DE3127889A1 - Schaltungsanordnung aus mindestens zwei verstaerkern - Google Patents

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70

Heilbronn, den 07.07.1981 Zl3-HN-Ma-pi - HN 81/15

Sch altungs anordnung aus mindestens zwei Verstärkern

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung aus mindestens zwei Verstärkern, mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften, von denen jeweils einer in Betrieb ist, wobei die mehrstufigen Verstärker der Gleichspannungsstabilisierung dienende Rückkopplungszweige aufweisen, die durch Entkopplungskondensatoren gleichstrommäßig voneinander getrennt und über weitere Kondensatoren mit Bezugspotential verbunden sind.

Beispielsweise in Rundfunkempfängern werden unterschiedliche Verstärker für die Signalverarbeitung benötigt, je nach dem, ob AM- oder FM-Betrieb eingeschaltet ist. Bei den Zwischenfrequenzverstärkern werden aufgrund der unterschiedlichen Modulationsart - Amplitudenmodulation oder Frequenzmodulation - stark voneinander abweichende Verstärkerschaltungen benötigt.

Bei integrierten Schaltungen wird vielfach für beide Betriebsarten ein gemeinsamer Verstärker verwendet, bei dem jedoch je nach Betriebsweise Teile der Verstärkerschaltung durch andere Teile ersetzt werden und eine Arbeitspunktumschaltung möglich ist. Dieser Schaltungsaufbau hat den Nachteil, daß aufgrund der Doppelfunktion des Verstärkers optimale Dimensionierungen nicht möglich sind. Beispielsweise der Schaltkreis TDA 1083 der Firma AEG-TELEFUNKEN enthält für wechselweisen AM- oder FM-Betrieb einen gemeinsamen Zwischenfrequenzverstärker, der umschaltbar ist.

Eine optimale Dimensionierung der Verstärkerschaltungen ist dann möglich, wenn sowohl für den AM- als auch für den FM-Betrieb jeweils ein gesonderter Zwischenfrequenzverstärker vorhanden ist. Dieser Schaltungsaufbau hat jedoch den Nachteil, daß mehr Anschlüsse (Pins) benötigt werden und die Zahl der im Schaltkreis enthaltenen Bauelemente ebenso wie die Zahl der extern zuzuschaltenden Bauelemente vergrößert wird.

In der Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung mit zwei Verstärkern für verschiedene Frequenzen mit insgesamt sechs Eingangsanschlüssen und vier Kondensatoren dargestellt. Die im Bild oben dargestellte Verstärkeranordnung dient beispielsweise zur Zwischenfrequenzverstärkung des amplitudenmodulierten Signals, während der untere Verstärker zur Verstärkung des frequenzmodulierten Signals dient. Beide Verstärker bestehen aus mehreren Verstärkerstufen V₁ bis V , die beispielsweise nach Art eines Differenzver-

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stärkers aufgebaut sind. Jede Stufe enthält zwei an den Emitterelektroden zusammengeschaltete Transistoren T, und T», die über eine Stromquelle Q, mit einem Konstantstrom versorgt werden. Den Basiselektroden der beiden Transistoren T, und T~ wird über die Eingangsanschlüsse 1 und 2 das Eingangssignal zugeführt. An den Kollektoren der beiden Transistoren wird das Ausgangssignal der ersten Verstärkerstufe V₁ den nachfolgenden Verstärkerstufen V zugeführt. Die Endstufe E₁ besteht aus zwei Endstufentransistoren T₃ und T₄, deren Basiselektroden das Ausgangssignal der letzten Verstärkerstufe V zugeführt wird. An den Emitterwiderständen R₅ und Rg der Endstufentransistoren T., und T₄ wird das verstärkte amplitutenmodulierte Ausgangssignal U_{0UT AM} abgegriffen.

Zur Gleichspannungsstabilisierung sind Rückkopplungszweige vorgesehen, die den Emitter des Transistors T, über den

Widerstand R, mit der Basiselektrode des Transistors T, der ersten Verstärkerstufe und die Emitterelektrode des Transistors T über den Widerstand R„ mit der Basiselektrode des Transistors T~ dieser ersten Verstärkerstufe V, verbindet. Der erste Rückkopplungszweig mit dem Widerstand R₁ ist über den Generator-Innenwiderstand R. in der Eingangsschaltung mit der Basiselektrode des Transistors T, verknüpft. Die beiden Rückkopplungszweige mit den Widerständen R. und R_? sind durch einen Kondensator C, gleichstrommäßig entkoppelt. Ferner sind beide Rückkopplungszweige über den Kondensator C„ mit Massepotential verbunden. Da die Kondensatoren C, und C~ extern an den integrierten Halblexterschaltkreis angeschlossen werden, weist dieser Schaltkreis die Eingangsanschlüsse 1, 2 und 3 auf, wobei die Pins 2 und 3 Anschlüsse an die Rückkopplungszweige mit den Widerständen R, und R„ bilden.

Die Zwischenfrequenzverstärkerschaltung für den FM-Betrieb ist prinzipiell identisch aufgebaut, wie die Verstärkerschaltung für den AM-Betrieb. Allerdings sind die Bauelemente anders dimensioniert und die Arbeitspunkte werden in einer dem FM-Betrieb angepassten Weise eingestellt. Die FM-Verstärkerschaltung enthält somit gleichfalls zwei Rückkopplungszweige mit den Widerständen R^ und R., die zu den Anschlußpins 5 und 6 führen. Die Anschlußpins 5 und 6 sind über den Entkopplungskondensator C, miteinander verbunden, während das Anschlußpin 5 noch zusätzlich über den Kondensator C. an Massepotential angeschlossen ist.

In Betrieb der Schaltung wird entweder der AM-Verstärker oder der FM-Verstärker an Betriebspotential U über den Schalter S gelegt. Die Gesamtschaltung enthält somit die vier Kondensatoren C,, C_, C₃ und C. und benötigt die sechs Eingangsanschlüsse 1-6.

Die in der Figur 1 dargestellte Schaltung könnte beispielsweise dadurch vereinfacht werden, daß die Punkte 2 und 5 verknüpft und über einen dann gemeinsamen Kondensator mit Bezugspotential verbunden werden. Dies würde jedoch zu einer unerwünschten Unsymmetrie der Schaltung führen, da der jeweils in Betrieb befindliche Verstärker durch den Rückkopplungswiderstand im ausgeschalteten Verstärker belastet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Verstärkerschaltung anzugeben, die optimal dimensioniert werden kann, bei der Unsymmetrien sicher vermieden werden und bei der die Zahl der Eingangsanschlüsse ebenso wie die Zahl der extern zuzuschaltenden Kondensatoren stark reduziert werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest ein Rückkopplungszweig des einen Verstärkers mit dem entsprechenden Rückkopplungszweig des anderen Verstärkers verbunden ist, daß beide Rückkopplungszweige über einen gemeinsamen Kondensator mit Bezugspotential verbunden sind und daß in den miteinander verknüpften Rückkopplungszweigen jeweils Mittel vorgesehen sind, durch die ein Stromfluß nur über den Rückkopplungszweig des jeweils in Betrieb befindlichen Verstärkers ermöglicht wird.

Insbesondere handelt es sich 'bei den Mitteln um elektronische Schalter, wobei nur der in dem in Betrieb befindlichen Verstärker angeordnete Schalter jeweils geschlossen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind alle einander entsprechenden Rückkopplungszweige der Verstärker miteinander verbunden, wobei die Rückkopplungszweige untereinander über einen allen Verstärkern gemeinsamen Kondensator entkoppelt und über einen weiteren gleichfalls allen Verstärkern gemeinsamen Kondensator mit Bezugspotential ver-

bunden sind. Alle Rückkopplungszweige der Verstärker enthalten elektronische Schalter, die nur in dem jeweils in Betrieb befindlichen Verstärker geschlossen sind. Die elektronischen Schalter bestehen vorzugsweise aus Schalttransistoren, deren Emitter-Kollektorstrecken in die Rückkopplungszweige geschaltet sind. Beim Anlegen der Betriebsspannung an den für den Betrieb vorgesehenen Verstärker werden auch die in diesem Verstärker enthaltenen Schalttransistoren mit einem diese Transistoren durchsteuernden Basispotential versorgt. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird somit bei Verstärkern wie sie in der Figur 1 dargestellt sind, die Zahl der Eingangsanschlüsse von 6 auf 4 reduziert. Die Zahl der extern zuzuschaltenden Kondensatoren wird von 4 auf 2 halbiert.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In Figur 2 ist eine Schaltungsanordnung aus einem AM-Verstärker und einem FM-Verstärker dargestellt, die, abgesehen vom Aufbau der Rückkopplungszweige und der Ausbildung der Eingangsanschlüsse, mit der Schaltung gemäß Figur 1 übereinstimmt. Beide Verstärker bestehen wiederum aus einer Anzahl von Verstärkerstufen V₁ bis V bzw. V₁'bis V 'und aus Endstufen E, bzw. E-, · Beim Verstärker für das amplitudenmodulierte Signal U führt ein Rückkopplungszweig von der Emitterelektrode des Endstufentransistors T~ zum Anschlußpunkt 2 und ein zweiter Rückkopplungszweig von der Emitterelektrode 'des Ausgangstransistors T. zum Ausgangs— anschluß 3. Zwei entsprechend aufgebaute Rückkopplungszweige enthält auch der Verstärker für das frequenzmodulierte Signal U „. Diese Rückkopplungszweige führen zu den Anschlußpunkten 5 und 6, die jedoch mit den Anschlußpunkten 2 und 3 zusammenfallen, so daß aus dem IC nur die Anschlußpunkte 1, 2, 3 und 4 herausgeführt werden müssen.

Jeder Rückkopplungszweig enthält einen Rückkopplungswiderstand R,, R₂, R₃ oder R₄ und die hierzu in Serie geschaltete Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors T₁-, T^,

T₅'oder T'- Im Emitter zweig der Schalttransistoren kann sich noch wie in Figur 2 dargestellt, jeweils ein Entkopplungswiderstand R₇, R_g, R₇'oder R 'befinden, der mit dem jeweiligen Anschlußpunkt am zugehörigen Entstufentransistor verbunden ist. Die Basiselektroden der Schalttransistoren T₅ und Τ,, die in den Rückkopplungszweigen des AM-Verstärkers angeordnet sind, werden über Entkopplungswiderstände R₀ und R,_. miteinander verbunden und einem Potential-

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anschluß c zugeführt. Entsprechend werden beim FM-Verstärker die Basiselektroden der Schalttransistoren T₁-'und T_c' über Entkopplungswiderstände R_Q, R₁₀' miteinander verknüpft und mit einem Potentialanschluß d verbunden.

Die Eingangsanschlußpunkte 3 und 6 in den einander entsprechenden Rückkopplungszweigen der beiden Verstärkerschaltungen sind gemäß Figur 2 miteinander verbunden und durch einen Entkopplungskontensator C, von den Anschlußpunkten 2 und 5, die gleichfalls miteinander verbunden sind, gleichstrommäßig getrennt. Der gemeinsame Anschlußpunkt 2 und 5 ist noch über einen weiteren Kondensator C„ an Bezugspotential angeschlossen. Durch die Kondensatoren C₁ und C_? wird sichergestellt, daß eine wechselstrom bedingte Gegenkopplung sicher verhindert wird. Bei der Schaltung nach Fig. 2 sind die Generatorinnenwiderstände der Eingangsschaltungen für die Zwischenfrequenzverstärker mit R. bzw. R.'bezeichnet.

Wenn die AM-Verstärkerschaltung durch Anlegen der Versorgungsspannung U_c über den Anschlußpunkt a in Betrieb gesetzt, wird gleichzeitig den Basiselektroden der Schalttransistoren T,- und T_g in den Rückkopplungszweigen dieser AM-Verstärkerschaltung über den Anschlußpunkt C ein die Schalttransistoren durchsteuerndes Basispotential zugeführt. Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Transistoren Tj- und T_fi PNP-Bipolartransistoren sind,

muß das Potential am Punkt c negativ gegenüber dem Potential an den Emitterelektroden der Endstufentransistoren T₀ und T. sein. Damit die Transistoren Tc-'und T₂-'im FM-Verstärker sicher abgeschaltet sind, wird zugleich den Basiselektroden dieser Transistoren T, 'und T,-'über den

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Anschlußpunkt d ein Basispotential zugeführt, das positiv gegenüber dem an den Emittern der Endstufentransistoren T-, und T. herrschenden Potential ist.

Beim Betrieb des FM-Verstärkers werden die geschilderten Potentialverhältnisse vertauscht. Die Einstellung der genannten Potentiale ist in der Figur 2 durch die Schalter S,, S- und S₀ symbolisiert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Schaltspannungen für die Transistoren inlden Rückkopplungszweigen vorzugsweise intern aus der Versorgungsspannung, beispielsweise über eine Bandgap-Reference-Schaltung, gewonnen werden.

Eine integrierte Halbleiterschaltung, die sowohl den AM-Verstärker als auch den FM-Verstärker enthält, weist somit nur vier Eingangsanschlüsse 1 bis 4 auf, an die die zwei extern zugeschalteten Kondensatoren C₁ und C-, angeschlossen sind. Die Kondensatoren C, und C- haben bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen Wert von ca. 100 nF, die Rückkopplungswiderstände R.. bis R- haben beispielsweise einen Wert von 20 ki2.

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Claims (8)

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70 Heilbronn, den 07.07.1981 Zl3-HN-Ma-pi - HN 81/15 Patentansprüche

1) Schaltungsanordnung aus mindestens zwei Verstärkern mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften, von denen jeweils einer in Betrieb ist, wobei die mehrstufigen Verstärker der Gleichspannungsstabilisierung dienende Rückkopplungszweige aufweisen, die durch Entkopplungskondensatoren gleichstrommäßig voneinander getrennt und über weitere.Kondensatoren mit Bezugspotential verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Rückkopplungszweig des einen Verstärkers mit dem entsprechenden Rückkopplungszweig des anderen Verstärkers verbunden ist, daß beide Rückkopplungszweige über einen gemeinsamen Kondensator (C₉) mit Bezugspotential verbunden sind und daß in den miteinander verknüpften Rückkopplungszweigen jeweils Mittel vorgesehen sind, durch die ein Stromfluß nur über den Rückkopplungszweig, des jeweils in Betrieb befindlichen Verstärkers ermöglicht wird.

2) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den miteinander verknüpften Rückkopplungszweigen, jeweils ein elektronischer Schalter (Τς, T,, T₁-', T ' ) angeordnet ist, der nur in dem jeweils in Betrieb befindlichen Verstärker geschlossen ist.

3) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle einander entsprechenden Rückkopplungszweige der Verstärker miteinander verbunden sind, wobei die Rückkopplungszweige untereinander über einen allen

Verstärkern gemeinsamen Kondensator (C,) entkoppelt und über einen weiteren, gleichfalls allen Verstärkern gemeinsamen Kondensator (C„) mit Bezugspotential verbunden sind, und daß alle Rückkopplungszweige der Verstärker elektronische Schalter (T₁-, T_g', T_fi, T_g' ) aufweisen, die nur in dem jeweils in Betrieb befindlichen Verstärker geschlossen sind.

4) Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Schalter (T,-, T' Tf-, T_fi') aus Schalttransistoren bestehen, deren Emitter-Kollektor-Strecken in die Rückkopplungszweige geschaltet sind, und daß beim Anlegen der Betriebsspannung an einen Verstärker den in diesem Verstärker enthaltenen Schalttransistoren (z. B. T₅, Τ,) ein diese Transistoren durchsteuerndes Basispotential zugeführt wird.

5) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker mehrere Differenzverstärkerstufen (V₁-V ) und eine Endstufe (E₁) mit zwei Endstufentransistoren (T-., T₄) aufweisen, daß je ein Rückkopplungszweig von einem Endstufentransistor (T, bzw. T.) zur zugeordneten Basiselektrode eines Transistors (T, bzw. T₂) in der ersten Differenzverstärkerstufe (V,) führt, daß die beiden Rückkopplungszweige durch einen Kondensator (C,) gleichstrommäßig gegeneinander entkoppelt und über einen weiteren Kondensator (C-) mit Bezugspotential verbunden sind, wobei diese Kondensatoren zugleich in gleicher Funktion den anderen Verstärkern (V₁'-V ', E₁') zugeordnet sind.

6) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Basiselektroden der Schalttransistoren (T₅, T₅', T_g, Tg') Entkopplungswiderstände (R₇, R₇', Rg, Rg') vorgeschaltet sind.

7) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei umschaltbaren Zwischenfrequenzverstärkern für den AM- bzw. FM-Betrieb eines Rundfunkempfängers besteht.

8) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem integrierten Halbleiterschartkreis besteht, dem die Kondensatoren extern zugeschaltet werden.