DE3043262A1

DE3043262A1 - Elektronischer differentialregler

Info

Publication number: DE3043262A1
Application number: DE19803043262
Authority: DE
Inventors: Henri Jan Hilversum Velo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-15
Publication date: 1981-05-21
Also published as: GB2064249B; NL7908411A; DE3043262C2; FR2470492B1; FR2470492A1; JPS5685913A; US4380739A; GB2064249A

Description

Ή. V. Philips' Siosi!a;:p-:.kj." ^n₁ ünJhaven

PHN 9630 *"" - O- 12.6.1980

Elektronischer Differentialregler

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Differentialregler, der mindestens einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, deren Emitter über eine Stromquelle mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind. Derartige Regler werden z.B. in sogenannten Regelverstärkern zum automatischen Ausgleich der Dämpfung von Fernsprechkabeln verwendet. Eine andere Anwendung liegt z.B. auf dem Gebiet der gegebenenfalls automatischen Stärkeregelung in Rundfunkempfängern und in Stärke- und Tonreglern von Niederfrequenzverstärkern.

Ein bekannter Regler dieser Art ist z.B. in

I.E.E.E. Journal of Solid State Circuits, Band SC-9, Nr.4, August 197^j S. 160, Fig. 2, beschrieben. In diesem bekannten Regler ist die Basis eines ersten Transistors mit der Signalquelle verbunden, während die Basis des zweiten Transistors mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

Der Kollektor des ersten Transistors ist unmittelbar und der Kollektor des zweiten Transistors ist über einen Belastungswiderstand mit einem anderen Punkt konstanten Potentials verbunden.

Einfache Berechnungen an der bekannten Schaltung zeigen, dass durch das Vorhandensein der sogenannten Massen-Widerstände des ersten und des zweiten Transistors im wesentlichen eine Verzerrung zweiter Ordnung des zu verarbeitenden Signals entsteht. Diese Massenwiderstände sind im Basiskreis und im Emitterkreis jedes der beiden Transistoren vorhanden. Die Summe dieser beiden Widerstände kann als in den Emitterkreis konzentriert vorhanden gedacht werden, wobei gilt:

R '+ E '

wobei R 'den Emittermassenwiderstand, Rt₃T₃ ^{1 derl} Basismassenwiderstand, und B den Kollektor-Basis-Stromverstärkungs-

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faktor der beiden Transistoren darstellen. Dieser Widerstand R ist nicht konstant, sondern von dem B-Wert und dem Strom durch die beiden Transistoren abhängig.

In der oben angegebenen Literaturstelle wird die auftretende Verzerrung zweiter Ordnung dadurch herabgesetzt, dass der genannte Regler balanciert ausgeführt wird. Dies bedeutet aber, dass die doppelte Anzahl Einzelteile benötigt wird, wie aus Fig. 1 der genannten Literaturstelle hervorgeht.

Ein anderer Nachteil ist die Tatsache, dass durch die Balancierung das Signal balanciert der Schaltung zugeführt werden muss und auch nur balanciert entnommen werden kann. Im allgemeinen sind die zu regelnden Signale unbalanciert. Eine Umwandlung von dem unbalancierten in den balan— eierten Zustand und umgekehrt erfordert zusätzlich einen Ein— und einen Ausgangstransformator oder deren elektronisches Äquivalent.

Die Erfindung bezweckt, eine andere Lösung für das obenerwähnte Problem anzugeben. Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Elektroden des ersten und des zweiten Transistors mit je einem Widerstand verbunden sind, wobei die anderen AnSchlussenden dieser Widerstände miteinander gekoppelt sind, und wobei in den Kollektorkreisen des ersten und des zweiten Transistors Mittel zum Injizieren von Strömen in die genannten Widerstände angeordnet sind, wobei diese Ströme den Kollektorströmen proportional sind, die den ersten und den zweiten Transistor durchf Hessen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Differentialreglers nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Differentialreglers nach der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet T₁ einen ersten Transistor und T„ einen zweiten Transistor, deren Emitter über eine regelbare Stromquelle mit einem Punkt konstanten Potentials

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verbunden sind. Diese Stromquelle wird durch, einen Transistor T_, einen Widerstand R, und eine Spannungsquelle V₉ gebildet. Die Basis des ersten Transistors T ist über einen Widerstand R₀ und die Basis des zweiten Transistors T₀ ist

_K über einen Widerstand R„ und eine Steuerspannungsquelle U mit einem Punkt E verbunden. Der Punkt E ist über eine Gleichspannungsquelle V.. mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Die Mittel im Kollektorkreis des ersten Transistors zum Injizieren von Strom in den Widerstand R„,

^q welcher Strom dem Kollektorstrom des ersten Transistors proportional ist, werden durch eine Diode D₁ und einen Hilfstransistor T„ gebildet. Die Diode D₁ ist in den Kollektorkreis des ersten Transistors T₁ aufgenommen und diese Diode ist von der Emitter-Basis-Strecke des Hilfstransistors T überbrückt. Der Kollektor des Hilfstransistors T_ ist mit der Basis des ersten Transistors T₁ verbunden. Die Mittel im Kollektorkreis des zweiten Transistors T„ zum Injizieren von Strom in den Widerstand R«, welcher Strom dem Kollektorstrom des zweiten Transistors proportional

2Q ist, werden durch eine Diode D₀ und einen Hilfstransistor Τ· gebildet. Die Diode D„ ist in den Kollektorkreis des zweiten Transistors T₀ aufgenommen und diese Diode ist von der Emitter-Basis—Strecke des Hilfstransistors T^ überbrückt .

Der Kollektor des Hilfstransistors T. ist mit der Basis des zweiten Transistors T„ verbunden. Der Emitter des Hilfstransistors Ti ist über einen Widerstand R₁ mit einem Punkt (i) konstanten Potentials verbunden. Den Ausgangsklemmen 1 und 2 kann die Ausgangsspannung E ~ des Differentialreglers entnommen werden.

Im Differentialregler nach Fig. 1 sind schematisch die unterschiedlichen Ströme angegeben, die diesen Regler durchlaufen. Die Massenwiderstände der Transistoren T und T„, die der Formel (i) entsprechen, sind in Fig.

schematisch mit T₁ und r„ angegeben. In dem Steuerspannungskreis R₀, T₁, T₁, T₂, T₂, R und U trifft die folgende Beziehung zu:
U = -oC .I.Rjj+UbE^cx .Lr₁-(I-Oi. ) .Ir₂-UbE₂ + ( 1-c<· )l.R„ (2).

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Wenn R„ = r..= r₂ = R„ ist, gilt:

U = UbE₁ - UbE₂ (3).

Aus der Beziehung (3) geht hervor, dass die Verzerrung, die durch die Massenwiderstände v~ und r„ herbeigeführt wird,

g ausgeglichen ist.

Mit Hilfe der Gleichstromquelle V.. wird das

Potential am Punkt E derart eingestellt, dass es höher als das Potential am Punkt 3 ist. Mit Hilfe der Gleichspannungsquelle U wird der Faktor °C eingestellt. Für die Ausgangsspannung E^„ zwischen den Punkten

(i) und (2) gilt die Beziehung:

E₁₂ = 21 . R₁ + 2(1 -QC). j. R₁₀ (4)

mit R₁₀ = N-R₁ E₁₂ = 21 . R₁ 1 + N. ( 1 - Λ ) (5)

Für oC = 0 gilt: E₁₂ (MAX) = 21 . R₁ . ( 1+N) (6)

Für cC = 1 gilt: E₁₂ (MIN) = 21 . R₁ (7)

Der Regelbereich beträgt dann 20.log (1 + N) (8)

Da N ein Verhältnis von Widerständen ist, liegt der Regelbereich genau fest. Der Strom I, der den Transistor T durchfliesst, kann aus einem Gleichstrom und einem diesem Gleichstrom überlagerten Wechselstrom bestehen. In den durch die Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors fliessenden Strömen tritt keine Verzerrung mehr auf.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bilden T und T„ den ersten bzw. den zweiten Transistor. Die Widerstände r₁ und r„ sind die Massenwiderstände des ersten bzw. des zweiten Transistors. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist über eine gemeinsame Stromquelle S mit einem Punkt konstanten Potentials (4) verbunden. Zwischen den Punkten 1 und k ist die Reihenschaltung der Widerstände R^, R , R und Ry- angeordnet. Der Verbindungspunkt der Widerstände R„ und R^ ist über die Reihenschaltung der Widerstände R„, Rg und Rq mit dem Punkt 1 verbunden. Der letztere Verbindungspunkt ist weiter über eine Kapazität C₁ mit dem Punkt k verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände R₂ und R₁, ist mit der Basis-Elektrode des ersten Transistors T₁ verbunden.

Die Basis-Elektrode des zweiten Transistors T ist über eine Kapazität C„ mit dem Verbindungspunkt der

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Widerstände R₀ und R„ verbunden. Die Basis-Elektrode des Transistors T₀ ist weiter über die Reihenschaltung eines Widerstandes R_1flund der Steuerspamiungsquelle U mit dem Punkt 4 konstanten Potentials verbunden. Der Verbindungs-

j. punkt zwischen den Widerständen R_Q und R_n ist über eine Kapazität C, mit dem Kollektor des Transistors T₁ verbunden und bildet zugleich eine Ausgangsklemme 2 des Differentialreglers. Der Verbindungspunkt der Widerstände Rr und R„ ist über eine Kapazität C„ mit dem Kollektor des Transistors T verbunden. Der Kollektor des Transistors T₀ ist weiter über die Reihenschaltung der Widerstände R„ und R₁ mit dem Punkt (1) konstanten Potentials verbunden. Der Kollektor des Transistors T₁ ist über die Reihenschaltung der Widerstände R-J₀ und R₁ mit dem Punkt (i) konstanten Potentials verbunden.

Der Unterschied zwischen den Basis-Emitter-Spannungen des ersten und des zweiten Transistors wird mit Hilfe der Steuerspannungsquelle U eingestellt. Diese Einstellung bestimmt die Grosse der Kollektorströme durch, die Transistoren T₁ bzw. T₀. Für den obengenannten Ausgleich der auftretenden Verzerrung durch die beiden Massenwiderstände T₁ und r„ ist es erforderlich, dass die Wechselspannungen über diesen beiden Massenwiderständen mit Hilfe der Widerstände R₀ und R₀ZZR₁ ausgeglichen werden. Durch das Vorhandensein der Υί&φ&.·ζϊ-\,'ύ.\. C„ ist wechselstrommässig die Basis des Transistors T₀ mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R„ und R_Q verbunden. Durch das Vorhandensein der Kapazität C₁ ist wechselstrommässig der Verbindungspunkt der Widerstände R„ und R-- mit dem Punkt (4) konstanten Potentials verbunden. Dadurch liegt wechselstrommässig die Reihenschaltung des Widerstandes R. und der Steuerspannungsquelle U über dem Widerstand R₀. Für Wechselstromberechnungen liegt also der Widerstand R„ zu dem Widerstand R_1rin parallel. Für einen vollständigen Ausgleich der auftretenden Verzerrung durch die beiden Massenwiderstände muss die nachstehende Beziehung erfüllt sein:

1 LAJ

//R

_) 1 LAJ

Mit x,R„ = r.j = r = x.R ZZ^_10n= R wird diese Beziehung erfüllt und damit die Verzerrung ausgeglichen.

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Claims

PHN 9630 jf 12.6.198O PATENTANSPRÜCHE

1.1 Elektronischer Differentialregler, der mindes-

;ns einen ersten und einen zweiten Transistor enthält, deren Emitter über eine Stromquelle mit einem Piinkt konstanten Potentials verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Elektroden des ersten (T₁) und des zweiten (T₉) Transistors mit je einem Widerstand (R_p> Ro) verbunden sind, wobei die anderen Anschlussenden dieser.Widerstände miteinander gekoppelt sind, und wobei in den Kollektorkreisen des ersten (T₁) und des zweiten (T~) Transistors

^q Mittel zum Injizieren von Strömen in die genannten Widerstände (Rp₁ R„) angeordnet sind, wobei diese Ströme den Kollektorströmen proportional sind, die durch den ersten und den zweiten Transistor fHessen.

2. Elektronischer Differentialregler nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass in den Kollektorkreisen des ersten und des zweiten Transistors je mindestens eine Halbleiterdiode (D.. , D₂) angeordnet ist, die von der Emitter-Basis-Strecke je eines Hilfstransistors (T„, Tr) überbrückt ist, dessen Kollektor mit der Basis-Elektrode des zugehörigen ersten oder zweiten Transistors verbunden ist.

3· Elektronischer Differentialregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des ersten Transistors (T₁) über die Reihenschaltung zweier Widerstände (R₁₀, R₁) mit einem Punkt konstanten Potentials (i) verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der genannten beiden Widerstände über einen Widerstand (R„) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T„) verbunden ist, welcher Kollektor weiter mit dem Verbindungspunkt von zwei Widerständen (Κ/,» Re) verbunden ist, die in Reihe zwischen der Basis des ersten Transistors (T₁) und dem vorgenannten Punkt (i) konstanten Potentials angeordnet sind, wobei der Kollektor des ersten Transistors (T ) mit dem Verbindungspunkt

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zweier in Reihe geschalteter Widerstände (^Rq> ^rq) verbunden ist, die zwischen dem vorgenannten Punkt (i) konstanten Potentials und der Basis des zweiten Transistors (T ) angeordnet sind.

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