DE2813382A1 - Umpolmodulator - Google Patents

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München VPA 78 P 6 5 8 1 BRO

Umpolmodulator

Die Erfindung "betrifft einen Umpolmodulator mit vier Transistoren von denen jeweils zwei zu einem gemeinsamen Paar gehöriger Transistoren mit ihren Emittern und jeweils zwei zu unterschiedlichen Paaren gehörende Transistoren mit ihren Basen miteinander verbunden sind und bei dem die Trägerfrequenz an den Basen aller vier Transistoren jeweils paarweise im Gegentakt zugeführt ist.

Ein Kanalumsetzer für Trägerfrequenzsysteme nach dem Vormodulationsprinzip enthält vier Modulatoren. Diese vier Modulatoren könnten zusammen mit dem Kanalverstärker bei dem erreichten Stand der Halbleitertechnologie auf eine gemeinsame integrierte Schaltung untergebracht werden. Schaltungen von Umpolmodulatoren - diese werden überwiegend in Tf-Umsetzern eingesetzt - sind in größerer Zahl bekannt, auch in integrierter Technik. Bei Benutzung dieser Schaltungen erhält man aber eine integrierte Schaltung mit sehr vielen Anschlüssen.

21. März 1978 - Zk 1 Wis

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Außerdem bestehen über die unvermeidlichen Kapazitäten zwischen den Anschlüssen (Pins) der integrierten Schaltung unzulässig hohe elektrische Verkopplungen zwischen den einzelnen Modulatoren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen integrierbaren Umpolmodulator mit minimal möglichen Außenanschlüssen zu schaffen, der zum Einsatz in Trägerfrequenzsystemen geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Umpolmodulator gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß in die gemeinsame Emitterzuleitung jedes Transistorpaares ein gleichgroßer Strom eingeprägt ist, daß die Kollektoren der vier Transistoren über Kreuz an einen Stromspiegel angeschlossen sind, daß das Eingangssignal an einer der beiden gemeinsamen E litterzuleitungen eingespeist und das Ausgangssignal kollektorseitig vor dem Stromspiegel abgenommen wird.

Durch diese Maßnahmen erhält man einen integrierbaren Umpolmodulator mit sehr niederohmigem Eingang, so daß ein in den Modulator eingespeister,, von der vorhergehenden Quelle aus eingeprägter Strom am Eingang nur eine kleine Spannung erzeugt. Der Strom wird im Modulator periodisch im Takt der steuernden Trägerfrequenz umgepolt, und in dieser Form dem Modulatorausgang als eingeprägter Strom (hoher Innenwiderstand) zugeführt. Speist der eingeprägte Modulatorausgangsstrom eine niederohmige Last, dann bleibt die Spannung am Modulatorausgang ebenfalls klein, die Koppelkapazitäten zwischen den Ausgangsanschlüssen sind dann nahezu unwirksam.

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Als Stromspiegel kann dabei eine aus zwei Transistoren bestehende Schaltung verwendet werden, wobei die Basis des einen Transistors mit seinem Kollektor und der Basis des anderen Transistors und die Emitter beider Transistoren miteinander verbunden sind.

Hierbei handelt es sich um eine äußerst einfache Stromspiegelschaltung.

Die Eingangsgleichströme lassen sich in bekannter Weise über Strombänke, wie sie in der integrierten Schaltungstechnik verwendet werden, erzeugen.

Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Figur wird die Erfindung näher erläutert.

Der Jmpolmodulator besteht aus vier Transistoren Tr1...Tr4, wobei jeweils zwei Transistoren mit ihren Emittern verbunden sind und so ein Transistorpaar bilden. Die beiden Transistorpaare sind mit den Basen zweier zu unterschiedlichen Transistorpaaren gehörenden Transistoren miteinander gekoppelt. Die Trägerspannung Um« wird jeweils am Verbindungspunkt der beiden Basen und an den beiden nicht miteinander verbundenen Basen der Transistoren der beiden Transistorpaare zugeführt Gleichzeitig werden zwei gleichgroße Gleichströme J^ ,Z^ in die beiden Emitterzuleitungen eingespeist und an einer der beiden Emitterzuleitungen wird außerdem das Eingangssignal U_E eingespeist.

Der Wert der eingeprägten Gleichströme J1 und J2 soll möglichst gleich sein. Die Ströme JI und J2 können über sog. "Strombänke" erzeugt werden, wie in der integrierten Schaltungstechnik üblich. Die Polarität der Trägerspannung, einer periodischen, in vielen An-

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wendungsfällen sinusförmigen Spannung, bestimmt, ob die Ströme J1 und J2 entweder über die Transistoren Tr1 und Tr4 oder Tr2 und Tr3 fließen. Der Zustand wechselt, entsprechend der Periodizität der Trägerspannung, periodisch. Die Kollektoren der Transistoren Tr1...Tr4 sind über Kreuz an einen Stromspiegel geschaltet. Der Stromspiegel ist eine stromgesteuerte Stromquelle. Ein über den als Diode geschalteten Transistor Tr6 fließender Strom erzwingt im Transistor Tr5 einen proportionalen Strom. Der im Modulator nach der Erfindung benutzte Stromspiegel hat eine Stromverstärkung gleich eins. Die Ströme durch die Transistoren Tr6 und Tr5 sind gleich groß. Der hier dargestellte Stromspiegel ist eine sehr einfache Ausführungsform. Für die Erfindung ist jedoch die Anwendung jedes Stromspiegels, unabhängig von der schaltungstechnischen Realisierung, möglich. Im Zustand 1,. Transistoren Tr1 und Tr4 leitend, fließt der Strom J2 über den Transistor Tr4 in den Steuereingang des Stromspiegels. Die gesteuerte Quelle prägt einen gleich großen Strom in die Kollektorzuleitung des Transistors Tr5 ein. In dieselbe Leitung wird der Strom J1 über Transistoren Tr1 eingeprägt. Sind J1 und J2 gleich groß, die Stromverstärkungen der Transistoren Tr1 und' Tr4 gleich und der Stromspiegel ideal, dann bleibt der Ausgang stromlos, da der vom Transistor Tr5 eingeprägte Strom über den Kollektor des Transistors Tr1 abfließt. Durch geringfügige Abweichung von den obenstehenden, idealisierenden Annahmen wird ein kleiner Stromanteil über die Ausgangsklemme abfließen.

Im Zustand 2 - Transistoren Tr2 und Tr3 leitend fließen die Ströme J1 und J2 in Richtung Stromspiegel über Kreuz. Obenstehende Beschreibung gilt analog mit J1 und J2 vertauscht. Die durch Unvollkommenheit der Schaltung über den Ausgang fließenden Gleichströme werden im allgemeinen im Zustand 1 und Zustand 2 verschieden sein.

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Da die beiden Zustände im Rhythmus der Trägerspannung wechseln, wird der entstehende Ausgangsstrom im Trägerrhythmus schwanken. Am Modulatorausgang liegt eine Trägerrestspannung an, die jedoch sehr klein ist, da die obenstehenden idealisierenden Annahmen, insbesondere in einer integrierten Schaltung, weitgehend erreichbar sind.

Wird in den Eingang ein Signalstrom eingespeist, dann wird er während des Zustandes 1 über den Transistor Tr1 als eingeprägter Strom zum Ausgang geführt und fließt über den außenliegenden Lastwiderstand R,. Der Kollektor des Transistors Tr5 kann diesen Strom nicht übernehmen, da der Stromspiegel im Zustand 1 ausschließlich von J2 gesteuert wird.

Im Zustand 2 wird der Eingangs-Signalstrom über den Transistoren Tr2 in den Steuereingang des Stromspiegels geführt. Der Mechanismus des Stromspiegels erzwingt einen gleich großen Signalstrom in den Kollektor des Transistors Tr5 hinein. Dieser Strom fließt über den Lastwiderstand R_L in die Ausgangsklemme hinein. Der Kollektor des Transistors Tr3 kann diesen Strom nicht übernehmen, da über den Transistor Tr3 ausschließlich der Strom J2 fließt.

Je nach Polarität der Trägerspannung fließt somit der Signalstrom aus der Ausgangsklemme heraus oder in die Ausgangsklemme hinein.
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Ein in der Eingangsklemme eingespeister Signalstrom fließt am Modulator-Ausgang mit gleicher Stärke, jedoch im Takt der Trägerspannung periodisch umgepolt.

3 Patentansprüche
1 Figur

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Claims (3)

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   Pat entansprüche

   1/ Umpolmodulator mit vier Transistoren von denen jeweils zwei zu einem gemeinsamen Paar gehörende Transistören mit ihren Emittern und jeweils zwei zu unterschiedlichen Paaren gehörende Transistoren mit ihren Basen miteinander verbunden sind und bei dem die Trägerfrequenz an den Basen aller vier Transistoren jeweils paarweise im Gegentakt zugeführt ist, d a d u r ch gekennzeichnet, daß in die gemeinsame Emitterzuleitung jedes Transistorpaares (Tr1, Tr2; Tr3, Tr4) ein gleichgroßer Strom eingeprägt ist, daß die Kollektoren der vier Transistoren über Kreuz an einen Stromspiegel (Tr5, Tr6) angeschlossen sind, daß das Eingangssignal an einer der beiden gemeinsamen Emitterzuleitungen eingespeist und das Ausgangssignal kollektorseitig vor dem Stromspiegel abgenommen wird.
2. 2. Umpolmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspiegel aus zwei Transistoren (Tr5, Tr6) besteht, von denen die Basis des einen Transistors (Tr6) mit seinem Kollektor und mit der Basis des anderen Transistors (Tr5) und die Emitter beider Transistoren miteinander verbunden sind.
3. 3. umpolmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgleichströme über Strombänke gewonnen sind.

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   ORiGlNAL INSPECTED