DE2950177A1

DE2950177A1 - Integrated double push=pull modulator with operational amplifier - with feedback loop to common resistive inverting input and transistor switched generator feed to non-inverting input

Info

Publication number: DE2950177A1
Application number: DE19792950177
Authority: DE
Inventors: Hans-Robert Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Schemmel
Original assignee: Te Ka De Felten & Guilleaume Fernmeldeanlagen 8500 Nuernberg GmbH; Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2950177C2

Abstract

The circuit provides improved negative swing at the output for a given negative input. The non-inverting input (P) of the op.amp. (OV) is connected to the modulating signal input via a resistor (R1) and the inverting input (N) is connected to the same signal input via a resistor (RO). Feedback from the op.amp. output is fed to the inverting input (N) via a resistor (R). The value of the feedback resistor (R) and the inverting input (N) resistor (RO) are equal. A pulse generator is connected to the non-inverting input (P) by the collector of a buffer output transistor (T1). A second transistor (T2) is common base connected from the output of the pulse generator to the transistor feeding the op.amp. The first transistor (T1) is npn and the second (T2) pnp. The two transistor (T1,T2) buffer switch to the non-inverting input (P) prevents the first transistor (T1) conducting until the input voltage drops below-7 volts compared to conventional 0.7v, and provides a tenfold margin against output distortion.

Description

Integrierbarer DoppelgegentaktmodulatorIntegrable double push-pull modulator

Die Erfindung betrifft einen integrierbaren Doppelgegentaktmodulator. Doppelgegentaktmodulatoren haben die Aufgabe, eine Zeichenschwingung in ein anderes Frequenzband derart umzusetzen, daß im Ausgangssignal des Modulators weder die Zeichenschwingung noch die Trägerschwingung enthalten ist.The invention relates to an integrable double push-pull modulator. Double push-pull modulators have the task of converting one character oscillation into another To convert the frequency band in such a way that neither the character oscillation is in the output signal of the modulator the carrier oscillation is still included.

Im Zuge der Miniaturisierung von Schaltungen ist es wünschenswert, bei der Ausgestaltung eines derartigen Modulators nur Bauteile zu verwenden, die integrierbar sind. Ein integrierbarer Modulator kann mit einem Operationsverstärker aufgebaut werden, dessen nicht invertierender Eingang im Takte der Trägerfrequenz abwechselnd auf Bezugspotential und auf das Potential der Zeichenschwingung gebracht wird. Der steuerbare Schalter, mit dem der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers auf Bezugspotential gelegt wird, kann durch einen Transistor realisiert werden, dessen Kollektor mit dem erwähnten Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist und dessen Emitter Bezugspotential hat. Impulse mit der Folgefrequenz der Trägerfrequenz steuern die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors durch.In the course of miniaturization of circuits, it is desirable to use only components in the design of such a modulator that can be integrated. An integrable modulator can be combined with an operational amplifier be built, whose non-inverting input in the cycle of the carrier frequency brought alternately to reference potential and to the potential of the symbol oscillation will. The controllable switch with which the non-inverting input of the operational amplifier is connected to reference potential, can be realized by a transistor, whose collector is connected to the mentioned input of the operational amplifier and its emitter has reference potential. Pulses with the repetition frequency of the carrier frequency control the collector-emitter path of the transistor.

Ein derart ausgeführter Modulator hat u.a. den Nachteil, daß die Spannung der Zeichenschwingung (Eingangsspannung) nicht negativer als etwa -0,7 V (bei Silizium-Transistoren) werden darf, da dann die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors leitend wird, obwohl der Sperrzustand beibehalten werden sollte.A modulator designed in this way has the disadvantage, among other things, that the voltage the character oscillation (input voltage) not more negative than about -0.7 V (with silicon transistors) may be, because then the collector-base path of the transistor becomes conductive, although the lock state should be maintained.

Verzerrungen im Ausgangssignal sind die Folge.Distortions in the output signal are the result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem oben angegebenen Modulator einen integrierbaren Doppelgegentaktmodulator anzugeben, dessen Aussteuerungsbereich für negative Eingangsspannung erheblich größer ist als der Aussteuerungsbereich des oben beschriebenen Modulators.The invention is based on the object from specify an integrable double push-pull modulator for the modulator specified above, whose dynamic range for negative input voltage is considerably larger than the dynamic range of the modulator described above.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the claim.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail with the aid of the figures.

Es zeigen: Die Figur 1 einen integrierbaren Modulator nach dem Stand der Technik, die Figur 2 einen Modulator nach der Erfindung.They show: FIG. 1 an integrable modulator according to the state of the art of the art, FIG. 2 shows a modulator according to the invention.

Die Figur 1 gibt die eingangs erwähnte Ausgestaltung eines Modulators nach dem Stand der Technik genauer wieder. Die Zeichenschwingung UE wird über einen hochohmigen Widerstand R1 (Größenordnung 10 kQ) an den nicht invertierenden Eingang P des Operationsverstärkers OV gelegt. Mit diesem Eingang ist der Kollektor des Transistors T verbunden, dessen Emitter auf Bezugspotential liegt und an dessen Basis eine Rechteckschwingung mit der Impulsfolgefrequenz der Trägerschwingung gelegt ist. Über einen Widerstand RO gelangt die Zeichenschwingung UE auch an den invertierenden Eingang N des Operationsverstärkers. Auf diesen Eingang ist - über einen weiteren Widerstand R, dessen Widerstandswert mit dem des Widerstandes RO übereinstimmt - der Ausgang des Operationsverstärkers rückgekoppelt. Würde der Transistor wie ein idealer Schalter arbeiten, so würde sich das Ausgangssignal UA des Operationsverstärkers als Produkt der Eingangsspannung UE mit einer Umpolfunktion darstellen lassen, deren Periodendauer mit der reziproken Trägerfrequenz übereinstimmt. Der Transistor T zeigt jedoch merkliche Abweichungen von einem idealen Schalter. Sinkt z.B.FIG. 1 shows the embodiment of a modulator mentioned at the beginning more precisely according to the state of the art. The sign oscillation UE is a high resistance R1 (order of magnitude 10 kΩ) to the non-inverting input P of the operational amplifier OV. With this input is the collector of the Connected transistor T, the emitter of which is at reference potential and at which The basis is a square wave with the pulse repetition frequency of the carrier wave is. The sign oscillation UE also reaches the inverting one via a resistor RO Input N of the operational amplifier. At this entrance is - via another Resistor R, whose resistance value corresponds to that of resistor RO - the output of the operational amplifier is fed back. Would the transistor like a work ideal switch, the output signal UA of the operational amplifier would can be represented as the product of the input voltage UE with a polarity reversal function, whose Period coincides with the reciprocal carrier frequency. The transistor T however shows noticeable deviations from an ideal switch. If e.g.

die Eingangsspannung UE während der Sperrphase des Transistors T unter etwa -0,7 V, so wird seine Basis-Kollektor-Strecke leitend und das Ausgangssignal UA verzerrt.the input voltage UE during the blocking phase of the transistor T below about -0.7 V, its base-collector path becomes conductive and the output signal UA distorted.

Derartige Verzerrungen werden durch einen Modulator mit einem Schalter der Fig.2 vermieden. Der Schalter besteht aus zwei Transistoren T1 und T2, von denen der erste - ein npn-Transistor - in Emitterschaltung und der zweite - ein pnp-Transistor - in Basisschaltung betrieben wird. Der Kollektor des Transistors T2 ist unmittelbar mit der Basis des Transistors T1 verbunden. Der Emitterwiderstand R2 des Transistors T2 dient der Anpassung an den Impulsgenerator. Der Kollektor des Transistors T7 ist mit dem nicht invertierenden Eingang P des Operationsverstärkers OV verknüpft, wogegen der Emitter dieses Transistors auf Bezugspotential liegt.Such distortions are controlled by a modulator with a switch of Fig.2 avoided. The switch consists of two transistors T1 and T2, one of which the first - an npn transistor - in common emitter and the second - a pnp transistor - is operated in the basic circuit. The collector of transistor T2 is immediate connected to the base of transistor T1. The emitter resistor R2 of the transistor T2 is used to adapt to the pulse generator. The collector of transistor T7 is linked to the non-inverting input P of the operational amplifier OV, whereas the emitter of this transistor is at reference potential.

Wird der Transistor T1 gesperrt, so ist seine Basis durch die ebenfalls gesperrte Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T2 vom Bezugspotential getrennt.If the transistor T1 is blocked, its base is also through the Blocked base-collector path of the transistor T2 separated from the reference potential.

Fällt die Eingangsspannung und damit die Spannung am Punkte P unter -0,7 V, so kann die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T1 nun nicht leitend werden, weil seine Basis ohne Verbindung zum Bezugspotential ist. Erst wenn die Eingangsspannung auf die Durchbruchspannung der Basis-Emitter-Diode des Transistors T1 abgefallen ist - d.h. auf rund -7 V - wird seine Kollektor-Emitter-Strecke leitend. Durch die Erfindung ist der Aussteuerungsbereich des Modulators für negative Eingangsspannungen also um rund das Zehnfache vergrößert worden.The input voltage and thus the voltage at point P falls below -0.7 V, the base-collector path of the transistor T1 can now not be conductive because its base is not connected to the reference potential. Only when the Input voltage to the breakdown voltage of the base-emitter diode of the transistor T1 has dropped - i.e. to around -7 V - its collector-emitter path becomes conductive. As a result of the invention, the modulator's control range is for negative input voltages so it has been increased by around ten times.

Die Erfindung weist jedoch noch einen weiteren Vorteil gegenüber dem Modulator nach Fig.1 auf.However, the invention has another advantage over that Modulator according to Fig.1.

Bei einem Modulator nach Fig.1 verursacht nämlich bei steigenden Frequenzen die zwischen Kollektor und Basis liegende Kapazität des Transistors T auf folgende Weise zunehmende Verzerrungen im modulierten Signal: Liegt die Basis auf Bezugspotential - der Transistor T ist also gesperrt - so wirkt die Reihenschaltung des Widerstandes R1 und diese Kapazität über den Impulsgenerator als Spannungsteiler. Für steigende Frequenzen sinkt nun der Wechselstromwiderstand der Kapazität auf einen mit dem Widerstand R1 vergleichbaren Wert.In the case of a modulator according to FIG. 1, it causes with increasing frequencies the capacitance of the transistor T lying between the collector and the base to the following Wise increasing distortion in the modulated signal: Is the base on reference potential - the transistor T is blocked - this is how the series connection of the resistor works R1 and this capacitance via the pulse generator as a voltage divider. For rising The alternating current resistance of the capacitance drops to one with the frequencies Resistor R1 comparable value.

Am Widerstand R1 fällt damit ein erheblicher Teil der Eingangsspannung UE ab. Es wird also nicht UE an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OV gelegt, sondern ein Bruchteil davon.A considerable part of the input voltage falls across resistor R1 UE from. So it is not UE to the inverting input of the operational amplifier OV laid, but a fraction of it.

Im Ausgangssignal UA des Operationsverstärkers ist aus diesem Grunde das nicht umgesetzte Band ungenügend unterdrückt. Bei einem Modulator nach der Erfindung - die entsprechende Kollektor-Emitter-Kapazität des Transistors T1 ist in Fig.2 punktiert eingezeichnet - ist diese Kapazität im Sperrzustand durch die gesperrte Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T2 vom Bezugspotential getrennt. Der Gesamtwiderstand der Serienschaltung aus dieser Kapazität und der gesperrten Basis-Kollektor-Strecke des Transistors T2 ist nun so groß, daß bei weit höheren Frequenzen als bei dem eingangs beschriebenen Modulator die Zeichenschwingung im Ausgangssignal des Modulators unterdrückt bleibt.For this reason, there is in the output signal UA of the operational amplifier the unreacted band is insufficiently suppressed. In a modulator according to the invention - The corresponding collector-emitter capacitance of the transistor T1 is shown in Fig.2 shown in dotted lines - this capacity is blocked by the blocked one Base-collector path of the transistor T2 separated from the reference potential. The total resistance the series connection of this capacity and the blocked base-collector line of the transistor T2 is now so large that at far higher frequencies than in the The modulator described at the beginning, the character oscillation in the output signal of the modulator remains suppressed.

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Claims

Patent claim Integrable double push-pull modulator with a Operational amplifier (OV), at its non-inverting input (P) via a first resistor (R1) the modulating character oscillation is performed and its inverting input (N) via a second resistor (RO) the same symbol oscillation receives and its output to the inverting input via a third resistor (R) is fed back, the resistance value of the third resistor (R) with that of the second resistor (RO) and its non-inverting one Input (P) periodically via a switch controlled by a pulse generator is brought to reference potential, characterized in that the switch has a first transistor (T7), whose collector is connected to the non-inverting input (P) of the operational amplifier and its emitter has reference potential and its base to the collector of a second transistor operated in base connection (T2) of opposite conductivity type is connected and that the pulse generator lies in the emitter-base circuit of the second transistor (T2).