DE2853024B1 - Modulator in integrierter Schaltung - Google Patents

Description

• Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung der Modulator derart ausgebildet, daß die Emitter der beiden einstufigen Ausgangsverstärker und einen Kondensator miteinander verbunden sind und die Emittergleichspannung über zwei gleich große ohmsche Widerstände zugeführt ist, daß die Eingänge der beiden einstufigen Verstärker durch eine Parallelschaltung aus
• einer Festkapazität und einem Trimmer ebenfalls miteinander verbunden sind und die Versorgungsgleichspannung über zwei weitere gleich große ohmsche Widerstände geführt ist.
• Durch diese Maßnahmen erhält man eine integrierte Modulatorschaltung, an deren Ausgang der Pegel frequenzunabhängig auch bei sehr niedrigen Frequenzen eingestellt werden kann.
• In weiterer Ausgestaltung läßt sich die Erfindung auch derart ausbilden, daß die Kondensatoren und die ohmschen Widerstände so dimensioniert sind, daß die aus dem Kondensator und der Summe der Widerstände im Emitterzweig der beiden Verstärker ergebende Zeitkonstante gleich ist der Zeitkonstante aus der Summe der Kapazitäten des Festkondensators und des Trimmers bei Mittenstellung und der Summe der weiteren ohmschen Widerstände in den Eingangskreisen der Verstärker.
• Durch diese Dimensionierung wird erreicht, daß für die Mittenstellung des Trimmerkondensators absolute Frequenzunabhängigkeit erzielt wird, während in den beiden Extremstellungen des Trimmers der Fehler zu einem Minimum wird.
• Anhand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 wird die Erfindung näher erläutert.
• F i g. 2 zeigt die Prinzipschaltung zur manuellen Pegeleinstellung mit Hilfe eines Trimmerkondensators C7. Über den Trennkondensator C1 wird das erdunsymmetrische Multiplexsignal UE dem Eingang des gegengekoppelten zweiten Differenzverstärkers T9, T10, T13; T11, T12, T14 zugeführt. Der Widerstand Zl führt einerseits die an Anschluß 3 liegende Vorspannung an den Anschluß 15 und andererseits bildet er den Anpassungswiderstand für das in dieser Schaltung nicht gezeigte davor liegende Modulationsfilter. Weiterhin wird die Vorspannung vom Anschluß 3 an den wechselspannungsmäßig über den Kondensator des zweiten Differenzverstärkers C2 an Erde liegenden Eingang des Anschlusses 2 gelegt und über die Widerstände R 1 und R 2 an die Anschlüsse 7 und 8 des Trägerverstärkers.
• Die erdunsymmetrische Eingangsspannung UE wird im zweiten Differenzverstärker T9, T10, T13 und T12, T11, T14 verstärkt und als gegenphasige symmetrische Ströme dem Doppelgegentaktmodulator zugeführt T23, T24, T25, T26. Da die Spannungsverstärkung zwischen den Anschlüssen 15 und 16 den Faktor 1 und der Innenwiderstand der Anschlüsse 1 und 16 nahezu 0 Q beträgt, ist die Größe der eingeprägten Wechselströme durch das Verhältnis aus Eingangsspannung UE und dem Gegenkopplungswiderstand R3 gegeben. Die Trägerspannung Uzr wird symmetrisch über die Trennkondensatoren C3 und C4 den Eingängen des Trägerverstärkers T15 und T16 zugeführt und bildet im Modulator mit dem zugeführten Multiplexsignal die oberen und unteren Seitenbänder der ungeradzahligen Trägervielfachen. Beim Primärgruppenumsetzer A* beispielsweise wird das ankommende Frequenzband 6 bis 54 kHz mit der Trägerfrequenz 114 kHz umgesetzt und erscheint an den Ausgängen 5 und 10 in der Grundprimärgruppenlage 60 bis 108 kHz. Dieses Band erhält durch den Trimmerkondensator C7 und den parallelgeschalteten Festkondensator C6 mit steigender Frequenz einen Amplitudenabfall von 6 dB/Oktave.
• Durch die mit der Frequenz ebenfalls linear abnehmende Impedanz des Emitterkondensators C5 in der Gegenkopplung des aus den beiden Ausgangsverstärkerstufen zusammengeschalteten Gegentaktverstärkers T28 und T29 erfolgt in umgekehrter Weise ein Anstieg der Emitter- und damit auch der Kollektorströme. An den Ausgängen 6 und 11 des Gegentaktverstärkers T28, T29 steht dann das umgesetzte Multiplexsignal frequenzunabhängig zur Verfügung.
• Durch Verändern des Trimmerkondensators C7 kann die Ausgangsspannung an 5 und 10 des Modulators je nach Variationsbereich des Trimmers und der Größe des parallelgeschalteten Kondensators C6 erhöht bzw.
• vermindert werden. Eine geringfügige Frequenzabhängigkeit im Einstellbereich ergibt sich durch die Emitterwiderstände R4 und R5 bzw. durch die am Eingang liegenden Widerstände R 8 und R 9, da diese an den exaktenLGang der Kondensatoren C6/C7 bzw.
• <u C5 stören.
• Die Schaltung ist so dimensioniert, daß bei Mittenstellung des Trimmerkondensators der Frequenzgang konstant ist und in den beiden Endstellungen des Trimmerkondensators C7 ein geringfügiger jedoch zulässiger Frequenzgang von 5 mB auftritt. Geringstmögliche Fehler im Frequenzgang ergeben sich dann, wenn in der Mittenstellung des Trimmerkondensators die beiden Zeitkonstanten c5 (R4+R5)und(C,+C7) . (R8+R9) gleich und in den beiden Extremstellungen des Trimmerkondensators C7 die Abweichungen von diesen gleich groß sind.
• Das umgesetzte Multiplexsignal wird schließlich über den Arbeitswiderstand Z2 und den Anpassungsübertrager ü den Ausgangsklemmen zugeführt Die praktisch ausgeführte Schaltung ist mit einem handelsüblichen Trimmerkondensator von 10 bis 100 pF für einen Einstellbereich von ca. +3 dB ausgelegt.
• Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Modulator in integrierter Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator und diesem nachgeschalteten einstufigen Transistorverstärker, dem das Trägersignal über einen ersten und die zu modulierenden Signale über einen zweiten Differenzverstärker zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk enthält und dessen Emitteranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widerstand verbunden sind. Zur manuellen stufenlosen Einstellung der Restdämpfung auf den Empfangsseiten von TF-Endgeräten werden vorwiegend frequenzunabhängige kapazitive Teiler mit veränderlichem Teilverhältnis eingesetzt. Nachteilig kann sich bei dieser kapazitiven Pegeleinstellung jedoch die hohe Impedanz der kapazitiven Teilerschaltungen bei tiefen Frequenzen auswirken. Zur Vermeidung dieses Nachteils sieht die Erfindung daher bei einer integrierten Modulatorschaltung, die ausgangsseitig zwei einstufige Verstärkerstufen (T28, T29) aufweist, vor, sowohl am Eingang des Verstärkers einen Trimmerkondensator (C7) und eine dazu parallelgeschaltete Festkapazität (C6) als auch im Emitterkreis der zu einem Gegentaktverstärker zusammengeschalteten Verstärkerstufen eine weitere Kapazität(C5) anzuordnen, wodurch ein konstanter Frequenzgang innerhalb eines bestimmten Variationsbereichs erreicht wird. Ein erfindungsgemäßer Modulator ist insbesondere für den Einsatz in der trägerfrequenten Nachrichtenübertragungstechnik geeignet (F i g. 2).

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Modulator in intregierter Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator und diesem nachgeschalteten einstufigen Transistorverstärker, dem das Trägersignal über einen ersten und die zu modulierenden Signale über einen zweiten Differenzverstärker zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk enthält und dessen Emitteranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widerstand verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der beiden einstufigen Ausgangsverstärker (T28, T29) über einen Kondensator (C5) miteinander verbunden sind und die Emittergleichspannung über zwei gleich große ohmsche Widerstände (R 4, R 5) zugeführt ist, daß die Eingänge der beiden einstufigen Verstärker (T28, T29) durch eine Parallelschaltung aus einer Festkapazität (C6) und einem Trimmer (C7) ebenfalls miteinander verbunden sind und die Versorgungsgleichspannung über zwei weitere gleich große ohmsche Widerstände (R 5, R 9) geführt ist.
2. 2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C5, C6, C7) und die ohmschen Widerstände (R4, R5, R8, R9) so dimensioniert sind, daß die aus dem Kondensator (C5) und der Summe der Widerstände (R 4, R 5) im Emitterzweig der beiden Verstärker (R 8, R 9) ergebende Zeitkonstante gleich ist der Zeitkonstante aus der Summe der Kapazitäten des Festkondensators (C6) und des Trimmers bei Mittenstellung (C7) und der Summe der weiteren ohmschen Widerstände (R 8, R 9) in den Eingangskreisen der Verstärker.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Modulator in integrierter Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator und diesem nachgeschalteten einstufigen Transistorverstärker, dem das Trägersignal über einen ersten und die zu modulierenden Signale über einen zweiten Differenzverstärker zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk enthält und dessen Emitteranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widerstand verbunden sind.

   Zur manuellen stufenlosen Einstellung der Restdämpfung auf den Empfangsseiten von TF-Endgeräten werden wie aus dem Aufsatz von Anders, A.; und Junghardt, H., »Breitbandumsetzer für 60 und mehr Sprachkanäle«, Siemens-Zeitschrift 48, 1974, Beiheft Nachrichten-Übertragungstechnik, D. 48 bis 53, insbesondere Seite 51, linke Spalte, 1. Absatz, hervorgeht, vorwiegend frequenzunabhängige kapazitive Teiler, deren Teilerverhältnisse mittels handelsüblicher Trimmerkondensatoren <100 pF verändert werden, eingesetzt. In Verbindung mit aktiven Halbleiterelementen kann so die Restdämpfung auch von breitbandigen Übertragungsvierpolen kontaktfrei und stetig verändert werden. Unvermeidbare ohmsche Belastungen am Ein- und Ausgang des kapazitiven Teilers können jedoch bei tiefen und hohen Frequenzen, bezogen auf die Bandmittenfrequenz, zu einer in TF-Geräten unzulässig hohen Frequenzabhängigkeit der Spannungsdämpfung führen. Nachteilig kann sich bei der kapazitiven Pegeleinstellung die hohe Impedanz der kapazitiven Teilerschaltung bei tiefen Frequenzen auswirken. Am Eingang von bipolaren Transistorverstärkern oder integrierten Schaltungen angeordnet, entsteht aus dem Produkt »Teilerimpedanz« und »Eingangsrauschstrom« der Transistorschaltung eine Rauschspannung, die mit abnehmender Frequenz linear ansteigt. Da jedoch die Eingangsspannung frequenzunabhängig ist, verschlechtert sich bei tiefen Frequenzen der Signal/Rauschabstand um 6 dB/Oktave; bei breiten ankommenden TF-Bändern mit niedriger unterer Grenzfrequenz, wie sie beispielsweise die Primärgruppenumsetzer A oder A* mit 12 bis 60 kHz bzw. 6 bis 54kHz verarbeiten müssen, ist daher eine manuelle Pegeleinstellung mit Hilfe eines kapazitiven Teilers am Demodulatoreingang ohne erheblichen Verlust an Signal/Rauschabstand nicht möglich.

   Eine integrierte Doppelgegentakt-Modulatorschaltung ist beispielsweise unter der Bezeichnung SO 290 bekannt (in Fig.l dargestellt). Teil I der Schaltung bildet den Kern des Modulators, in dem die wesentlichen Funktionen ablaufen.

   Die Transistoren T23 bis T26 werden paarweise wechselsinnig im Takt der Trägerspannung aus- und eingeschaltet. Dabei sind im jeweils gleichen Schaltzustand einerseits die Transistoren T23 und T26 durchgesteuert, andererseits die Transistoren T24 und T25 gesperrt. Der Signalstrom wird zusammen mit dem Arbeits-Gleichstrom über die Transistoren T13 und T14 gegenphasig in die Emitter der Transistoren T23 bis T26 eingeprägt. Je nach Schaltzustand fließt der Signalstrom entweder über den Transistor T23, Ausgangsklemme 10, den außen liegenden Lastwiderstand, Ausgangsklemme 5 und den Transistoren T26 oder über den Transistor T24, Ausgangsklemme 5, den außen liegenden Lastwiderstand (diesmal in umgekehrter Richtung), Ausgangsklemme 10 und Transistor T25.

   Ein Wechsel des Schaltzustandes der Transistoren T23 bis T26 polt somit den Signalstrom am Ausgang um.

   Die Transistoren T13 und T14 bilden einen Differenzverstärker, über den der Signalstrom gegenphasig in die schaltenden Transistoren eingeprägt wird.

   Die von der nichtlinearen Eingangskennlinie der Transistoren T13 und T14 verursachten nichtliniaren Verzerrungen werden durch Gegenkopplungsschleifen über ein zusätzliches Netzwerk, Teil II, verringert.

   Die Steuerung des Schaltzustandes der Transistoren T23 und T26 erfolgt über Teil III der Schaltung, wobei die Transistoren T15 und T16 einen einstufigen Differenzverstärker bilden.

   Die Transistoren T28 und T29 ermöglichen eine zusätzliche Verstärkung des Ausgangssignals. Der Rest der Schaltung dient der Arbeitspunkt-Einstellung.

   Dieser Schaltungsteil wurde so gewählt, daß alle Wechselspannungs-Eingänge und -Ausgange erdsymmetrisch oder erdunsymmetrisch anschaltbar sind.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Schaltung zu schaffen, die auch bei integrierter Technik und relativ niedrigen Frequenzen eine weitgehend frequenzunabhängige Einstellung des Pegels gestattet.