DE2755827A1

DE2755827A1 - Schaltungsanordnung mit einem durch eine steuergleichspannung veraenderbaren frequenzgang

Info

Publication number: DE2755827A1
Application number: DE19772755827
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ing Grad Aschermann; Gerhard Ing Grad Jonkuhn
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1977-12-15
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1979-06-21
Also published as: JPS5489551A; FR2412200B1; ATA898778A; GB2010616A; AT376078B; GB2010616B; FR2412200A1

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, STEINDAMM 94, 2000 HAMBURG 1

"Schaltungsanordnung mit einem durch eine Steuergleichspannung veränderbaren Frequenzgang"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem durch eine Steuergleichspannung veränderbaren Frequenzgang mit wenigstens zwei Differenzverstärkern, wobei jeder Differenzverstärker je zwei emittergekoppelte Transistoren enthält, von denen jeweils einer an seinem Kollektoranschluß mit einem allen Differenzverstärkern gemeinsamen Widerstand verbunden ist und in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine Signalquelle angeordnet ist, deren Eingang über eine Impedanz mit einem Signaleingang und über eine weitere Impedanz zwecks Gegenkopplung mit einem gemeinsamen Signalausgang verbunden ist, wobei der gemeinsame Signalausgang und der

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gemeinsame Widerstand direkt oder über eine Verstärkerstufe miteinander verbunden sind.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 22 62 bekannt. Sie ist in Fig. 1 dargestellt. Sie besteht aus zwei Differenzverstärkern mit den Transistoren T₁, T₂ bzw. T* und T^. Jede Elektrode eines Jeden der vier Transistoren ist mit der entsprechenden Elektrode eines der drei anderen Transistoren verbunden. Die Kollektor-Elektroden Tg und T, sind über einen gemeinsamen Widerstand R mit einer positiven Speisespannung verbunden (alle Transistoren der Schaltung sind vom npn-Typ), und die Kollektorelektroden der Transistoren T₁ und T, sind aus Symmetriegründen über einen gleich großen Widerstand R* ebenfalls mit der postiven Speisespannung verbunden. In die gemeinsame Emitterzuleitung der Transistoren T₁ und T₂ bzw. T* und T^ ist je eine Signalquelle geschaltet, die aus der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T₅ bzw. Tg und dessen Emitter-Widerstand R₁ bzw. Rp besteht. Der Basisanschluß E₁ bzw. E₂ der Transistoren Tc und Tg ist einerseits über einen ohmschen Widerstand R-z bzw. Rc mit dem Signaleingang J der Schaltungsanordnung und andererseits über einen ohmschen Widerstand R^ bzw. eine frequenzabhängige Impedanz Z mit dem gemeinsamen Signalausgang A verbunden, der seinerseits über den Operationsverstärker V₁ mit dem Kollektoranschluß der beiden Transistoren T₂ und T^ verbunden ist.

Wenn die frequenzabhängige Impedanz, die grundsätzlich durch ein Netzwerk von Widerständen, Kondensatoren und gegebenenfalls Spulen realisiert werden kann, bei mittleren Frequenzen von z.B. 1 bis 2 kHz einen niedrigen Widerstandswert und bei niedrigeren bzw. höheren Frequenzen von z.B. 50 Hz bzw. 20 kHz einen größeren Widerstandswert hat, und wenn weiterhin der Quotient R^/Rc für alle Frequenzen größer ist als der Quotient aus dem Betrag des Widerstandes Z und dem Widerstand R,, dann ist mit dieser Schaltung durch Änderung

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der Steuerspannung U + zwischen den Basen der Transistoren T₁, Ta einerseits und T₂, T, andererseits eine physiologische bzw. gehörrichtige Lautstärkestellung möglich (falls das Ausgangs signal u^ direkt oder über eine Verstärkeranordnung einem Lautsprecher oder einem Kopfhörer zugeführt wird). Dabei wird die Verstärkung von einem frequenzunabhängigen Maximalwert (in diesem Fall ist T₂ leitend und T^ gesperrt) auf einen frequenzabhängigen Minimalwert (in diesem Fall ist T. leitend und Tp gesperrt) herabgesetzt, wobei die Absenkung im mittleren Frequenzbereich stärker ist als im Bereich der niedrigen oder hohen Frequenzen.

Mit dieser Schaltung ist jedoch nur entweder eine große Verstärkungsänderung oder aber eine wesentliche Frequenzgangsbeeinflussung erreichbar, nicht aber beides zugleich. Liegt beispielsweise eine solche Bemessung vor, daß das Verhältnis zwischen dem Betrag des Widerstandes Z und dem Widerstand R, für alle Frequenzen sehr klein ist im Vergleich zum Verhältnis zwischen R^ und Rp, dann ergibt sich zwar eine große Verstärkungsänderung, jedoch wird der Frequenzgang nur im unteren Bereich der Verstärkung merklich beeinflußt, weil nur dann (d.h. wenn die Transistoren T₁, T^ stärker leitend sind als die Transistoren T₂ und T,) der Transistor T^ einen Signalstrom liefert, der in der Größenordnung des von T₂ gelieferten Signalstroms liegt. Wird hingegen das Verhältnis zwischen dem Betrag des Widerstandes Z und dem Widerstand R₅ nicht wesentlich kleiner gewählt als das Verhältnis zwischen R^ und R₂, dann wird der Frequenzgang zwar in einem erheblichen Teil des vorgegebenen Verstärkungsänderungsbereiches beeinflußt, weil der Signalstrom des Transistors T^ dann ungefähr in der Größenordnung des Signalstroms des Transistors Tc liegt, doch ist aus diesem Grunde dann auch die erzielbare Verstärkungsänderung relativ gering. Ein weiterer Nachteil dieser Schaltung tritt auf, wenn sie beispielsweise in einem Rundfunkempfänger am Ende einer Kette von Niederfrequenz-Stellgliedern (z.B. Laut-

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Stärkesteller, Klangsteller usw.) liegt. Sie verstärkt dann nämlich noch das Rauschen der vorhergehenden Stufen (über Tg und T^) und liefert einen eigenen Rauschbeitrag, so daß u.U. bei voll herabgesetzter Lautstärke ein Rauschen hörbar wird. Dies gilt auch, wenn die Schaltung zwischen den Klemmen J, E₁, E₂ und R anders beschaltet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich einerseits ein großer Verstärkungsänderungsbereich ergibt und daß andererseits d?r Frequenzgang in einem großen Teil dieses Verstärkungsänderungsbereiches beeinflußbar ist, ohne daß sich das Rauschen insbesondere der vorhergehenden Stufen bei herabgesetzter Verstärkung störend bemerkbar macht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens ein Differenzverstärker einen Transistor mit gesondert veränderbarer Basisvorspannung enthält, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors verbunden ist, dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand verbunden ist. Die Basisvorspannung dieses Transistors wird so geändert, daß, wenn der betreffende Differenzverstärker einen vorgebbaraa Anteil des durch den gemeinsamen Widerstand fließenden Stroms liefert, dieser Transistor immer stärker leitend wird, bis am Schluß der gesamte bzw. der überwiegende Teil des Signalstroms über diesen Transistor fließt.

Grundsätzlich könnte dieser Transistor der ohnehin bei dem Differenzverstärker vorhandene zweite Transistor sein, dessen Strom nicht über den gemeinsamen Widerstand fließt, doch müßte die Vorspannung für diesen Transistor dann gesondert erzeugt werden, so daß bei der Schaltung nach Fig. 1 die Basen der Transistoren T₂ und T, nicht miteinander verbunden sein können. Die Basisvorspannung für die Transistoren T₁, T₂ und T^ wäre dann unverändert, jedoch müßte die Basisvorspannung für T, dann so gesteuert werden, daß bei abnehmender

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Gesamtverstärkung zunächst der Transistor T^ immer stärker leitend wird (und T₂ immer schwächer) und daß anschließend T·, stärker leitend wird als T^, so daß der gesamte Signalstrom dann über Tg und T, fließen würde. Die Vorspannungserzeugung wäre in diesem Fall relativ kompliziert. Eine Vereinfachung besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung darin, daß die Differenzverstärker einen HiIfstransistor enthalten, dessen Emitter mit dem Emitter der beiden Differenzverstärkertransistoren verbunden ist. Wenn die Schaltungsanordnung also - wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 - zwei Differenzverstärker enthält, ist nur ein solcher Hilfstransistor nötig, dessen Emitter mit den Transistoren desjenigen Differenzverstärkers verbunden ist, der die niedrigere Signalverstärkung (bzw. die stärkere Gegenkopplung) aufweist (bei Fig. 1 ist das der Differenzverstärker mit den Transistoren T,, T^).

Die in Fig. 1 dargestellte Kreuzkopplung der vier Differenzverstärkertransistoren T₁...T. stellt sicher, daß unabhängig von der Steuergleichspannung U + am Eingang die Ausgangsgleichspannung konstant bleibt. Wenn nun bei einer derartigen Schaltung ein erfindungsgemäß angeordneter und betriebener Transistor zu leiten beginnt, wird ein Teil des Gleichstromes, der anderenfalls über den gemeinsamen Widerstand fließen würde, abgeleitet. Dadurch ergeben sich Arbeitspunktverschiebungen, die insbesondere dann störend sind, wenn der Gleichstromarbeitspunkt der Signalquellen in den gemeinsamen Emitterzuleitungen der Differenzverstärker durch eine Gleichstromgegenkopplung vom gemeinsamen Widerstand auf die Eingänge der Signalquellen bestimmt wird. Um diese Arbeitspunktverschiebungen bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer Gleichstromgegenkopplung vom gemeinsamen Widerstand auf die Eingänge der Signalquellen zu vermeiden, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß ein weiterer Transistor vorgesehen ist, dessen Basis mit der Basis des(der) Hilfstransistors(en) und dessen Kollektor

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mit dem gemeinsamen Widerstand verbunden ist und der so angeschlossen und/oder ausgebildet ist, daß sein Kollektorgleichstrom im selben Maße zunimmt wie der gesamte Kollektorgleichstrom des bzw. der dritten Transistoren.

Wenn also lediglich ein Differenzverstärker mit einem Hilfstransistor vorgesehen ist, genügt es, wenn ein Transistor mit identischen Eigenschaften wie der dritte Transistor verwendet wird, der an seinem Emitter genauso gesteuert wird, wie der dritte Transistor an seinem Emitter. Werden hingegen drei oder mehr Differenzverstärkerstufen verwendet, dann muß der weitere Transistor den zwei- oder mehrfachen Strom führen wie die Hilfstransistoren, was bei Ausführung in integrierter Schaltungstechnik dadurch erreicht werden kann, daß seine Emitter-Basis-Übergangsfläche zwei- oder mehrmals so groß gemacht wird wie die der Hilfstransistoren.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung, die bei zwei Differenzverstärkern anwendbar ist, wobei jeder Transistor der beiden Differenzverstärker mit jedem der drei anderen Transistoren des Differenzverstärkers eine Elektrode gemeinsam hat, sieht vor, daß an die Basis des Transistors, dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand und dessen Emitter mit dem Emitter des dritten Transistors verbunden ist, eine konstante Spannung angeschlossen ist. - Hierbei ist die Erzeugung der Basisvorspannungen besonders einfach, weil die Basisvorspannungen für die Transistoren der beiden Differenzverstärker, deren Kollektoren nicht mit dem gemeinsamen Widerstand verbunden sind, sich lediglich gegensinnig zu der Basisvorspannung für den dritten Transistor ändern muß. Diese beiden sich gegensinnig ändernden Spannungen lassen sich z.B. in einfacher Weise durch einen weiteren Differenzverstärker erzeugen, an dessen Basen eine - z.B. mittels eines Potentiometers - veränderbare Gleichspannung angeschlossen wird.

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Die aus je einem Transistor (T^ bzw. Tg) und dessen Emäter-Widerständen (R₁ bzw. R₂) bestehenden Signalquellen bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 stellen hinsichtlich der Linearität und des Rauschens nicht das Optimum dar. Eine Verbesserung ergibt sich in dieser Hinsicht, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Signalquellen in den Emitterzuleitungen der Differenzverstärker-Transistoren durch Operationsverstärker mit starker Gegenkopplung, einer Verstärkung von etwa 1, einem niedrigen Ausgangwiderstand und einem hohen Eingangswiderstand gebildet werden, deren Ausgang über einen Vorwiderstand mit den Emittern der zugehörigen Differenzverstärker-Transistoren verbunden sind, die weiterhin über einen Widerstand mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die bekannte Schaltungsanordung, Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, Fig. 3 die Verstärkung als Funktion der Steuergleichspannung bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 4 eine besonders einfache Schaltungsanordnung zur Erzeugung der benötigten Steuergleichspannungen.

In Fig. 2 sind die mit Fig. 1 übereinstimmenden Schaltungskomponenten mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Auch hierbei sind also zwei über Kreuz gekoppelte Differenzverstärker mit den Transistoren T₁...^ vorhanden, ein den Kollektoranschlüssen der Transistoren Tg und T^ gemeinsamer Widerstand R, ein daran (allerdings mit seinem invertierenden Eingang) angeschlossener Operationsverstärker V₁ und Widerstände R₁, R₂ in den gemeinsamen Emitterzuleitungen der Differenzverstärker-Transistoren T₁, T₂ bzw. T,, T^. Die nicht näher dargestellte äußere Beschaltung zvischen

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den Anschlüssen J, E₁, E₂ und A kann genauso ausgeführt sein wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Die Signalquellen, die das Signal für die Emitter der Differenzverstärkerstufen liefern, werden allerdings durch je einen Operationsverstärker gebildet, der das Signal an den Klemmen E₁ bzw. E₂ nicht in seiner Phase dreht, eine starke nicht näher dargestellte Gegenkopplung, einen niedrigen Ausgangs- und einen hohen Eingangswiderstand hat und einen Spannungsverstärkungsfaktor 1 aufweist. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Linearität und ein geringeres Rauschen.

Isoweit ist die Schaltung im wesentlichen bekannt. Erfindungsgemäß ist nun ein Transistor Ty vorgesehen, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors Τλ verbunden ist,dessen Kollektor an die Speisespannung +U_ß angeschlossen ist und dessen Basis mit der Basis eines Transistors Tg verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Tq ist mit dem gemeinsamen Ausgangswiderstand R verbunden und sein Emitter mit dem Emitter eines Transistors Tq, dessen Basisanschluß mit den Basisanschlüssen der Transistoren T₁ und T^ verbunden ist, die konstantes Potential (Ug/2) führen und dessen Kollektor an die positive Speisespannungsklemme angeschlossen ist. Der gemeinsame Emitteranschluß der Transistoren T_Q und Tq ist einerseits über einen Widerstand Rg, der die gleiche Größe hat wie die Widerstände R₁ und R₂ (9 kOhm), mit Hasse und andererseits über einen Widerstand R₈, der die gleiche Größe hat wie die Widerstände R^ bzw. Ry, die zwischen die Ausgänge der Operationsverstärker V₂ bzw. V* und die Emitter der Differenzverstärkerstufen T₁, T₂ bzw. T,, T^ geschaltet sind, mit dem gemeinsamen Ausgang A verbunden.

Die Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Es sei zunächst angenommen, daß die Spannung an den Basisanschlüssen der Transistoren T₂ und T, positiv und an den BasisanschlUssen der Transistoren Ty und T_Q negativ in

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bezug auf die Spannung an den Basisanschlüssen T₁ und TV (Ug/2) sei. Dann sind T₂ und T, leitend, während T₁, T^, T₇ und Tq gesperrt sind. Bei einer Beschaltung, wie in Verbindung mit Fig. 1 erläutert, d.h. wenn die (frequenzabhängige) Gegenkopplung vom gemeinsamen Ausgang A auf den Eingang E₂ der Signalquelle in der Emitterzuleitung der Transistoren T, und T^ stärker ist als die (frequenzunabhängige) Gegenkopplung vom gemeinsamen Ausgang A auf die Eingangsklemme E₁ für die Signalquelle der Differenzverstärkerstufe T₁, T₂, ist in diesem Fall die Verstärkung des Signals zwischen der Eingangsklemme J und der Ausgangsklemme A am größten.

Wird nun die Basisvorspannung der Transistoren T₂ und T, verringert, dann steigt der Strom durch den Transistor T^ an, während der Strom durch T₂ abnimmt, wobei die Verstärkung ebenfalls abnimmt. Die auf diese Weise, d.h. bei gesperrtem Transistor T₇, erzielbare Verstärkungsänderung entspricht der mit der Schaltung nach Fig. 1 erzielbaren Verstärkungsänderung.

Wenn nun zusätzlich der Transistor T₇ leitend gemacht wird, dann wird ein mit wachsender Basisvorspannung von T₇ wachsender Anteil des Signalstroms, der anderenfalls über T^ fließen würde, über T₇ nach U_ß abgeleitet und daher nicht am gemeinsamen Ausgangswiderstand R wirksam. Diese Steuerung, die zu einer Verringerung der Verstärkung über das mit der Schaltung nach Fig. 1 mögliche Maß hinausführt, kann einsetzen, wenn der Transistor T₂ bereits voll gesperrt ist, jedoch auch z.B. dann, wenn der Transistor T₂ noch genauso stark leitet wie der Transistor T^. Die auf diese Weise erzielbare Verstärkungsänderung ist um den gleichen Faktor größer als bei der Schaltung nach Fig. 1, um den der Strom durch den Transistor T₇ größer gemacht werden kann als der Strom durch den Transistor T, . Es kann daher eine relativ große frequenzabhängige Impedanz Z bzw. eine vergleichsweise

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schwache Gegenkopplung verwendet werden, die über einen größeren Bereich der Verstärkungsänderung den Frequenzgang beeinflußt, weil bei der Schaltung nach Fig. 2 die erzielbare Verstärkungsänderung nicht allein von den Gegenkopplungsverhältnissen bestimmt wird.

Bei einer Anordnung nach Fig. 2 tritt prinzipiell ein Rückgang der Frequenzabhängigkeit auf, wenn T₇ den Strom von T, übernimmt, weil dann die frequenzunabhängige Gegenkopplung über Rq auf den Emitter von T_Q Einfluß gewinnt.

Zur teilweisen Kompensation dieses Effektes kann man Ty schon leitend werden lassen, bevor T^ voll leitend ist. Durch diese Maßnahme erreicht man in einem gewissen Verstärkungsbereich eine konstante Frequenzabhängigkeit.

Um den Rückgang der Frequenzabhängigkeit voll zu kompensieren, kann aber auch eine weitere frequenzabhängige Gegenkopplung vom Ausgang A auf den Emitter von Tq geführt werden.

Sobald der Transistor Ty leitend wird, wird der Gleichstrom durch den Widerstand R, der von der Steuerspannung unabhängig ist, solange der Transistor Ty gesperrt ist, abnehmen. Dadurch ändert sich der Arbeitspunkt des Operationsverstärkers V₁ und auch der Arbeitspunkt der Signalquellen in den Emitterzuleitungen der Differenzverstärkerstufen T₁, T₂ bzw. T,, T^, falls die Gegenkopplungszweige zwischen dem gemeinsamen Ausgang A einerseits und den beiden Signalquelleneingängen E₁ und E₂ andererseits gleichstromdurchlässig sind (die Impedanz Z müßte dann also gleichstromdurchlässig sein). Der durch den Transistor Ty vom gemeinsamen Widerstand R abgezogene Gleichstrom wird durch den Kollektorgleichstrom von Tg ersetzt, der die gleiche Größe hat wie der über Ty abgeführte, weil die Basis-Emitter-Spannungen beider Transistoren einander gleich sind (was voraussetzt, daß die Transistoren T₇ und Tq den gleichen Aufbau und die gleichen

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Kennlinien haben). Deshalb ändert sich die Gleichspannung am Widerstand R auch dann nicht, wenn der Transistor Ty leitend wird. - In diesem Betriebszustand, d.h. wenn die Transistoren T₂ und T, gesperrt sind, bilden die Transistoren Ty und Τ«, Tg und Tq ein über Kreuz gekoppeltes Differenzverstärkerpaar, bei dem bekanntlich die Ausgangsspannung unabhängig von der Gleichspannung an den Basen der Transistoren ist, falls die Emitterströme gleich sind (was hier durch die Gleichheit der Widerstände Rg und erreicht wird).

Darüber hinaus ist die Gegenkopplung auf dem Emitter des Transistors T_ß stärker als z.B. die Gegenkopplung auf dem Emitter des Transistors T^ oder gar auf dem Emitter von T₉. Die Verstärkung in dem durch Operationsverstärker V₁, den Spannungsteiler R_Q, Rq und den Transistor T_Q gebildeten Verstärkungszug ist daher besonders gering, wenn die Signalverstärkung für das am Eingang J anzulegende Signal am niedrigsten ist, d.h. wenn nur noch die Transistoren Ty und Tq leiten. Das bedeutet aber auch, daß in diesem Betriebszustand der Absolutwert des in der Schaltungsanordnung erzeugten Rauschens besonders niedrig ist. Zwei Einflüsse bewirken also hier eine Verminderung des Rauschens gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 bei ganz herabgesetzter Gesamtveistärkung:

Einmal die Tatsache, daß die Verstärkungsänderung bei der Schaltung nach Fig. 2 größer ist, so daß - gleiche maximale Verstärkungsfaktoren vorausgesetzt - die minimale Verstärkung bei der Schaltung nach Fig. 2 wesentlich niedriger ist als bei der Schaltung nach Fig. 1 und mithin das durch diese Schaltung verstärkte Rauschen. Durch die starke Gegenkopplung über Rq, T_q wird darüber hinaus das Eigenrauschen der Schaltungsanordnung herabgesetzt.

In Fig. 3 ist der Verlauf der Verstärkung als Funktion der PHD 77-152 - 15 -

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Steuergleichspannung U _t an den Basen der Transistoren der Differenzverstärkerstufen T₁...T^ und der Steuergleichspannung U _tn (gestrichelt) an der Basis des Transistors T₇ dargestellt, wobei von der in Fig. 2 dargestellten Polarität der Spannungen ausgegangen wird. Man erkennt, daß die Verstärkung von etwa 26 dB auf -18dB abnimmt, wenn (bei gesperrtem Transistor Ty.) die Steuerspannung für die Differenzverstärkerstufe von einem positiven Wert verringert und dann auf einen hinreichend großen negativen Wert gebracht wird. Wird die Spannung dann noch weiter negativ gemacht, dann ergibt sich keine nennenswerte Verstärkungsänderung mehr. Wird hingegen die Steuerspannung U_gtn, die der Differenz der Basisspannungen an den Transistoren Ty und T^ bzw. T₁ entspricht, von einem relativ großen negativen Wert verringert und dann auf einen positiven Wert gebracht, dann kann die Verstärkung praktisch nach Belieben abgesenkt werden (Kennlinie U_s+h?)· ~ ^s ^-^s^ zweckmäßig, daß die Steuerspannung U_gtn für den Transistor Ty nicht erst dann positiver gemacht wird, wenn die Steuerspannung U für die Transistoren T₁...T^ einen Wert erreicht hat, bei dem eine weitere Verstärkungsänderung praktisch nicht mehr möglich ist; beispielsweise kann mit der Änderung der Steuerspannung bereits begonnen werden, wenn die Ströme durch die Transistoren T₂ und T^ gleich groß sind (V = 0 dB). Dies entspricht der Kennlinie U_stn1. Die Steuerspannung U +. für den Transistor Ty kann aber auch schon abgesenkt werden, wenn der Strom durch den Transistor Tp noch größer ist als der Strom durch den Transistor T^.

Die beiden sich in unterschiedlicher Weise ändernden Steuergleichspannungen Ug_t und U_gtn können relativ einfach aus einer einzigen veränderten Gleichspannung erzeugt werden, beispielsweise mittels eines Differenzverstärkers, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Differenzverstärker enthält zwei Transistoren T₁₀ und T₁₁, die an ihren Emittern miteinander

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verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt über einen Widerstand R₁₂ ^an Masse geführt ist. Zwischen die Kollektoranschlüsse der beiden npn-Transistoren T₁₀ und T₁₁ und die positive Speisespannungsklemme ist je ein ohmscher Widerstand R₁₀ bzw. R₁₁ geschaltet. Die Basis des Transistors T₁₁ ist an eine konstante Gleichspannung U_n+ angeschlossen, während die Basis des Transistors T₁₀ mit einem Potentiometer R₁-Z verbunden ist, das über je einen Widerstand R₁^ bzw. R₁C mit Masse bzw. der positiven Spdsespannungsklemme verbunden ist. Die Kollektorspannungen der Transistoren T₁₀ und T₁₁ werden über je einen Emitterfolger T₁₂ bzw. T₁, mit den Emitterwiderständen R₁^ bzw. R₁-, verstärkt und am Emitter dieser Transistoren abgenommen. Bei dieser Schaltung wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Spannungen an den Kollektoren der Transistoren eines Differenzverstärkers sich gegensinnig ändern, d.h. U +_n nimmt ab, wenn U + zunimmt und umgekehrt.

Wenn R₁₀ und R₁₁ gleich groß gemacht werden und R₁₂ so bemessen wird, daß bei geeigneter Potentiometerstellung an den Ausgängen der Transistoren T₁₂ und T₁-T jeweils die Spannung U_ß/2 erscheint, dann bedeutet dies, daß der Transistor T₇ bereits leitend wird, wenn der Strom durch den Transistor T₂ größer ist als der Strom durch den Transistor T^. Eine"verzögerte" Übernahme des Stroms durch den Transistor T₇ wird erreicht, wenn R₁₂ kleiner gemacht wird oder R₁₀ und R₁₁ größer. Dann ist bei derselben Potentiometereinstellung die Spannung an den Transistoren T₁₂ und T₁, zwar immer noch gleich, jedoch niedriger als Ug/2. Je niedriger bei derselben Einstellung des Potentiometers (d.h. wenn die Spannungen an den Transistoren T₁₂ und T₁, einander gleich sind) diese Spannungen im Vergleich zu der Spannung an den Transistoren T₁ und T^ (U_ß/2) ist, um so später setzt die Verstärkungsänderung durch den Transistor T₇ ein. Werden die Widerstände R₁₀ und R₁₁ unterschiedlich groß bemessen, dann ändern sich die Spannungen an den Widerständen

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R₁₁ und R₁₀ und damit auch die Spannungen an den Basen von T₂, T, bzw. Ty in unterschiedlichem Maße, Dies kann für verschiedene Anwendungsfälle erwünscht sein.

Das erfindungsgemäße Schaltungsprinzip ist auch bei Schaltungsanordnungen anwendbar, die mehr als zwei Differenzverstärkerstufen aufweisen. In diesem Fall sind aber mehr als zwei Steuerspannungen für die Änderung der Verstärkung erforderlich.

Obwohl bei der Erfindung nur von jeweils einer an die Eingangsklemme J angeschlossenen Eingangssignalquelle ausgegangen wurde, ist es auch möglich, zwei oder mehrere Eingangssignalquellen zu verwenden. In diesem Fall ist jeder der Eingänge E₁, E₂ ... über eine Impedanz mit je einer Eingangssignalquelle verbunden. Eine solche Schaltung eignet sich z.B. zum Mischen von Signalen mit verschiedener Frequenzabhängigkeit.

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Claims

PHILIPS PATENTVERWALTtJNG GMBH. STEIfcDAfcM 94, 2000 HAMBURG

PATENTANSPRÜCHE: 27 56827

( 1 J Schaltungsanordnung mit einem durch eine Steuergleichspannung veränderbaren Frequenzgang mit wenigstens zwei Differenzverstärkern, wobei jeder Differenzverstärker je zwei emittergekoppelte Transistoren enthält, von denen jeweils einer an seinem Kollektoranschluß mit einem allen Differenzverstärkern gemeinsamen Widerstand verbunden ist und in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine Signalquelle angeordnet ist, deren Eingang über eine Impedanz mit einem Signaleingang und über eine weitere Impedanz zwecks Gegenkopplung mit einem gemeinsamen Signalausgang verbunden ist, wobei der gemeinsame Signalausgang und der gemeinsame Widerstand direkt oder über eine Verstärkerstufe miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Differenzverstärker (T,, T^) einen Transistor (Ty) mit gesondert veränderbarer Basisvorspannung (U_s+_n) enthält, dessen Emitter mit dem Emitter des Transistors (T^) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand (R) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Differenzverstärker bis auf den mit der größten Signalverstärkung einen Transistor (Ty) mit veränderbarer Basisvorspannung enthalten.
3» Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzverstärker einen dritten Transistor (Ty) enthalten, dessen Emitter mit den Emittern der beiden Differenzverstärker-Transistoren (T₃, T^) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3» wobei je eine Gleich- und Wechselstromgegenkopplung vom gemeinsamen Widerstand (R) auf die Eingänge der Signalquellen (V₂, Rg, R₁; V,, Ry, R₂) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

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ein weiterer Transistor (Tg) vorgesehen ist, dessen Basis mit der Basis des (der) Hilfstransistors(en) und dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand (R) verbunden ist und der so angeschlossen und/oder ausgebildet ist, daß sein Kollektorgleichstrom im selben Maße zunimmt wie der Kollektorgleichstrom des bzw. der dritten Transistoren.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit zwei Differenzverstärkern, wobei jeder Transistor der beiden Differenzverstärker mit jedem der drei anderen Transistoren des Differenzverstärkers eine Elektrode gemeinsam hat, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basis des Transistors (T^), dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand (R) und dessen Emitter mit dem Emitter des Hilfstransistors (T~) verbunden ist, eine konstante Spannung angelegt ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquellen in den Emitterzuleitungen der Differenzverstärkertransistoren durch Operationsverstärker (V₂, V,) mit starker Gegenkopplung, einem hohen Eingangswiderstand, einem niedrigen Ausgangswiderstand und einer Verstärkung von etwa 1 enthalten, deren Ausgang über einen Vorwiderstand (R^, Ry) mit den Emittern der zugehörigen Differenzverstärker-Transistoren (T₁, T₂; T,, T^) verbunden sind, die ihrerseits über je einen Widerstand (R₁, R₂) mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 mit zwei über Kreuz gekoppelten Differenzverstärkern, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Emitter des weiteren Transistors (Tq) der Emitter eines zusätzlichen Transistors (Tq) verbunden ist, dessen Basis direkt mit der Basis des Differenzverstärker-Transistors (T^) verbunden ist, dessen Kollektor mit dem gemeinsamen Widerstand (R) und dessen Emitter mit dem

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Emitter des Hllfstranslstors (T») verbunden Ist, und daß in der gemeinsamen Emitterzuleitung eine Impedanz (Rg, mit dem gleichen Gleichstromwiderstand angeordnet ist, wie in der Emitterzuleitung des mit dem Hilfstransistor verbundenen Differenzverstärkers (T,, T^).

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