DE2021108B2 - Differentialverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Differentialverstärker entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. ^r>r>

Ein derartiger Differentialverstärker ist aus der DE-AS 1218 525 bekannt. Bei diesem Verstärker erfolgt die Zufuhr eines zu verstärkenden Signals und von Steuerimpulsen mittels Übertragern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Differentialverstärker der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß er zum Aufbau in integrierter Bauweise sind, ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung duich die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ^b5 angegebenen Merkmale. Durch diese Ausbildung ist es möglich, einen Differentialverstärker ohne Verwendung induktiver und kapazitiver Elemente aufzubauen. Dieser Differentialverstärker kann je nach Arbeitsweise der Steuerstromquelle zur Signalunterdrückung, -dämpfung oder -verstärkung verwendet werden und eignet sich besonders als Torschaltung, Schaltkreis oder Phasendemodulator für Farbfernsehsignal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 6 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsbeispiele des Differentialverstärkers und

Fig.5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Differentialverstärkers.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Differentialverstärker sind die Emitter zweier Transistoren Q\ und Q₂ mit den Emittern zweier Transistoren Qs und Qa verbunden. Der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Qi und Qi ist mit dem Kollektor eines Transistors X] verbunden, der als Konstantstromquelle dient, und der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Q₂ und Qa ist mit dem Kollektor eines Transistors X₂ verbunden, der ebenfalls als Konstantstromquelle dient.

Die Kollektoren der Transistoren Q] und Q₂ sind über Lastwiderstände R] und R₂ mit einem Betriebsspannungsanschluß 1 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren Q₃ und Qa sind direkt mit dem Betriebsspannungsanschluß 1 verbunden. Der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Q] und Q₃ und der Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren Q₂ und Qa sind über einen Widerstand 2 miteinander verbunden, können jedoch auch unmittelbar miteinander verbunden sein.

Die Basen der Transistoren X] und X₂, erhalten von einem Betriebsspannungsanschluß 3 eine feste Vorspannung. Ihre Emitter sind miteinander verbunden und über einen Widerstand 4 an Masse angeschlossen. Die Basen der Transistoren Q] und Qi sind mit Eingangsanschlüssen 5i und 52 verbunden und werden mit einer geeigneten Vorspannung versorgt. Ihre Kollektoren sind mit Ausgangsanschlüssen 6| und 62 verbunden. Die Basen der Transistoren Q₃ und Qa sind mit einem gemeinsamen Steuersignaleingangsanschluß 7 verbunden. Die Transistoren Xi und X₂ arbeiten im Kollektor-Sättigungsbereich und wirken als Konstantstromquellen, so daß selbst durch eine Änderung ihres Kollektorpotentials praktisch keine Änderung der Koliektorströme verursacht wird.

Es sei angenommen, daß die Basis des Transistors Q] vom Anschluß 5| ein Wechselspannungssignal S] erhält, und daß die Basen der Transistoren Q₃ und Qa vom Anschluß 7 mit einem Steuersignal 12 versorgt werden, wie es Fig.5A zeigt. Befindet sich das Steuersignal 12 im Zustand »1« (Fig.5A), so sind die Transistoren Qi und Qa leitend; in diesem Falle sind die Transistoren Q] und Q₂ infolge des Anstiegs ihres Emitterpotentials gesperrt. Beim Einschalten der Transistoren Q₃ und Qa wirkt die Schaltung somit nicht als Differentialverstärker. Daher erhält man eine Gleichspannung Vg, wie sie die F i g. 5B und 5C durch die geraden Linien 81 und 82 zeigen, an den Ausgangsanschlüssen 61 und 62.

Befindet sich das Steuersignal 12 im Zustand »0«, so sind die Transistoren Q₃ und Qa nicht leitend und die Transistoren Q] und Q₂ leitend. Sind in diesem Falle die Kennwerte der Transistoren Q] und Q₂ sowie ΛΊ und X₂ sowie die Widerstandswerte der Widerstände R] und R₂ einander gleich, so fließen die Kollektorgleichströme /0 der Transistoren Q] und Q₂ auch über die Transistoren X] und X₂.

Wird das Eingangssignal S] der Basis des Transistors Q] zugeführt, so fließt ein diesem Eingangssigna!

entsprechender Signalstrom zu den Transistoren <?i und Qi. In der positiven Halbwelle des Signals Si vergrößert sich der Kollektorstrom des Transistors Q_x; die Kollektorströme der Transistoren X\ und Xj werden dagegen konstant gehalten; demgemäß fließt der auf dem Eingangssignal Si beruhende Signalstrom über den Transistor Q₁, den Widerstand 2 und den Transistor Q₂, wie in F i g. 2 der Pfeil 9 zeigt

In der negativen Halbwelle des Signals St fließt der Signalstrom i& entgegengesetzter Richtung. Die Schaltung wirkt in diesem Falle somit für das Eingangssignal als Differentialverstärker und liefert an den Ausgangsanschlüssen 6| und 67 Wechselstromausgangssignale 111 und H₂, die um Gleichspannungswerte schwanken, die durch die gestrichelten Linien 1Oi und IO2 in den F i g. 5B und 5C gezeigt sind. Die Gleichspannungswerte sind gegenüber der Versorgungsspannung Vb am Anschluß 1 um Spannungsabfälle R\Io und RtJo niedriger; es handelt sich dabei um die Spannungsabfälle der kollektorströme /0 der Transistoren Q₁ und Q2 an den Widerständen R\ und Rj. Die resultierenden Ausgangssignale lli und II2 weisen entgegengesetzte Phase auf.

Wird ein dem Eingangssignal Si in der Phase entgegengesetztes Eingangssignal S₂ der Basis des Transistors Q2 zugeführt, so wird der über den Widerstand 2 fließende Strom doppelt so groß, als wenn nur das Eingangssignal Si dem Transistor Q\ zugeführt wird. Die an den Anschlüssen 61 und 62 zur Verfügung stehenden Ausgangssignale lli und II2 sind somit doppelt so groß, als wenn nur das Eingangssignal Si dem Transistor Q\ zugeführt wird.

Die an den Anschlüssen 61 und 62 abgenommenen Gleichspannungswerte der Ausgangssignale hängen davon ab, ob die Schaltung als Differentialverstärker wirkt oder nicht. Wird jedoch die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen der Anschlüsse 61 und 62 als Ausgangssignal abgenommen, so können die Ausgangsgleichspannungswerte in beiden Fällen einander gleichgemacht werden (wie Fig.5D zeigt), indem die Spannungsabfälle der Kollektorgleichströme /₀ an den Widerständen R\ und R₂ einander gleichgemacht werden. Da die Ausgangssignale 111 und 112 in der Phase einander entgegengesetzt sind, wird die Amplitude des Wechselspannungsausgangssignals 13, die im Falle der Wirkung der Schaltung als Differentialverstärker erzeugt wird, doppelt so groß wie die der Signale Ui und 112.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der im Gegensatz zu Fig. 1 die Kollektoren der Transistoren Q\ und Q₃ sowie der Transistoren Qz und Q* miteinander verbunden sind. Selbst wenn bei dieser Schaltung die Transistoren Q\ und Qz nicht leitend sind, sind die Transistoren Qs und Qa leitend, so daß ihre Koiiektorgleichströme /0 über die Widerstände R\ und Rz fließen; die am Anschluß 61 und 62 abgenommene Gleichspannung nimmt daher den Wert gemäß F i g. 5E an.

Selbst wenn die Kollektoren der Transistoren Q₃ und Qa nicht mit den Kollektoren der Transistoren Qt und Q₁ verbunden sind wie im Falle der Fig.3, können die ■> Ausgangsgleichspannungswerte wie im Falle der F i g. 3 einander gleichgemacht werden (wie dies in Fig.5D dargestellt ist), indem die an den Anschlüssen 61 und 6₂ der Schaltung der F i g. 1 gewonnenen Ausgangssignale den Basen der Transistoren Vi und V₂ zugeführt werden,

in die einen Differentialverstärker bilden, wie F i g. 4 zeigt.

Beim Beispiel der Fig.3 sind zwei Paare von

Transistoren <?i, Q₂ und Q₃, Qa vorgesehen; die Transistoren Q₃ und Qa können jedoch entfallen.

Wird die Frequenz des sinusförmigen Steuersignals

r> 14 gleich der des Eingangssignals Si gewählt, und befindet sich das Eingangssignal Si in Phase mit dem Steuersignal 14, so sind die Transistoren <?i und Q₂ in der negativen Halbwelle des Eingangssignals Si leitend, was in Fig. 6C durch die Schraffur angedeutet ist.

Infolgedessen ist der Mittelwert des in dieser Zeit über den Lastwiderstand Rt fließenden Stromes ein Minimum.

Hat das Eingangssignal Si gegenüber dem Steuersignal 14 eine Phasenvoreilung von 90° (F i g. 6D), so sind

.'i die Transistoren Qt und Q₂ in der vom positiven bis zum negativen Scheitelwert des Eingangssignals Si reichenden Halbwelle leitend. Demgemäß ist der Mittelwert des während dieser Zeit über den Lastwiderstand Rt fließenden Stromes gleich Null.

in Eilt das Eingangssignal Si gegenüber dem Steuersignal 14 um 180° voraus (Fig. 6E), so sind die Transistoren Qt und Q₂ in der positiven Halbwelle des Eingangssignals Si leitend, so daß der Mittelwert des über den Lastwiderstand Rt fließenden Signalstroms ein

i'i Maximum wird.

Nimmt man daher das Ausgangssignal vom Ausgangsanschiuß 61 über ein Tiefpaßfilter ab, so wird vom Filter eine Ausgangsspannung proportional zur Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal Si und dem sinusförmigen Steuersignal 14 gewonnen. Ist das Eingangssignal Si ein moduliertes Signal derselben Frequenz, so kann daher ein demoduliertes Ausgangssignal gewonnen und damit eine Synchrongleichrichtung erreicht werden.

·)■'> Die beschriebenen Schaltungsanordnungen eignen sich auch als Farbdemodulatoren für Farbfernsehempfänger, wenn den Eingangsanschlüssen als Eingangssignal ein zusammengesetzter Farbsignal-Subträger zugeführt wird, der aus Farb-Subträgern von 3,58 MHz

">» besteht, die jeweils durch verschiedene Farbsignale amplitudenmoduliert und gegenseitig außer Phase sind, und als Steuersignal Bezugs-Subträger vor. 3,58MHz zugeführt werden, die jeweils in Phase mit den Farb-Subträgern sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Differentialverstärker zur Verstärkung, Dämpfung oder Unterdrückung einer Signalspannung, dessen Ausgangssignal proportional der Phasendif- ■> ferenz zwischen einem Eingangssignal und einem sinusförmig verlaufenden Steuersignal ist oder der bei einem modulierten Eingangssignal derselben Frequenz wie das Steuersignal ein demoduliertes Ausgangssignal erzeugt, bestehend aus einem Paar Transistoren mit jeweils drei Elektroden, deren ersten Elektroden die Signalspannung gegenphasig zugeführt wird, an deren zweiten Elektroden, die über Lastelemente mit einem ersten Bezugsspannungsanschluß verbunden sind, das Ausgangssignal '^Γ) abgenommen wird, und deren drit'en Elektroden mit einem zweiten Betriebsspannungsanschluß sowie über eine Impedanz miteinander verbunden sind, und einer die Leitfähigkeit der Transistoren beeinflussenden Steuerspannungsquelle, dadurch ?'> gekennzeichnet, daß zwischen die dritten Elektroden des Transistorpaares (Qu Q₂) und den zweiten Betriebsspannungsanschluß als Konstantstromquellen betriebene Transistoren (X\, X₂) geschaltet sind, deren Emitter mit dem zweiten ^r> Betriebsspannungsanschluß, deren Kollektoren mit den dritten Elektroden des Transistorpaares (Qu Q2) und deren Basen mit einer Vorspannungsquelle verbunden sind, und daß jedem Transistor des Transistorpaares (Q], Q2) ein weiterer Transistor (Qi, ^m Qa) derart zugeordnet ist, daß jeweils die dritten Elektroden miteinander verbunden sind, daß die zweiten Elektroden der weiteren Transistoren (Qi, Qi) mit dem ersten Betriebsspannungsanschluß und daß die ersten Elektroden miteinander und mit der ⁾⁵ Steuerspannungsquelle (7) verbunden sind.

2. Differentialverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Elektrode der Transistorpaare (Qu Q₂; Q₃, Qa) durch Basis, Kollektor und Emitter gebildet sind. ^4(l

3. Differentialverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elektrode des weiteren Transistorpaares (Q₃, Qa) mit den zweiten Elektroden des ersten Transistorpaares (Qu Q2) verbunden sind. ^4r>

4. Differentialverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal über als Differentialverstärker geschaltete Transistoren (Y\, Y₂) abgenommen wird.

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