DE2941321A1

DE2941321A1 - Schaltungsanordnung zur umsetzung einseitiger eingangssignale in ein paar differentieller ausgangssignale

Info

Publication number: DE2941321A1
Application number: DE19792941321
Authority: DE
Inventors: Kyoichi Murakami; Tsutomu Niimura; Akira Yamakoshi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1979-10-11
Publication date: 1980-05-08
Also published as: FR2438938A1; FR2438938B1; BR7906564A; NL191160B; US4292597A; AU5167379A; SE446680B; NL7907545A; AU524354B2; AT380359B; ATA667679A; GB2035001B; GB2035001A; SE7908475L; CA1134463A; NL191160C

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH
Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN

Dr. rer. natW. KÖRBER _{11 nvt h} _ ₁₉₇g

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVEHS . ^1Ί* ^{Oktober iy/y}

Steinsdorfstr.10,8000 MÖNCHEN 22

Sony Corporation

7-3 5 Kitashinagawa 6-chome

Shinagawa-ku

Tokyo/Japan

Schaltungsanordnung zur Umsetzung einseitiger Eingangssignale in ein Paar differentieller Ausgangssignale

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen oder unsymetrischen Eingangssignals in ein doppelseitiges oder differentielles Ausgangssignal.

Es gibt zahlreiche Anwendungen von doppelseitigen oder differentiellen Signalen. Bei beispielsweise Verstärkungsfaktor-Steueranwendungen, bei denen vorteilhaft Differenzverstärker verwendet werden, wird der Betrieb solcher Differenzverstärker verbessert, wenn das daran angelegte Signal ein differentielles Signal ist. Üblicherweise ist das ursprüngliche Eingangssignal, das von solchen Differenzverstärkern verwendet werden muß, ein einseitiges oder unsymetrisch.es Signal. Es ist daher oft notwendig, das einseitige Signal in ein differentielles Ausgangssignal umzusetzen, d.h., in ein Paar von Ausgangssignalen, die sich um gleiche jedoch entgegengesetzte Beträge ändern, wenn sich das einseitige Eingangssignal ändert.

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Bei Zufuhr eines einseitigen Eingangssignals zu einem Differenzverstärker, der aus einem Paar differentiell angeschlossener Transistoren besteht, wird das Eingangssignal der Basis eines der differentiell angeschlossenen Transistoren zugeführt, während die Basis des anderen Transistors wechselstrommäßig mit Masse bzw. Erde verbunden ist. Die Kollektoren dieser Transistoren erzeugen ein Paar differentieller Ausgangssignale. Bei dieser einfachen Ausbildung ist jedoch allgemein eine mit Widerstand behaftete oder kurz Ohm'sche Vorspannungsschaltung erforderlich, um richtige Vorspannungen an die differentiell angeschlossenen Transistoren anzulegen. Als Folge dieser Ohm'sehen Vorspannungsschaltung wird der gesamte Schaltungsaufbau ziemlich kompliziert. Darüber hinaus muß die Versorgungsspannung oder das Betriebspotential, das normalerweise an die Transistoren angelegt ist, auch zum Ableiten der no.twendigen Vorspannungen verwendet werden. Dies stellt eine unzulängliche Ausnutzung der Betriebspotentialversorgung dar..

Eine Art einer herkömmlichen Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignals in ein Paar differentieller Ausgangssignale besteht aus einem Paar von Dioden, die in Reihenschaltung angeordnet sind, die iherseits parallel zu einer anderen Reihenschaltung angeschlossen ist, wobei letztere durch die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors und eine weitere Diode gebildet ist. Wenn dieser Schaltungsanordnung kein Signalstrom zugeführt wird, und wenn angenommen ist, daß eine Stromquelle zur Zufuhr eines Konstantstroms zu dieser Parallelschaltung vorgesehen ist, fließen gleiche Ströme durch die reihengeschalteten Dioden und auch durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors und die zusätzliche Diode, die mit dem Emitter des Transistors verbunden ist. Wenn der Emitterbereich und die äquivalenten Emitterbereiche der Dioden alle gleiche Fläche besitzen, und wenn die Basis-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors parallel zur zusätzlichen Diode geschaltet ist, sind die Ströme durch beide Transistoren, wenn kein Signalstrom vorhanden ist, gleich. Wenn ein Signalstrom der zusätzlichen Diode zugeführt wird, d.h., wenn ein Eingangssignal der Verbindungsstelle zugeführt wird, die durch die Ver-

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bindung zwischen dem Emitter des ersten Transistors und der zusätzlichen Diode gebildet ist, ändern sich die Ströme durch beide Transistoren um einen Betrag, der gleich ist, der jedoch zueinander entgegengesetzt ist, lediglich wenn der zugeführte Signalstrom viel kleiner ist, als der von der Stromquelle zugeführte Ruhestrom. Das heißt, bei einem Signalstrom von i ergeben sich die Ströme durch die beiden Transistoren durch

I+i /2 und I - i /2, mit einem Ruhestrom I , der von der os os' o'

Stromquelle zugeführt wird. Bedauerlicherweise bedeutet das Erfordernis, daß der Ruhestrom sehr viel größer als der Signalstrom sein muß, daß entweder die Stromquelle sehr groß sein muß, d.h., in der Lage sein muß, einen hohen Strom zuzuführen, oder daß der Signalstrom auf einen sehr kleinen Wert beschränkt werden muß. Weiter ergeben sich, wenn diese Beziehung zwischen dem Ruhestrom und dem Signalstrom nicht eingehalten wird, erhebliche Verzerrungen in den Ausgangsströmen, die durch die Transistoren fließen. Folglich ist diese herkömmliche Schaltungsanordnung nicht voll zufriedenstellend.

Bei einer anderen bekannten Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignal in ein Paar differentieller Ausgangssignale 0üS-PS4O^9 977) sind zwei Reihenschaltungen parallel geschaltet, wobei die erste Reihenschaltung aus einem Paar von Dioden besteht und wobei die zweite Reihenschaltung aus einer zusätzlichen ^iode in Reihe mit dem Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors besteht. Die Basis des Transistors ist seinerseits mit der Verbindungsstelle verbunden, die durch die beiden Dioden der ersten Reihenschaltung gebildet ist. Basis-Emitter-Kreise von Ausgangstransistoren sind mit einer entsprechenden Diode in jeder der Reihenschaltungen parallel^geschaltet. Eine Stromquelle führt einen Ruhostrom der Parallelschaltung zu, derart, daß dann, wenn kein Eingangssignal anliegt, der Ruhestrom I durch die erste Diode in jeder Reihenschaltung fließt, wobei, da die Basis-Emitter-Spannung jedes Ausgangstransistors gleich der Spannung über jeden ersten Diode ist, der Ruhestrom I. auch durch den Kollek-

tor-Emitter-Kreis jedes Ausgang.stransistors fließt. Wenn ein

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Eingangssignal der zweiten Diode der ersten Reihenschaltung zugeführt wird, d.h., wenn das Eingangssignal dem Verbindungspunkt zwischen den reihengeschalteten Dioden zugeführt wird, steigt der Ausgangssignalstrom durch einen Ausgangstransistor um einen Betrag an, der gleich der Abnahme des Ausgangssignalstroms ist, der durch den anderen Ausgangstransistor fließt. Insbesondere ergibt sich der Ausgangsstrom durch einen dieser Transistoren zu I + i /4, während der Ausgangsstrom durch den

O S

anderen Transistor sich zu I - i /k ergibt. Obwohl diese

O S

differentiellen Ausgangssignalströme nicht die Bedingung erfordern, daß der Ruhestrom I sehr viel größer als der Signalstrom i sein muß, ergibt sich jedoch der erhebliche Nachteil, daß der Eingangssignalstrom durch diese Schaltungsanordnung sehr stark gedämpft wird. Das heißt, jeder der differentiellen Ausgangssignalströme zeigt eine Amplitude, die lediglich ein Viertel der Amplitude des Eingangssignalstroms ist. Anders ausgedrückt besitzt die erläuterte Schaltungsanordnung einen ziemlich schlechten Stromverstärkungsfaktor.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der erläuterten Nachteile eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignals in ein Paar differentieller Ausgangssignale anzugeben, bei der eine bessere Stromverstärkungscharakteristik erreichbar ist.

Durch die Erfindung wird eine Schaltungsanordnung angegeben, durch die ein einseitiges Eingangssignal in ein Paar differentieller Ausgangssignale umsetzbar ist, wobei eine erste und eine zweite Reihenschaltung parallel geschaltet sind, wobei die erste Reihenschaltung aus einer ersten und einer zweiten Diode besteht und wobei die zweite Reihenschaltung aus einer dritten Diode besteht, die in Reihe mit dem Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors geschaltet ist. Der Transistor ist basisseitig mit dem Verbindungspunkt verbunden, der durch die Dioden der ersten Reihenschaltung gebildet ist, derart, daß der Basis-Emitter-Kreis parallel zur zweiten Diode geschaltet ist. Eine Stromquelle ist mit den parallelgeschal-

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teten Reihenschaltungen verbunden, um Ströme zuzuführen. Ein Eingangssignalstrom wird dem Verbindungspunkt zugeführt, der durch die Dioden der ersten Reihenschaltung gebildet ist, und ein erster und ein zweiter Ausgang sind mit diesem Verbindungspunkt bzw. mit dem Kollektor des Transistors verbunden, um differentielle Ausgangssignalströme herauszuführen, die eine Funktion des zugeführten Signalstroms sind. Diese differentiellen Ausgangssignalströme können einem Differenzverstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor zugeführt werden.

Durch die Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignals in ein Paar von differentiellen Ausgangss_ignalen angegeben, die relativ einfachen Schaltungsaufbau besitzt, durch die geringe Verzerrung erreichbar ist und die vergleichsweise niedriges Betriebspotential erfordert, wodurch eine wirksame Ausnutzung einer Betriebspotential-Versorgung erreichbar ist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Beispiel einer herkömmlichen Schaltungsanordnung zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignals in ein Paar differentieller Ausgangssignale,

Fig. 2 schematisch ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 schematisch einen Differenzverstärker, der als Verstärkungsfaktor-Steuerverstärker verwendbar ist und der zur Versorgung mit differentiellen Signalen ausgebildet ist,

Fig. k schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Differenzverstärker,

Fig. 5 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mit einem Differenzverstärker verwendet ist,

Fig. 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem den Verstärkungsfaktor steuernden

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Verstärker zur insbesonderen Anwendung bei einer Farbsättigungssteuerschaltung eines Farbfernsehempfängers.

Vor der Erläuterung der Erfindung wird zunächst anhand Fig. schematisch eine herkömmliche Schaltungsanordnung zur Umsetzung eines einseitigen bzw. unsymetrisehen Eingangssignals in ein Paar differentieller Ausgangssignale erläutert. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem Paar von Dioden 1,2, die reihengeschaltet sind, wobei diese Reihenschaltung parallel zu einer weiteren Reihenschaltung geschaltet ist, die aus dem Basis-Emitter-Kreis eines Transistors 3 und einer zusätzlichen Diode k besteht. Eine Stromquelle, die einen im wesentlichen konstanten Strom erzeugen kann, ist mit diesen parallel geschalteten Reihenschaltungen verbunden und ist insbesondere mit der Verbindungsstelle verbunden, die durch die Anode der Diode 1 und der Basis des Transistors 3 gebildet ist. Im Rahmen der Beschreibung ist unter Stromquelle eine Stromerzeugung sschaltung zu verstehen, deren Ausgangsstrom im wesentlichen konstant bleibt unabhängig von Änderungen der Last, der der Strom zugeführt wird. Selbstverständlich ist der von der Stromquelle erzeugte Strompegel durch, verschiedene Parameter bestimmt und kann gegebenenfalls durch ein geeignetes Steuersignal,durch einstellbare Schaltungselemente oder dergleichen geregelt werden. Eine typische Stromquelle besteht aus dem Kollektor-Emitter-Kreis eines vorgespannten Transistors. Andere Stromquellenschaltungen bekannter Art sind verwendbar, auch die, die in der US-PS 4 0^9 977 erläutert ist.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ist die Diode k auch parallel zum Basis-Emitter-Kreis eines weiteren Transistors 5 geschaltet. Wenn auch nicht dargestellt, ist eine geeignete Quelle eines Betriebspotentials ebenfalls vorgesehen, um die Stromquelle zu erregen und um Betriebsspannungen an den Transistoren 3 und 5 anzulegen.

Im Betrieb sei angenommen, daß die Stromquelle einen Konstant-

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strom zuführt, der auch Ruhestrom genannt wird und der den Wert 21 besitzt. Es sei weiter angenommen, daß der Emittorbereich der Transistoren 3 und 5 gleiche Fläche besitzt und daß die äquivalenten Emitterbereiche der Dioden 1,2 und ¹I ebenfalls diese gleiche Fläche besitzen. Folglich ist der Spannungsabfall über jeder Diode sowie der Basis-Emitter-Spannungsabfall über jeden Transistor gleich und kann durch V ausgedrückt werden. Weiter sind die Basis-Emitter-Impedanz eines Transistors und die Dioden-Impedanz jeder Diode gleich.

Wenn kein Eingangssignal anliegt, wird der durch die Stromquelle zugeführte Strom gleich zwischen die beiden angeschlossenen Reihenschaltungen aufgeteilt. Folglich fließt ein Strom I durch die Dioden 1 und 2 und ein gleicher Strom I durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 3 und die Diode k. Es sei angenommen, daß der Basisstrom des Transistors 3 unbedeutend ist und daher vernachlässigt werden kann. Es zeigt sich, daß, da die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 3 gleich der Spannung über der Diode 4 ist, der Emitterstrom des Transistors 3 gleich dem Strom ist, der durch die Diode k

ver
fließt. Wegen des nachlässigbaren Basisstroms des Transistors 3 ist der Kollektorstrom deshalb gleich dessen Emitterstrom. Daher ist der Kollektor-Emitter-Strom des Transistors 3 gleich dem Diodenstrom der Diode k, der ebenfalls gleich dem Strom ist, der durch die Dioden 1 und 2 fließt. Es zei gt sich daher, daß dieser Kollektor-Emitter-Strom gleich I ist.

Es sei nun angenommen, daß ein Signal an die Verbindungsstelle angelegt wird, die durch den Emitter des Transistors 3 und die Diodo 4 gebildet ist. Dieses Signal ist in Fig. 1 als ein Signal 1 anlegende Stromquelle dargestellt. Wenn dieser Signalstrom eine Zunahme der Emitterspannung des Transistors 3 zur Folge hat, wird der Kollektor-Emitter-Strom auf I - i.. reduziert. Durch Anwendung der Kirchhoff'sehen Regeln ergibt sich der Strom durch die Diode k zu I - i. + i . Nun ist die Span-

o 1 s ^r

nung über der Diode k gleich der Basis-Emitterspannung des Transistors 5· Daher ist der Emitterstrom dieses Transistors

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gleich dem Strom durch die Diode k. Wenn angenommen wird, daß der Basisstrom des Transistors 5 unwesentlich ist und daher vernachlässigt werden kann, ist der Kollektorstrom durch diesen Transistor gleich dessen Emitterstrom, der wiederum gleich dem Strom durch die Diode 4 ist. Daher beträgt der Kollektorstrom des Transistors 5 1 - i„ + i .

ο 1 s

Der Spannungsabfall in Durchlassrichtung über die Diode 1 betragt V. * und der Spannungsabfall in Durchlassrichtung über der Diode 2 beträgt V „, die Basis-Emitter-Spannung über dem Transistor 3 beträgt V und der Spannungsabfall in Durchlassrichtung über der Diode k beträgt V , _T Aus Fig.l ergibt sich, daß (V_bel + ^v _be2) ⁼ ^^Vbe3 ^{+ V}be4^* ^{AuS der} S^rundlegenden Halbleitertheorie ist bekannt, daß der Strom durch eine Halbleiterdiode eine Exponentialfunktion des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung darüber ist. Anders ausgedrückt ergibt sich der Spannungsabfall in Durchlaßrichtung V, jeder Diode bzw. die Basis-Eraitter-Spannung über dem Transistor 3 zu:

.. kT I

V, = In rp—,

be q I_s'

mit k = Boltzmannkonstante,

T - absolute Temperatur in Kelvin,

q - Elektronenladung,

I - Strom durch die Diode bzw. den Transistor, !„-- Sperrsättigungsstrom. Folglich kann folgende Gleichung abgeleitet werden:

^(Vbel ^{+ V}be2^} = ^(Vbe₃
^{ln^ + In^) - ~ (In^Ii ₊ !„isL^lÜ») ( j).

S S " S S

Durch Auflösung der Gleichung (1) nach dem Strom I ergibt sich :

I ² = (I -i„) (I -i„+i ) (2).

ο ο 1 ο 1 s

Aus Gleichung (2) ergibt sich der Strom i zu:

41 + i ^
1 — —₂ °- 2_ ₍₃₎.

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Wem der Ruhestrom I sehr viel größer ist als der Signalstrom i , kann die Gleichung (3) vereinfacht werden zur Annäherung, daß X₁ = i /2. Dies bedeutet, daß der Kollektorstrom des Tran-

sistors 31 - i.. = I -i /2 ist, und daß der Kollektorstrom ■ ο 1 ο s

des Transistors 51 - i. + i =1 +i/2 ist.

ο 1 s ο s

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Kollektorströme dor Transistoren 3 und 5 ein Paar differentieller Ausgangssignalströme bilden, vrobei der Kollektorstrom des Transistors 5

den Ruhestrom I überschreitet und wobei der Kollektorstrom ο

des Transistors 3 niedriger als der Ruhestrom ist, und zwar jeweils um den gleichen Betrag. Das heißt, die Signalströme durch die Transistoren 3 und 5 sind gleich, jedoch einander entgegengesetzt. Jedoch werden diese differentiellen Ausgangssignalströme verzerrt, wenn die notwendige Bedingung I /^ i nicht aufrechterhalten wird. Zur Verringerung dieses Problerns ist es notwendig, eine Stromquelle vorzusehen, die einen sehr hohen Ruhestrom I erzeugt. Wenn die Schaltung gemäß Fig. 1 als integrierte Schaltung ausgebildet sein soll, kann eine solche Stromquelle nicht mehr ausführbar sein. Andererseits muß, um die vorstehende Bedingung einzuhalten, der Signal strom i auf einen sehr niedrigen Wert beschränkt werden, s

was im Allgemeinen unerwünscht ist.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 besteht aus einer ersten Reihenschaltung, die aus Dioden 6 und 7 gebildet ist, die parallel zu einer zweiten Reihenschaltung angeschlossen ist, wobei letztere durch eine Diode 10 und den Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors 9 gebildet ist. Der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 9 ist parallel zur Diode 7 geschaltet. Eine Stromquelle 8 ist mit den Anoden der Dioden 6 und 10 verbunden zur Zufuhr eines Ruhestroms zu den parallelgeschalteten Reihenschaltungen. Die Dioden 6 und 7 sind in Durchlaßrichtung so gepolt, daß Strom durch die Diode 6 und dann durch die Diode 7 fließt, und die Diode 10 ist in ähnlicher Weise so gepolt, daß Strom durch die Diode 10 und dann durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 fließt. Die Strom-

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quo I. Lc 8 kann den Aufbau besitzen, wie er bei der Erläuterung der Fig. 1 dargestellt worden ist.

Per durch die Dioden 6 und 7 gebildete Verbindungspunkt, d.h., der Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode 6 und der Anode der Diode 7 ist zusätzlich zur Verbindung mit der Basis des Transistors 9 auch mit der Basis eines Ausgangstransistors 12 verbunden. Gegebenenfalls können weitere Ausgangstransistoren wie der zusätzliche Ausgangstransistor 12· vorgesehen sein, wobei die Basis-Emitter-Kreise parallel zu dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors 12 angeschlossen sind. Mit Bezug auf lediglich einen einzigen Ausgangstransistor 12 zeigt sich, daß dessen Basis-Emitter-Kreis parallel zur Diode 7 geschaltet ist.

Ein weiterer Ausgangstransistor 13 ist basisseitig mit dem Kollektor des Transistors 9 verbunden und ist emitterseitig gemeinsam mit dem Emitter des Transistors 9 angeschlossen.

Für den Fachmann ist ohne Weiteres klar, daß die Dioden 6,7 und 10 gegebenenfalls durch Transistoren in Diodenschaltung gebildet sein können, bei denen die Basen und Kollektoren gemeinsam verbunden sind. Weiter ist die Schaltungsanordnung so ausgebildet, daß sie als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann. Wenn auch nicht -im Einzelnen dargestellt, ist selbstverständlich eine Stromversorgung vorgesehen, um ein Betriebspotential an den Transistoren sowie die Stromquelle 8 anzulegen.

Es sei angenommen, daß die Emitterflächen bzw. -bereiche der Transistoren 9» 12 (und 12') und I3, sowie die äquivalenten Emitterflächen bzw. -bereiche der Dioden 6,7 und 10 alle gleich sind. Es sei weiter angenommen, daß die Schaltungsanordnung als integrierte Schaltung auf einem gemeinsamen Halbleiterchip ausgebildet ist. Wenn nun kein Eingangssignal vorhanden ist, teilt sich der von der Stromquelle 8 ztijiefiihrte Strom gleich zwischen den parallelgeschalteten Reihenschaltungen auf. Daher beträgt der Strom zu den Dioden

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6 und 7 I und beträgt der Strom durch die Diode 10 und den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 ebenfalls I . Wenn ein Eingangssignal als Eingangssignalstrom i dem Verbindungspunkt zwischen den Dioden 6 und 7 zugeführt wird, wobei dieser Eingangssignalstrom durch eine Eingangssignalstromquelle

11 dargestellt wird, wird der Strom durch die Diode 6 auf einen Pegel von I - I₁ verringert. Aufgrund der Kirchhoff'sehen Gesetze ergibt sich der Strom durch die Diode 7 zu I - i +

O X S

Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 9 ist gleich dem Spannungsabfall in Durchlaßrichtung über der Diode 7· Folglich ist der Emitterstrom des Transistors 9 gleich dem Diodendurchlaßstrom der Diode 7 oder I - i„ + i . Wenn zurecht

ο 1 s

angenommen ist, daß der Basisstrom des Transistors 13 unwesentlich ist und daher vernachlässigt werden kann ist der Strom durch die Diode 7 gleich dem Emitterstrom des Transistors 9i wobei dieser Diodenstrom ebenfalls I - i + i ist. Der Kollektorstrom durch den Transistor 13 ist noch zu bestimmen, wobei dieser Kollektorstrom im Folgenden mit I bezeichnet ist.

Da der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 12 parallel zum Basis-Emitter-Kreis des Transistors 9 angeschlossen ist, ist der Emitterstrom des Transistors 12 gleich dem Emitterstrom des Transistors 9- Unter der Annahme, daß der Basisstrom des Transistors 12 unwesentlich ist und daher vernachlässigt werden kann, ist der Kollektorstrom des Transistors

12 gleich dem Kollektorstrom des Transistors 9 und ergibt

sich daher zu I - i. + i .
ο 1 s

Die Summe der den Anoden der Dioden 6 und 7 zugeführten Ströme muß 2 1 gleich sein, dem Strom, der durch die Stromquelle 8 zugeführt wird. Daher können folgende Gleichungen abgeleitet werden:

(I - i.) + (I - i. + i ) = 21
öl ο 1 s (

¹I ⁼ 2

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Aus Gleichung (5) ergibt sich, daß der Kollektorstrom des Transistors 12, der dem Strom durch die Diode 7 gleich ist,

sich zu I + i /2 ergibt,
ο s

Die Diode 12 und der Basis-Emitter-Kreis des Transistors bilden eine Reihenschaltung, die parallel zu den reihengeschalteten Dioden 6 und 7 angeordnet sind. Es sei angenommen, daß die Diodendurchlaßspannung V, beträgt und daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 13 ebenfalls V beträgt. Daher ergibt sich aus Fig. 2, daß (V, _c + V, _) =

beb be/

(V, _1O + V, .j«) . Unter Verwendung der zur Ableitung der Gleichung (1) verwendeten Analyse ergibt sich die Beziehung zwischen den Strömen durch die Dioden 6 und 7 und den Strömen durch die Dioden 10 und den Transistor 13 zu:

1 V ^(Io "I V = ^(Io ⁺| V

Aus der vorstehenden Analyse ergibt sich, daß der Kollektorstrom I des T_ransistors 13 und der Kollektorstrom des Transistors 12 differentielle Ausgangsströme darstellen. Das heißt, diese Kollektorströme ändern sich um gleiche jedoch entgegengesetzte Beträge abhängig vom Eingangssignalstrom i . Darüber hinaus ist die wirksame Stromverstärkung befrie-

digend, da sich die differentieilen Aufgangsströme um i /2

abhängig von einem Eingangssignalstrom i ändern. Dies stellt

ein« erhebliche Verbesserung gegenüber der Umsetzerschaltungsanordtiung gemäß dor US-PS Ί0Ί9 977 <l«'ir, bo i <1or .sich <1 i α (lif'fortmtiellen Ausgangsströme um einen Faktor von i /h abhängig vom Eingangssignalstrom i ändern.

Aus Fig. 2 und der vorstehenden Erläuterung ergibt sich, daß die differentiellen Ausgangssignalströme von der durch die Dioden 6 und 7 gebildeten Verbindungsstelle und der durch die Diode 10 und den Transistor 9 gebildeten Verbindungsstelle abgeleitet werden. Dieser Schaltungsaufbau unterscheidet sich von der in der genannten USf»S beschriebenen,

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bei der die differentiellen Ausgangssignalströme von Ausgangstransistoren abgeleitet werden, die über die oberen Dioden angeschlossen sind.

Die Erfindung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, stellt auch eine Verbesserung über die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 dar, da, gemäß Fig. 2, die Bedingung I ^i nicht mehr eingehalten werden muß. Das heißt, daß keine Verzerrung .bei den differentiellen Ausgangssignalströmen bei der Erfindung auftritt und es daher nicht erforderlich ist, daß die Stromquelle 8 einen Konstantstrom sehr großer Höhe erzeugt.

Ein Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 im Vergleich zur Verwendung eines Differenzverstärkers zum Umsetzen eines einseitigen Eingangssignals in ein differentielles Ausgangssignal ist, daß bei der Erfindung keine Ohm¹sehen Vorspannungsschaltungen erforderlich sind. Darüber hinaus besitzt das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 relativ einfachen Schaltungsaufbau und kann wirksam eine Stromversorgung ausnutzen, derart, daß, wie das erwünscht ist, relativ niedrige Betriebspotentiale erforderlich sind.

Als weiterer Vorteil werden, selbst wenn mehrere Ausgangstransistoren 12 ' mit dem Transistor 12 verbunden sind oder mehrere Ausgangstransistoren (nicht dargestellt) parallel zum Transistor 13 angeschlossen sind, die Amplituden der differentiellen Ausgangssignalströme nicht wesentlich als Folge solcher mehreren Ausgangstransistoren gedämpft. Folglich können viele Paare differentieller Ausgangssignale erzeugt werden, wodurch es möglich ist, mehrere Ausgangsschaltungen dadurch anzusteuern. Das heißt, mehrere Paare differentieller Ausgangssignalströme können von einem einzigen einseitigen oder unsymetrisehen Eingangssignal abgeleitet werden.

Wie das im Folgenden erläutert werden wird, kann das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zusammen mit einem Differenzverstärker verwendet worden, um die diffo.rentieilen Ausgangssi gnalströme an den Kollektoren der Transistoren 12 und

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13 als Eingangssignale dem Differenzverstärker zuzuführen, um eine verstärkungsgeregelte Verstärkung zu erreichen.

Zum besseren Verständnis der Verwendung der Erfindung mit einem verstärkungsgesteuerten Differenzverstärker wird zunächst Bezug auf Fig. 3 genommen, in dem ein Ausführungsbeispiel eines typischen verstärkungsgesteuerten Differenzverstärkers dargestellt ist. Dieser Differenzverstärker besteht aus einem ersten Paar von äifferentiell angeschlossenen Transistoren 32,33 und einem zweiten Paar von differentiell angeschlossenen Transistoren kO und 4l. Die Emitter der Transistoren 32 und 33 sind mit einem gemeinsamen Anschluß über jeweilige Emitterwiderstände R„ gleichen Widerstandswertes angeschlossen. Eine Stromquelle 35, die ähnlich den erwähnten Stromquellen sein kann, ist zwischen diesem gemeinsamen Verbindungspunkt und dem Bezugspotential wie Masse bzw. Erde angeschlossen. Die Basen der Transistoren 32,33 sind mit Vorspannungen über eine Vorspannungsquelle 3I versorgt. Der Kollektor des Transistors 32 ist mit einer Quelle eines Betriebspotentials +Vcc über den Kollektor-Emitter-Kreis eines vorgespannten Transistors 36 angeschlossen und der Kollektor des Transistors 33 ist in ähnlicher Weise mit der Quelle des Betriebspotentials +Vcc über den Kollektor-Emitter-Kreis··eines vorgespannten Transistors 37 angeschlossen. Eine Quelle 38 des Vorspannungspotentials erreicht einen vorgegebenen Vorspannungszustand für jeden der Transistoren 36,37· Zusätzlich sind die Kollektoren der Transistoren 32,33 auch mit den Basen der differentiell angeschlossenen Transistoren kO bzw. kl verbunden. Die Emitter der letzteren Transistoren 4O,4l sind gemeinsam mit einer Stromquelle 39 verbunden. Schließlich ist ein Lastwiderstand R im Kollektorkreis

LJ

des Transistors kl angeschlossen und ist ein Ausgangsanschluß 42 mit dessen Kollektor verbunden.

Es sei nun angenommen, daß eine Eingangsspannung v., die durch die Spannungsquelle "}h erreicht ist, wechselstrommäßig mit der Basis der Transistoren 32,33 gekoppelt ist. Die Ausgangsspannung V , die abhängig von dieser Eingangsspannung erzeugt wird, wird am Ausgangsanschluß 42 erhalten. Wenn der

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von der Stromquelle 35 erreichte Strom ^■'•i beträgt, dann fließen gleiche Ströme in die Emitterkreise der Transistoren 32,33» wobei jeder dieser Ströme I₁ beträgt. Die Kollektorströme der Transistoren 32, 33 sind im wesentlichen gleich deren Emitterströme, weshalb Emitterströmo I, durch die Eraitterkrotse der Transistoren 36 und 37 fließen.

Wenn der durch die Stromquelle 39 erzeugte Strom 21 beträgt, dann fließen gleiche Ströme durch die Emitterkreise der Transistoren dO und (H, wobei jeder dieser Ströme I₂ beträgt.

Die Eingangsspannung v. ist gleich dem Spannungsabfall am Emitterwiderstand aufgrund des Emitterstroms I des Transistors 32 zuzüglich des Spannungsabfalls über dem Widerstand R₁, zuzüglich des Spannungsabfalls über dem Widerstand R , der mit dem Emitter des Transistors 33 verbunden ist, zuzüglich des Spannungsabfalls aufgrund des durch den Emitter widerstand des Transistors 33 fließenden Emitterstroms I.. Die Ausgangsspannung ν ist gleich dem Spannungsabfall über den Lastwiderstand R_T aufgrund des durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 4l fließenden Stroms I₃. Diese

Beziehung ergibt folgende Gleichung:
R I

ο - 2(R₁, + r ) I. ^Vl ^(ö)>

Ee 1

wobei r der Emitterwiderstand jedes Transistors 32,33 ist mit r_e =

Wie sich aus Gleichung (8) ergibt, wird die Verstärkungsfaktor-) -Steuerung der Ausgangsspannung ν durch Ändern entweder des Konstantstroms I₁ oder des Konstantstroms Ί erreicht. Das heißt, die Verstärkung bzw. der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers gemäß Fig. 3 ist durch Steuern entweder der Stromquelle 35 oder der Stromquelle 39 bestimmt. Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, die Stromquelle 39 nicht zu ändern, da eine derartige Änderung eine Änderung der Gleichspannung am Ausgangsanschluß k2 aufgrund des durch den Last-

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widerstand R₁. fließenden geänderten Stroms I zur Folge hat. Folglich wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die Verstärkungssteuerung bzw. -regelung vorzugsweise durch Einstellen der Stromquelle 35 erreicht.

Es zeigt sich, daß der aus den Transistoren 40 und 4.1 bestehende Differenzverstärker mit differentiellen Eingangssignalen versorgt wird, selbst wenn das der dargestellten Schaltung zugeführte ursprüngliche Eingangssignal v. ein einseitiges Signal ist. Um dieses einseitige Eingangssignal in die differentiellen Signale, die den Transistoren 40 und 4l zugeführt werden, umzusetzen, ist es notwendig, eine erste Differenzverstärkerstufe, die aus den Transistoren 32 und gebildet ist, vorzusehen, die mit geeigneten Vorspannungspotentialen von der Vorspannungsquelle 31 versorgt sind. Die Vorspannungsschaltung, die zur Zufuhr der geeigneten Vorspannungspotentiale zu den Transistoren 32,33 verwendet ist, ist eine aus Widerständen bestehende Spannungsteilerschaltung. Diese Ohm'sche Vorspannungsschaltung führt zusätzliche Komplexheit in den Aufbau der integrierten Schaltung ein und erreicht darüber hinaus vergleichsweise unzulängliche Verwendung der Stromversorgung, die zur Bildung der Vorspannungsquelle 31 verwendet werden muß. Um einen großen dynamischen Bereich für den verstärkungsgeregelten Verstärker gemäß Fig.3 aufrecht,.zu_erhalten, muß die Versorgungsspannung relativ hoch sein. Ein weiterer Nachteil bei dem dargestellten verstärkungsgeregelten Verstärker ergibt sich aus Gleichung (8), da eine erwünschte hohe Verstärkung dann erreicht wird, wenn der Konstantstrom I₁ relativ niedrig ist. Jedoch ist der Emitterwiderstand r jedes Transistors 32,33 relativ hoch, wenn der Konstantstrom I. niedrig ist. Folglich hat, wie sich das aus Gleichung (8) ergibt, ein hoher Emitterwiderstand r eine niedrige Verstärkung zur Folge. Folglich ist es schwierig, das erwünschte Merkmal hoher Verstärkung bei niedrigem Konstantstrom I₁ zu erreichen.

Die vorstehenden Probleme und Nachteile des verstärkungsge-

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regelten Verstärkers gemäß Fig. 3 werden vermieden, wenn die Erfindung in Kombination mit beispielsweise einem Differenzverstärker verwendet wird. In Fig. k ist eine schematische Darstellung der Kombination der Erfindung nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit einem einfachen Differenzverstärker wiedergegeben. Insbesondere besteht das Ausführungsbeispiel der Erfindung aus parallelgeschalteten Reihenschaltungen, deren eine durch Dioden 6 und 7 und deren andere durch die Diode 10 und den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 gebildet ist, wobei dessen Basis mit dem durch die Dioden 6 und 7 gebildeten Verbindungspunkt verbunden ist. Der Basis-Emitter-Kreis des Ausgangstransistors 12 ist parallel zum Basis-Emitter-Kreis des Transistors 9 geschaltet,und der Basis-Emitter-Kreis des Ausgangstransistors 13 ist parallel zum Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 geschaltet. Es sei an die vorstehende Erläuterung erinnert, gemäß der dann, wenn ein einseitiges Eingangssignal dem Verbindungspunkt . zwischen der Kathode der Diode 6 und der Anode der Diode 7 zugeführt ist, di ff erentiello Autigangssignale durch die Kollektor-Emitter-Krei-se der Ausgangstransistoren 12 und 13 fließen.

Der Differenzverstärker, der mit der Umsetzerschaltung gemäß der Erfindung verbunden ist, besteht aus differentiell angeschlossenen Transistoren 20,21, deren Emitter gemeinsam mit einer Stromquelle 22 verbunden sind. Die Basen der Transistoren 20,21 sind mit dem Kollektor des Ausgangstransistors 12 bzw. dem des Ausgangstransistors I3 der Umsetzerschaltung verbunden. Weiter sind Kollektor-Emitter-Kreise von Transistoren 17 und l8 in Reihe mit den Kollektoren der Transistoren 12 bzw. 13 geschaltet. Die Basen der Transistoren I7 und l8 sind gemeinsam mit einer Vorspannungsquelle 19 so verbunden, daß diese Transistoren als Lastimpedanz für die Ausgangstransistoren dienen. Ein Betriebspotential wird von einer Quelle +Vcc an die Stromquelle 8, die Kollektoren der Lasttransistoren 12,l8 und über die Kollektorwiderstände 23,24 an die Kollektoren der differentiell angeschlossenen Transistoren

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20 und 21 angelegt.

Es sei angenommen, daß eine Eingangsspannung v. durch eine geeignete Spannungsquelle 1Λ über einen Eingangswiderstand 15 an den Eingangsanschluß, d.h., den durch die Dioden 6 und 7 gebildeten Verbindungspunkt der dargestellten Schaltung, angelegt wird. Obgleich ein Kondensator 16 dargestellt ist, kann dieser gegebenenfalls weggelassen sein. Bekanntlich fließt ein Eingangssignalstrom i durch den Widerstand 15 abhängig von der Eingangsspannung v. dividiert durch den Widerstandswert des Widerstands 15 und die Eingangsimpedanz Z. der dargestellten Schaltung. Diese Eingangsimpedanz ist diejenige Impedanz, die am Eingangsanschluß, d.h., an dem Verbindungspunkt der Dioden 6 und 7 vorhanden ist.

Aus der Erläuterung bezüglich Fig.2 sei erinnert, daß dann, wenn ein Eingangssignalstrom i dem Eingangsanschluß züge-

S ■ ,

führt wird, die Kollektorströme der Transistoren 12,13 I + i /2

O S

bzw. I - i /2 betragen. Es sei nun angenommen, daß, wenn der Kollektorstrora des Transistors 12 zunimmt, der Leitfähigkeitszustand des Transistors 20 verringert wird und der Leitfähigkeitszustand des Transistors 21 erhöht wird. Wenn der durch die Stromquelle 22 erzeugte Strom 21 beträgt ergibt sich der Kollektorstrom des Transistors 20 zu I - i und der Kollektorstrom des Transistors 21 zu I₀ + i . Wenn die Basis-Kmitt_er-Spannung jedes Transistors 17,18,20,21 mit V. zu-

be

züglich des entsprechenden Index bezeichnet sind, gilt (V _1#_ + V. 20^ ⁼ ^b l8 ⁺ ^b 21^* ^{Es 8}^ ^daran erinnert, daß diese Gleichung, die die Basis-Emitter-Spannungen in Beziehung setzt, die folgende Gleichung ergibt, die die Kollektorströme der jeweiligen Transistoren in Verbindung setzt:

⁽ⁱo⁺ K> ⁽ⁱ3 - v = ⁽ⁱo - tv ⁽ⁱ3⁺ v ^ί9)·

Die Gleichung (9) kann bezüglich des Ausgangssignalstroms i aufgelöst werden:

¹X = 21 ¹S <¹⁰⁾·

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" ²³ " 294131Π

Es sei nun angenommen, daß bei einem Widerstandswert R . des Widerstands 24 die Ausgangssignalspannung ν , d.h., die Wechselkomponente, am Kollektor des Transistors 21 anliegt. Folglich ist die Ausgangssignalspannung ν gleich dem Produkt des Widerstandswertes des Widerstands 24 und des hindurchfließenden Signalstroms i . Das heißt, daß sich aus

Gleichung (10) die Ausgangssignalspannung V ergibt zu:

Bekanntlich ist die Eingangsimpedanz Z. gleich der Änderung der Spannung am Eingangsanschluß, d.h., an der durch die Dioden 6 und 7 gebildeten Verbindungsstelle, bezüglich der Änderung des Eingangssignalstroms. Die Spannung am Eingangsanschluß ist gleich der Spannung über der Diode 7» die selbstverständlich gleich der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 9 ist. Es sei erinnert, daß die Basis-Emitter-Spannung eines Transistors als Funktion von In (Emitterstrom/Sperrsättigungsstrom) ausgedrückt werden kann. Daher ergibt sich die Einganjssimpedanz Z. zu:

25. Jl- ₌ -A_ (ISl _ln ¹O ⁺ 2 ⁱ

„ _s „ s . I₃

- q zl 1-+Ii- ^(13a)

^s ο Tj- s

= kT . 1 (13).

q 2(I_q + J. i_g)

Wenn der durch die Stromquelle 8 erzeugte Konstantstrom I sehr viel größer ist als der Eingangssignalstrom i , kann die Gleichung (13) vereinfacht werden zu:

z = !!ÖL - Ie (14).

i 2 ql ~ 2

Es sei angenommen, daß der Widerstand 15 einen Widerstandswert R-_ besitzt. Der Eingangssignalstrom i ist gleich der Eiiignngsspannung ν. dividiert durch die Summe des Widerstandswertes des Widerstands 15 und der Eingangsimpedanz Z.. Daher ergibt sich der Eingangssignalstrom i zu:

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Bei Einsetzen der Gleichung (15) in die Gleichung (11) ergibt sich die am Ausgangsanschluß 15 herausgeführte Ausgangssignalspannung ν zu:

ν = ' T¹ ' ^v

° 2(R₁₁. + fe) ¹O
^p 2

Wie sich aus Gleichung (l6) ergibt, kann die Verstärkungsregelung, d.h., die Verstärkung der Ausgangssignalspannung ν dadurch erreicht werden, daß die eine oder die andere oder beide Stromquellen,8,22 so geändert werden, daß sich entsprechend die Konstantströme I und I ändern. Steuerbare Stromquellen sind selbstverständlich bekannt und können für die Bildung der Stromquellen 8 und/oder 22 verwendet werden .

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß das einseitige Eingangssignal in ein Paar differentieller Ausgangssignale durch die Umsetzerschaltung gemäß Fig. 2 umgesetzt wird und nicht durch den Differenzverstärker gemäß Fig. 3· Folglich ist eine Vorspannungsquelle ähnlich der Vorspannungsquelle Ji gem. Fig. 3 und ein Vorspannungsnetzwerk ähnlich den Spannungsteiler-Vorspannungswiderständen gem. Fig. 3 nicht erforderlich. Dadurch wird der Schaltungsaufbau vereinfacht und wird darüber hinaus die Verwendung einer relativ kostengünstigen einfachen Versorgung möglich. Letzteres Merkmal beruht darauf, daß bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. k die Versorgung wirksam ausgenutzt wird. Das heißt, daß eine hohe Betriebsspannung zum Erreichen der Vorspannung ähnlich der Vorspannungsquelle 31 gemäß Fig. 3 nicht erforderlich ist. Selbst wenn die Betriebsspannung +Vcc auf diese Weise auf relativ niedrigem Pegel gehalten wird, kann trotzdem eine geeignete Verstärkungsregelung durchgeführt werden. Zusätzlich besitzt, dia der Differenzverstärker gemäß Fig. ¹I mit diffcrentiellen Stromsignalen

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versorgt ist, der verstärkungsgeregelte Verstärker einen erwünschten breiten dynamischen Bereich und besitzt gute Frequenzeigenschaften.

Die die Verstärkung bestimmende Gleichungen (8) und (l6) für die Schaltungen gemäß Fig. 3 bzw. Fig. k sind ähnlich. Es ist jedoch Wesentlich festzustellen, daß der Nenner der Gleichung (8) den Parameter r enthält, während der Nenner der Gleichung (16) den Parameter r /2 enthalt. Das heißt, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers gemäß Fig. 3 durch den Emitterwiderstand r der Transistoren 32 und 33

beeinflußt wird, während der Verstärkungsfaktor des Verstärkers gemäß Fig. k durch die Hälfte dieses Widerstandes beeinflußt wird. Folglich wird der nachteilige Einfluß auf die Verstärkungsregelung durch den Emitterwiderstand r , wenn der Konstantstrom I verringert wird, merklich bei Verwendung der Erfindung verringert. Ein weiterer Vorteil bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. h ist, daß die Stromquellen 8 und 22 einfachen Aufbau besitzen können und beispielsweise jeweils durch einen Widerstand relativ hohen Widerstandawertes gebildet sein können.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines verstarkungsgeregelteii Verstärkers, der mit der erfindungsgemäßen Umsetzerschaltung verwendbar ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Ausgangstransistoren 12 und 13 weggelassen. Daher sind die Eingangsarischlüsse des aus Transistoren 20 und 21 gebildeten Differenzverstärkers, d.h., die Basen dieser Transistoren mit dem durch die Dioden 6 und 7 bzw. dem durch die Diode 10 und den Kollektor des Transistors 9 gebildeten Verbindungspunkt verbunden. Weiter ist eine Vorspannung an die gemeinsame Verbindung angelegt, die durch die Kathode der Diode 7 und den Emitter des Transistors 9 gebildet ist, wobei diese Vorspannung durch die Vorspannungsquelle 20 wiedergegeben ist. Gemäß Fig. 5 ist der Kollektor des Transistors 20 direkt mit der Quelle des Betriebspotentials +Vcc verbunden, wobei der Lastwiderstand 23 weggelassen ist. Weiter sind die vorgespannten Belastungstransistoren

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und l8 gemäß Fig. 4 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 weggelassen. Die von diesen weggelassenen vorspannten Lasttransistoren erreichte Funktion wird nunmehr durch die Dioden 6 und 10 wahrgenommen.

Ks zeigt sich, daß das Ausführungsbeispiel gemäß Fig» 5 einfach ezerAuf bau hat, als das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4. Die Vorspannungsquelle 50 kann von den üblichen Spannungen abgeleitet werden, die zum Vorspannen der Transistoren verwendet werden, die normalerweise in den Stromquellen 8 und 22 vorgesehen sind. Andererseits kann, wenn die Stromquellen 8 und 22 durch Widerstände hohen Widerstandswertes gebildet sind, die Vorspannungsquelle 50 lediglich eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode sein.

Eine mathematische Analyse des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 ist im wesentlichen identisch der mathematischen Analyse des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. h. Daher kann der Verstärkungsfaktor des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 durch die Gleichung (l6) ausgedrückt werden.

In Fig. 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Kombination der Umsetzerschaltung gemäß der Erfindung mit einem Differenzverstärker zum Erreichen eines verstärkungsgeregelten Verstärkers dargestellt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist' insbesondere anwendbar im Farbartkanal eines Farbfernsehempfängers und ist zum Einstellen der Farbsättigung des dargestellten Videobildes ausgebildet.

Pns Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist ähnlich dem in Fig. dargestellten und erläuterten Ausführungsbeispiel, wobei zusätzlich der durch die Transistoren 20 und 21 gebildete Differenzverstärker zur Zufuhr differentieller Signale zu einem weiteren Differenzverstärker aus Transistoren 65 und 66 verwendet ist. Diese letzteren Transistoren sind emitterseitig gemeinsam mit einer Stromquelle 68 verbunden. Diese Stromquelle ist als einstellbare Stromquelle dargestellt, die abhängig von einem zugeführten Steuersignal entsprechend den erzeugten

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Konstantstrom ändert. In Fig. 6 ist der Widerstand 2k mit dem Kollektor des Transistors 66 verbunden Und ist der Ausgangsanschluß 25 mit diesem Kollektor verbunden.

Vorgespannte Lasttransistoren 62,63 ähnlich den vorgespannten Lasttransistoren 17,l8 sind in die Kollektorkreise der Transistoren 20 bzw. 21 eingeschaltet. Eine Vorspannungsquelle 64 führt eine vorgegebene Vorspannung an die Basen dieser vorgespannten Lasttransistoren. Das Betriebspotential +Vcc ist an die Stromquelle 8, an die Kollektoren der vorgespannten Lasttransistoren 62,63, den Kollektor des Transistors und über den Widerstand 2k an den Kollektor des Transistors 66 angelegt.

Eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 50' ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 als Vorspannungsquelle 50 (Fig. 5) verwendet.

Es sei angenommen, daß die Eingangsspannung v., die durch eine geeignete Quelle Ik angelegt wird, die Farbartsignalspannung ist. Es sei weiter angenommen, daß die Stromquelle 8 eine gesteuerte Stromquelle ist, die abhängig von einem automatischen Farbartsteuersignal (ACC-Signal) den dadurch erreichten Konstantstrom I ändert. Daher werden die Amplitude der Farbartsignalströme durch die Kollektor-Emitter-Kreise der Transistoren 20 und 21 abhängig von dem ACC-Signal gesteuert, das zum Einstellen der Stromquelle 8 verwendet wird.

Die Kollektoren der Transistoren 20 und 21 sind zusätzlich zu deri Basen der Transistoren 65 und 66 mit Stromquellen 67a bzw. 67b verbunden. Diese Stromquellen 67a, 67b können üblichen Aufbau besitzen, wobei die durch sie erzeugte Stromamplitude mittels eines Steuersignals einstellbar sein kann.

Bei einer Analyse der Schaltung gemäß Fig. 6 ergibt sich, daß die deren Verstärkungsfaktor wiedergebende mathematische Gleichung ähnlich der Gleichung (16) mit Ausnahme des T_erms

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I ist, der durch einen Strom ersetzt ist, der eine Funktion des durch die Stromquellen 22 und 68 erzeugten Stromes ist, und daß der Strom I eine Funktion der Ströme ist, die durch die Stromquellen 8,22 und 67a oder 67b erzeugt sind. Daher kann der Verstärkungsfaktor des Ausfiihrungsbeispiels gemäß Fig. 6 als Funkton des ACC-Signals eingestellt werden, der der Stromquelle 8 zugeführt wird_/ oder als Funktion der Steuersignale, die die Ströme bestimmen, die durch din Stromquellen 67a,67b und 68 erzeugt sind. Eine Farbsättigungssteuerung bzw. -regelung, d.h., eine Steuerung der Qualität des Videobildes, das durch den Farbfernsehempfänger erzeugt wird, in dem das Ausführung sbeispiel gemäß Fig. 6 verwendet ist, kann daher durch lediglich Steuern der Stromquellen 67a und 67b oder durch Steuerung der Stromquelle 68 wirksam erreicht werden. Wenn die durch die Stromquellen 67a und 67b erzeugten Ströme erhöht werden, wird die Gesamtverstärkung des dargestellten Ausführungsbeispiels verringert. Vonn der durch die Stromquelle 68 erzeugte Strom erhöht wird, wird die Gesamtverstärkung der dargestellten Schaltung erhöht.

Selbstverständlich sind noch waitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise können die bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendeten Dioden durch Transistoren in Diodenschaltunggebildet sein. Die-Transistoren können beliebigen Typs sein, vorausgesetzt, sie sind in der genannten Weise betreibbar. Vorzugsweise sind die dargestellten Ausführungsbeispiole als integrierte Schaltung ausgebildet.

Die Erfindung gibt also eine Schaltung zum Umsetzen eines einseitigen oder unsymetrisehen Eingangssignals in ein doppelseitiges oder differentielles Ausgangssignal ab. Das in Fig.2 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel besteht aus einem Paar parallel geschalteter Reihenschaltungen, wobei die erste Reihenschaltung aus reihengeschalteten Dioden 6 und 7 besteht und wobei die andere Reihenschaltung aus einer Diode 10 und aus dem Kollektor-Emitter-Kreis eines Transistors 9 besteht. Die Basis dieses Transistors 9 ist mit dem Verbindungspunkt der

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Dioden 6 und 7 verbunden. Der Basis-Emitter-Kreis eines ersten Ausgangstransistors 12 ist parallel zur Diode 7 geschaltet und der Basis-Emitter-Kreis eines zweiten Ausgangs.transistors ist parallel zum Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 9 geschaltet. Wenn ein Eingangssignalstrom dem Verbindungspunkt der Dioden 6 und¹ 7 zugeführt wird, nirant der durch den Transistor

12 fließende Signalstrom um die Hälfte der Amplitude des Eingangssignalstroms zu und nimmt der Strom durch den Transistor

13 um die Hälfte der Amplitude des Eingangssignalstroras ab. Daher sind die durch die Transistoren 12 und 13 fließenden Ströme differentielle Ausgangsströme, deren Amplituden sich um gleiche jedoch entgegengesetzte Beträge bei. Änderungen de;« Pegels des Eingangssignalstroms ändern.

Vorteilhaft sind bei d-jr Erfindung komplizierte Ohm'sche Vorspannungsschaltungen für die Umsetzung von einseitigen auf doppelseitige Signale nicht erforderlich und müssen die Ver sorgungsspannungen nicht groß sein. Weiter erfolgt keine Verzerrung dtr differentiellen Ausgangsströme, selbst wenn der Signalpegel der Eingangssignasströme groß wird. Weiter ist die Erfindung bei einem Verstärkungsgeregelten Differenzverstärker verwendbar und zeigt dabei einen großen dynamisehen Verstärkungsregelbereich. Im Vergleich zu herkömmlichen Umsetzer schaltungen erreicht die Erfindung eine zumindest doppelt so hohe Verstärkung wie sie bisher erreichbar war.

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e e r s e i t

Claims

Ansprüche:'

/l./ Schaltungsanordnung, mit einer ersten und einer zweiten Diode, die in einer ersten Reihenschaltung angeschlossen sind, einer dritten Diode und einem. Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Kreis in einer zweiten Reihenschaltung mit der dritten Diode angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die aus der ersten und der zweiten Diode (6,7) gebildete erste Reihenschaltung parallel zur zweiten Reihenschaltung angeschlossen is-fc, die durch die dritte Diode (10) und den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors (9) gebildet ist,

daß der Transistor (9) basisseitig mit dem Verbindungspunkt von "erster und zweiter Diode (6,7) verbunden ist, so daß dessen Basis-Emitter-Kreis parallel zur zweiten Diode (7) angeschlossen ist,
daß eine Stromquelle (8) zur Zufuhr von Strömen mit dem

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parallel geschalteten ersten und zweiten Reihenschaltungen verbunden ist,

daß ein Eingangssignalstrom (i ) dem Verbindungspunkt von erster und zweiter Diode (6 j 7) zugeführt ist und daß ein erster und ein zweiter Ausgang (12,13) mit dem durch erste und zweite Diode (6,7) gebildeten Verbindungspunkt bzw. mit dem Kollektor des Transistors (9) verbunden sind, um differentielle Ausgangssignalströme zu erreichen, die eine Funktion des zugerührten Signalstroms sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die differentiellen Ausgangssignalströme zueinander gleich und entgegengesetzt gerichtet sind (± i /2).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß erster und zweiter Ausgang durch einen ersten bzw. einen zweiten Ausgangstransistor (12,13) gebildet sind, wobei der Basis-Emitter-Kreis des ersten Ausgangstransistors (12) parallel zur zweiten Diode (7) geschaltet ist und wobei die Basis des zweiten Ausgangstransistors (13) «it dem Kollektor des Transistors (9) und der Emitter mit dem Emitter des Transistors (9) verbunden sind.
k. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker (20,21) dessen erster und zweiter Eingang mit dem Kollektor des ersten bzw. des zweiten Ausgangstransistors (12,13) verbunden sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker ein Paar differentiell angeschlossener Transistoren (20,21) enthält, daß deren Basen mit den Kollektoren des ersten bzw. des zweiten Ausgangstransistors (12,13) verbunden sind, daß die Emitter mit einem gemeinsamen Verbindungspunkt verbunden sind, daß eine zweite Stromquelle (22) mit dem gemeinsamen Verbinddung spunk t verbunden ist, daß die Kollektor-Emitter-Kreise eines Paars von Vorspannungstransistoren(17,l8) jeweils mit den Basen der differentiell angeschlossenen Transistoren

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(20,21) verbunden sind, um Vorströme zuzuführen, sowie auch den jeweiligen Kollektor-Emitter-Kreisen des ersten und des zweiten Ausgangstransistors (12,13) und daß mindestens ein Ausgangsanschluß (25) mit dem Kollektor mindestens eines der differentiell angeschlossenen Transistoren (21) verbunden ist, um ein Ausgangssignal herauszuführen.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Stromquellen (8,22) einstellbar ist, um den Verstärkungsfaktor bezüglich des von der Schaltungsanordnung abgegebenen Ausgangssignals zu verändern.
7- Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausgang und der zweite Ausgang durch ein Paar von differentiell angeschlossenen Transistoren (20,21) gebildet sind, deren Basen mit dem durch die erste und die zweite Diode (6,7) gebildeten Verbindungspunkt bzw. mit dem Kollektor des Transistors (9) verbunden sind und deren Emitter gemeinsam mit einer zweiten Stromquelle (22) verbunden sind und daß zumindest ein Ausgani'sanschluß (25) mit dem Kollektor mindestens eines der dii Terentiell angeschlossenen Transistoren (21) verbunden ist, um ein Ausgangssignal (ν ) herauszuführen.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch eine Quelle (50) einer Vorspannung, die gemeinsam mit drin Emitter des Transistors (9) und der zweiten Diode (7) verbunden ist.
9- Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Stromquellen (8,22) einstellbar ist, um den Verstärkungsfaktor bezüglich des von der Schaltung abgegebenen Ausgangssignal (ν ) zu ändern.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Ausgangsanschlüssen jeweils mit den Kollektoren des Paars der differentiell an-

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geschlossenen Transistoren (20,21) verbunden ist, daß ein zweites Paar differentiell angeschlossener Transistoren (65,66) basisseitig mit jeweils einem der Ausgangsanschlüsse und emitterseitig gemeinsam angeschlossen sind, daß eine dritte Stromquelle (68) mit den miteinander verbundenen Emittern des zweiten Paar der differentiell angeschlossenen Transistoren (65_t66) verbunden ist und daß ein Schaltungsausgang (25) mit dem Kollektor des einen Transistors (66) des zweiten Paars der differentiell angeschlossenen Transistoren (65,66) verbunden ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Paar von Vorspannungstransistoren (62,63), deren Kollek- j tor-Eraitter-Kreise jeweils mit den Kollektor-Emitter-Kreisen des ersten Paars der differentiell angeschlossenen Transistoren (20,21) in Reihe geschaltet sind,und daß die Emitter ; des Paars der Vorspannungstransistoren (62,63) jeweils mit den Basen des zweiten Paars der differentiell angeschlossenen ! Transistoren (65,66) verbunden sind. j
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch 1

zusätzliche Stromquellen (67a, 67b)_t/ die jeweils mit den Emittern des Paars der Vorspannungstransistoren (62,6.3) verbunden sind. ' ;

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