DE2403756B2 - Schaltung fuer einen elektronisch steuerbaren widerstand - Google Patents
Schaltung fuer einen elektronisch steuerbaren widerstandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung für einen elektronisch steuerbaren Widerstand, die die Quelle-Senke-Strecke
eines Feldeffekttransistors (FET) enthält wobei die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors
sowohl mit einer Steuergleichspahnung als auch so mit dein Abgriff eines parallel zur Quelle-Senke-Strecke des
Feldeffekttransistors geschalteten Spannungsteilers verbunden ist daß die halbe, über der Quelle-Senke-Strecke
des Feldeffekttransistors stehende Wechselspannung der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors
zugeführt ist
Zur Steuerung der Amplitude von Wechselspannungssignalen verwendet man Spannungsteiler mit zwei
Widerständen, von denen einer elektronisch steuerbar ist Mittels der Steuerung des steuerbaren Widerstandes
ist das Widerstandsverhältnis und damit die Amplitude des am Abgriff des Spannungsteilers meßbaren
Wechselspannungssignals beeinflußbar. Spannungsteiler der genannten Art werden z. B. in Schaltungen zur
automatischen Dynamikregelung von NF-Signalen eingesetzt insbesondere im Gegenkopplungszweig
einer der Verstärkerstuf en.
Von den erforderlicllien steuerbaren Widerständen
wffd u.a. verlangt dafil sie eine kleine Zeitkonstante
bezüglich ihrer Steuerwirkung, eine lineare Kennlinie für eine geringe Verzerrung des in seiner Amplitude zu
beeinflusssenden Wechselspanriungssignals und ein gutes Übertragungsverhalten auch bei tiefen Frequenzen
ermöglichen.
Zur teilweisen Erfüllung dieser Forderungen ist es bekannt (DT-OS 2161 9©5) als steuerbaren Widerstand
die Quelle-Senke-Strecke eines Feldeffekttransistors (FET) zu verwenden, wobei die Steuerelektrode des
FET zusätzlich mit der zii verarbeitenden Wechselspannung angesteuert wird Zu diesem Zweck wird der
Steuerelektrode die halbe, zwischen Quelle und Senke stehende Wechselspannung mittels eines Spannungsteilers
zugeführt Da die Steuergleichspannung ebenfalls direkt der Steuerelektrode zugeführt wird, muß
zwischen einer der Ausgangselektroden des FET und der Steuerelektrode ein Trennkondensator liegen.
Dieser Kondensator bedingt jedoch einen Kompromiß bei der Schaltungsbessung, weil er einerseits wegen
einer möglichst kleinen Regelzeitkonstante möglichst klein sein soll und andererseits aber wegen der
verlangten guten Übertragung auch von tiefen Frequenzen möglichst groß sein soll.
Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die weh! auch bsi tiefen
Frequenzen gut arbeitet als auch nur eine kleine Regelzeitkonstante aufweist sowie ohne großen Aufwand
realisiert werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf die eingangs genannte Schaltung. Die erfindungsgemäße Schattung besteht aus
a.
den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
Weiterbildungen und vorteilhafte ,stusführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß der bei den bekannten Schaltungen verwendete Kondensator wegfällt
oder keine nachteilige Wirkung hat, so daß die tiefen Frequenzen durch diesen Kondensator nicht
mehr in unerwünschter Weise beeinflußt werden und daß die Regelzeitkonstante im wesentlichen nur noch
durch Schaltkapazitäten bestimmt wird.
Die Erfindung besitzt ferner den wesentlichen Vorteil,
daß bei einer Ausführungsform der Erfindung nicht eine der Ausgangselektroden des FET auf das Bezugspotential
bezogen werden muß, wie dies bei den bekannten Schaltungen der Fall ist Dadurch ist e*i möglich, den
erfindungsgemäßen elektronisch steuerbaren Widerstand zwischen Schaltungspunkten beliebigen Gleichspannungspotentials
zu schalten. Eine dem zu verarbeitenden Wechselspannungssignal überlagerte Gleichspannung
beeinflußt nicht die Steuerwirkung des FET.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, erläutert
Es zeigt
Fig. 1 und Fig.2 Prinzipschaltbilder von zwei
Ausführungsformen der Erfindung,
F i g. 3 und 4 je ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines Differenzverstärkers.
In F i g. 1 ist ein steuerbarer Spannungsteiler für die Steuerung der Amplitude eines an der Klemme 1
anliegenden Niederfrequenz-(NF)-Signals dargestellt Der zwischen der Klemme 1 und Masse liegende
Spannungsteiler besteht aus dem Widerstand 2 und einer Widerstandsschaltung mit der Quelle-Senke-Strecke
eines FET 5. Am Abgriff 4 und der mit diesem Abgriff verbundenen Ausgangsklemme 3 des Spannungsteilers
ist die verringerte Amplitude des NF-Signals angreifbar. Um das in dem genannten Spannungsteiler
wirkende Widerstandsverhäitnis verändern zu können, ist die Widerstandsschaltung mit dem FET 5
steuerbar ausgebildet. In an sich bekannter Weise liegt parallel zu der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 ein
Spannungsteiler aus den Widerständen 6 und 8. Der Abgriff 7 des Spannungsteilers 6,8 ist mit dem Eingang
9 einer invertierenden Verstärkerstufe 10 verbunden. Der Ausgang 11 der Verstärkerstufe 10 ist seinerseits
mit dem Eingang 12 einer weiteren invertierenden Verstärkerstufe 13 verbunden. Die beiden invertierenden
Verstärkerstufen 10 und Ϊ3 bilden einen Verstärker, bei dem am Ausgang 14 der Verstärkerstufe 13 ein
Signa! erscheint, das dieselbe Phase wie das Signal am
Eingang 9 aufweist Der beschriebene Verstärker ist so aufgebaut, daß an seinem Ausgang kein Kondensator
angeschlossen ist, der durch die Steuergleichspannung SS umgeladen werden kann. Auf diese Weise kann eine
schnelle Änderung der Steuergleichspannung nicht durch die Umladung eines Kondensators verzögert
werden. Der Verstärker selbst kann durchaus einen Trennkondensator enthalten. Die Größe dieses Kondensators
kann beliebig gewählt werden, d. h. er hat keine Möglichkeit, einer schnellen Änderung der
Steuergleichspannung entgegenzuwirken.
Der Ausgang !4 speist über einen Widerstand 15
einen Widerstand 16, der zugleich auch über einen 6$
Widerstand 17 von einer über die Klemme 18 angeschlossenenen Steuergleichspannung Usi gespeist
wird. Das Widerstandsverhältnis des Spannungsteilers 6Ä die Verstärkungsfaktoren der Verstärkerstufen 10
und 13 sowie das Widerstandsverhäitnis des am Ausgang 14 der Verstärkerstufe 13 wirksamen Spannungsteilers
sind so gewählt, daß bei fehlender Steuergleichspannung Usi an dem Verbindungspunkt
der Widerstände 15,16 und 17 der halbe Wert der Ober
der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 liegenden Spannung steht Am Widerstand 16 bildet sich also eine
Steuerspannung aus, die der Steuerelektrode des FET 5 zugeführt ist und die sich aus der Überlagerung der
Steuergleichspannung Ust mit der halben, über der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 stehenden Spannung
ergibt Dies wird o! ne die Verwendung des bekannten Kondensators erreicht, so daß die beschriebene
Schaltung sowohl tiefe Frequenzen gut verarbeitet als auch eine geringe Regelzeitkonstante aufweist
In F i g. 2 ist eine Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt Gleiche Bezugszeichen in beiden
Figuren bedeuten gleiche Funktionen der betreffenden Bauelemente. Im Gegensatz zu Fig. 1 ist bei der
Schaltung nach Fig.2 die Steuerspannung Ust nicht direkt an die Steuerelektrode des FET 5, sondern an den
Eingang 12 der Verstärkerstufe 13 angeschlossen. Es ergibt sich auf diese Weise eine völlige Entkopplung des
Abgriffes 7, der Steuergleichspannung Us1 sowie der
Steuerelektrode des FET 5.
In Fig.3 ist eine Schaltung für einen elektronisch
steuerbaren Widerstand dargestellt, der nicht direkt an Masse angeschlossen wird. Diese Widerstandsschaltung
kann zum Beispiel zwischen den Klemmen 19 und 20 einer N F-Leitung liegen. Sie bildet mit dem Widerstand
21 oder dem Innenwiderstand der nachfolgenden, an die
Klemme 20 angeschlossenenen Stufe einen steuerbaren Spannungsteiler oder einen steuerbaren Dämpfungswiderstand.
Der FET 5 ist mit seiner Quelle-Senke-Strecke zwischen die NF-Eingangs- und Ausgangsklemmen 19
und 20 geschaltet Der Abgriff 7 der Spannungsteiler aus den Widerständen 6 und 8 speist einen im Vergleich zu
den Widerständen 6 und 8 relativ hochohmigen Spannungsteiler aus den Widerständen 22 und 23. Der
Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit dem nichtinvertierenden Eingang 25 eines Differenzverstärkers 26
verbunden. Der Ausgang des Differenzverstärkers 26 ist
einerseits über einen Schutzwiderstand 27 mit der Steuerelektrode des FET 5 und andererseits zwecks
einer Gegenkopplung über einen Widerstand 28 mit dem invertierenden Eingang 24 des Differenzverstärkers
verbunden.
Die Verstärkung des Differenzverstärkers 26 wird von dem Verhältnis der Gegenkopplungswiderstände
28 und 29, die statt an Masse an die Klemme 18 mit der Steuergleichspannung Ust angeschlossen sind, bestimmt
Dieser Wert wird so gewählt, daß an der Steuerelektrode des FET 5 bei fehlender Steuergleichspannung Ust
die halbe über der Quelle-Senke-Strecke des FET 5 liegende Spannung anliegt Sind z. B. in vorteilhafter
Weise die Widerstände 6 und 8 sowie die Widerstände
22 und 23 jeweils einander gleich, so müssen auch die
Widerstände 28 und 29 einander gleich sein, sofern die Quelle mit der Steuergleichspannung Ust einen vernachlässigbaren
Widerstand aufweist. Die soweit beschriebene Schaltung hat den großen zusätzlichen Vorteil, daß
die Steuerung des FET 5 unabhängig von den
Gleichspannungsverhältnissen an den Klemmen 19 und 20 erfolgt Die Entkopplung des Abgriffes 7 und der
Steuergleichspannung Ust geschieht innerhalb des Differenzverstärkers 26.
in Fig.4 ist eine weitere Anwendung eines
Differenzverstärkers 26 im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt In diesem
Fall handelt es sich um eine Schaltung, die derjenigen der Fig.2 ähnlich ist. Die Bauelemente der Fig.4
entsprechen den Bauelementen der F i g. 3. Gegenüber der Schaltung nach Fig.3 ist der FET5 bei der
Schaltung in F i g. 4 jedoch wieder wie in den F i g. 1 und 2 auf Masse bezogen. Die mittels der Widerstände 22,23
und 24 bestimmbare Verstärkung des Differenzverstär kers 26 wird so gewählt, daß entsprechend den
Widerstandsverhältnis des Spannungsteilers 6, 8 an Ausgang des Differenzverstärkers 26 die halbe über dei
Quelle-Senke-Strecke des FET 5 stehende Spannung erscheint, wenn die Steuergleichspannung USt gleict
Null ist, d.h. wenn der Widerstand 29 an Mass« angeschlossen ist.
Claims (6)
1. Schaltung fur einen elektronisch steuerbaren
Widerstand, die-eine Quelle-Senke-Strecke eines S
Feldeffekttransistors (FET) emthält, wobei die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors sowohl
mit einer Steuergleichspannung als auch so mit dem Abgriff eines parallel zur Quelle-Senke-Strecke des
Fedleffekttransistors geschalteten Spannungsteiler verbunden ist, daß die halbe, der Quelle-Senke-Strecke
des Feldeffekttransistors bestehende Wechselspannung der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors
zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) und dem Abgriff (7) des
Spannungsteilers (6,8) ein Trennverstärker (10, 13; 26) geschaltet ist, dessen Ausgangssignal gegenüber
seinem Eingangssignal nicht invertiert ist und ohne Zwischenschaltung eines Kondensators an die
Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) gelegt ist, und daß die Verstärkung des Trennverstärkers
(10, 13; 26) so eingestellt ist, daß an der
Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (5) bei ungesteuertem Betrieb im wesentlichen die halbe,
über der Quelle-Senke-Strecke des Feldeffekttransistors (5) stehende Wechselspannung anliegt
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennverstärker aus zwei hintereinandergeschalteten invertierenden Verstärkerstufen
(10, 13) gebildet ist und daß die Steuergleichspannung (Us,) an den Eingang (12) einer auf die
erste invertierende Verstärkerstufe (10) folgenden Verstärkerstufe (13) angeschlossen ist (F i g. 2).
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Trennverstärkers
(10, 13; 26) bezüglich der vom Abgriff (7) des Spannungsteilers (6, 8) zugeführten Wechselspannung
so bemessen ist, daß auch bei Ungleichheit der Widerstände des Spannungsteilers (6, 8) der
Steuerelektrode des FET (5) die halbe über der Quelle-Senke-Strecke des FET stehende Wechselspannung
zugeführt ist
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Trennverstärker ein mit einem
invertierenden (24) und einem nicht invertierenden
(25) Eingang versehener Differenzverstärker (26) verwendet wird, daß der Abgriff (7) des Spannungsteilers
(6,8) an den nichtinvertierenden Eingang (25) und die Steuergleichspannung (Ust) an den invertie- so
renden Eingang (24) des Differenzverstärkers (26) angeschlossen sind und daß die Steuerelektrode des
FET (5) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers
(26) verbunden ist
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Widerstände (6, 8) des
Spannungsteilers gleich groß sind, aber der Abgriff (7) des Spannungsteilers einen weiteren, im Vergleich
zum ersten Spannungsteiler hochohmigen und an die Bezugsspannung angeschlossenen Span- to
nungsteiler (22, 23) speist dessen Abgriff mit dem nichtinvertierenden Eingang (25) des Differenzvertai
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Widerstandswerte des weiteren Spannungsteilers (22, 23) und der Verstärkung des Differenzverstärkers
(26) so aufeinander abgestimmt sind, daß am Ausgang des Differenzverstärkers (26) die halbe,
über der Quelle-Senke-Strecke des FET(S) stehende
Wechselspannung .abgreif bar ist
6. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verstärkung des Differeiizverstärkers
(26) Von: einem an den Ausgang des
Differenzverstärkers (26) angeschlossenen dritten Spannungsteiler (28,29) bestimmt ist dessen Abgriff
mit dem invertierenden Eingang (24) des Differenzverstärkers (26) verbunden ist und dessen anderes
freies Ende ah die Steuergleichspannung (USl)
angeschlossen ist
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742403756 DE2403756C3 (de) | 1974-01-26 | 1974-01-26 | Schaltung für einen elektronisch steuerbaren Widerstand |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19742403756 DE2403756C3 (de) | 1974-01-26 | 1974-01-26 | Schaltung für einen elektronisch steuerbaren Widerstand |
Publications (3)
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DE2403756A1 DE2403756A1 (de) | 1975-08-07 |
DE2403756B2 true DE2403756B2 (de) | 1977-09-08 |
DE2403756C3 DE2403756C3 (de) | 1978-05-03 |
Family
ID=5905764
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE2403756C3 (de) |
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- 1974-01-26 DE DE19742403756 patent/DE2403756C3/de not_active Expired
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Owner name: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKNANG, DE |
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