DE2546405B2 - Schaltungsanordnung zur aenderung einer ausgangsspannung in abhaengigkeit von einer eingangsspannung und einer steuerspannung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Änderung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung und einer Steuerspannung, bestehend aus einer Widerstandbrükkenschaltung. an deren erster Diagonale d-e Eingangs- y: spannung anliegt an deren zweiter Diagonale ein Differenzverstärker angeschlossen ist, wobei zwei der Srwcksr^ids-siands durch d·*· rirain-Source-Strecken eines ersten bzw. zweiten Feldeffekttransistors gebildet sind, wobei an der Steuerelektrode des ersten Feldeffekttransistors die Steuerspannung und an der Steuerelektrode des zweiten Feldeffekttransistors eine konstante Bezugsspannung anliegt und wobei über einen Ausgang des Differenzverstärkers das Ausgangssignal abgegeben wird.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt (FR-PS 14 92 270).

Diese bekannte Schaltungsanordnung ist relativ schwierig abzugleichen, weil die an den Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren angeschlossenen Ein- *>s gangsvviderstände durch Kombinationen von ohmschen Widerständen gebildet werden, die in der Praxis nicht genau gleich gemacht werden können. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß sich die an den Steuereiektroden der Feldeffekttransistoren anliegenden Eingangswiderstände wegen der Alterung der ohmschen Widerstände ändern. Die Konstanz des Abgleiche — gesehen über einen längeren Zeitraum — läßt daher zu wünschen übrig. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltangsanordnung isi darin zu sehen, daß sie bei Temperatur änderungen tine für manche Anwendungsgebiete nicht ausreichende Temperaturstabilität aufweist, veil sich die Arbeitspunkte der beiden Feldeffekttransistoren wegen der erwähnten, nicht genau gleichen und zeitlich sich langsam ändernden Eingangswiderstände ebenfalls ändern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die in einfacher Weise abgleichbar ist und die sich durch große Temperaturstabilität auszeichnet

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst daß ein erster Operationsverstärker vorgesehen ist, an dessen invertierendem Eingang die konstante Bezugsspannung anlieft und dessen Ausgang an die Steuerelektrode des zweiten Feldeffekttransistors angeschlossen ist und daß ein zweiter Operationsverstärker vorgesehen ist an dessen invertierendem Eingang einerseits die konstante Bezugsspannung und andererseits die S euerspannung im additiven Sinn anliegen und dessen Ausgang an die Steuerelektrode des ersten Feldeffekttransistors angeschlossen ist

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß an die Steuereiektroden der bskien Feldeffekttransistoren gleiche Eingangswiderstände angeschlossen sind, weil diese Eingangswiderstände durch die Ausgangswiderstände des ersten Operationsverstärkers und des zweiten Operationsverstärkers gebildet werden. Wegen dieser gleichen Eingangswiderstände ergeben sich gleiche gleichspannungsmäßige Arbeitspunkte azr beiden Feldeffekttransistoren, so daß die erfindungsgerruße Schaltungsanordnung einerseits relativ einfach abgleichbar ist und andererseits eine extrem hohe Temperaturstabilität aufweist Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schshiingsanordnung ist darin zu sehen, daß sich deren Abgleich — gesehen über einen längeren Zeitraum nicht ändert weil die Ausgangswiderstände der beiden Operationsverstärker keine Alterungserscheinunger. aufweisen.

Um Feldeffekttransistoren verwenden zu können, die einen höheren EmgangswiderstaHci an den Steuereiektroden benötigen, ist es zweckmäßig, daß die Ausgänge des ersten Operationsverstärkers einerseits und des zweiten Operationsverstärkers andererseits über je einen Widerstand an die Steuerelekiroden des ersten Feldeffekttransistors Dzw. des zweiten FckJciickUfansistors angeschlossen sind.

Um zu erreichen, daß bei abgeglichenem Brückenwiderstand, das vom Ausgang des Differenzverstärkers abgegebene AüSgangssigna! ungleich 0 ist und von dort aus mit der Steuerspannung variierbar ist ist es zweckmäßig, daß in Serie zur Drain-Source-Slrecke des zweiten Feldeffekttransistors ein Widerstand geschaltet ist

Im folgenden wird ein Ausführungsbetspiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, wobei in beiden Fifuren dargestellte gleiche Gegenstände mit gleichen Bszugszeichen bezeichnet sind. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Schaltungsanordnung zur Änderung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit

ί ⁴

von einer Eingangsspannung und einer Steuerspan-ung, verbunden, wogegen der Schaltungspunkt Pl mit dem

F, g. 2 ein bevorzugtes Aus uhrungsbeispie» der invertierenden und mit einem Minusseichen bezeichne-

Erfindung, bei dem die Arbeitspunkte beider Feldeffekt- ten Eingang des Operationsverstärkers OP1 verbunden

transistoren unter Verwendung eines Inverters und ist Wenn diese Anschlüsse vertauscht werden und somit

eines invertierendenAddieren!eingestellt werden. 5 der Schaltungspunkt P6 an den invertierenden Eingang

Fi g. 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung mit und der Schaltungspunkt Pl an den nicht invertieren-

Feldeffekttranastoren Fl, F2. Widerständen Ri, R 2, den Eingang des Operationsverstärkers OPX angc-

R4. Rρ, κ6und nut «temOperationsverstärker OPi. schlossen sind, dann ergeben sich bei positiven bzw.

Eine Eingangsspannung £/£wird über einen Schaltungs- negativen Abweichungen der Steuerspannung UST von

punkt Pt zugeführt, die Ausgangsspannung UA wird 10 der Arbeitspunkt-Steuerspannung verkehrt proportio-

über einen Schaltungspunkt P2 abgegeben und an nale negative bzw. positive Änderungen der Ausgangs-

einem Schaltungspunkt P3 liegt eine Steuerspannung spannung UA in Abhängigkeit von der Eingangsspan

UST an. Mit dieser Sciialtungsanotdr.ung kann die nung UE

Ausgangsspannunj, UA geändert werden,» . Jiängig- Falls in Reihe zur Signalstrecke des Feldeffekttransi-

keit von der Eingangsspannung ütutui in /^onängigkeit 15 stors F2 zwischen den beiden Schaltungspunkten P 5

von der Steuerspannung UST. _{und P7 ein in Fig} « _nicht dargestellter V/iderstand

In vielen Bereiche.i der elektrischen Schaltungs- eingeschaltet ist, und falls bei beliebigen Eingangsspantechnik wurden Fekieffsktirsr.-:irren nach Art der nungen UE am Schaltungspunkt P3 die Arb uspunkj-Feldeffekttransistoren Ft. ! im ohmschen Bereich als Steuerspannung anliegt, dann ergibt sich eine konstante steuerbare Widerstände bis zu rrequenzen von einigen 20 Ruhespan.iung UA am SchaHunsjspunkt P2. Bei MHz betrieben. Um einen günstigen Dämpfungsverlauf negativen Abweichungen der Steut. spannung LOT von zu erhalten, sind die Widerstände Rt, R 2 und die der Arbeitspunkt-Steuerspannung ergeben sich AusFeldeffekttransistoren Fl, F2 nach Art einer Brücken- gangsspannungen UA, die in positiver bzw. negativer schaltung geschaltet Der Operationsverstärker OPl ist Richtung proportional der Eingangsspannung UE sind als Differenzverstärker geschaltet Wenn am Schai- 25 und die außerdem um die konstante Ruhespannung tungspunkt P3 die Arbeitspunkt-Steuerspannung an- versetzt sind.

liegt dann soll die Brückenschaltung derart abgeglichen F i g. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei sein, daß an beiden Eingängen des Operationsverstär- dem Widerstände R IS, R 12. R13 und ein Operationskers OfI gleiche Potentiale anliegen und die verstärker OP 3 einen invertierender Addierer bilden. Ausgangsspannung UA gleich 0 ist Wenn dagegen die 30 Ein derartiger invertierender Addierer zeichnet sich im Steuerspannung UST in positiver oder negativer Vergleich zu einem nicht invertiererden Addierer durch Richt'-ng von der ArheitEnnnkt-Steuerspannung ab eine besonders stabüe Arbeitsweise aus. Wegen der weicht dann liegen an den beiden Eingängen des Verwendung des invertierenden Addierers zur VorOperationsverstärkers OP1 verschiedene Potentiale an. spannungserzeugung für den Feldeffekttransistor F1 ist so daß über den Schaltungspunkt P2 eine Ausgangs- 35 zur Vorspannerzeugung für den Feldeffekttransistor F2 spannung UA abgegeben wird, die einerseits von der ein Inverter mit Widerständen R9, R 10 und mit einem Eingangsspannung UE abhängig ist und andererseits Operationsverstärker OP2 vorgesehen. Er pannungsvon der Steuerspannung UST. Da eine Änderung des teiler mit Widerständen Rl und RS ist etieits mi« Leitwertes der Feldeffekttransistoren Fl. F2 unmittel- Masse und andererseits über einen Schaltungspunkt P9 bar eine Verstellung der Brückenschaltung und damit 40 mit einer positiven Betriebsspannung verbunden. Ober eine Änderung der Verstärkung oder Dämpfung des den Abgriff des Spannungsteilers RlIR8 wird eine Eingangssignals UE zur Folge hat bewirkt auch eine konstante Bezugsspannunt bereitgestellt. Wenn am iempsraiurbedjngte Änderung der Leitwerte der Schaltungspunkt PZ keine Sieuer-pannüng ¹JST an Feldeffekttransistoren Fl. F2 eine unerwünschte liegt, dann ist an den Steuerelektroden der F:ideffekt-Änderungde-Ausgangssignals UA. ₄₅ transistoren Fi und F2 dir gleiche Bezugssjannung

Die Temperaturcharakteristiken der beiden Feldef- wirksam, die vom Abgrii. des Spannungsteilers RlIRS fekttransisu.-en Fl und F2 sind gleich. Ähnlich wie die abgenommen wird. Die beiden Steuerelektroden der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors Fl ist auch Feldeffekttransistoren erhalten somit die gleiche kondie Steuerelektrode des rddeffektiransisiors Fl über stante Vorspannung. Die Widesiänds R 9. R 10 und der den Widerstand R 6 an den Schaltungspunkt P4 50 Operationsverstärker OP2 sind zusammen mit dem angeschlossen. Am Schaltungspunkt PS liegt eine Spannungsteiler RlIR8 und der über den Schaltungskonstante Bezugsspannung an, die als Arbeitspunkt- punki 0 angeschlossenen Spannungsquelle als eine Steuerspannung für den Feldeffekttransistor F2 wirkt. Anordnung anzusehen, die eine weitgehend konstante Die Arbeitspunkt-Steuerspannung des Feldeffekttran- Bezugsspamung über den Schaltungspur.'.t PS an die sistors Fl ist gleich der am Schaltungspunkt PS 55 Steuerelektrode des Feldeffekttransistors F2 abgibt anliegenden konstanten Bezugsspannung. Die Biücken- Die Widerstände R 11, R IZ R 13 und der Operationsschaltung mit den Widerständen Al, R 2 und den beiden verstärker OP3 sind in Zusammenhang mit dem Feideiiektfansisioren FX und F2 ist derart abgeg.i- Spannungsteiler R7/RS und mir der über riechen, daß bei Anliegen der Arbeitspunkt-Steuerspan- Schaltungspunkt P9 ange^--hiosM nen Spannnn^fiufiu· nung an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors ' als eine Anordnung an/ust-ner,. die c <rscits cmc st·*¹ Fl eine Ausgangsspannung UA von OV entsteht. Bei konstante Bca.«v. pan*\uni an den \'eldeffekurdnMsi positiven bw. negativen Abweichungen der Steuerspan- F\ abgibt _L,in. die jerer-icits du· Addition .U-nung UST von der Arbeitspunkt-Steuerspannunr; Steuerspannung ί ■'' ^T /jr 'Wngssp-m! ung bewirkt i> ergeben sich Ausgangsjpannungei UA, die in positiver Widerst?ndt R 14 or R 1 % ma t cn d imenv. dt bzw. negativer Richtung proportional der Eingangs- · stände der eben bes< ¹T etHv-T Anord-iungen unübh.ispannung i/£sind Dabei ist der Schaltungspunkt P6 gig vor, den opei"atic-;'.svf-v.uK.~rr> OPi b/w ■' * mit dem nicht invertiereiivien und mit einem Pluszeichen Aufgrund Jo- Verwon ιημ :>■■· üjinn ·■ fit R 10 1 H'J bezeichneten Eingang des Operationsverstärkers OPI emerse ts und der Baute ü '!2WH (H'\

andererseits wird der Abgleich der Brückenschaltung, bestehend aus den Widerständen Al, R2 und den beiden Feldeffekttransistoren Fl, F2 wesentlich erleichtert.

Die in Fig.2 dargJsteHte Schaltungsanordnung eignet sich zur Multiplikation zweier Faktoren, die

durrh die Signale t/E und iiSTdargestellt werden. Das Produkt der beiden Faktoren wird durch das Signal UA dargestellt. Insbesondere eignet sich die Schaltungsanordnung als Viercuadranteri-Multiplizierer, weil für beide Faktoren Pluswerte oder Minuswerte eingegeben werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

25 46 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Änderung einer Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung und einer Steuerspannung, bestehend aus einer Widerstandbrückenschaltung, an deren erster Diagonale die Eingangsspannung anliegt, an deren zweiter Diagonale ein Differenzverstärker angeschlossen ist, wobei zwei der Brückenwiderstände durch die Drain-Source-Strekken eines ersten bzw. zweiten Feldeffekttransistors gebildet sind, wobei an der Steuerelektrode des ersten Feldeffekttransistors die Steuerspannung und an der Steuerelektrode des zweiten Feldeffekttransistors eins konstante Bezugsspannung anliegt'und wobei über einen Ausgang des Differenzverstärkers das AuEgangssignal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Operationsverstärker (OP2) vorgesehen ist, an dessen inverlierendem Einga ig die konstante Bezugsspan <» anliegt und dessen Ausgang an die Steuereleku^-c des zweiten Feldeffekttransistors (F2) angeschlosser ist und daß sin zweiter Operationsverstärker (OP3) vorgesehen ist, an dessen invertierendem Eingang einerseits die konstante Bezugsspannung und andererseits die Steuersjjannung (UST) im additiven Sinn anliegen und dessen Ausgang an die Steuerelektrode des ersten Feldeffekttransistors (Fi)angeschlossen ist (F i g. 2).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des ersten Operationsverstärkers jOF2) itnefseitä und des zweiter Operationsverstärker (OP'S) andererseits über je einen Widerstand (R 15} ozw. R14) an die Steuereiektroden des zweiten Feldeffekttransistors (F2) bzw. des ersten Feldeffekttransistors (FY) angeschlossen sind (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß in Serie zur Drain-Source-Strecke des zweiten Feldeffekttransistors (F2) ein Widerstand geschaltet ist