten Stromquelle eingenommen werden. Die als Defferenzverstärker ar- gespeist, die als Reihenschaltung eines Widerstandes bcitende Schaltung läßt sich auch zur Subtrahierung 35 22 mit einer ersten Wechselspannungsquelle 20 und zweier Eingangssignale verwenden. Eine erste Ein- mit einer zweiten Gleichspannungsquelle 18 dargegangsspannung wird über eine erste Impedanz zu stellt ist. Die Diode 28 wird durch eine ihr parallelden zusammengeschalteten Eingangselektroden des geschaltete unmodulierte Stromquelle in Durchlaßzweiten ijchaltungselementes mit nichtlinearer Leit- richtung vorgespannt, welche aus einer Gleichspanfähigkeit und des zweiten Transistors bzw. zum KoI- 40 nungsqueile und einem Widerstand 30 bestehen kann, lektor des ersten Transistors geführt, während die wobei die Gleichspannungsquelle gleichzeitig durch zweite Eingangsspannung über eine zweite Impedanz die Spannungsquelle 18 gebildet werden kann, den zusE.mmengeschalteten Eingangselektroden des Die Eigenschaften der Dioden 12 und 28 sind gut ersten Schalturgselementes und des ersten Transi- auf die Eigenschaften der Transistoren 10 und 26 slors zugeführt wird. Die Betriebsspannung vvird 45 abgestimmt. Genau gesagt, ist die Leitfähigkeit de^r über eine Ausgangsimpedanz an den Kollektor des Dioden 12 bzw. 28 praktisch gleich der Steilheit der zweiten Transistors geführt. Die Ausgangssignale Transistoren 10 bzw. 26. Im Falle einer integrierten hängen von der Differenz der Eingangssignale ab Schaltung werden diese vier Bauelemente gleichzeitig und entstehen an der Ausgangsimpedanz. auf einem einzigen Schaltungsplättchen dicht benach-

Die Erfindung ist iin folgenden an Hand der Dar- 5° bart ausgebildet, so daß sie praktisch gleiche Eigen-

stellungen von Ausfiihrungsbcispielen näher erläutert. schäften haben.

Es zeigt Das bedeutet, daß bei einer vorgegebenen Basis-

Fig. 1 ein Schaltbild einer nach der Erfindung Emitterspan->ung, welche einem Bauelementenpaar

aufgebauten Signalübertragungsschaltung, (Diode und Transistor) zugeführt wird, in beiden

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der 55 Bauelementen die gleiche Emitterstromdichte auftritt.

Schaltung nach Fig. 1 mit einer anderen Vorspan- Wenn die Flächen der pn-Übergänge nicht gleich

nungsschaltung, sind, dann /eigen die beiden Bauelemente für ein ge-

F i g. 3· die Schaltung eines erfindungsgemäß auf- gebenes Eingangssignal nicht gleiche, sondern entgebauten Differenzverstärkers, dem Öegentaktein- sprechend proportionale Emitterströme. Mit anderen gangssigtiale zugeführt werden und der ein Eintakt- 60 Worten: Die Steilheit des Transistors verhält sich zur ausgangssignal liefert, und Leitfähigkeit der Diode wie die in Durchlaßrichtung F i g. 4 das Schaltbild eines Teils einer integrierten vorgespannte Übergangsfläche des Transistors zu Schaltung zur Verwendung in einem Fernsehemp- derjenigen der Diode. Die folgenden Erläuterungen fänger, wofür sich cj'e Erfindung insbesondere eignet, beziehen sich auf den Fall gleicher Ströme in beiden wobei die integrierte Schaltung die Funktionen der 65 Bauelementen eines Paares.

Zwischenfrequenzverstärkung, Videomodulation, Vi- Es sei zunächst zur Erläuterung angenommen, daß

deoverstärkung, Tonverstärkung und Regelspan- die Verbindungen zwischen Kollektor 26 c und Schal-

nungserzeugung erfüllt. tungspunkt 24 und vom Widerstand 30 zum Verbin-

dungspunkt der Spannuiigsquellen 18 uiid 20 getrennt sind, so daß der Transistor 26 und die Diode 28 aus der Schaltung herausgelöst sind. Transistor 10 und Diode 12 führen bei einer vorgegebenen fiingangsspannung denselben Emitterstrom mit derselben Ernitterstromdichte, und die Spannungsverstärkung der Schaltung ist sowohl für die Wechselspannungsals auch die Gleichspannungskomponenten gleich dem Verhältnis der Widerstände /? 16 R 22. Wenn am Ausgang (Kollektor 10r) des Differenzverstärkers eine lineare Spannung auftreten soll, dann wird das Verhältnis R 16 zu R 22 so gewählt, daß die maximale Eingangsspannung von den Spannungsquellen 18 und 20 (Oleichspannung >~ positive Amplitude der Wechselspannung) multipliziert mit der gewählten Verstärkung nicht größer als die Spannung der Spannungsquelle 14 ist. Das bedeutet, daß die Verstärkung so gewählt werden muß. daß die Spannung an der Ausgangselektrode 10 c des Transistors 10 bei maximaler Eingangsamplitude nicht an die Spannungsgrenzen der Spannungsquelle 14 anstößt. Eine weitere Beschränkung für die Verstärkung ergibt sich daraus, daß die von den kombinierten Spannungsquellen 18. 20 (Gleichspannungsanteil) abzüglich der maximalen negativen Amplitude der Wechselspannung) mindestens gleich der Schwellspannung der Diode 12 (V_hl) ist. so daß Verzerrungen auf Grund einer Steuerung der Diode 12 und de* Transistors 10 in den Sperrzustand vermieden werden. Wenn die Gleiehspannungskomponente des Eingangssignals größer als die negative Signalamplitude ist. dann überschreitet die minimale Eingangsspannung diese Schwellspanniing. Die überschüssige Gleichspannung führt dann /u einem Gleichstrom in der Diode 12. der wiederum einen Kollektorgleichstrom im Transistor 10 und einen Gleichspannungsabfall am Widerstand 16 zur Folge hat. In diesem Fall i.«t der dynamische Bereich der Ausgangsspannung (also der verfügbare Bereich für Signaländerungen) kleiner als die volle Spannung der Betriebsspannungsquelle 14. Die Verstärkung muß geringer gewählt werden als im Falle, wo die minimale Fmgangsspannung gleich tier Diodenschwe'lspannung ist. Der iinmodulierte Gleichspannungsabfall am Widerstand 16 führt zu unerwünschten l.eistungs\erlusten und damit /u einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Schaltung.

Es sei nun die gesamte Schaltung nach Fig. 1 betrachtet. Der gerade erwähnte Nachteil wird hierbei dadurch vermieden, daß der Gleichvorstrom. der durch die überschüssige Eingangsgleichspannung erzeugt wird und den unmodulierten Gleichspannungsabfall am Widerstand 16 zur Folge hat. von der Diode 12 abgeleitet wird. Diese Stromableitung erfolgt über ein zweites Paar von Halbleiterbauelementen 26 und 28. deren Eigenschaften praktisch denjenigen der Bauelemente 10 und 12 entsprechen. Die zwei Bauelementenpaare und die zugehörigen Schaltungselemente bilden einen Differenzverstärker, bei welchem sich die Wirkungen gemeinsam zugeführter Spannungen, die die Spannung der Spannungsquelle 18. aufheben.

Insbesondere erzeugt die Gleichspannungsquelle eine Spannung ausreichender Amplitude und solcher Polun». daß sowohl die Diode 28 als auch der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 26 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. (d. h. V_JS>V_hc._2l.). Tn der Diode 28 fließt dabei ein Gleichstrom, und ein Gleichstrom praktisch derselben öröße kommt im Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 26 zum Fließen, da die Eingangs-pn-übergänge der Diode 28 und des Transistors 26 aufeinander abgestimmt und S parallelgeschaltet sind.

Der der Diode 28 zugeführte Gleichspannungsanteil ist gegeben durch den Ausdruck

IO bt SS

wobei

/_M der Gleichstromanteil in der Diode 28, _1S V₁,, der Gleichspannungsanteil der Spannungsquelle 18,

V_b, _sa die Spannung an der leitenden Diode 28 und R₃₀ der Wert des Widerstandes 30 ist.

Der vom Transistor 26 geforderte Emittergleichstrom ist praktisch gleich dem Strom I_n. Für üblicherweise in integrierter Technik hergestellte Transistoren ()i > W) ist der Kollektorstrom des Transistors "!fi> praktisch gleich seinem Emitterstrom. Daher ist der Wert des Widerstandes 22 gleich oder kleiner als der des Widerstandes 30. und die Spannung am Kollektor 26 r ist gleich oder kleiner als die Spannung an der Basis 28/>. Der dem Widerstand 22

von der Spannungsquelle 18 zugeführte Gleichstrom reicht aus. um den \ on der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 26 aufnehmbaren Gleichstrom zu liefern. Wenn die Widerstände 22 und 30 gleich sind, dann ist der Kollektor-Emitter-Gleichstrom des Transistors 26 gleich dem Gleichstrom im Widerstand Der Kollektor 26 < wird praktisch auf der Spannung F^j₆ gehalten, da die Basis Mb der Diode 12 unmittelbar an den Kollektor 26 c angeschlossen ist und dadurch verhindert, daß die Spannung am Kollektor 26 c über die Durchlaßspannung der Diode 12 ansteigt (l'h,2«> Vh,uY Außerdem sind die Widerstände 22 und 30 genügend groß im Hinblick auf die zu erwartenden Spannungsschwankungen der Eingangsspannungsquelle 18. 20 gewählt, so daß der Transistor 26 bei den auftretenden Eingangssignalen nicht in die Sättigung gelangt.

Wenn der Widerstand 22 kleiner als de, Widerstand 30 wäre, dann würde der von der Spannungsquelle 18 dem Schaltungspunkt 24 zugeführte Gleich- strom (Gleichstrom durch den Widerstand 22) den Kollektorstrombedarf des Transistors 26 überschreiten. Dieser überschüssige Gleichstrom wird der Diode 12 und dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors 10 als Vorstrom zugeführt. Bei einer bestimmten Anwendung kann also der Widerstand 22 sich in seinem Wert vom Widerstand 30 entsprechend den Vorspannungserfordernissen der Diode 10 und des Transistors 12 unterscheiden.

Wie bereits für die Diode 28 und den Transistor 26 erläutert ist. ist auch der Koilektor-EmiUer-Strorn des Transistors 10 praktisch gleich dem Basis-Emitter-Strom der Diode 12. Der der Diode 12 zugeführte Vorstrom wird mit Rücksicht auf das von der Spanungsqiielle 20 gelieferte Signal und die relative Spannung der Spannungsquelle 14 und d\ Werte der Widerstände 22 und 16 gewählt.

Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Spannungsquelle 20 eine symmetrische Wechselspan-

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nung ohne Gleichspannungskomponente liefert, dann 10 eingestellt wird (die Widerstände 16 und 32 sind

soll der Transistor 10 so vorgespannt werden, daß für die von der Signalquelle 20 gelieferten veränder-

die Ruhespannung am Kollektor 10c praktisch die liehen Gleichspannungseingangssignale gleich). Die

Hälfte der Spannung der Spannungsquelle 14 beträgt. Spannungsverstärkung tier gesamten Schaltung eN

Die Widerstände 22 und 30 sind nicht gleichgewählt, s _{jb{ sich wiedefum aus dem} Verhältnis -J*-. Diese

so daß der gewünschte (überschüssige) Vorstroffl für ⁵ R_n

die i>k)de 12 geliefert wird, der ebenfalls im Kollek- Schaltung bietet jedoch eine größere Unabhängigkeit

torkreis des Transistors 10 fließt. Der Widerstand 16 in der Wahl der Schaltungsparameter. Wenn eine

wird dann so gewählt, daß er gleich dem Quotient Ungewißheit über die von der Spannungsquelle 18

der halben Spannung der Spannungsquelle 14 und io gelieferte Oleichspannungskomponente besteht, dann

dem gewünschten Kollektorruhestrom des Transistors kann die Schaltung nach F i g. 2 überdies mit einer

10 ist. Um am Kollektor 10 einen maximalen Signal- stabilisierten Spannungsquelle 14 betrieben werden,

Spannungsanteil zu erhalten, wird überdies das Ver- so daß die Vorströme für die Diode 12 und den

llältnis der Widerstände 16 und 22 so gewählt, daß Transistor 10 stabilisiert sind

die Gleichung tS F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der

Erfindung, bei der Signale von zwei Eingangsquellen kombiniert werden und auf einen anderen Gleichste _ "u spannungspegel umgesetzt werden, als ihn die Ein- ^22 ^ss sn gangssignale aufweisen. Diese AusfUhrungsform be-

. . ao trifft einen Anwendungsfall, bei dem gegenphasige

^{wo ei} Eingangssignale vorliegen. Sie eignet sich besonders

K₁₄ die Spannung der Spannungsquelle 14 und für die Umwandlung eines symmetrischen Gegentakt-

K.,,0 die Spitzenspannung der Spannungsquelle 20 signals in ein unsymmetrisches Eingangssignal, wel-

ist. ches einem gewünschten Gleichspannungspegel über-

»5 lagert sein soll. Die Wechselspannungssignalquelle 20

Wenn die Sienalspannungsquelle 20 ein sich ver- ist in Fig. 3 über die Primärwicklung 34<7 eines änderndes Gleichspannungssignal liefert, dann wird Transformators 34 geschaltet, der eine mittelange der Vorstrom für die Diode 12 so gewählt, daß seine zapfte Sekundärwicklung 34/» hat. Die Gleichspan-Grnße nur ausreicht, um sicherzustellen, daß alle nungsquelle 18 liegt zwischen einer Bezugsspannung Signalspannungen am Kollektor 1Or wiedergegeben 30 (Masse) und der Mirtelanzapfung 34r des Transforwerden. Das heißt, daß der Diode 12 also nur ein mators. Die übrigen Bauteile sind in Fig. 3 mit relativ kleiner Vorstrom zugeführt wird und die den-elben Be/ugsziffern wie in den Fiel und 2 Ruhespannung am Kollektor 1Or fast gleich V_n ist. bezeichnet.

Das Verhältnis R 16 zu R 22 wird entsprechend dem 7.ur Frläuterung des Betriebs der Schaltung nach

oben angegebenen Ausdruck gewählt. Die Signal- 35 Fig. 3 sei angenommen, daß die Widerstände 22

Spannungsverstärkung der gesamten Schaltung ist und 30 gleich sind und daß der Widerstand 32 hin-

. . . R„ sichtlich der Spannungsquelle 14 so eewählt ist. daß

dann gleicn ^ . ^_{006 n un}d Transistor 10 für alle Vu erwartenden

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, Signalwerte einen ausreichenden Vorstrom führen,

daß die in Fig. 1 dargestellte Schaltung am Kollek- 40 Der Widerstand 16 ist in diesem Falle halb so groß

tor 1Or ein Ausgangssignal liefert, welches von der wie der Widerstand 32 gewählt, damit am Kollektor

Größe jeglicher unerwünschter Gleichspannungs- 1Or eine maximale Nutzspannung (Signalmodulation)

aMeile der Spannungsquelle 18 unabhängig ist. abgenommen werden kann. Wie im Zusammenhang

Andererseits tritt die veränderliche Signalspan- mit den F i g. 1 und 2 eriäutert ist. werden auch hier nungskomponente der Spannungfquelle 18 am Kol- 45 der Diode 28 und der Kollektor-Emitter-Strecke des lektorlOr verstärkt auf Der Gleichspannungspegel Transistors 26 gleiche Gleichströme zugeführt, wobei der verstärkten Spannung am Kollektor 10c kann die Spannung der Quelle 18 größer als der Nominaldurch eine geeignete Wahl der Widerstände 16, 22 Spannungsabfall V_hf der Diode 28 ist. Wird von dei und 38 hinsichtlich der Betriebsspannung gewählt Spannungsquelle 20 eine sinusförmige Eingangsspanwerden. 5° ^nung geliefert und ist die dem Widerstand 30 zuge-

F ig. 2 stellt eine Abwandlung der in Fig. 1 führte Spannung positiv, dann erhalten die Diode 28 dargestellten Schaltung dar. bei welcher die Vor- und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 26 von ströme für die Diode 12 und den Transistor 10 von der Stromquelle 18 zusätzlich zum Gleichstrom einer der Spannungsquelle 14 mit Hilfe eines zusätzlichen Signalstrom. Diese Erhöhung des Diodenstroms erWiderstandesΓ32 abgeleitet werden, welcher zwischen 55 folgt in Übereinstimmung mit dem Anwachsen des die Spannungsquelle 14 und den Schaltungspunkt 24 Kollektor-Emitter-Stroms des Transistors 26, wöbe eingefügt ist." diese letztgenannte Stromerhöhung aus dem Abfal

In Fi e. 2 und den übrigen Figuren sind die durch des durch den Widerstand 32 zur Diode 12 fließender

die Transistoren 10 und 12 in Fig. 1 gebildeten Vorspannungsstroms resultiert. Gleichzeitig nimm

Dioden mit dem üblichen Diodensymbol dargestellt 60 die dem Widerstand 22 zugeführte Spannung sinus

Die Schaltung nach F i g. 2 arbeitet praktisch in förmig ab und verringert weiterhin den dem Kollek

gleicher Weise wie die Schaltung nach Fig. 1, mit tor26c über den Widerstand 22 zugeführten Strom

der Ausnahme, daß der Widerstand 32 so gewählt ist, Der weitere Abfall des für den Transistor 26 zu daß er den gewünschten Vorstrom für die Diode 12 Verfugung stehenden Stromes macht sich auch an

and den Transistor 10 liefert. In diesem Falle können 85 Widerstand 32 bemerkbar, so daß auch der Strom ii

die Widerstände 22 und 30 den gleichen Wert haben, der Diode 12 weiter verringert wird. Damit verringeT

während die Widerstände 16 und 32 so gewählt sind, sich der Strom in der Diode 12 um den doppelt« daß ein gewünschter Arbeitspunkt für den Transistor Betrag des Stromzuwachses in der Diode 28. Es tri1

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^ ίο

sine Verringerung des Stroms durch die Kollektor- stelt sind, in Wirklichkeit durch Leiter auf dem Plätt-

Emitter*Strecke des Transistors 10 auf, die gleich der chen untereinander verbunden undzuMasseanschlüs-

in der Diode 12 ist. Damit entsteht am Kollektor 10c sen an gegenüberliegenden Enden des Plättchens

eine verstärkte Spannungsänderung. zusammengeführt. Eine genauere Erläuterung des

Für die entgegengesetzte Spannungshalbwelle der s tatsächlichen Aufbaus eines solchen Schaltungsplätt-

Spannungsquelle 20 nimmt der Strom in der Diode ehens ist in der USA.-Patentanmeldung 803 544 von

28 ab, der Strom im Transistor 26 verringert sich um Jack A ν i ti s beschrieben.

einen gleichen Betrag, und der Strom in der Diode 12 In F i g. 4 wird die vom Tuner kommende Zwi-

steigt auf das Doppelte dieses Betrages an. Die ent- Sehenfrequenz über ein erstes Frequenzfilter 40 zu

gegengesetzte Halbwelle der Eingangsspannung wird io einem ersten Zwischenfrequenzverstärker 42 geführt,

daher in gleicher Weise verstärkt. Die verstärkten ZF-Signale werden über ein zweites

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 läßt sich Filter 46 auf die zweite und dritte ZF-Stufe 48 bzw.

in verschiedener Weise abwandeln. Beispielsweise SO gegeben.

kann ein zweiter, gleicher Satz von vier Halbleitern Ein weiteres Ausgangssignal des zweiten Filters 46 und den zugehörigen Bauelementen an den Trans- 15 gelangt zu einer Tonfrequenzmischstufe 42, die ein formator 34 angeschlossen werden. Die Eingangs- 4,5-MHz-Ton-ZF-Signal liefert,
anschlüsse für diesen zweiten Bauelementensatz wür- Das Ausgangssignal des dritten ZF-Verstärkers 50 den jedoch gegenüber den dargestellten vertauscht. wird der Basis 52 b eines Videodemodulatortransistors so daß das Ausgangssignal des zweiten Satzes um 52 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. 180 in der Phase gegenüber dem Ausgangssignal ao Zwischen den Emitter 52a des Transistors 52 und des ersten Satzes verschoben ist. Auf diese Weise eine Bezugsspannung (Masse) ist mit Hilfe eines Vorkönnen Gegentakteingangssignale in verstärkte Gegen- spannungsmodulationstransistors 56 ein Lastwidertaktausgangssignale umgewandelt werden, die auf stand 54 geschaltet. Zwischen die Basis 52a und einen Gleichspannungspegel bezogen sind, der von Masse ist ein Kondensator 58 eingeschaltet. Der Ausdenjenigen der Eingangssignale unabhängig ist. as gang des Videodemodulators 52 ist über ein 45-MHz-

Eine Schaltung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Filter 60 mit der Basis 62 b eines Emitterfolgertrankann auch Anwendung finden, wenn Signale von sistors 62 verbunden. Die Emitter 52a und 62a sind zwei unabhängigen Signalquellen zusammengefaßt. über einen Kondensator 64 zur Anhebung des oberen beispielsweise subtrahiert werden sollen. In diesem Frequenzendes miteinander verbunden.
Fall können getrennte Eingangswicklungen mit ge- 30 Der Emitter 62 ist mit einem ersten Eingangstrennten Sekundärwicklungen von zwei Eingangs- anschluß 65 einer Signalübertragungsstufe 66 vertransformatoren an Stelle des Transformators 34 ge- bunden. Parallel mit einer Frequenzanhebungsschalkoppclt werden. Die getrennten Sekundärwicklungen tung aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 68 (oder anderen unabhängigen geeigneten Signalquel- mit einem Kondensator 70 liegt eine Impedanz 67 len) werden dann entsprechend mit den ersten und 35 zwischen dem Emitter 62a und einem ersten Schalzweiton Eingangsanschlüssen der Signalübertragung*- tungspunkt?2 in der Signalübertragungsstufe66. Vom stufe verbunden, so daß die Differenz zwischen den Verbindungspunkt des Kondensators 70 mit dem V 'izugeführten Eingangssignal mit einem von dem derstand 68 ist eine Zenerdiode 74 nach Masse geder Eingangssignale unabhängigen Gleichspannungs- schaltet.

b.vugspegel an der Ausgangsimpedanz entsteht. In 40 Zwischen dem Ausgang eines dritten ZF-Verstär-

diesem Falle könen auch unterschiedliche Verstär- kers 50 und Masse liegt ein Filter aus der Reihen-

kungsfaktoren für die beiden unabhängigen Eingangs- schaltung eines Widerstandes 76 mit einem Konden-

signale gewähli werden, wobei die unterschiedliche sator78. Die am Kondensator 78 liegende Gleich-

Verstärkung durch das Verhältnis der Ausgangs- spannung wird einem Bezugsvorspannungstransistor

impedanz 16 zu den jeweiligen Eingangsimped-nzen 45 80 zugeführt, dessen EmiUer 80a an den Verbin-

22 und 30 bestimmt wird. dungspunkt des Widerstandes 54 mit dem Vorspan-

In F i g. 4 ist eine integrierte Schaltungsanordnung nungsmodulationstransistor 56 geführt ist. Der Ausdargestellt. welche die Funktionen eines Zwischen- gang des Transistors 80 liegt über ein 45-MHz-FiÜer frequenzverstärkers, Videodemodulators. Videover- 82 (das praktisch gleich dem Filter 60 ist) an einem stärkers, Tonzwischenfrequenzverstärkers und Regel- 50 Emitterfolgertransistor 84 gekoppelt, dessen Emitter Spannungserzeugers in einem Fernsehempfänger, der mit einem zweiten Eingangsanschluß 85 der Signalteilweise in Blockdarstellung ausgeführt ist. vereinigt Übertragungsstufe 66 verbunden ist. Eine Impedanz sind. 86 liegt zwischen dem Eingangsanschluß 85 und

Diejenigen Schaltungselemente, die auf dem inte- einem zweiten Schaltungspunkt 88 in der Signalüber-

grierten Schaltrngsplättchen ausgebildet sind, sind 55 tragungsschaltung 66.

durch eine gestrichelte Linie umrandet. Die Betriebs- Die Signalübertragungsstufe 66 enthält einen ersten

spannung quelle B 4- ist außerhalb des Plättchens Transistor 90. dessen Emitter 9Ow nach Masse se-

angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber sind ver- schaltet ist, dessen Kollektor 90 c über einen Aus-

schiedene Schaltungsverbindungen und die Leitungen gangsl astwiderstand 92 an eine Betriebsspannungs

zur Betriebsspannungsquelle B -f nicht einzeln aus- 60 quelle (B + ) geführt ist und dessen Basis 906 mi

gezogen, sondern die Punkte, denen die Betrieh'·- dem ersten Schaltungspunkt 72 verbunden ist. Eil

spannung zugeführt wird, sind nur durch das Sym- zweites Halbleiterbauelement ist als Diode 94 dar

bol B+ markiert. Alle diese Punkte B+ auf den gestellt, dessen Basis 94 b und Emitter 94 a unmittel

Schaliungsplättchen sind in der Praxis zu einem ein- bar zwischen Basis 90& und Emitter 90α des Tran

zigen Anschluß B 4- des Plättchens zusammengeführt. 65 sistors 90 geschaltet sind. Die Diode 94 wird vor

der mit der Betriebsspannungsquelle verbunden wird. zugsweise als dem Transistor 90 identischer Transi

In entsprechender Weise sind auch die Masseverbin- stör ausgebildet, dessen Kollektor und Basis mitein

düngen, die jeweils durch das Massesymbol darge- ander verbunden sind. Die äignalübertragungsstuf

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11 β 12

66 enthält fernef ein drittes und viertes Halbleiter- liehen Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors element, welche als Transistor 96 und Diode 98 dar- 84 am Eingangsanschluß 85 der Signalübertragungsgestellt sind, die im Aufbau und der Betriebsweise schaltung 66. In gleicher Weise wird die unerwünschte den Bauelementen 90 und 94 entsprechen. Der Oleichspannungskomponente, verringert um die Emitter 96a des Transistors 96 liegi unmittelbar an 5 Basis-Emitter-Spannung des Demodulatortransistor«-- Masse, sein Kollektor 96 c ist mit dem ersten Schal- 52, und das demodulierte Videosignal, welches am tungsp'unkt 92 (dem Verbindungspunkt von Wider- Emitter S2a erscheint, dem Emitterfolger 62 zugestand 67 mit Basis 90 b) verbunden, und seine Basis führt. Die Gleichspannungskomponente, die ferner liegt am zweiten Schaltungspunkt 88 (einem Ende um den Basis-Emitter-Spannungsabfall rfsfs Transides Widerstandes 86). Der Emitter 98a der Diode 98 ίο store 62 vermindert wird, liegt zusammen mit dem Ist mit dem Emitter 96 t/ verbunden, die Basis 98 ft demodulierten Videosignal am ersten Eingangsist mit der Basis 96 b am zweiten Schaltungspunkt 88 anschluß 65 an. Die Signalübertragungsschaltung ist verbunden. ^so ausgebildet, daß diejenigen Spannung*-'teile.

Das Ausgangssignal der Signalübertragungssehai- welche an den Eingangsanschlüssen 65 und 8"5 liegen. tung66 welches am Kollektor 9Or entsteht, wird 15 entfernt werden und daß diejenigen Spannungsunmitteibar auf den Videoverstärkertransistor 100 komponenten, die nur an einem Eingangsanschluß geführt. Der Transistor 100 erhält seinen Vorstrom auftreten, verstärkt werden. Insbesondere wird die über eine Stromquelle 102, welche über einen Wider- unerwünschte Gleichspannungskomponente, welche stanc 104 mit dem Emitter 100 α verbunden ist. Die der Gleichspannungskomponente am Ausgang des verst »rkten Video- und Synclironisiersignalanteile 20 dritten ZF-Verstärkers 50 entspricht, unterdrückt, aus ilem demodulierten Fernsehsignal entstehen am während das demodulierte Videosignal, welches am Emitter 100α und werden auf weitere Videoverstär- Ausgang des Videodemodulators 52 anliegt, verstärkt kerstufen und eine Synchronsignaltrennstufe geführt. und dem Videoverstärkertransistor 100 durch die wie dies bei Fernsehempfängern üblich ist. Der Signalübertragungsstufe 66 zugeführt wird.
Videaverstärkertransistor 100 liefert ferner Video- _a5 Die Signalübertragungsstufe 66 arbeitet praktisch sign?Ie an einen getasteten Verstärkungsregeldetektor in gleicher Weise wie die Schaltung nach Fig. 1. 106 und an eine Störunterdrückungsschaltung 108. Die unerwünschte Gleichspannungskomponente, die Die Tastimpulse werd°n von der Horizontalablenk- gemäß Fig. 1 auf die Batterie 18 zurückzuführen ist. stufe des Fernsehempfängers an diese Schaltungen entspricht der am Ausgang des dritten ZF-Verstärgeliefert. Der Detektor 106 sorgt für die Verstär- ₃₀ kers 50 liegenden Gleichspannung und wird über die längsregelung der Zwischenfrequenz- und Tuner- Transistoren 62 und 84 auf die Eingangsanschlüsse Verstärker. 65 bzw. 85 in Fig. 5 ubertrain.ii Das erwünschte

Beim Betrieb der Schaltungsanordnung nach sich verändernde Signal von der Spannungsqueik 20 Fig. 4 entstehen am Ausgang des dritten ZF-Ver- in Fig. 1 entspricht dem Ausgangssignal des Videostärkers 50 die verstärkten ZF-Signale, und diese 35 demodulatortransistors 52. welches über den T>nnwerden der Basis 52/) des Videomodulatortransistors sistor 62 dem Fingangsanschhiß 65 zugeführt wird. 52 zugeführt. Da die ZF-Verstärker 48 und 50 und In Fig. 4 ruf» die unerwünschte Gleichspannungsder Demodulator 52 unmittelbar in dieser Reihen- komponente, die am Eingangsanschluß 85 liegt, einen folge miteinander verbunden sind und außerdem an Gleichstrom im Widerstand 86 und der Diode 98 eine gemeinsame Betriebsspannungsquelle B-¹- ge- 40 hervor. Der Transistor 96 verlangt einen praktisch schaltet sind, entsteht außerdem eine nennenswerte ebenso großen Kollektorgleichstrom, der durch die unerwünschte Gleichspannungskomponente an der unerwünschte Gleichspannungskoinponente geliefert Basis 52 b des Transistors 52. die mit Hilfe der wird, welche am Eingangsanschluß 65 herrscht. Dei Signalübertragungsstufe 66 entfernt wird, wie im Widerstand 67 wird etwas kleiner als der Widerstanc folgenden erläutert ist. 45 86 gewählt (beispielsweise 1980U gegenüber 2000 QV

Die ZF-Sienalkomponente der an der Basis 52 b so daß der Diode 94 und dem Basis-Fmitter-Über liegenden Spannung wird mit Hilfe der Siebschaltung gang des Transistors 90 ein Gleichvorstr^ :i züge aus dem Widerstand 76 und dem Kondensator 78 führt wird, der ein Leiten der Diode 94 und de< herausgefiltert, so daß praktisch nur die unerwünschte Transistors 90 bei kleinen Werten des Videosignal Gleichspannunsskomponente in Höhe von etwa 50 anteils sicherstellt.

5.5 V am Kondensator 78 ansteht. Diese Gleich- Die am Eingangsanschluß 65 anliegenden Video

spannunsskomponente erscheint, vermindert um den signalanteile rufen Stromänderungen in der Diode 9' Basis-Emitter-Spannungsabfall (0.6 V) des Transi- und im Eingangskreis (Basis-Emitter-Strecke) de¹ stors 80. am Verbindungspunkt des Emitters 80 α mit Transistors 90 hervor. Daher entsteht am Kollekto dem Widerstand 54. Entsprechend erscheint die 55 90 c eine sich verändernde Spannung entspreche™ unerwünschte Gleichspannungskomponente an der der Videosignalkomponente. Die Videosignalspan Basis 52 b, vermindert um den Basis-Emitter-Span- nung am Kollektor 90 c ist praktisch gleich der ent nungsabfall des Demodulatortransistors 52, am Ver- sprechenden Spannung am Eingangsanschluß 6! bindun«spunkt von dessen Emitter 52a mit dem multipliziert mit dem Verhältnis i?92 zu R6' Widerstand 54. Die Gleichspannung am Emitter 80 a 60 (Signalverstärkung der Signalübertragungsstufe 66) ist etwas geringer als die am Emitter 52σ, so daß Typischenveise liegt der Widerstand 92 in der Grö dem Emitter 52 α über den Widerstand 54. (der etwa ßenordnung von 8 kQ. so daß die Verstärkung fü 4 kQ beträgt) ein kleiner Vorstrom (in der Größen- die Videosignale in der Signalübertragungsstufe 6< Ordnung von 50 μA) zugeführt wird. Der Demodu- etwa 4 beträgt. Da die dem Transistor 90 zugeführt latortransistor 52 arbeitet für die ZF-Signale bis 65 Eingangsvorspannung relativ klein ist, kann sich di herab zu sehr niedrigen Signalpegeln linear. Ausgangssignalspannung praktisch zwischen dei

Die am Emitter 80a ansfehende Gleichspannungs- Pegeln ß+ und Masse ändern, ohne ■up'i ein komponente erscheint verringert um einen zusatz- erwünschte Gleichspannungskomponente auftritt.

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Es genügt an dieser Stelle zu erläutern, daß der Transistor 56, auf einen dem Videosignal entsprechenden Strom durch den Widerstand 67 anspricht, so daß der Bezugsvorspannungstransistor 80 für alle zu envartenden Videosignalpegel am Videodemodu-

Iator52 leitend vorgespannt wird. Der maximale Videosignalpegel am Ausgang des Demodulators 52 wird durch die Wirkung der aromatischen Verstärkungsregelung des Fernsehempfängers auf einem gewünschten Wert gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche· Transistor, der in Emitterschaltung zwischen die eine 1 ' von zwei Eingangsklemmen und eine Ausgangs-

1. Als Differenzverstärker verwendbare Signal- klemme geschaltet ist, und mit einem Schaltungseleübertragungsschaltung mit einem Transistor, der ment, das eine nichtlineare, zur Steilheit des Transiin Emitterschaltung zwischen die eine von zwei 5 stors proportionale Leitfähigkeit hat und galvanisch Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme ge- parallel zum Basis-Emitter-Übergang des Transistors schaltet ist, und mit einem Schaltungselement, geschaltet ist.

das eine nichtlineare, zur Steilheit des Transi- Unter dem Ausdruck Signalübertragungsschaltung

stors proportionale Leitfähigkeit hat und galva- ist eine Schaltungsanordnung zu verstehen, welche nisch parallele zum Basis-Emitter-Übergang des io Signale verstärkt, den Gleichspannungspegel von Si-Transistors geschaltet ist, dadurch gekenn- gnalen verändert, Signale miteinander addiert oder zeichnet, daß zwischen die zweite Eingangs- subtrahiert und/oder Signale umkehrt. Eine spezielle klemme (84a) und die Basis des ersten Transi- Signalübertragungsschiltung ist ein Differenzverstärstors (10; 90) ein ebenfalls in Emitterschaltung leer, der die Differenz zweier Eingangssignale übliegender zweiter Transistor (26; 96) geschaltet ist 15 licherweise wesentlich höher verstärkt als gleiche und daß ein zweites Schaltungselement (28; 98) Komponenten der beiden Eingangssignale,
mit einer nichtlinearen Leitfähigkeit, die propor- Eine besondere Notwendigkeit zur Erzeugung eines

tional zur Steilheit des zweiten Transistors (26; der Differenz zweier Eingangssignalanteile entspre- §6) ist, gah jnisch parallel zum Basis-Emitter- chenden Ausgangssignals liegt vor, wenn mehrere Übergang des zweiten Transistors geschaltet ist. 20 galvanisch gekoppelte Verstärkerstufen verwendet

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- werden und eine unerwünschte große Gleichspankennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden nungskomponente entfernt werden soll, wobei das Schaltungselemente (12, 28; 94, 98) mit nichiline- gewünschte Signal mit einer kleineren Gleichspanarer Leitfähigkeit eine Halbleiterdiode ist. nungskomponente übrigbleiben soll. Dies kann mit

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 Hilfe der Eigenschaft eines Differenzverstärkers zur kennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Gleichtaktunterdruckung erfolgen. Insbesondere beim Schaltungselemente (12, 28; 94, 98) mit nichtline- Entwurf von Verstärkern mit Halbleiterbauelemenarer Leitfähigkeit durch den Kollektor-Emitter- ten, hauptsächlich bei einem Aufbau in integrierter Pfad eines T^ransistors gebildet ist, dessen Basis Form, kann dadurch jedoch der Ausgangsspannungsmit seinem Kollektor galvanisch gekoppelt ist. 30 bereich begrenzt werden. Wenn am Verstärkeraus-

4. Schaltung nach Anspi jch 3, dadurch ge- gang ein sich veränderndes Ausgangssignal erzeugt kennzeichnet, daß die Basis unmittelbar mit dem werden soll, dann ist daher die Verwendung eines Kollektor zusammengeschaltet .at. Eingangssignals zweckmäßig, dessen Gieichspan-

5. Schaltung nach einem der vorangehenden nungskomponente im Vergleich zu den Signalschwan-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- 35 kungen um den den Aussteuerungsbereich bestimichen die erste Eingangsklemme (62σ) und die menden Pegel nicht groß ist, so daß die Maximal-Basis des ersten Transistors (90) eine erste Im- amplitude des Ausgangssignals in ihrer Größe etwa pedanz (67) und zwischen die zweite Eingangs- gleich der zur Verfügung stehenden Betriebsgleichklemme (84 er) und die Basis des zweiten Transi- spannung (B 4 ) gemacht werden kann.

stors (96) eine zweite Impedanz (86) geschaltet 40 Bei Schaltungen mit diskreten Bauelementen, also ist, wobei die Signalspannungsverstärkung zwi- bei nichtintegrierten Schaltungen, verwendet man sehen der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme häufig Kapazitäten und Induktivitäten zur Sperrung und der Ausgangsklemme proportional zum Ver- von Gleichspannungskomponenten des Signals und hältnis der Lastimpedanz des ersten Transistors behält auf diese Weise den dynamischen Aussteuezur ersten bzw. zweiten Impedanz und unab- 45 rungsbereich durch die Signalverarbeitungsstufen bei. hängig von der zweiten bzw. ersten Impedanz ist. Jedoch lassen sich solche Bauelemente im allge-

6. Schaltung nach einem der vorangehenden meinen nicht auf integrierten Schaltungsplättchcn Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ausbilden, sondern müssen unwirtschaftlich und Widerstände mit gleichem Widerstandswert vor- zweckmäßig in Form äußerer, zusätzlich an das gesehen sind, von denen der eine Widerstand 5° Plättchen anzuschließender Bauelemente verwendet (22; 67) die erste Eingangsklemme mit dem KoI- werden, so daß zusätzliche Anschlußkontaktflächen lektor des zweiten Transistors (26; 96) und der benötigt werden.

zweite Widerstand (30; 86) die zweite Eingangs- Eine Schaltung der eingangs genannten Art, welche

klemme mit der Basis des zweiten Transistors eine Pegelverschiebung oder Pegeleinstellung in galkoppelt, und daß eine Spannungsquelle (18, 20; 55 vanisch (gleichspannungsmäßig) gekoppelten inte-18, 20, 34; 62a, 84a) an beide Eingangsklemmen grierten Schaltungen erlaubt, wurde bereits vorgegleiche Gleichspannungskomponenten anlegt, von schlagen (deutsche Patentanmeldung P 18 15 203.9). denen die Spannung an der Ausgangsklemme Wenn das Eingangssignal hierbei eine unerwünschte (90 c) unabhängig ist, Gleichspannungskomponente enthält, welche größer

7. Verwendung der Schaltung nach einem der ^fio als die Amplitudenschwankungen des Nutzsignals ist, vorangehenden Ansprüche als Verstärker, dem kann diese Schaltung kein Ausgangssignal liefern, nur an einer der beiden Eingangsklemmen ein dessen Maximalamplitude von Spitze zu Spitze etwa veränderliches Signal zugeführt wird. gleich der verfügbaren Betriebsgleichspannung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

——— H vorzugsweise integrierte Signalübertragungsschaltung

anzugeben, bei welcher eine den Aussteuerungsbe-

Die Erfindung betrifft eine als Differenzverstärker reich unerwünscht einschränkende Öleichspannungs- !rwendbare SignalUbertragungsschaltung mit einem komponente eines zu verstärkenden Signals unter-