DE2037721B2 - Integrierbare gyratorschaltung - Google Patents
Integrierbare gyratorschaltungInfo
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- DE2037721B2 DE2037721B2 DE19702037721 DE2037721A DE2037721B2 DE 2037721 B2 DE2037721 B2 DE 2037721B2 DE 19702037721 DE19702037721 DE 19702037721 DE 2037721 A DE2037721 A DE 2037721A DE 2037721 B2 DE2037721 B2 DE 2037721B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/40—Impedance converters
- H03H11/42—Gyrators
Landscapes
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Description
Bei der Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen ist es im Hinblick auf die hier zur Anwendung
kommende Dickfilm-Dünnfilm- und monolithische Technik im allgemeinen erforderlich, Induktivitäten
durch Halbleiterersatzschaltungen zu realisieren, die ihrerseits wiederum im Hinblick auf eine Optimierung
mit einer möglichst geringen Anzahl von Widerständen und Kondensatoren auskommen sollen.
Eine in der Literatur zwischenzeitlich vielfach diskutiertc
Halbleiterersatzschaltung zur Realisierung von Induktivitäten ist der Gyrator. Er stellt einen
positiven Impedanzinverter dar. der eine an seinem Eingang angeschlossene Kapazität an seinem Ausgang
als Induktivität in Erscheinung treten läßt. Um mit Hilfe eines Gyrators Induktivitäten mit ausreichender
Güte zu verwirklichen, müssen an die Gyratorschaltung hohe Anforderungen hinsichtlich geringer
Ubertragungsverluste, hoher Temperaturstabilität, guter Gleichtaktunterdrückung, einer weitgehenden
Unabhängigkeit von Versorgungsspannungsschwankungen und hohem Eingangs- und Ausgangswiderstand
gestellt werden. Gyratorschaltungen, die diese Forderungen weitgehend erfüllen, machen im allgemeinen
von zwei antiparallel geschalteten spannungsgesteuerten Stromquellen Gebrauch. Um sie universeil
anwenden zu können, muß weiterhin eine schwimmende Ausführung wenigstens eines der Gyratoranschlußpaare
gefordert werden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen solchen schwimmenden bzw. halbschwimmenden integrierbaren
Gyrator, bestehend aus zwei antiparallelgeschalteten, als Differenzverstärker aufgebauten
spannungsgesteuerten Stromverstärkern, bei dem die Verstärkertransistoren der Differenzverstärker
kollektorseitig wenigstens teilweise gegen Stromquellen arbeiten, und bei dem die Differenzverstärk
<_r ein- und ausgangsseitig unter Ausschluß einer Gleichstromabblockung zusammengeschaltet sind.
Eine solche Gyratorschaltung, die beispielsweise durch die Literaturstclle »Electronics Letters«, 10. JuI
1969, Vol. 5. Nr. 14, Seiten 309 und 310. bekanntgeworden ist. zeichnet sich durch einen besonder«
einfachen Aufbau aus, bei dem ausschließlich Transistoren und Widerstände zur Anwendung gelangen
Der unvermeidliche Gleichspannuncsversatz zwischer Ein- und Ausgang der verwendeten Differenzverstär
ker wird hier im Hinblick auf die antiparallele Zu sammenschaltung dadurch kompensiert, daß die Dif
f nzverstärker mjt zueinander komplementären
Transistoren aufgebaut sind. Dieser Sachverhalt weist im Hinblick auf eine Fertigung der Gyratorschaltung
• monolithischer Technik einen Nachteil auf. weil
hi»r die Verstärkertransistoren des einen Differenzverstärkers
als vertikale Transistoren und die Verstärkertransistoren des anderen Djferenzverstärkers als
laterale Transistoren gestaltet werden müssen. Laterale Transistoren haben gegenüber vertikalen Transistoren
wesentlich ungünstigere elektrische Eigenschaften- insbesondere eine verminderte Stromverstärkung
bei relativ großen Fertignngstoleranzen. Es ergeben" sich dadurch Schwierigkeiten, die an eine
solche Gyratorschaltung zu stellenden, einleitend geschilderten hohen Anforderungen zu erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen intearierbaren Gyrator der genannten Art anzugeben,
bei =dem die Differenzverstärker ein- und ausgangsseitis
ebenfalls unter Ausschluß einer Gleichstromabblockung
zusammengeschaltet sind, jedoch die durch die Verwendung von komplementären Transistoren
auftretenden Schwierigkeiten vermieden sind.
Dii-M- Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
nelö*a. J^iß "die Verstärkertransistoren der beiden
Differenzverstärker vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind und daß wenigstens eine kollektorseitige Stromquelle
eines der beiden Differenzverstärker als strom- !zesieuerte Stromquelle ausgebildet ist. deren Ausgang
den Ausgang des betreffenden Differenzverstärkers
abgibt.
Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis /imruide. daß sich der bei Aufbau der Differenz-
\crstiirker mit Verstärkertransistoren vom gleichen I eiifiihigkeitstyp auftretende Gleichspannungsversat/
/wischen Ein- und Ausgang der Differenzverstärker dadurch in einfacher Weise kompensieren
laßt, daß bei einem der Differenzverstärker die kollekto^eitic
sowieso vorhandenen Stromquellen als stronieesteuerte Stromquellen ausgeführt werden,
deren Ausgänge die ausgangsseitigen Anschlüsse des betreffenden Differenzverstärker sind. Hierbei läßt
sich dann in einfacher Weise der vorhandene Gleichspannungsversatz über die stromgesteuerte Stromquelle
ausgleichen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die stromgesteuerte Stromquelle aus drei gleichen,
zu cien Verstärkertransistoren der Dilferenzver-uirker
komplementären Transistoren, von denen der er^te Transistor mit seinem auf einem Bezugspotential
liegenden Emitter dem Emitter und mit seiner Basis der Basis und dem Kollektor des zweiten
Transistors parallel geschaltet ist, während sein mit der Basis des dritten Transistors verbundener Kollektor
den Stromeingang bildet und der Kollektor des dritten Transistors, dessen Emitter an die Basis und
den Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen transistoren noch sehr hohen Ansprüchen genügt
Zusäulich hat diese stromgesteuerte Stromquelle noch den Vorteil, daß sie eine Phasenumkehr des emgangsseitigen
Stroms am Ausgang bewirkt und somit "die für die Gyratoreigenschaft wichtige Phasenumkehr
in der Gesamtschaltung durchführt.
Besonders günstig gestalten sich die Verhaltnisse dadurch, daß" die "stromgesteuerte Stromquelle im
Bereich eines der beiden Differenzverstärker mit
ihrem Ausgang gegen eine Stromquelle arbeitet, über die ein EhWngsanschluß des anderen der beiden
Differenzverstärker mit einem Bezugspotential in
Verbindung steht.
Für den" universellen Einsatz des Gyrators nach der Erfindung ist es zweckmäßig, die fur den \er-Stärkerausgang
maßgeblichen beiden VerstarKertransistoren eines ein- oder mehrstufig aufgebauten
Differenzverstärkers emitterseiüg einerseits durch
einen Koppelwiderstand (Gy rations widerstand) rnit-
*> einander zu verbinden und andererseits jeweils über
eine Stromquelle an das emitterseitige Bezugspotential
anzuschließen. Auf diese Weise wird namhch
erreicht, daß die Gyrationswiderstande gleicnstromfrei sind, so daß der Arbe.tspunkt der Oyratoren
*5 nicht von der Größe der Gyrationswiderstande abhängig
ist. Kommt es beim Gyrator nach dei trnndung
primär auf eine hohe Arbeitspunktstabihtat
an, die auch auf Kosten einer Herabsetzung der Gute anzustreben ist. so kann dies, wie die Literaturs eile
»IEEE Transactions on Circuit Theory«. May V)M.
Vol. CT-16. Nr. 2. Seiten 261 und 262 angibt, dadurch
erreicht werden, daß die Ein- und Ausgangsanschlüsse
des Gyrators mit den Anschlüssen fur die
Gyrationswiderstande vertauscht werden Das trgcbnis
ist nämlich in diesem Falle wiederum cη Gyrator, der in bezug aut die Ausgangsg>ratorschal-
<ung günstigere Eigenschaften hinsichtlich der-Arbeitspunktstabilität
aufweist Dieser günstigen
Arbeitspunktstabilität steht jedoch eme gerinne
Güte gegenüber, da in diesem Falle die En.Ul widerstände
der Vcrstärkertrans.storen der D1(Teren .erstärker
als Serienw.dcrstande ,m^Hinbhck^auf de
Abschlußimpedanzen am Ein- und Ausgang des Gvrators nicht mehr vcrnachlassigbar sind.
« Zweckmäßig ist die G> ratorschaltung so ausgefuhrt,
daß die Gyrat.onswiderstande exteη av
schließbar sind. Auf diese Weise aßt sich ,e nach
der Anwendungsart die gewünschte Große fur die
Gyrationswiderstande frei festlegen und darüber
hinaus die Gyratorschaltung je nachdem in der t.ncn
oder in der anderen Grundschaltung ^ reiben
Um bei der Gesamtschaltung mit einem N η mum
an Widerständen auszukommen, ,st es sinnvoll, die
verwendeten Stromquellen zu von einem Referenz strom festgelegten ^J ^— ;
die SJr
, o __ n, durch die Literaturstelle
»IEEE Journal of Solid State Circuits«. Vol. SC-3, Nr. 4. Dezember 1968, Seiten 341 bis 348.
insbesondere auf Seite 344, F i g. 6 a. bckanntgewor
denen stromgesteuerten Stromquelle weist einen sehr hohen Innenwiderstand auf, und kommt ohne Widerstände
aus. Die Ausführung ihrer Transistoren in einer zu den Verstärkertransistoren der Differenzverstärker
komplementären Leitfähigkeit stellt keine Beeinträchtigung der Gesamtschaltung dar. weil diese
Stromquelle auch in ihrer Ausführung mit Lateralmisuiiiusst
sämtlicher einer w. gehöriger Transistoren an den
durchfiossenen, gegebenenfalls ,.,.. spannungsteiler erweiterten Referer
allel angeschaltet.
Zur Erzielung extrem hoher Ein- ~. widerstände ist es zweckmäßig, jeden _
stärker zweistufig auszuführen und hierbei die Verstärkertransistoren derEingangsstufen mit ihre Emitter
unmittelbar mit der Basis des zugehörigen Verstärkertransistoren der Eingangsstufen mit :u-" Pmit-
Kollektor unmittelbar mit dem kollektorscitigen Bezugspotential
zu verbinden.
An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielcn soll die Erfindung im folgenden
noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bdcutet
F i g. 1 eine schwimmende Ausführung eines Gyrators nach der Erfindung,
F i g. 2 eine halbschwimmende Ausführungsform eines Gyrators nach der Erfindung,
F i g. 3 eine aus drei Transistoren bestehende stromgesteuerte Stromquelle,
F i g. 4 eine Stromquellenbank,
F i g. 5 eine weitere halbschwimmende Ausführungsform eines Gyrators nach der Erfindung.
In der Gyratorschaltung nach F i g. 1 sind die beiden Verstärkertransistoren des ersten Differenzverstärkers
mit Tr 1 und Tr 2 und die beiden Verstärkertransistoren des zweiten Differenzverstärkers mit
Tr 3 und TrA bezeichnet. Emitterseitig sind die beiden
Verstärkertransistoren einerseits des ersten und andererseits des zweiten Differenzverstärkers über den
sogenannten Gyrationswiderstand Rg miteinander verbunden. Außerdem ist jeder Emitter über eine
Stromquelle mit einem ersten negativen Bezugspotential V— verbunden. Diese Stromquellen sind
entsprechend ihrer Zugehörigkeit zu den verschiedenen Verstärkertransistoren mit Ql bis Q A bezeichnet.
Kollektorseitig sind die Verstärkertransistoren Tr 1 und Tr 2 des ersten Differenzverstärkers über den
Eingang einer stromgesteuerten Stromquelle Q10
und (?20 mit einem zweiten positiven Bezugspotential
V -> verbunden. In entsprechender Weise sind die Kollektoren der Verstärkertransistoren des zweiten
Differenzverstärkers über Stromquellen Q 3' und Q A mit dem zweiten positiven Bezugspotential V verbunden.
Beide Differenzverstärker sind im Sinne der Realisierung einer Gyratorschaltung einander
antiparallel geschaltet, und zwar sind die kollektorseitigen, den Ausgang des zweiten Differenzverstärkers
darstellenden Anschlüsse mit den basisseitigen, den Eingang des Gyrators darstellenden Anschlüssen
1 und 2 des ersten Differenzverstärkers verbunden. Die basisseitigen. den Eingang des zweiten Difterenzverstärkcrs
darstellenden Anschlüsse 3 und 4. die hierbei die ausgangsseitigen Anschlüsse der
Gyratorschaltung darstellen, sind ihrerseits mit den Ausgängen der stromgesteuerten Stromquellen Q 10
und Q 20 zusammengeschaltet.
Die für den Gyrator wesentliche Phasenumkehr in Abhängigkeit der Übertragungsrichtung durch den
Vierpol kann entweder durch kreuzweise Vertauschung zweier Anschlüsse eines der beiden Differenzverstärker bei der antiparanelen Zusammenschaltung erreicht werden oder aber, wie noch
ausgeführt werden wird, bei geeigneter Gestaltung der stromgesteuerten Stromquellen Q10 und Q 20 m
diesen Stromquellen vorgenommen werden.
We F i g. 1 erkennen läßt, enthält die Gvratorschaltung noch zwei weitere Stromquellen Q 3" und
Q 4". die zwischen der Basis des Transistor Tr 3 bzw.
des Transistors Tr 4 und dem ersten negativen Bezugspotential V— angeordnet sind. Die *tromgesteucrten Stromquellen Q10 und Q 20 arbeiten nth
anderen Worten ausgangsseitig gegen die Stromquellen 03" und QA". Auf diese Weise läßt sich
eine hohe zeitliche Konstanz der einmal eingestellten Gleichströme erzielen.
Die in F i g. 2 dargestellte halbschwimmende Ausführung einer Gyratorschaltung nach der Erfindung
unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 lediglich durch den Fortfall der stromgesteuerten
Stromquelle Q10 und der Stromquelle Q 4". Der Fortfall dieser beiden Stromquellen wird
durch den nunmehr auf Masse liegenden Anschluß 4 des Ausgangs des Gyrators ermöglicht. Der Kollektor
des Transistors Tr 1 ist mit anderen Worten unmittelbar mit dem zweiten positiven Bezugspotential
V- verbunden, während die Basis des Transistors TrA an der negativen Gleichspannung Vo liegt.
Die Gleichspannung Vo an der Basis des Transistors Tr 4 des zweiten Differenzverstärkers muß soweit
negativ sein, damit ein Gleichspannungssprung \V zum Kollektor des Transistors Tr4, der
mit der Basis des Transistors Tr 1 verbunden ist. von solcher Art möglich ist, daß der Anschluß 1 auf Erdpotential
liegen kann. Die an der Basis des Tran-
ao sistors Tr 1 erzwungene Gleichspannung stellt sich
mit Rücksicht auf die Symmetrie der Anordnung auch an der Basis des Transistors TrI ein. Die kollektorseitig
an diesen Transistor auftretende, um den Betrag \V erhöhte Gleichspannung wird über die
»5 stromgesteuerte Stromquelle Q 20 auf den Wert Vo
am Ausgang reduziert, der seinerseits mit der Basis des Transistors Tr 3 verbunden ist. Der Gleichspannungsversatz
wird also hier über die stromgesteuerte Stromquelle ausgeglichen, so daß bei der antiparallelen
Zusammenschaltung der beiden Differenzverstärker keine Gleichstromabblockung in Form von
Kondensatoren vorgesehen werden muß.
Die Änderung der Gleichspannung zwischen Ein- und Ausgang der stromgesteuerten Stromquelle in
der durch die Schaltung gegebenen gewünschten Richtung wird dadurch herbeigeführt, daß die Transistoren,
mit denen diese stromgesteuerte Stromquelle zu realisieren ist. eine komplementäre Leitfähigkeit
im Hinblick auf die Verstärkertransistoren der Differenzverstärker aufweisen. Bei der in F i g. 2
dargestellten Ausführungsform sind die Verstärkertransistoren npn-Transistoren. Entsprechend müssen
die Transistoren der stromgesteuerten Stromquelle Q 20 pnp-Transistoren sein. Entsprechendes gilt für
«5 die schwimmende Ausführungsform nach Fig. 1.
Die Stromquellen Q 3' und Q A' müssen im Gegensatz zu den Stromquellen Q 1 bis Q A und Q 3" und
QA" in den Fig. 1 und 2 als pnp-Stromquellen ausgeführt
sein. Um eine besondere Einstellung dieser pnp-Stromqucllen zu vermeiden, werden sie zweckmäßig
ebenfalls als stromgesteuerte StromquelleTi realisiert, wobei der steuernde Strom durch zusatz
liehe npn-Stromquellen geliefert wird.
stromgesteuerten Stromquelle. Sie besteht aus dre Transistoren, die im Hinblick auf die Ausführunt
der Differenzverstärker als npn-Transistoren pnp Transistoren sind. Die Transistoren Tr V und Tr'
liegen mit ihrem Emitter auf dem positiven Bezugs
potential Γ . Der Kollektor des Transistors Tr is
mit dem den Eingang darstellenden Anschluß e de stromgesteuerten Stromquelle und der Kollektor de
Transistors Tr'" mh dem den Ausgang der strom gesteuerten Stromquelle darstellenden Anschluß 1
verbunden. Der Transistor Tr" wird als Diode be trieben und weist einen gemeinsamen Verbindungs
punkt zwischen Kollektor und Basis auf. An diese gemeinsamen Verbindungspunkt sind außerdem de
: c ι
Emitter des Transistors Tf" und die Basis des Tran- verbunden. Ferner ist der Emitter des Transistors
sistors Tf angeschaltet. Der in den Anschluß e hin- Tr 6 mit dem negativen Bezugspotential V— vereinfließende
Strom / 1 findet infolge der zwischen bunden, während am Kollektor des Transistors Tr 5
den Transistoren Tf und Tf" bestehenden Gegen- das positive Bezugspotential V + anliegt. Der Refekopplung
eine niederohmige Eingangsimpedanz vor. 5 renzgleichstrom Iref fließt in den gemeinsamen Ver-Die
Spannungsschwankungen am Anschluß e treten bindungspunkt des Kollektors des Transistors Tr 6
praktisch in gleicher Größe auch am Eimtter des mit der Basis des Transistors Tr 5 hinein. Die hin-Transistors
Tf" und damit auch an der Basis sichtlich ihrer Basisanschlüsse einander parallel gedes
Transistors Tf auf. Die in der Basis des schalteten ersten Transistoren der Stromquellen sind
Transistors Tf wirksamen Spannungsschwankungen io mit der Basis des Transistors Tr 6 bzw. dem Emitter
steuern diesen Transistor in dem Sinne aus, daß der des Transistors Tr 5 verbunden. Die einander parallel
in den Anschluß α hineinfließende Strom / 2 prak- geschalteten Basisanschlüsse der zweiten Transistoren
tisch ungehindert in den Kollektor des Transistors der Stromquellen sind ihrerseits an den Anschluß-
Tf" hineinfließen kann. Somit ist die Eingangsimpe- punkt des Referenzgleichstroms Iref angeschaltet,
danz für den Strom / 1 gleich der reziproken Steil- 15 Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel heit S des Transistors Tr". Da alle drei Transistoren unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach als unter sich gleich angesprochen werden können, F i g. 2 durch eine zweistufige Ausführung der DifTeist somit der in den Anschluß α hineinfließende ren/ver&tärker. Hierbei entsprechen die ausgangs-Strom / 2 gleich dem in den Eingang e hineinfließen- seitigen Verstärkerstufen mit den Transistoren Tr 1 den Strom/1. Dies gilt nicht nur für Gleichströme, *<> und 7 r 2 einerseits und Tr 3 und Tr 4 andererseits den sondern auch für den Gleichströmen gegebenenfalls einstufigen Differenzverstärkern der Gyratorschaltung überlagerte Wechselströme. Die Anwendung dieser nach F i g. 2. Die erste Stufe der zweistufigen Diffestromgesteuerten Stromquelle in einer der angegebe- renzverstärker wird beim ersten Differenzverstärker nen Schaltungen einschließlich der noch zu be- von den Transistoren Tr V und Tr 2' und beim zweisprechenden Ausführungsform nach F i g. 5 zeigt, daß as ten Differenzverstärker von den Transistoren Tr 3' sich der gewünschte, hiermit durchzuführende und Tr 4' gebildet. Diese Transistoren bilden jeweils Gleichspannungsversatz zwischen dem Ausgang des mit ihrem basisseitigen Anschluß einen Ein- bzw. einen Differenzverstärkers und dem Eingang des Ausgangsanschluß des Gyrators und arbeiten emitanderen Diffennzverstärkers in der gewünschten terseitig jeweils auf die Basis des zugehörigen Tran-Weise automatisch einstellt und sehr stabil ist. 3° sistors der zweiten Stufe. Kollektorseitig sind sie Die in den F i g. 1 und 2 lediglich schematisch unmittelbar mit dem ihnen zugehörigen positiven dargestellten Stromquellen Q1 bis Q 4 sowie Q 3" Bezugspotential V^- verbunden. Entgegen einer Dar- und Q 4" werden zur Einsparung von Widerständen lingtonschaltung, bei der die einander zugehörigen zweckmäßig zu einer Stromquellenbank zusammen- Transistoren einer Stufe kollektorseitig unmittelbar gefaßt, die in F i g. 4 beispielsweise und im Ausschnitt 35 verbunden sind, hat diese Schaltung den Vorteil einer dargestellt ist. Der Einfachheit halber sind lediglich geringeren Phasendrehung bei hohen Frequenzen,
zwei Stromquellen Q1 und Q 2 angegeben. Sie be- Zur Erzielung extrem hoher Ein- und Ausgangsstehen jeweils aus zwei npn-Transistoren in an sich widerstände können an Stelle einer mehrstufigen bekannter Kaskodeschaltung (Kaskodepaar), von Ausführung der Differenzverstärker als Verstärkerdenen der erste Transistor emitterseitig am negativen 40 transistoren sogenannte Ersatztransistoren verwendet Bezugspotential V— liegt während der Kollektor des werden, die ihrerseits aus zwei oder drei Transistozweiten Transistors den Ausgang der Stromquelle ren bestehen. Bekannte Ersatzschaltungen dieser Art darstellt und im allgemeinen mittelbar mit dem posi- sind beispielsweise das sogenannte Superpaar und das λ tiven Bezugspotential K ^ in Verbindung steht. Die sogenannte Supertriplett. I Basisanschlüsse der ersten Transistoren der Strom- 45 In den dargestellten Ausführungsformen nach den quellen Q1 und Q 2 einerseits und ihrer zweiten F i g. 1 bis 5 sind die Verstärkertransistoren der Transistoren andererseits sind jeweils einander par- Differenzverstärker einerseits und die Transistoren allel geschaltet und mit dem von einem Referenz- der einfachen Stromquellen als npn-Transistoren strom" Iref durchflossenen Referenzspannungsteiler ausgeführt. Selbstverständlich können diese Schalverbanden. Der Referenzspannimgstefler besteht da- 50 tungen in gleicher Weise mit pnp-Transistoren realibei ans den Transistoren TrS und Tr 6 vom npn-Typ, siert werden. Die entsprechenden Schaltungen nach die zusammen einen Verbundtransistor, and zwar ein den F i g. 1, 2, 4 and 5 mit pnp-Transistoren und der sogenanntes transparentes Paar bilden. Hierbei ist F i g. 3 mit npn-Transistoren werden in einfacher einerseits der Kollektor des Transistors Tr 6 nrit der Weise dadurch erhalten, daß die Pfeile im Emitter-Basis des Transistors Tr 5 nnd die Basis des Tran- 55 zweig der Transistoren umgedreht und die Potensistors 7>6 mit dem Emitter des Transistors TrS tiale V— und V-^ miteinander vertauscht werden.
danz für den Strom / 1 gleich der reziproken Steil- 15 Das in F i g. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel heit S des Transistors Tr". Da alle drei Transistoren unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach als unter sich gleich angesprochen werden können, F i g. 2 durch eine zweistufige Ausführung der DifTeist somit der in den Anschluß α hineinfließende ren/ver&tärker. Hierbei entsprechen die ausgangs-Strom / 2 gleich dem in den Eingang e hineinfließen- seitigen Verstärkerstufen mit den Transistoren Tr 1 den Strom/1. Dies gilt nicht nur für Gleichströme, *<> und 7 r 2 einerseits und Tr 3 und Tr 4 andererseits den sondern auch für den Gleichströmen gegebenenfalls einstufigen Differenzverstärkern der Gyratorschaltung überlagerte Wechselströme. Die Anwendung dieser nach F i g. 2. Die erste Stufe der zweistufigen Diffestromgesteuerten Stromquelle in einer der angegebe- renzverstärker wird beim ersten Differenzverstärker nen Schaltungen einschließlich der noch zu be- von den Transistoren Tr V und Tr 2' und beim zweisprechenden Ausführungsform nach F i g. 5 zeigt, daß as ten Differenzverstärker von den Transistoren Tr 3' sich der gewünschte, hiermit durchzuführende und Tr 4' gebildet. Diese Transistoren bilden jeweils Gleichspannungsversatz zwischen dem Ausgang des mit ihrem basisseitigen Anschluß einen Ein- bzw. einen Differenzverstärkers und dem Eingang des Ausgangsanschluß des Gyrators und arbeiten emitanderen Diffennzverstärkers in der gewünschten terseitig jeweils auf die Basis des zugehörigen Tran-Weise automatisch einstellt und sehr stabil ist. 3° sistors der zweiten Stufe. Kollektorseitig sind sie Die in den F i g. 1 und 2 lediglich schematisch unmittelbar mit dem ihnen zugehörigen positiven dargestellten Stromquellen Q1 bis Q 4 sowie Q 3" Bezugspotential V^- verbunden. Entgegen einer Dar- und Q 4" werden zur Einsparung von Widerständen lingtonschaltung, bei der die einander zugehörigen zweckmäßig zu einer Stromquellenbank zusammen- Transistoren einer Stufe kollektorseitig unmittelbar gefaßt, die in F i g. 4 beispielsweise und im Ausschnitt 35 verbunden sind, hat diese Schaltung den Vorteil einer dargestellt ist. Der Einfachheit halber sind lediglich geringeren Phasendrehung bei hohen Frequenzen,
zwei Stromquellen Q1 und Q 2 angegeben. Sie be- Zur Erzielung extrem hoher Ein- und Ausgangsstehen jeweils aus zwei npn-Transistoren in an sich widerstände können an Stelle einer mehrstufigen bekannter Kaskodeschaltung (Kaskodepaar), von Ausführung der Differenzverstärker als Verstärkerdenen der erste Transistor emitterseitig am negativen 40 transistoren sogenannte Ersatztransistoren verwendet Bezugspotential V— liegt während der Kollektor des werden, die ihrerseits aus zwei oder drei Transistozweiten Transistors den Ausgang der Stromquelle ren bestehen. Bekannte Ersatzschaltungen dieser Art darstellt und im allgemeinen mittelbar mit dem posi- sind beispielsweise das sogenannte Superpaar und das λ tiven Bezugspotential K ^ in Verbindung steht. Die sogenannte Supertriplett. I Basisanschlüsse der ersten Transistoren der Strom- 45 In den dargestellten Ausführungsformen nach den quellen Q1 und Q 2 einerseits und ihrer zweiten F i g. 1 bis 5 sind die Verstärkertransistoren der Transistoren andererseits sind jeweils einander par- Differenzverstärker einerseits und die Transistoren allel geschaltet und mit dem von einem Referenz- der einfachen Stromquellen als npn-Transistoren strom" Iref durchflossenen Referenzspannungsteiler ausgeführt. Selbstverständlich können diese Schalverbanden. Der Referenzspannimgstefler besteht da- 50 tungen in gleicher Weise mit pnp-Transistoren realibei ans den Transistoren TrS und Tr 6 vom npn-Typ, siert werden. Die entsprechenden Schaltungen nach die zusammen einen Verbundtransistor, and zwar ein den F i g. 1, 2, 4 and 5 mit pnp-Transistoren und der sogenanntes transparentes Paar bilden. Hierbei ist F i g. 3 mit npn-Transistoren werden in einfacher einerseits der Kollektor des Transistors Tr 6 nrit der Weise dadurch erhalten, daß die Pfeile im Emitter-Basis des Transistors Tr 5 nnd die Basis des Tran- 55 zweig der Transistoren umgedreht und die Potensistors 7>6 mit dem Emitter des Transistors TrS tiale V— und V-^ miteinander vertauscht werden.
309 533/419
Claims (8)
1. Integrierbarer Gyrator, bestehend aus zwei antiparallelgeschalteten, als Differenzverstärker
aufgebauten spannungsgesteuerten Stromverstärkern, bei dem die Verstärkertransistoren der
Differenzverstärker kollektorseitig wenigstens teilweise gegen Stromquellen arbeiten und bei dem
die Differenzverstärker ein- und ausgangsseitig unter Ausschluß einer Gleichstromabblockung
zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkertransistoren (Tr 1 bis Tr 4/Tr Γ bis Tr 4') der beiden Differenzverstärker
vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind und daß wenigstens eine kollektorseitige Stromquelle
(Q 10, Q 20) ausgebildet ist, deren Ausgang den
Ausgang des betreffenden Differenzverstärkers abgibt.
2. Integrierbarer Gyrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromgesteuerte
Sir« rnqucüc (Q 10, Q 20) aus drei gleichen, tu
den Verstärkertransistoren der Differenzverstärker komplementären Transistoren (Tr', Tr", Tr'") besteht,
von denen der erste Transistor (Tr') mit seinem auf einem Bezugspotential (V —) liegenden
Emitter dem Emitter und mit seiner Basis der Basis und dem Kollektor des zweiten Transistors
(Tr") parallel geschaltet ist. während sein mit der Basis des dritten Transistors (Tr'") verbundener
Kollektor den Stromeingang bildet und der Kollektor des dritten Transistors, dessen
Emitter an die Basis und den Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen ist. den Stromausgang
abgibt.
3. Integrierbarer Gyrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromgesteuerte
Stromquelle (Q 10, Q 20) im Bereich eines der beiden Differenzverstärker mit ihrem
Ausgang gegen eine Stromquelle (Q 3,' Q 4") arbeitet, über die ein Eingangsanschluß des anderen
der beiden Differenzverstärker mit einem Bezugspotential (V—) in Verbindung steht.
4. Integrierbarer Gyrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet.
daß die für den Verstärkerausgang maßgeblichen beiden Verstärkertransistoren (7V1/7V2, Tr 3/
Tr 4) eines ein- oder mehrstufig aufgebauten Differenzverstärkers emitterseitig einerseits durch
einen Koppelwiderstand (Gyrationswidcrstand Rg) miteinander verbunden sind und andererseits jeweils
über eine Stromquelle (Q \/Q 2, Q 7>/Q 4)
an das emitterseitige Bezugspotential (V—) angeschlossen
sind.
5. Integrierbarer Gyrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und Anspruch 4, gekennzeichnet
durch Vertauschung der Ein- und Ausgangsan-Schlüsse (1/2, 3/4) mit den Anschlüssen für die
G\ rationswiderstände (Rg).
6. Integrierbarer Gyrator nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Gyrationswiderständc
(Rg) extern anschließbar sind.
7. Integrierbarer Gyrator nach einem der Ansprüche
1 und 3 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die in der Gesamtschaltung verwendeten
Stromquellen zu von einem Referenzstrom festgelegten Stromquellenbänken zusammengefaßt
sind, daß ferner jede Stromquelle aus wenigstens einem Transistor besteht und daß die Basisan-Schlüsse
sämtlicher einer Stromquellenbank zugehörigen Transistoren an den vom Referenzstrom
durchflossenen, gegebenenfalls zu einem Referenzspannungsteiler erweiterten Referenzwiderstand
parallel angeschaltet sind (F i g. 4).
8. Integrierbarer Gyrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Differenzverstärker zwei Stufen aufweist und hierbei die Verstärkertransistoren
(Tr 1'/Tr 2', Tr 3'/Tr 4^ der Eingangsstufen mit
ihrem Emitter unmittelbar mit der Basis des zugehörigen Verstärkertransistors {Tr 1/7V 2, Tr 3/
Tr 4) der Ausgangsstufe und mit ihrem Kollektor unmittelbar mit dem kollektorseitigen Bezugspotential
(V~) in Verbindung stehen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702037721 DE2037721C3 (de) | 1970-07-29 | Integcierbare Gyratorschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702037721 DE2037721C3 (de) | 1970-07-29 | Integcierbare Gyratorschaltung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2037721A1 DE2037721A1 (de) | 1972-02-10 |
DE2037721B2 true DE2037721B2 (de) | 1973-08-16 |
DE2037721C3 DE2037721C3 (de) | 1976-02-12 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2037721A1 (de) | 1972-02-10 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |