DE2019283A1 - Transistorschaltung - Google Patents

Description

It 1553

Sony Corporation, Tokyo, Japan Transistorschaltung

Die Erfindung betrifft eine Traneistorechaltung mit einem Trans is torpaar, von den Jeder Transistor eint, ere te, zweite und dritte Elektrode aufweist, wobei wenigstens einer dieser ersten Elektroden ein Eingangssignal zugeführt wird, ferner mit Schalungselementen zur Gewinnung eines Ausgangssignales von wenigstens einer der zweiten Elektroden sowie mit .an die dritten Elektroden angeschlossenen Schalungselementen zur Erzeugung eines konstanten Stromes. Eine solche Transistorschaltung kann besonders vorteilhaft in integrierten Schaltungen Verwendung finden.

In jüngster Zelt hat sich ein erheblicher Bedarf an integrierten Transietorsohaltungen eingestellt; Induktiv« und kapazitive Elemente find jedoch bekanntlich für die Integration störend. Es wurde vorgeschlagen, ein« Schaltung nur aus Transistoren, Dioden, Widerstanden usw. aufzubauen, wob·! dies« Schaltung dieselbe Funktion wie «in« Schaltung «it Induktiven und kapazitiven Elementen erfüllt. Bisher sind jedoch solche Ausführungen mit dem Nachteil eines sehr komplizierten Schaltungsaufbaues verbunden.

Der Erfindung liegt daher dl· Aufgabe zugrunde, eine Transistorschaltung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie sich für die Integration eignet und einen einfachen Aufbau besitzt. Ferner soll duroh die Erfindung eine Transistorschaltung entwickelt werden, 11» «in· Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen erfüllt.

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transistors 1 angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand 2 an MasBe liegt und dessen Basis ssit einem Steuersignaleingang 3 verbunden ist» Die Kollektoren der Transistoren Q₁ und Q₂ sind über Lastwiderstände R₁ und R₂ alt einem Stromquellenancchluß 4 verbunden* Die Basis der als Konstantstromquellen dienenden Transistoren X₁ und X₂ werden von einem Anechluß 5 mit einer festen Vorspannung versorgti ihre Emitter liegen über einen gemeinsamen Widerstand % an Masse. Diese Transistoren X₁ und X₂ arbeiten ih-ihrem Koliektor-Sättlgungshereioh, so daß eine änderung ihres Kollsktorpotentiales praktisch keine Änderung im Kollektörstrom verursacht.

Die Transistoren Q₁ und Q₂ sind beide im leitenden Zustand gehalten. Wird der Basil* des ersten Transistors Q₁ über einen Eingang 7 ein Eingangssignal S₁ sugeführt und der Basis des »weiten Transistors Q₂ über einen ElngangeansehluÄ 8 ein Eingangssignal S_2> das dem Signal S₁ in der Richtung entgegengesetzt ist, wobei der Wert .eines dem St«lerelgnftleingang augeführten Steuersignales unter einem vorgegebenen Wert.liegt und

faden Zustand befindet,

der Steuertransietor sieh im nicht i«it

so fließt kein Strom su den beiden Dioden Dj und D₂I selbst wenn ferner die Emitter-Potentiale der transistoren Q₁ und Q. d.h. die Kollckfcorpotentitle dtr Tranei itoren die Signale S₁ und S₂ geändert werden, rird hierdurch praktisch keine änderung in den Kollektoretrflsen tiaser Transistoren und X₂ und damit praktisch auch keine Jt iderung in den über die Lastwiderstände R₁ und R₂ fließenden St»Caen verursacht. Himmt man an, da* die Transistoren Q₁, Q₂ und X₁, X₂ Jeweils dieselbe Charakteristik besitsen und d«& die Widirstände R₁ und R₂ denselben Widerstandewert Ro Aufweisen» so

fließen in den Transistodesselben Wertes. Be- ' oben erw&hnt, lsi nicht

ren X₁ und X₂ Kollektor-Oleichströee Io findet sieh der Steuertransistor 1, wie

leitenden Zustand, so erhält »an an den mit den Kollektoren der

Transistoren Q₁ und Q₂ verbundenen Ausgangsanschlüssen $ und Gleichspannungen» die in den Pig. 2A und 2B durch gerade

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Linien 11 und 12 angedeutet sind und üt@ gegenüber der Spannung V_B am Anschluß H um den Spannungsabfall niedriger ist, der durch den Strom Io am Widerstand Ro erfolgt» Xn diesem Falle werden also die Signale S₁ und Sg Kielst zu ά®η Auegangsanschlüssen S und 10 übertrageni die Transistoren Q₁ und Q₂ bilden somit keinen Differenzialverstärker.

übersteigt das dem Sieuersigiraal&HeehlsiB 3 zugeführte Steuersignal den vorgegebenen Wert und befindet »ieh der Steuertramsistor t ia Elnsehalteustand, so sind die Dioden D₁ und D₂ l@i~ tend. lsi diesem Falle fließt daher ein Teil des Kollektor et ro axes jedes der Traneistoren Q₁ und Q₂ ^{übiir äie} ^loatn B₁ bssw. D₂ zum Transistor 1. so daß Signalströme aufgrund der Eingangssignal® S₁ und Sg dur@h di® Dioden D₁ und D₂ fließen. In der positiven Halbwell® das Eingangssigmalee S₁ und ö@Eag©m&ß iss der negativen Halbwelle d®@ EingängeSignale» S„ vergr^Eert sich der Strom in der Diode O^ und verringert' sieh der Strom in der Diode D₂« so dafi der Signalstrom in der durch den Pfeil 13 markierten Eichtung fließt. In der negativen Malbwell® fies Elngangssignalea S^ und »oiHit in der positiven Halbwelle d®8 Eingangssignal» S₂ fließt der Signalstrosn dagegen- In entgegengehetst«r Elehtung.-Dlttse SignmletrOse 'bewirken &n den Laetiridtrständen R₁ unu H₂ ^ SpannungaUBderungeni die Eingangssignale S| wnu Sg werden auf * diese Welse ¥«ret&ris:t» wobei die v®retärtt®B Signal® an den Ausgange&neoinlü&een, 9 und iO abgenonaee werden -kdssnen. Meieen die Dioden D^ wad S₂ dieselbe ©üar^kterlstlk auf und besitzen die yi@er§tande ^₁ *m& r₂ ümmVcm® M±a®mtma»mrb so erhält nan an dra te*ipmgaaBielili0s®8i 9 »n<i 1Θ ta&sangesignale. 16 und 17· die um @l®iotopasmimgswert® »ehwanten» dlle ist. den Fig. 2A und 2B duroh gestriebelte Linien lh waü 15 angedeutet sind und gegenüber den durch die Linien 11 und .12 angedeuteten Spannungswerten ua den Spasmuisigef&ll niedriger aind, der an den Widersttnden R₁ unä H₂ äureh den @leichstron 1 auftritt, der über dl· Dioden B₁ und D₂ fließt. In diesen Falle besitzt das Äusgangssignal 16 am Anschluß 9 ein entgegengesetztes Vorzeichen gegenüber dem Eingangssignal S₁, während das Ausgangssignal 17

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am Anschluß ίο dieselbe Polarität (Phase) wie das Eingangssignal S₁ aufweist. .

Arbeitet der Steuertransistor 1 in einem Bereich« in dem sich sein Kollektor8trom mit dem Wert des der Basis zugeführten Steuersignales ändert/und nicht in einem Bereich, in.dem der Kollaktorstrom gesättigt ist, so ist es möglich, daß der Innenwiderstand der Dioden D₁ und D₂ in Durchlaßrichtung durch Änderung des Steuersignales und damit Änderung des Kollektorstromes beeinflußt wird. Der Ausgangssignalstrom I und damit auch die Verstärkung des Differentialverstärkere können somit durch Änderung des Wertes des dem Anschluß 3 zugeführten Steuersignales beeinflußt werden. Man kann daher zu einer automatischen Verstärkungssteuerung kommen, indem man der Basis das Steuertransistors 1, d.h. dem Anschluß 3» eine Signalspannung entsprechend dem Wert des Ausgangssignales zuführt.

Wie aus den Fig. 2A und 2B hervorgeht, sind die Gleiehspannungswerte an den Ausgangsanechlüesen 9 und 10 in den Fällen verschieden, in denen sich der Steuertransistor 1 Im leitenden und im nicht leitenden Sustand befindet, wenn also die Transietoren Q₁ und Q₂ als Differentialverstärker wirken oder nichti die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen an den Anschlüssen 9 und 10 wird Jedoch als Ausgangssignal aufgenommen, wobei der Oleichepannungswert des Ausgangssignales konstant gehalten·wird, unabhängig davon, ob sich der Transistor 1 im leitenden oder im nicht leitenden Zustand befindet, ob also die Transistoren Q₁ und Q₂ als Differentialverstärker wirken oder nicht. Die Ausgangesignale 16 und 17 an den Anschlüssen S und 10 sind ferner in ihrem Vorselchen (Phase) einander entgegengerichtet, so daß der Wert des Auagangssignales 13 im Falle, in dem die Transistoren Q₁ und Q₂ als Differentialverstärker wirken, dem zweifachen Wert der Ausgangasignale 16 und 17 entspricht (vgl. Fig. 2C). Wird das Ausgangesignal »wischen den Anschlüssen 9 und 10 abgenommen,

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wie obera beschrieben_s s© ka&iss mm& ©In© Mffersns swisefoen den Ausgangs spannungen ü®w fiaselslCls©© 9 und S@ Vorstellen und damit ein Au&gangasignaX alt ©iaoü konstant®» Sieienepannungswert erseugQB, »Ie In Figo 2S dargesfeellt ist» lagern - wie in PIg₀ 3 veranschaulicht; - die an den. Änscnllesen 9 und IO erhaltenen Auegangesignale der Bseie -der feaneiatc&pen Y₄ und Y₃

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sugeführfc werden, die elaen DiffsrentialwerstäÄer bilden, wobei die Ausgangssignale' fön ieii isit dem Kellektoresi der Tran-Bistoren Y^ und Yg verbundenem tasehlßssen 19 und 20 abgenommen werden.

Mit einem Steuerkreis gemäß Fig. k kann ein Ausgangssignal mit konstantem Gleichepannungwei't zwlseten den Anschlüssen 9 und 10 abgenommen werden. In Fig. ^l> sind entsprechende Elemente mit denselben Bezugsseiehen wie in tai Fig. i und 3 versehen. 0er Ste»erkreis enthält anstelle «S®s bei den Fig. 1 und 3 vorgesehenen Steisertransistors i die fs-'S'asistoren 21 und 22, deren Emitter an die Se? TraaslütaseE 23 iaä 24 angeschlossen ist, deren Baelsastschlttss© 26_s 3? nit diaer festen Vorspannung •versorgt werden uoi die im Kollektorei&tiig&ngsbevelch arbeiten» die Kollektoren der Trasisistsrora 21 und 22 Kind miteinander verbunden ηηά an den YeybiBäungspsssÄt «tor HMerstSnde v^ und r₂ angeschlossen; ihre Basen sinä ®±t®ln®xiü®?? verbunden und an einen Steuereignaleing©ng3SBs©eSilMS 2§ asgeselilossen» Die Emitter der Transistoren 2i_s 13 waa 22₉2k sind f®i»u©F geKelnsam an· den Kollektor «Isms Transistors I^ @Fig@@@hle©!3€Ki₉ übt einen Konstantstroiakrels ¥©n 31® bildet, Isfe &©i dies©!¹ Schaltung der Wert eines dem InacSiluS 25 siiga£ltas?teR St®a©ri9£gRaleB üledriger als ein vorgegebener Mept und befinden sieh Ü£e Trasßsistoren 31'isnd 22 in nicht leiteside» Zustand nai die toasisi-itoreia 23 und 2k ira leiteaöQB ZustiSii<S_a s® f HeSfe ©in Stroa I© ist Widerstand H₄,

Transietör Q^, fyansistos⁵ 23 und im Vlde?etend Bg, Transistor Q₂

Miäerstand |4» J©(SQeh kein Strom in ü©n Dioden B₁ und D^; to= bilden däe Transistoren Q^ lä^i Qg toisien Differential« und «s varte« di© Sigsaal© S^ und S₃₁ aleht zu den- An-9 und 10 öbertragen* An öers Jtesslillieeen, 9 unä 10

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den Gleichspannungen Vg-IoRo₉ die um d«n vom Strom Xo an den Widerständen R₁ und H₂ bewirktes Sparamnge&bfall XoRo niedriger als die Spannung Vg sind.

Übersteigt dagegen der Wert des den Anschluß 25 cugeführten Steuersignales den vorgegebenen Wert, so sind die Steutrtransietoren 21 und 22 Im leitenden Zustand. In diese» Falle wird der Spannungswert des de» Anschluß 25, d.h. den Transistoren 21 und 22, sugefuhrten Steuereignales höher als die feste Vorspannung gewählt» die der Basis derTransistoren 23 und 2h zugeführt wird, so daß die Impedansen der Transistoren 21 und 22 extrem niedrig sind. Die Impedanzen der Transistoren 23 und 24 sind daher wesentlich höher als dl· dar Stromwege von den Emittern der Transistoren Q^ und Q₂ su den Emittern der Transistoren 23 und 24. Die Ström Xo fließen daher sum Transistor 21 Über den Widerstand R₁, den Transistor Q₁, die Diode D₁, den Widerstand T₁ und sub Transistor 22 fiber den Widerstand R₂,-den Transistor Q₂, die Diode Dg und den Widerstand r₂, wie gestrichelt angedeutet» Auch in dieses Falle werden daher an den Anschlüssen 9 und 10 Gleiehspanmmgsn Vg-IoRo abgenomen. Die StrOme Io fließen fiber dia leitenden Dioden Dj und D₂, so daß die Transistoren Q₁ und Q₂ einen Differentialverstärker bilden und die Signale S^ und S₂ au dan Anseialfissen 9 und 10 gelangen und sieh den Gleichspannungen Vg-IoRo überlagern. Infolgedessen wird, wie Flg. 2C zeigt» ein Signal erseugt, dessen flleichspannungswart'nichtschwankt·

Die obige Beschreibung erfolgte ffir den Fall* daß die entgegengesetst gepolten Eingangssignal« den ersten und anreiten Transistor Q₁ bsw. Q₂ sugaführt werden; das Eingangssignal sniß jedoch nicht unbedingt des zweiten Transistor Q₂ sugafGhrt werden. In diese» Falle fließt der Signalatroai aufgrund des Signales S₂ nicht, so daß der Vert des SignälBtro&es und demgemäß .der des Ausgangssignales 1/2 des oben erwähnten ist. Wird das Ausgangs signal vom Anschluß 9 abgenommen, so kann der Lastwiderstand R₂ entfallenjwird das Ausgangssignal vom Anschluß 10 ab-

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genommen, so ist der Lastwiderstand R₁ entbehrlich. Die Konstant-Btroraquellen brauchen ferner nicht unbedingt aus Transistoren zu bestehen, sondern können beispielsweise aus großen Widerständen bestehen. Die Widerstände r^ und r₂ können in manchen Fällen weggelassen werden.

Durch Steuerung des leitenden und nicht leitenden Zustandes der Steuertranslstoren mit dem Steuersignal kann man erreichen» daß der beschriebene Traneistorkreis eine Torwirkung bezüglich des Eingangssignales in zwei Betriebsweisen enthält, in denen ψ . er einen Differentialverstärker bildet oder nicht bildet; die erfindungsgemäße Schaltung 1st daher zur Verwendung als Torkreis oder Schaltkreis sehr geeignet. Wird ferner dfer Transistorkreis als Differentialverstärker betrieben, so kann seine Verstärkung durch das Steuersignal gesteuert werden; die erfindungsgemäße Schaltung kann daher als Schaltung zur automatischen Verstärkungssteuerung verwendet werden. Wird ferner den Eingangsanschlfissen als Eingangssignal ein zusammengesetzter Farbsignal-Subträger zugeführt, der aus Farb-Subträgern von 3,58 MHz besteht, die Jeweils durch verschiedene Farbsignal· amplitudenmoduliert sind und gegenseitig außer Phase sind, und werden als Steuersignal Be*uge-Subträger von 3>58 MKe eugeführt, die Je- _ wells in Phase mit den Farb-Subträgern sind, so kann eine Tor-™ schaltung für den Eingangs-Farbsignal-Subträger durch die Bezugs· Subträger erfolgen und damit ein Farb-Demodulatorkreis gewonnen werden. Die erflndungsgemäße Schaltung kann somit als Phasendetektorkreis oder als Synohrondetektorkreis benutzt werden und eignet sich somit für viele Verwendungszwecke. Dl« erflndungsgemlße Schaltung kann au* Traneiltoren, Dioden und Widerstanden aufgebaut und leicht in eine integrierte Form gebracht werden.

Bei den erläuterten Auiführungebeieplelen sind npn-Transistoren vorgesehen. Es versteht sich, daß sie durch pnp-Transistoren, ersetzt werden können. Man kann ferner Feldeffekttransistoren benutzen, die in gleicher Weise wie oben beschrie-

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ben geschaltet werden können, wenn man für die Basis, den Emitter und den Kollektor der npn- oder pnp-Traneletoren Jewell».; Torelektrode, "source^-Elektrode bsw. "drain"-Elektrode setit.

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Claims (8)

1. 2013283 - ίο ~

   Patentansprüche

   (iJ) TransisiorseteXfettog mit einem Transietorpaar« von dem Jeder Transistor eine erste, zweite und dritte Elektrode aufweist, wobei wenigstens einer dieser ersten Elektroden ein Eingangssignal zugeführt wird,, ferner mit Schaltungselement en zur Gewinnung eines Ausgangselgnale® von wenigstens einer der aweiten Elektroden sowie mit an die dritten Elektroden angeschlossenen Sohaltungielementen £tsr Erzeugung ©inas konstanten Stromes, dadurch gekennseiehsset, daß ein DIoitesspaar vorgesehen ist, das eine Reihenschaltung swieche» den dritten Elektroden bildet, und daß »wischen den Dioden dieses Paares Steuerelemente angeschlossen »iod, die eine Schaltung de3 Diodenpaarsε aufgrund eines Steuersignales bewirken.
2. 2.) Transistorschaltung nach Ansprueii 1, dadurch gekennzeichnet, daß di© erste, zweit® und'teifcfc© Elektrode durch Basis, Kollektor und Emitter gebildet werten*
3. 3.) Transistorschaltung aaeh Jtasprasls I₉ a&aureh gekennzeichnet, daß die erst3_s sweit® unü uritt® Elektrode durch Basis, Emitter und Kollektor gebildet werden.
4. Ii.) Transistorechaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente zur @ewisinung «sines Ausgange signale s durch ein Iiapedan se lament gebildet wwd®n₃ das zwischen der stweitsn Elektrode und einer Sparmungaquelle angeordnet ist.
5. 5.) TranaistoFsohaltung nach Anspruch 1, daduroh gekenn@9ichnet, daft die beiden Dioden Xn entgegengesetzter Polling miteinander in Reih® geschaltet sind.
6. 6.) Translstors3haltung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß zu den Steuerelementen ein mit &©m Steuersignal gespeister Transistor» gehört.

   '- ii -■■-'..
7. 7.) Transistorschalter nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar von Transistoren, das einen Differentialverstärker bildet, «wischen den Ausgangsanschlüssen des ersten Transietorpaaree angeordnet 1st.
8. 8.) Transietorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelenente ein Traneistorpaar enthalten, das an den Verbindungspunkt des Diodenpaares angeschlossen ißt.

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