DE2908741A1

DE2908741A1 - Hf-breitbandverstaerker

Info

Publication number: DE2908741A1
Application number: DE19792908741
Authority: DE
Inventors: Guenter Ing Grad Hasch; Willy Ing Grad Minner
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4354161A; NL8001269A; DE2908741C2

Description

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HP-Breitbandverstärker

1) Die Anmeldung betrifft einen HF-Breitbandverstärker, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem Breitbandverstärker wird in der Regel im Verstärkerzug ein RC-Glied angeordnet, das die untere Grenzfrequenz des Verstärkers bestimmt. Wenn beim Ein- bzw. Ausschalten des Verstärkers am Vex~stärkerausgang ein Potentiiilsprung auftritt, muß dieser erst über den Kondensator C des RC-Gliedes ausgeglichen werden, was zu relativ langen und vielfach unerwünschten Uins ehalt zeiten führt. Man war daher bereits bisher bestrebt, derartige PotentialSprünge am Ausgangsanschluß des Verstärkers zu verhindern. Hierzu wird beispielsweise ein Vierquadranten-Multiplizierer gemäß der Figur 1 verwendet. Diese Verstärkerschaltung besteht aus zwei Differenzverstärkern, wobei die eigentliche Signalverstärkung von dem Differenzverstärker mit den Transistoren T-, und T, bewirkt wird. Der zweite Differenzverstärker aus den Transistoren T, und 1' dient der Stromübernahme bei abgeschaltetem Differenzverstärker aus den Transistoren T, und T₁. Bei beiden Differenzverstärkern sind die Emitterelektroden der beteiligten Transistoren miteinander verknüpft und jeweils in die Kollektorstrecke eines Transistors T_r bzw. T, geschaltet, deren Emitterelektroden über WLügrstände R,, und R mit einer Stromquelle verbun-

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den sind. Die Stromquelle besteht aus einem Transistor T_ mit einem Stroiaeinstellwiderstand R,. im Emitterzweig des Transistors. Das Potential an der Basiselektrode des Transistors T₇ wird mit Hilfe der Dioden D₁ und D„, an denen eine Spannung von ca. 1,4 V abfällt, eingestellt.

Die Basiselektrode des Transistors T₁- bildet den Impulseingang für die Ein- bzw. Abschaltung des Verstärkers. Dieser Eingangsanschluß ist über einen Widerstand R „ mit der Basiselektrode des Transistors T_ verknüpft. Das Basispotential des Transistors T_ß von ca. 2,1 Volt wird mit Hilfe der Diode D_ eingestellt, die in Reihe zu den Dioden D.. und D„ geschaltet ist. Eine weitere, den bereits genannten Dioden in Reihe geschaltete Diode D. bestimmt über die Widerstände R^₁ und R₁ die Basispotentiale der Transistoren T. und T- sowie T-, und T^, wobei am Potentialgriff an der Diode D. ein Potential von ca. 2,8 V herrscht. Im Kollektorzweig des Transistors T. des Differenzverstärkers liegt der mit der Gleichspannungsquelle verbundene Widerstand R . An der Verbindung zwischen dem Widerstand R und dem Kollektor des Transistors T. wird das Ausgangssignal abgegriffen und über einen Ausgangsverstärker T₁₇ und das RC-Glied C und R„ dem Ausgangsanschluß U zugeführt. Der genannte Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R

und dem Kollektor des Transitsors T. ist gleichzeitig mit dem Kollektor des Transistors T„ des zweiten Differenzverstärkers verbunden.

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Der Breitbandverstärker ist dann eingeschaltet, wenn an der Eingangsklemme D, die zur Basiselektrode des Transistors Tj- führt, beispielsweise Nullpotential· herrscht. Dann fließt über den Transistor T, ein Strom, der mit

Hilfe des Widerstandes R₁ eingestellt wird. Dieser Strom beträgt beispielsweise 2 mA. Jeweils die Hälfte dieses Gleichstroms fließt aus der Gleichspannungsquelle über den Transistor T^ bzw. über den Arbeitswiderstand R und den Transistor T. des zugehörigen Differenzierstärkers. Bei einer realisierten Schaltung beträgt bei einem Widerstand R = 1,5 kö und einer Versorgungsgleichspannung von 6 V, die Verstärkung V = 22, was 26,8 dB entspricht.

Wenn dem Impulseingang D ein positives Signal zugeführt wird, wird der Transistor T,- gesperrt und damit der Differenzverstärker aus den Transistoren T_ und T. abgeschaltet. Der Strom von beispielsweise 2 mA, der bisher über den Differenzverstärker aus den Transistoren T_ und T. floß, fließt nunmehr über den Differenzverstärker aus den Transistoren T.. und T„ in zwei gleichen Teilen ab. Da somit über den Transistor T alleine ein Strom von 1 mA fließt, der wiederum über den Widerstand R bezogen wird, muß das Gleichpotential am Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R und dem Transistor T. konstant bleiben, so daß kein die Schaltezeiten beeinflussender Potentialsprung am Ausgang des Verstärkers auftritt.

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Die Basiselektroden der Transistoren T₁ und T„ sind am gemeinsamen Anschluß A mit einem Kondensator C hochf recjusnzmäßig abgeblockt , so daß der Strom durch den Transistor T„ nicht moduliert wird, so daß hierdurch keine Hochfrequenzspannung am Arbeitswiderstand R erzeugt wird. Dabei wird davon ausgegangen, daß am Signaleingang B weiterhin ein HF-Signal anliegt. Ein 1'eii dieser HF-Eingangswechselspannung wird jedoch über die nicht vermeidbare Kollektor-Basiskapazität C^„ , des Transistors T. auC den Widerstand R gelangen. In der Figur 1 ist diese baueleinentspezifische Kapazität C in das Schaltbild eingefügt. Bei bestimmten Breitbandvers bärkern wird gefordert, daß zwischen der Ausgangswochsolspannung im eingeschalteten Zustand des Verstärkers und der noch vorhandenen Restwechselspannung bei ausgoschaltehem Verstärker ein unterschied von beispielsweise 8O dii besteht. Dia Abschwächung muß daher, wenn man von einer Verstärkung von 26,8 dB bei-eingeschaltete«·. Verstärker ausgeht, im dargestellten Beispiel 53,2 dB betragen, was dem 46Ofcichan Wert entspricht. Dies würde bei der Schaltung gemäß der Figur bedeuten, daß die Kapazität C__R nicht größer cils

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25 . 10 pF sein dürfte. Die Kapazität eines integrierten Transistors liegt jedoch in der Regel etwa 100 mal über dem genannten Wert, so detß die angestrebte Abschwächung mit ο int; r Schaltung gemäß der Figur 1 nicht realisiert werden kann.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren HF-Breitbandverstärker mit einer unteren Grenzfrequenz von beispielsweise 100 kHz anzugeben, der innerhalb weniger MikroSekunden von Verstärkung auf extreme Äbschwächung umgeschaltet werden kann. Das Verhältnis Verstärkung zu Abschwächung soll in der Größenordnung von 80 dB liegen. Die Schaltung soll monolithisch integrierbar sein und mit möglichst wenigen Schaltelementen auskommen. Diese Aufgabe wird bei einem schaltbaren HF-Breitbandverstärker durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

um die Basis des zusätzlichen Transistors T_D hochfre-

qucnzniäßig ηiederoluaig mit dem Bezugspotential zu verbinden, wird ein niederohmiger differentieller Wider-F'.tand, der beispielsweise aus in Durchlaßrichtung betriebenen Dioden besteht, zwischen die Basiselektrode und Bezugspotontial geschaltet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Dioden in der Spannungsteilerschaltung, die zur Potentialeinstellung am Differenzverstärker herangezogen werden.

Dabei ist es möglich, mit der gleichen Anzahl von Dioden in der Spannungsteilerschaltung wie bei der Schaltung nach Figur 1 auszukommen, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Stromquelle des Differenzverstärkers im

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Stromzweig zwischen den Emitterelektroden der Differenzverstärkertransistoren und dem Bezugspotential angeordnet ist und wenn Schaltungsmittel vorgesehen sind, durch die gleichzeitig die Stromquelle und der Ableitstromzweig so geschaltet werden können, daß jeweils nur in einem der gemmnten Stromzweige Strom fließen kann.

Dabei ist es möglich, die Stromquelle über einen Schalttransistor direkt mit dem Bezugspotential zu verbinden und diesen Schalttransistor über ein extern zugeführtes Steuerkommando anzusteuern. Das Steuerkommando wird dabei auf einen Schalttransistor im Ableitstromzweig gegeben, über den der der Stromquelle nachgeschaltete Schalttransistor in einer noch näher zu erläuternden Art und Weise angesteuert wird.

Andererseits besteht auch die Möglichkeit, die Stromquelle dadurch abzuschalten, daß die von dex~ Spannungsteilerschaltung abgeleitete Betriebsspannung der Stromquelle mit Hilfe eines über das Steuerkommando angesteuerten Schalttransistors kurzgeschlossen wird, über einen weiteren, gleichzeitig angesteuerten Schalttransistor wird dann der Ableitstromzweig durchgesteuert, so daß sich die am Ärbeitswiderstand anliegende Gleichspannung unabhängig vom Betriebszustand des Differenzverstärkers nicht verändert. Ein Umschalten des Differenzverstärkers zwischen Verstärkung und Abschwächung

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bzw. umgekehrt kann dann in einer Zeit erfolgen, die wesentlich kürzer ist als der Reziprokwert der unteren Grenzfrequenz.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung konnte ein Verhältnis zwischen Verstärkung zu Abschwächung erzielt werden, das im Minimum 80 dB beträgt. Dieses Ergebnis wurde bei einer Schaltung erreicht, die mit einer stabilisierten Gleichspannung von nur 6 V betrieben wurde.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispiels entsprechend den Figuren 2 bis 5 näher erläutert werden.

Die Schaltung gemäß der Figur 2 besteht wiederum aus einem Differenzverstärker mit den Transistoren T~ und T., deren Emitterelektroden zusammengschaltet sind und mit einer Stromquelle in Verbindung stehen. Die Basiselektroden der Transistoren T_ und T. bilden die invertierende bzw. nichtinvertierende Eingangsklemme des Verstärkers.

Die Stromquelle besteht aus dem Transistor T„, dessen Kollektorelektrode mit den Emitterelektroden der Transistoren T^. und T. verbunden ist und der in seinem Emitterzweig einen Widerstand R. und die Kollektor-Emitter-

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strecke eines Schalttransistors T_g aufweist. Die Basis-Gleichspannung für den Transistor T_ wird an der Reihenschaltung aus gleichrichtenden Bauelementen D₁ bis D. abgegriffen, die wiederum in Reihe zum Widerstand R

zviischen die Pole der Gleichspannungsquelle geschaltet ist- Bei der Schaltung gemäß Figur 2 sind die Dioden D₁ und D„ parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors T^ und dem Emitterstromz*?eig dieses Transistors geschaltet. An dar Basiselektrode von T_ liegt somit beispielsweise die Spannung von 1,4 V. Die Größe des Widerstandes R₁ in der Emitterstrecke des Transistors T₇ bestimmt den durch den Differenzverstärker fließenden Gesamtstrom, der bei einem geeigneten Ausführungsbeispiel wiederum ca. 2 inA betragen soll.

Die Basisgleichspannung für die Transistoren T- und T. wird über die Vorwiderstände R^_ und R₁₁ an der Diode D_ abgegriffen, die zu den Dioden D.. und D„ in Reihe geschaltet ist. Am Potentialabgriff E liegt beispielsweise die Spannung von 2,1 Van.

In Reihe zu den genannten Dioden ist eine vierte Diode D₄ geschaltet, an der die Basisgleichspannung für den Transistor T„ abgegriffen wird, dessen Kollektor-Emitterstrecke in den Kollektorzweig des Transistors T. geschaltet ist. An der Basis des Transistors T_fi liegt so-

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mit die Gleichspannung von ca. 2,8 V. Die Kollektorelektrode des genannten zusätzlichen und in Basisschaltung betriebenen Transistors T„ ist an den Arbeitswiderstand

R angeschlossen, dessen andere Anschlußelektrode mit der Gleichspannungsquelle von beispielsweise + 6 V verbunden ist.

Am Verbindungspunkt zwischen dem Arbeitswiderstand R und dem Kollektor des Transistors T₀ wird das verstärk-

te Signal abgegriffen und über einen Ausgangsverstärker aus dem Transistor T.„ und das nachgeschaltete RC-Glied aus der Kapazität C und dem Widerstand R~ zum Anschluß ü , abgeführt. Der Transistor T₁₂ wird an der Basis angesteuert und weist in seinem Emitterzweig den Widerstand R_ auf. Diesem Widerstand R^ ist die Reihenschaltung aus der Kapazität C und dem Widerstand R„ parallel geschaltet; am Verbindungspunkt zwischen den beiden letzt genannten Bauelementen ist die Ausgangsklemme U angeschlossen.

Zur Ein- oder Abschaltung des Differenzverstärkers dient der Schaltungsteil aus den Transistoren'T..^, T.... und T_q. Die Basiselektrode des Transistors T., bildet den Impulseingang D, während die Kollektorelektrode dieses Transistors zur Bildung des Ableitstromzweiges über einen Widerstand R,- an den Verbindungspunkt zwischen dem Arbeitswiderstand R und dem Transistor T„ ange-

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schlossen ist. Die Emitterlektrode des Transistors T₁ führt zur Basis des nachgeschalteten Transistors T₁₁, der seinen Kollektorstrom über den Widerstand R. von der Gleichspannungsquelle bezieht. An den Kollektor dieses Transistors T₁₁ ist wiederum die Basis des Schalttransistors T_q angeschlossen, dessen Kollektor-Emitter strecke im Emitterstromzweig des Transistors ΤΙ regt.

Bei der Schaltung gemäß der Figur 2 wird die untere Grenzfrequenz des Breitbandverstärkers mit Hilfe des RC-Gliedes aus dem Widerstand R₀ und dem Kondensator C

eingestellt. Sie beträgt beispielsweise f = 100 kHz. Die obere Grenzfrequenz ist beispielsweise f = 1O MHz.

Die Schaltung gemäß Figur 2 funktioniert in ihrem für die Erfindung wesentlichen Teil wie folgt: Wenn am Impulseingang D Massepotential anliegt, ist der Transistor T_1n und damit auch der nachgeschaltete Transistor T₁₁ gesperrt. Durch das relativ hohe Potential an der Kollektorelektrode des Transistors T₁₁ wird der Transistor T_q in die Sättigung geschaltet, so daß über den Differenzverstärker aus den Transistoren T_ und T., der mit Hilfe des Widerstandes R₁ eingestellte Strom fließen kann. Dieser Strom beträgt beispielsweise wiederum 2 irA und teilt sich somit zu gleichen Teilen auf die Kollektorstrecken der Transistoren T, und T. mit je 1 ma. auf. Der Kollektorstrom des Transistors T₄

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fließt über den Arbeitswiderstand R und die Kollektor-Emitterstrecke des zusätzlichen und in Basisschaltung betriebenen Transistor T₀. Dieser Transistor T₀ itfeist

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eine Stromverstärkung von etwa α<\y 1 auf. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Arbeltswiderstand R einen Wert von ca. R = 1,5 kfi. Durch den zusätzlich eingefügten Transistor T„ wird die Spannungsverstärkung des Differenzverstärkers gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 nicht geändert. Sie beträgt bei den genannten Strom- und Widerstandsverhältnissen beispielsweise 26,8 dB.

Im Vergleich zu der Schaltung gemäß Figur 1 entfallen bei der erfindungsgemäßen Schaltung die Transistoren T_r

und T,- sowie der Differenzverstärker aus den Transisto-6

ren T₁ und T„. Durch dan Wegfall der Stromverteilerschalter aus den Transistoren T„ und T^, die nunmehr

b 6

durch den im Sättigungsbereich arbeitenden Schalttransistor T_q ersetzt werden, können die Basiselektroden der Transistoren Ί' und T. des Differenzverstärkers mit einer um 1 IL,-, geringeren Vorspannung als bei der

üb

Schaltung gemäß Figur 1 betrieben werden.

Durch das Einfügen des zusätzlichen Transistors T„, der eine um 1 U„„ höhere Basisvorspannung als der Differenzverstärker aus den Transistoren T und T. benötigt, beträgt die Spannung am Basisanschluß des Transistors T₀

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4 U_,__,_f was etwa dem Wert von 2,8 V entspricht. Der KoI-lektor des Transistors T„ der am Widerstand R liegt, kann somit mit der gleichen Wechselspannungsamplitude ausgesteuert warden, wie dies bei der Schaltung gemäß Figur 1 der Fall war. Somit laßt sich ohne Veränderung der Größe der Versorgungsgleichspaniiung das gleiche Maß der Aussteuerung erzielen.

Zum Ausschalten des Differenzverstärkers wird an den Impulseingang D eine positive Eingangsspannung angelegt. Damit wird der Transistor T_1n und somit auch der Transistor T₁₁ durchgesteuert. Die Kollektorelektrode das Transistors T.„ wird auf Massepotential gesogen und der Transistor T„ dadurch gesperrt. Die Transistoren T,, und T₄ können somit keinen Strom mehr übernehmen. Dar bei eingeschaltetem Differenzverstärker durch den Arbeitswiderstand R fließende Strom von beispielsweise 1 mA wird nunmehr über den Widerstand R₁-abgeführt. Der Widerstand R₁- muß so gewählt werden, daß der durch ihn fließende Strom bei durchgesteuerten Transistoren T₁ und T₁₁ dem Wert entspricht, der zuvor durch den Arbeitswiderstand bei eingeschaltetem Differenzverstärker floß. Der Widerstand R_n. kann daher beispielsweise auch durch eine KonstantstromquellG oder ein geeignetes anderes Stromeinstellelement ersetzt werden. Da sich somit der Strom durch den Arbeitswiderstand R , unabhängig vom Schaltzustand des Verstärkers, nicht verändert, entsteht am Ausgang des

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Verstärkers kein Potentialsprung, so daß extrem kurze Ein- und Abschaltzeiten möglich sind.

Das weiterhin anliegende Eingangssignal am Eingang B greift jedoch weiter über die Kollektor-Basiskapazität C__o des Transistors T, auf dessen Kollektor durch. Die Zuschaltung des zusätzlichen Transistors T_R bewirkt jedoch, wie sich aus dem Schaltungsausschnitt gemäß Figur 3 ergibt, eine wesentliche Abschwächung dieser kapazitiven Kopplung. Gemäß Figur 3 gelangt das Eingangssignal U. über die Koliektor-Basiskapazität C_n^. des Transistors T₄ zum Emitteranschluß des Transistors T„. Die zusätzliche Abschwächung wird durch die Sparmungsteilung über die Emitter-Basis-Sperrschichtkapazität

C„„_o des gesperrten Transistors T₀ auf den differen- hiid ο

biellen Widerstand R und der nachfolgenden Teilung durch die Kollektor-Basis-Sperrschichtkapazität C^„„ des Transistors T_R auf den Arbeitswiderstand R erreicht. Der von den Stabilisationsdioden D₁ — D. (Fig. 2} gebildete differentielle Widerstand R beträgt ca. lOO Ώ.

Bei einer realisierten Schaltung betrug das Verhältnis Versbärkung zu Abschwächung bei 7 MHz 84 dB bei einem beibehaltenen Wert des Arbeitswiderstandes R = 1,5 kn, womit die gestellten Anforderungen sogar wesentlich überschritten wurden.

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Bei der erfindungsgemäßen Schaltung gemäß Figur 2 entfällt neben dem Differenzverstärker aus den Transistoren T₁ und T₉ auch in der bei der Schaltung gemäß Figur 1 erforderliche Kondensator C .

Das Hochfrequenzverhalten der Schaltung gemäß Figur 2 kann in Richtung erhöhter Verstärkung im oberen Frequenzbereich noch verbessert werden, wenn der Arbeitswiderstand R als Spannungsteiler ausgebildet wird und dar Widerstand Rj- des Ableitstromzweigs an den Abgriff dieses Spannungsteilers angeschlossen wird. Eine derart modifizierte Schaltung ergibt sich beispielsweise aus der Figur 4, bei der der Widerstand R in zwei gleiche Teile aufgeteilt wurde. Dadurch wird insbesondere der unvermeidbare kapazitive Einfluß des Widerstandes R₁- bzw. eines entsprechenden Stromeinstellelementes reduziert. Bei einer^hälftigen Aufteilung des Arbeitswiderstandes R muß dann allerdings der Widerstand R₅ bzw. das entsprechende Stromeinstellelement so gewählt werden, daß durch ihn bei abgeschaltetem Differenzverstärker ein doppelt so großer Strom fließt, wie durch die Teile des Arbeitswiderstandes bei eingeschaltetem Differenzverstärker abgeleitet wird. Bei der Schaltung gemäß Figur und einem Strom von beispielsweise 1 mA durch den Transistor T₄ bei eingeschaltetem Differenzverstärker bedeutet dies, daß der Widerstand R₅ so gewählt sein muß, daß durch ihn bei abgeschaltetem Differenzverstärker

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ein Strom von 2 mA fließt. Bei diesen Stromverhältnissen ist sichergestellt, daß an der Basiselektrode des Transistors T-J₂' unabhängig vom Schaltzustand des Differenzverstärkers, stets das gleiche Gleichspannungspotential anliegt.

Der Widerstand R kann auch in jedem beliebigem anderen Verhältnis aufgeteilt werden, wenn der Widerstand R₅ mit einem Wert versehen wird, der die Aufrechterhaltung des Gleichspannungspotentials an der Basiselektrode des Transistors T₁₇ gewährleistet.

In Figur 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung eine Aüsführungsform dargestellt, die bezüglich des Ableitsfcromzweigs und des die Umschaltung der Stromquelle des Differenzverstärkers bewirkenden Schaltungsteils von der Schaltung gemäß Figur 2 und 4 abweicht.

Der Einströmwiderstand R^ der Stromquelle ist dabei direkt zwischen die Emitterelektrode des zur Stromquelle gehörenden Transistors T₇ und Bezugspotential geschaltet. Parallel zu den Dioden D. und D„ in der Spannungsteilerschaltung, an denen die Betriebsspannung der Stromquelle abfällt, ist die Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors T.... geschaltet, der an der Basis über einen

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Vorwiderstand R₁₃ an das Steuerkommando angeschlossen ist. An den Eingang D für das Steuerkommando ist gleichzeitig über einen Widershand 14 die Basiselektrode eines weiteren Schalttransistors T' angeschlossen, dessen Kollektor-Emitterstrecke im Ableitstromzweig liegt.

Wenn ara Eingang D Bezugspotential anliegt, sind beide Schalt transis toren T₁-. und T₁, gesperrt, so daß einerseits über den Äbleitstromzweig kein Strom fließen kann und andererseits die Stromquelle und damit der Differenzverstärker eingeschaltet ist.

Wenn ara Eingang D ein positives Steuerkommando anliegt, werden beide Transistoren T^., und T₁- in die Sättigung gesteuert. Dadurch wird das Basispotential des Transistors T- in der Stromquelle auf Bezugspotential gezogen, so daß dieser Transistor gesperrt und damit die Stromquelle abgeschaltet wird. Zugleich wird aber der Ableitstromzweig über den Transistor T₁₄ eingeschaltet, so daß nun der zuvor über den Arbeitswiderstand R fließende Gleichstrom unter Aufrechterhaltung der am Arbeitswiderstand anliegenden Gleichspannung über den Widerstand R₁. und den Transistor T*. abgeleitet wird.

Die Figur 6 zeigt noch ein Oszillogramm der Eingangsund Ausgangsspannungen· In einer ersten Phase liegt beispielsweise am Eingangsanschluß B der Schaltung ge-

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maß Figur 2 eine Wechselspannung mit einem Effektivwert von 200 mV. Am Impulseingang D liegt positives Potential, so daß der Differenzverstärker abgeschaltet ist. In einer zweiten Phase liegt am Eingang B ein Wechselsignal mit einer Spannung von 2 mV __. Am Impulseingang D liegt Massepotential/ so daß der Differenzverstärker eingeschaltet ist. Das Eingangssignal wird somit am Ausgang U , verstärkt erscheinen. Der Verstärkungsfaktor beträgt beispielsweise 26,8 dB. In einer dritten Phase liegt am Eingang B wiederum eine Spannung von 200 mV __?J~, während über den Eingang D der Differenzverstärker wieder abgeschaltet wird. Am Ausgang ü , tritt dann wie in der ersten Phase ein Ausgangssignal auf, das gegenüber dem der zweiten Phase um mindestens 80 dB abgeschwächt ist. Die extreme Veränderung des Eingangssignals bei ein- bzw. ausgeschaltetem Differenzverstärker wird beispielsweise durch externe Schaltungen zwangsläufig bewirkt. Wie man der Fig. 6. entnimmt, sind die Ein- bzw. Abschaltzeiten am Ausgang sehr kurz und liegen bei beispielsweise 2 μΞβσ, während der Reziprokwert der gewählten unteren Grenzfrequenz des Verstärkers von 100 kHz 10 \isec beträgt. Das Verhältnis zwischen Verstärkung zu Abschwächung beträgt bei einer realisierten Schaltung gemäß der Fig. 2, die bereits erläutert wurde, bei einer Meßfrequenz von 7 MFIz 84 dB.

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Erwähnt sei noch, daß bei einer Schaltung mit symmetrischen Äusgangsanschlüssen an beiden Transistoren der Differenzverstärker-Eingangsstufe vorzugsweise in jedem Kollektorstrompfad dieser Transistoren ein zusätzlicher in Basisschaltung betriebener Transistor (Tg) angeordnet wird» Beide Arbeitswiderstände in den KoI-lektorstromzweigen der Differenzverstärkertransistoren werden dann über je einen Widerstand an den gemeinsamen, im Ableitstromzweig liegenden Schalttransistor angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Schaltung gemäß den Figuren 2-5 wird beispielsweise ausschließlich mit bipolaren npn-Transistoren realisiert, wobei dann auch die Dioden D₁ - D. vorzugsweise als Dioden geschaltete Transistoren sind. Alle Bauelemente werden in einer integrierten monolythischen Halbleiterschaltung untergebracht, in der zugleich auch weitere Funktionsstufen einer komplexeren Schaltung enthalten sein können.

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Claims

Licenfcia Patent-Verwaltungs-G.ία.b .H. Theodor-Stern-Kai 1 , 60OO Frankfurt 7O Heilbronn, den 14.02.1979 SE2-HBT-Ma/ko" - HN 79/1 Patentans ρ r ü c h e

1)j HF-Breitbandverstärker, der durch ein externes Steuerkomxnando zwischen Verstärkung und Abschwächung schaltbar ist, mit einer Differenzverstärker-Eingangsstufe, einer zwischen die Pole der Versorgungsspannung geschalteten Spannungsteilerschaltung zur Potentialexnstellung am Differenzverstärker und mit einem Ableitstromzweig, durch den im abgeschalteten Zustand des Differenzverstärkers ein die am Arbeitswiderstand anliegende Gleichspannung aufrechterhaltender Gleichstrom fließt, dadurch gekennzeichnet, daß zur ausgangsseitigen extremen Abschwächung des im ausgeschalteten Zustand am Eingang des Verstärkers anliegenden Wechselsignals in mindestens einen Kollektorstromzweig der Differenzverstärkertransistoren {T_ oder T.) zwischen dem Kollektor und dem im Stromzweig liegenden Arbeitswiderstand (R ) die Emitter-Kollektorstrecke eines zusätzlichen Transistors T„ geschaltet ist_f wobei die Basis des in Basisschaltung betriebenen Transistors T₀

HP-mäßig niederohmig gegen Bezugspotential geschaltet ist, so daß die kapazitive Kopplung zwischen dem Eingang und Ausgang der Verstärkerschaltung reduziert wird»

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2) HF-Breitbandverstärker nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des zusätzlichen Transistors T₀

über einen niederohmigen differentiellen Widerstand (D₁ D.) der Spannungsteilerschaltung mit dem Bezugspotential verbunden ist.

3) HF-Breitbandverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der niederohraige differentielle Widerstand aus der Reihenschaltung von in Durchlaßrichtung betriebenen gleichrichtenden Bauelementen wie Dioden oder als Dioden geschalteten Transistoren besteht.

4) HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode des zusätzlichen Transistors T„ mit der Kollektorelektrode eines Transistors (T.) des Differenzverstärkers verbunden ist, während die Kollektorelektrode des zusätzlichen Transistors T„ an den mit der Versorgungsgleichspannungsquelle verbundenen Arbeitswiderstand R angeschlossen ist, wobei am Verbindungspunkt zwischen dem Arbeitswiderstand Έ. und dem zusätzlichen Transistor T₀ der Ableitstromzweig angeschlossen ist.

5) HF—Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (T₇, R₁) der Differenzverstärker-Eingangsstufe im Stromzweig zwischen den Emitterelektroden der Differenzver-

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Stärkertransistoren (Τ-., T-) und dem Bezugspotential angeordnet ist, und daß Schaltungsmittel vorgesehen sind, durch die gleichzeitig die Stromquelle und der Ableitstromzweig derart schaltbar ist, daß jeweils nur in einem der genannten Stromzweige Strom fließen kann.

6) HF-Breitbandverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle {Τ-, R₁) des Differenzverstärkers über einen Schalttransistor (T_q) mit Bezugspotential verbunden ist, wobei dieser Schalttransistor über einen weiteren vorgeschalteten Transistor (T_1n), der im Äbleitstromzweig liegt, mit Hilfe eines extern zugeführten Steuerkommandos umschaltbar ist.

7) HF-Breitbandverstarler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem an das Steuerkommanäo angeschlossenen Transistor (T₁₀) ein Transistor (T-i-i) nachgeschaltet ist, dessen Kollektor über einen Vorwiderstand (R,,) an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und der den Schalttransistor (T_q) im die Stromquelle enthaltenden Stromzweig steuert.

8) HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Stromquelle des Differenzverstärkers ein Widerstand (R₁) an die Emitterelektrode eines Transistors (T₇) ange-

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schlossen ist, dessen Kollektorelektrode mit den Emitterelektroden der Differenzverstärkertransistoren (T^, T.) verbunden ist, während die Basiselektrode des Transistors T₇ mit einem Potentialabgriff an der Spannungsteilerschaltung (D. - D) verbunden ist.

9) HF-Breitbandverstärker nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß an die Basiselektrode des zur Stromquelle gehörenden Transistors T_ ein gegen Bezugspotential geschalteter und vom Steuerkommando angesteuerter Schalttransistor T₁... angeschlossen ist, durch den die Stromquelle ab- und anschaltbar ist, und daß ein weiterer im Ableitstromzweig liegender und gleichfalls vom Steuerkommando angesteuerter Schalttransistor T₁₄ vorgesehen ist, so daß, abhängig vom anliegenden Steuerkommando, beide Schalttransistoren T^-, und T^, entweder leitend oder gesperrt sind.

10) HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ableitstromzweig ein Stromeins te lie lenient wie beispie lsx-/eise ein ohmscher Widerstand (R₁.) oder eine Konstantstromquelle angeordnet ist.

11) HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand IL , an den der zusätzliche Transistor T₀ anaeschlos-

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'1 Ö Πι Q T / t

sen ist, als Spannungsteiler (Fig. 4) ausgebildet ist und daß der Äbleitstromzweig an den Abgriff dieses Spannungsteilers angeschlossen ist.

12} HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Verstärkerschaltung ein, die untere Grenzfrequenz des Breitbandverstärkers bestimmendes RC-Glied angeschlossen ist und daß, bedingt durch die ständige Aufrechterhaltung der am Arbeitswiderstand anliegenden Gleichspannung, ein Umschalten zi^ischen Verstärkung und Abschwüchung bzw. umgekehrt in einer wesentlich kürzeren Zeit erfolgen kann, als durch den Reziprokwert der unteren Grenzfrequenz 1/f gegeben ist.

13) HF-Breitbandverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Transistoren vom gleichen, beispielsweise npn-Leitungstyp sind.

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