DE3908765C1 - Circuit for forming current differences and the use of this circuit - Google Patents

Circuit for forming current differences and the use of this circuit

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Abstract

The invention describes a circuit for forming current differences of currents of the same polarity, in which two input currents are applied to different current inputs of the circuit. According to the invention it is provided that both input currents flow in separate current branches of the circuit on each respective side of a current balance, and the current necessary to balance the current balance in the event of a difference of the input currents is fed via a current feed from one current output of the circuit or is carried away from the current balance via a current drain to the current output. The current balance consists in this case of two transistors with the same base-emitter voltage and the same emitter surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Bildung von Stromdifferenzen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und deren Verwendung.The invention relates to a circuit for forming current differences the preamble of claim 1 and their use.

Mittels Differenzschaltungen kann die Differenz zweier Strom-Eingangsgrößen gebildet und auf den Ausgang der Schaltung übertragen werden.The difference between two current input variables can be determined by means of differential circuits formed and transferred to the output of the circuit.

Aus der DE-PS 32 42 417 ist es bekannt, daß zwei Ströme in getrennten Stromzweigen eines Differentialkomparators mit MOS-Transistoren geführt werden.From DE-PS 32 42 417 it is known that two streams in separate Current branches of a differential comparator with MOS transistors performed will.

Eine Stromwaage in Bipolar-Technologie besteht im Regelfall aus zwei Transistoren, die als Stromspiegel ausgebildet sind, die gleiche Emitterflächen aufweisen, auf Grund der Schaltungsanordnung die gleiche Basis-Emitter-Spannung besitzen und deren Emitter an Bezugspotential angeschlossen sind. Dadurch wird erreicht, daß durch beide Waagetransistoren der gleiche Kollektorstrom bzw. Emitterstrom fließen muß und ein einfacher Stromvergleich möglich ist. Sind zwei Eingangsströme, die auf jeweils eine Seite der Stromwaage fließen, gleich groß, befindet sich die Stromwaage im Gleichgewicht; bei einer Differenz der beiden Eingangsströme wird die Stromwaage verstimmt.A current balance in bipolar technology usually consists of two transistors, which are designed as current mirrors, the same emitter areas have, due to the circuit arrangement, the same base-emitter voltage own and whose emitters are connected to reference potential. Thereby it is achieved that the same collector current through both balance transistors or emitter current must flow and a simple current comparison is possible. If there are two input currents flowing on one side of the current balance, the same size, the power balance is balanced; at a difference the current balance of the two input currents is detuned.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Schaltung anzugeben, mit deren Hilfe die Betragsdifferenz zweier Eingangsströme gleicher Polarität gebildet wird. Besitzt einer der Eingangsströme einen Wechselstromanteil, soll die Differenz der Eingangsströme gleichgerichtet werden.The object of the invention is to provide a simple circuit with which The difference in the amount of two input currents of the same polarity is formed becomes. If one of the input currents has an AC component, the Difference of the input currents can be rectified.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bei einer Differenz der Eingangsströme für den Ausgleich der Stromwaage erforderliche Strom über eine Stromzuführung von einem Stromausgang der Schaltung zugeführt oder von der Stromwaage über eine Stromabführung an den Stromausgang abgeführt wird. This object is achieved in a circuit according to the preamble of claim 1 solved according to the invention in that at a difference in the input currents current required to balance the power balance via a power supply supplied from a current output of the circuit or from the current balance is dissipated to the current output via a current dissipation.  

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schaltung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the circuit according to the invention result from the subclaims.

Der für den Ausgleich der Stromwaage benötigte Differenzstrom wird gemäß der Erfindung derjenigen Seite der Stromwaage mit dem kleineren Eingangsstrom vom Stromausgang der Schaltung zugeführt oder von derjenigen Seite mit dem größeren Eingangsstrom an den Stromausgang abgeführt, worauf die Stromwaage ins Gleichgewicht zurückkehrt.The differential current required for balancing the current balance is according to the invention of that side of the power balance with the smaller input current supplied from the current output of the circuit or from that side dissipated with the larger input current to the current output, whereupon the Power balance returns to equilibrium.

Zum Zwecke der Zuführung bzw. Abführung des Differenzstroms werden - in Abhängigkeit der Stellung der Stromwaage - über die Kollektor-Emitter-Spannungen der Waagetransistoren Ausgangstransistoren angesteuert, die mit dem Stromausgang der Schaltung verbunden sind. For the purpose of supplying and discharging the differential current - in Dependency of the position of the current balance - via the collector-emitter voltages the balance transistors controlled output transistors, which with the Current output of the circuit are connected.  

Der Ausgangsstrom am Stromausgang ist ein einfaches Maß für die (Betrags-)Differenz der beiden Eingangsströme gleicher Polarität.The output current at the current output is a simple measure for the (amount) difference of the two input currents same polarity.

Die Eingangsströme an den Stromeingängen der Schaltung werden vorzugsweise zunächst über als Diode geschaltete Eingangstransistoren geleitet, wodurch ein "Potentialversatz" um die Basis-Emitter-Spannung dieser Transistoren entsteht; dies bewirkt, daß die Kollektor-Emitter-Spannungen der Waagetransistoren sich stets in optimalen Arbeitsbereichen befinden, wodurch man einen größeren Aussteuerbereich der Waagetransistoren erhält.The input currents at the current inputs of the circuit are preferably first switched via as a diode Input transistors passed, causing a "potential offset" around the base-emitter voltage of these transistors arises; this causes the collector-emitter voltages the balance transistors are always in optimal Work areas, which makes one receives larger control range of the balance transistors.

Besitzt wenigstens einer der beiden Eingangsströme gleicher Polarität einen Wechselstromanteil, wird für beide Halbwellen des Wechselstroms die Differenz der beiden Eingangsströme gebildet und als positiver Wert, d. h. gleichgerichtet, auf den Stromausgang übertragen, so daß eine Doppelweg-Gleichrichtung entsteht. Der Differenzwert der Eingangsströme, i. e. der Ausgangsstrom, kann noch mit bekannten Schaltungsmitteln, beispielsweise durch Integration mittels eines Kondensators, geglättet und anschließend weiter verarbeitet werden.Has at least one of the two input currents the same Polarity is an AC component, for both Half waves of the alternating current are the difference between the two Input currents formed and as a positive value, i.e. H. rectified, transferred to the current output, see above that a two-way rectification occurs. The difference value the input currents, i. e. the output current, can still with known circuit means, for example by integration using a capacitor, smoothed and then processed further.

Die Schaltungsanordnung ist vorzugsweise symmetrisch ausgebildet, damit eine symmetrische Gleichrichtung beider Halbwellen und dadurch eine hohe Genauigkeit der Differenz-Gleichrichtung erreicht werden kann. Dadurch, daß beide Halbwellen gleichgerichtet werden, erhält man ein höheres Ausgangssignal, was sich vorteilhaft bei der weiteren Verarbeitung des Ausgangssignals, beispielsweise bei einer Reduzierung der Welligkeit, auswirkt. Beispielsweise kann dadurch der Klirrfaktor, der ein Fehlermaß für die Linearität der Gleichrichtung darstellt, und wesentlich von der Symmetrie der Bauelemente, besonders der Waagetransistoren abhängt, wesentlich reduziert werden.The circuit arrangement is preferably symmetrical trained so that a symmetrical rectification both half-waves and therefore a high accuracy of Differential rectification can be achieved. Thereby, you get that both half-waves are rectified a higher output signal, which is advantageous at the further processing of the output signal, for example with a reduction in ripple. For example, the distortion factor, the one Represents error measure for the linearity of the rectification, and essentially on the symmetry of the components,  depends in particular on the balance transistors be reduced.

Falls es die Spezifikation der Schaltung zuläßt, werden die Waagetransistoren mit Emitterwiderständen versehen; bedingt durch die daraus resultierende Reduzierung der Bauelementeeinflüsse auf die Gleichrichtung kann die Genauigkeit der Gleichrichtung noch erhöht werden. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Differenz von Wechselströmen gebildet bzw. gleichgerichtet werden, die eine Frequenz zwischen 0 Hz (Gleichströme) und einer oberen Grenzfrequenz besitzen. Diese Grenzfrequenz hat ihre Ursache darin, daß parasitäre Kapazitäten, die in der Schaltung auftreten, bei hohen Frequenzen nicht mehr rechtzeitig umgeladen werden können und die Differenzbildung bzw. Gleichrichtung dadurch fehlerhaft wird.If the specification of the circuit allows, provide the balance transistors with emitter resistors; due to the resulting reduction in Component influences on the rectification can Accuracy of rectification can be increased. With the circuit arrangement according to the invention, the Difference formed by alternating currents or rectified which have a frequency between 0 Hz (direct currents) and have an upper cutoff frequency. These Cutoff frequency is due to the fact that parasitic Capacities that occur in the circuit at high Frequencies can no longer be reloaded in time and the difference formation or rectification thereby becomes faulty.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung soll nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert werden.The operation of the circuit according to the invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 4.

Die Fig. 1, 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Schaltung zur Bildung von Stromdifferenzen. Figs. 1, 3 and 4 show various embodiments of the circuit for the formation of current differences.

Die Fig. 2a bis 2f zeigen den zeitlichen Verlauf zweier Ströme an den Stromeingängen E₁ und E₂ bzw. den zeitlichen Verlauf der Stromdifferenz am Stromausgang A. FIGS. 2a to 2f show the timing of two currents at the current inputs E ₁ and E ₂ or the time course of the current difference at the current output A.

In der Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 1 fließt der Eingangsstrom i₁ im Stromzweig 1 vom Stromeingang E₁ über den Widerstand R₃, den Eingangstransistor T₁, den Knotenpunkt K₁ und den Waagetransistor T₂ gegen Bezugspotential, vorzugsweise Massepotential; der Eingangsstrom i₂ im Stromzweig 2 fließt vom Stromeingang E₂ über den Widerstand R₄, den Eingangstransistor T₄, den Knotenpunkt K₂ und den Waagetransistor T₅ gegen Massepotential. . In the circuit arrangement according to FIG 1 flowing the input current i ₁ in the current path 1 from the current input E ₁ via the resistor R ₃, the input transistor T ₁, the node K ₁ and the balance transistor T ₂ to reference potential, preferably ground potential; the input current i in the current branch ₂ 2 flows from the current input E ₂ via resistor R ₄, the input transistor T ₄, the node K ₂ and the balance transistor T ₅ to ground potential.

Sind die beiden Eingangsströme i₁ und i₂ gleich groß, fließt ein kleiner Ruhestrom über die Basis der Ausgangstransistoren T₃ bzw. T₆ zum Stromausgang A bzw. zu den Knotenpunkten K₁ bzw. K₂; dieser Ruhestrom ist von der Größe der Widerstände R₃ bzw. R₄ und dem Verhältnis der Emitterflächen der Transistoren T₁ und T₃ bzw. T₄ und T₆ abhängig. Wird das Verhältnis der Emitterflächen beispielsweise wie 10 : 1 gewählt, so fließt bei einer Wahl der Widerstände R₃ bzw. R₄ von beispielsweise 2 kΩ und einem daraus resultierenden Spannungsabfall von ca. 60 mV, in etwa der Strom bzw. zum Stromausgang A.If the two input currents i ₁ and i ₂ are equal, a small quiescent current flows through the base of the output transistors T ₃ and T ₆ to the current output A and to the nodes K ₁ and K ₂; this quiescent current is dependent on the size of the resistors R ₃ or R ₄ and the ratio of the emitter areas of the transistors T ₁ and T ₃ or T ₄ and T ₆. If the ratio of the emitter areas is chosen, for example, as 10: 1, then with a choice of the resistances R ₃ or R ₄ of, for example, 2 kΩ and a resulting voltage drop of approximately 60 mV, approximately the current or to the current output A flows .

An den Knotenpunkten K₁ und K₂ liegt die gleiche Potentialdifferenz an; die beiden Waagetransistoren T₂ und T₅ besitzen daher die gleiche Kollektor-Emitter-Spannung. Es fließt daher in beiden Waagetransistoren der gleiche Kollektorstrom bzw. Emitterstrom, so daß sich die Stromwaage im Gleichgewicht befindet.The same potential difference is present at the nodes K ₁ and K ₂; the two balance transistors T ₂ and T ₅ therefore have the same collector-emitter voltage. The same collector current or emitter current therefore flows in both balance transistors, so that the current balance is in equilibrium.

Sind die beiden Eingangsströme i₁ und i₂ verschieden, beispielsweise i₁ < i₂, entsteht am Knotenpunkt K₂ eine kleinere Spannung als am Knotenpunkt K₁; die Kollektor- Emitter-Spannung am Waagetransistor T₂ ist also größer als die am Waagetransistor T₅, wodurch die Waage aus dem Gleichgewicht gerät. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schaltung wird aber erzwungen, daß in beiden Waagetransistoren der gleiche Strom fließen muß; daher muß ein Strom i A vom Stromausgang A so lange über den Ausgangstransistor T₃ auf den Knotenpunkt K₂ fließen, bis die bestehende Stromdifferenz i₁ - i₂ ausgeglichen ist und die Stromwaage ins Gleichgewicht zurückkehrt.If the two input currents i ₁ and i ₂ are different, for example i ₁ < i ₂, a smaller voltage arises at the node K ₂ than at the node K ₁; the collector-emitter voltage at the balance transistor T ₂ is therefore greater than that at the balance transistor T ₅, whereby the balance is out of balance. However, the configuration of the circuit according to the invention forces the same current to flow in both balance transistors; Therefore, a current i A must flow from the current output A through the output transistor T ₃ to the node K ₂ until the existing current difference i ₁ - i ₂ is balanced and the current balance returns to equilibrium.

Ist nun andererseits i₁ kleiner als i₂, tritt gerade der entgegengesetzte Effekt auf; die Kollektor-Emitter-Spannung am Waagetransistor T₂ ist kleiner als die am Waagetransistor T₅. Zum Ausgleich der Stromwaage fließt der Ausgangsstrom i A über den Ausgangstransistor T₆ so lange zum Knotenpunkt K₁, bis die beiden Kollektorströme der Waagetransistoren gleich sind.On the other hand, if i ₁ is smaller than i ₂, the opposite effect occurs; the collector-emitter voltage at the balance transistor T ₂ is less than that at the balance transistor T ₅. To balance the current balance, the output current i A flows through the output transistor T ₆ to the node K ₁ until the two collector currents of the balance transistors are the same.

Die Ausgangstransistoren T₃ und T₆ werden also in Abhängigkeit von der Differenz der Kollektor-Emitter-Spannung der Waagetransistoren angesteuert, d. h. entweder geöffnet oder geschlossen. Am Stromausgang A erhält man für beide Fälle i₁ < i₂ und i₁ < i₂ die Betragsdifferenz der beiden Ströme /i₁ - i₂/, so daß neben der Differenzbildung auch eine Doppelweg-Gleichrichtung für beide Halbwellen erreicht wird.The output transistors T ₃ and T ₆ are thus driven depending on the difference in the collector-emitter voltage of the balance transistors, ie either opened or closed. At current output A you get i ₁ < i ₂ and i ₁ < i ₂ for both cases the difference in amount of the two currents / i ₁ - i ₂ /, so that in addition to the formation of a difference, a full-wave rectification is achieved for both half-waves.

Am Stromausgang A kann noch ein, hier nicht dargestellter Kondensator angeschlossen werden, der zur Glättung des gleichgerichteten Ausgangssignals dient. A capacitor, not shown here, can also be connected to the current output A , which is used to smooth the rectified output signal.

Die Transistoren T₇ und T₈ versorgen die Stromwaage mit den benötigten Basisströmen.The transistors T ₇ and T ₈ supply the current balance with the required base currents.

Falls die Versorgungsspannung bzw. Ausgangsspannung ausreichend groß ist, können die Waagetransistoren T₂ und T₅ mit Emitterwiderständen versehen werden; durch Gegenkopplungseffekte können dadurch Flächen- bzw. Parameterunterschiede der Waagetransistoren kompensiert werden, so daß der Stromspiegel und damit die Stromwaage genauer arbeitet.If the supply voltage or output voltage is sufficiently large, the balance transistors T ₂ and T ₅ can be provided with emitter resistors; through negative feedback effects, surface or parameter differences of the balance transistors can be compensated, so that the current mirror and thus the current balance works more precisely.

In den Fig. 2a bis 2f ist der zeitliche Verlauf der Eingangsströme i₁ bzw. i₂ und des Ausgangsstroms i A exemplarisch dargestellt.In FIGS. 2a to 2f, the timing of the input currents i ₁ or ₂ i and the output current i A is exemplified.

Gemäß den Fig. 2a, 2c und 2e besitzt der Eingangsstrom i₁ am Eingang E₁ einen Wechselstromanteil, der Eingangsstrom i₂ ist dagegen ein Gleichstrom; beide Eingangsströme besitzen positive Polarität. . Referring to Figures 2a, 2c and 2e has the input current i ₁ at the input E ₁ an alternating current component, the input current is i ₂ on the other hand, a direct current; both input currents have positive polarity.

An Hand der Fig. 2b, 2d und 2f ist der zeitliche Verlauf der (gleichgerichteten) Differenz der beiden Eingangsströme gezeigt; man erhält einen positiven Wert des Ausgangsstroms i A sowohl zu den Zeiten, zu denen i₁ < i₂ ist als auch zu den Zeiten, zu denen i₁ < i₂ ist. An Hand der Fig. 2c-2f ist die Wirkungsweise eines 180°-Phasenumschalters dargestellt. Je nach Amplitudenverhältnis des Schaltgleichstroms i₂ zum Signalstrom i₁, wird der Signalstrom abzüglich des Schaltstroms phasengleich oder um 180° phasenverschoben zum Ausgang übertragen. Die Fig. 2d zeigt ein "in-Phase-Signal" (i₁ < i₂), die Fig. 2f ein um 180° phasenverschobenes Ausgangssignal (i₁ < i₂). . With reference to FIG 2b, 2d and 2f is shown the timing of the (rectified) difference of the two input streams; one obtains a positive value of the output current i A both at the times when i ₁ < i ₂ and at the times when i ₁ < i ₂. The mode of operation of a 180 ° phase switch is shown with the aid of FIGS . 2c-2f. Depending on the amplitude ratio of the switching direct current i ₂ to the signal current i ₁, the signal current minus the switching current is transmitted in phase or out of phase by 180 ° to the output. Fig. 2d shows an "in-phase signal" (i ₁ < i ₂), Fig. 2f an output signal shifted by 180 ° (i ₁ < i ₂).

In der Fig. 3 ist eine einfachere Version der oben beschriebenen Schaltung gemäß Fig. 1 dargestellt. Bei Gleichheit der Eingangsströme i₁ und i₂ fließt auf die Waagetransistoren T₂ (Diode) und T₅ ungefähr der gleiche Strom, so daß sich die Stromwaage im Gleichgewicht befindet. Wegen der Beziehung FIG. 3 shows a simpler version of the circuit according to FIG. 1 described above. If the input currents i ₁ and i ₂ are equal, approximately the same current flows on the balance transistors T ₂ (diode) and T ₅ so that the current balance is in equilibrium. Because of the relationship

U BET 1 = U BET 6 + U BET 3 ≈ 0,65 V U BET 1 = U BET 6 + U BET 3 ≈ 0.65 V

werden die Ausgangstransistoren T₃ und T₆ bei U BET 6 = U BET 3 nicht durchgesteuert. Demzufolge fließt hier im Gleichgewicht der Stromwaage im Gegensatz zur Schaltung der Fig. 1 kein Ruhestrom zum Stromausgang A.the output transistors T ₃ and T ₆ are not turned on at U BET 6 = U BET 3 . Consequently, in contrast to the circuit of FIG. 1, no quiescent current flows to current output A in the equilibrium of the current balance.

Sind die Eingangsströme i₁ und i₂ unterschiedlich groß, beispielsweise i₁ < i₂, sinkt die Spannung am Stromeingang E₂ soweit ab, daß die Basis-Emitter-Spannung des Transistors T₃ so groß wird, daß gerade der zum Ausgleich der Stromwaage benötigte Differenzstrom /i₁ - i₂/ vom Stromausgang A über den Ausgangstransistor T₃ zum Waagetransistor T₅ fließen kann.Are the input currents i ₁ and i ₂ different sizes, for example i ₁ < i ₂, the voltage at the current input E ₂ drops so far that the base-emitter voltage of the transistor T ₃ is so large that just to compensate for the current balance required differential current / i ₁ - i ₂ can flow from the power output A through the output transistor T ₃ to balance transistor T ₅ /.

Die einfache Schaltung in Fig. 3 umfaßt nur wenige Bauelemente, besitzt einen geringen Platzbedarf und ist daher billig herzustellen. Nachteilig ist, daß sie nicht völlig symmetrisch aufgebaut ist und daher im Vergleich zur in Fig. 1 dargestellten Schaltung nicht so genau arbeitet. The simple circuit in Fig. 3 comprises only a few components, has a small footprint and is therefore inexpensive to manufacture. The disadvantage is that it is not completely symmetrical and therefore does not work as precisely in comparison to the circuit shown in FIG. 1.

In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt.In FIG. 4, a further embodiment of the circuit according to the invention.

Die Stromwaage aus den Waagetransistoren T₂ und T₅, durch die die Eingangsströme i₁ bzw. i₂, abzüglich des Ausgangsstroms, fließen, wird über die Widerstände zwischen Kollektor und Basis, R₅ und R₆ versorgt.The current balance from the balance transistors T ₂ and T ₅, through which the input currents i ₁ and i ₂, minus the output current, flow, is supplied via the resistors between the collector and base, R ₅ and R ₆.

Desgleichen sind die Eingänge E₁ bzw. E₂ mit den differentiellen Spannungs-Eingängen K₃ bzw. K₄ eines Operationsverstärkers sowie mit den Kollektoren der Transistoren T₉ und T₁₀ verbunden.Likewise, the inputs E ₁ and E ₂ are connected to the differential voltage inputs K ₃ and K ₄ of an operational amplifier and to the collectors of the transistors T ₉ and T ₁₀.

Eine Differenz der Eingangsströme i₁ und i₂ hat eine Differenz der Kollektor-Emitter-Spannungen der Waagetransistoren T₂ nd T₅ und damit eine Verstimmung der Waage zur Folge. Damit durch die Waagetransistoren wieder der gleiche Strom fließen kann, werden, vermöge der Differenz der Kollektor-Emitter-Spannung der Waagetransistoren, über den Operationsverstärker 3 die Ausgangsstufentransistoren T₃, T₉ bzw. T₁₀, T₆ derart gesteuert, daß der Betrag des Differenzstroms /i₁ - i₂/ von der Waageseite mit dem größeren Strom durch die Transistoren T₉ bzw. T₁₀ gegen Masse abgeleitet und gleichzeitig durch die Ausgangstransistoren T₃ bzw. T₆ gespiegelt dem Ausgang A zugeführt wird. Der Ausgangsstrom i A entspricht damit gerade wieder dem Betrag des Differenzstroms /i₁ - i₂/ der beiden Stromeingänge.A difference in the input currents i ₁ and i ₂ has a difference in the collector-emitter voltages of the balance transistors T ₂ and T ₅ and thus detuning the balance. So that the same current can flow through the balance transistors again, due to the difference in collector-emitter voltage of the balance transistors, via the operational amplifier 3, the output stage transistors T ₃, T ₀ and T ₁₀, T gesteuert are controlled such that the amount of Differential current / i ₁ - i ₂ / derived from the balance side with the larger current through the transistors T ₉ and T ₁₀ to ground and at the same time mirrored through the output transistors T ₃ and T ₆ the output A is supplied. The output current i A corresponds to the amount of the differential current / i ₁ - i ₂ / of the two current inputs.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann überall dort verwendet werden, wo die Differenz zweier Eingangsströme gleicher Polarität gebildet werden muß.The circuit according to the invention can be used anywhere there be where the difference between two input currents the same polarity must be formed.

Vorzugsweise läßt sich die Schaltung als Differenz- Gleichrichterschaltung einsetzen, beispielsweise in Gleichrichtern, Demodulatoren, vorzugsweise amplitudenmodulierten Demodulatoren oder in Meßgeräten, bei denen ein Effektivwert durch Integration als analoge Größe angezeigt wird. The circuit can preferably be used as a differential Use rectifier circuit, for example in Rectifiers, demodulators, preferably amplitude modulated Demodulators or in measuring devices where an effective value through integration as an analog quantity is shown.  

Bei einem Demodulator wird der Ruhestrom der Schaltung entsprechend der gewünschten Maximalfrequenz des Demodulators auf Klirrfaktorminimum optimiert. Bei einer diskreten Schaltungsanordnung gemäß der Fig. 1 konnte die Demodulation eines AM-Signals mit 100 kHz erreicht werden; der Klirrfaktor konnte dabei bei 80% Modulationsgrad auf 0,1% reduziert werden. In integrierter Technik ist eine Anwendung bei 455 kHz vorgesehen. Wie an Hand der Fig. 2c bis 2f zu ersehen ist, läßt sich bei einem 180°-Phasenumschalter mit Hilfe eines Steuergleichstroms die Phase von 0° auf 180° umschalten, ohne daß sich die Amplitude verändert.In the case of a demodulator, the quiescent current of the circuit is optimized to the harmonic distortion minimum according to the desired maximum frequency of the demodulator. In the case of a discrete circuit arrangement according to FIG. 1, the demodulation of an AM signal at 100 kHz could be achieved; the distortion factor could be reduced to 0.1% at 80% modulation. An application at 455 kHz is planned in integrated technology. As can be seen from FIGS . 2c to 2f, the phase can be switched from 0 ° to 180 ° in a 180 ° phase switch with the aid of a control direct current, without the amplitude changing.

Claims (16)

1. Schaltung zur Bildung von Stromdifferenzen von Strömen gleicher Polarität, bei der zwei Eingangsströme (i₁, i₂) an verschiedenen Stromeingängen (E₁, E₂) anliegen, beide Eingangsströme (i₁, i₂) in getrennten Stromzweigen (1, 2) der Schaltung auf jeweils eine Seite einer Stromwaage (T₂, T₅) fließen, dadurch gekennzeichnet, daß der bei einer Differenz der Eingangsströme (i₁, i₂) für den Ausgleich der Stromwaage (T₂, T₅) erforderliche Strom über eine Stromzuführung (T₃, T₆) von einem Stromausgang (A) der Schaltung zugeführt oder von der Stromwaage (T₂, T₅) über eine Stromabführung (T₉, T₁₀) an den Stromausgang (A) abgeführt wird.1. Circuit for forming current differences from currents of the same polarity, in which two input currents (i ₁, i ₂) are present at different current inputs (E ₁, E ₂), both input currents ( i ₁, i ₂) in separate current branches ( 1, 2 ) the circuit flow to one side of a current balance (T ₂, T ₅), characterized in that the current required at a difference in the input currents (i ₁, i ₂) for balancing the current balance (T ₂, T ₅) via a power supply (T ₃, T ₆) from a current output (A) to the circuit or from the current balance (T ₂, T ₅) via a current dissipation (T ₉, T ₁₀) to the current output (A) . 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromwaage aus zwei Transistoren (T₂, T₅) mit gleicher Basis-Emitter-Spannung und gleicher Emitterfläche besteht.2. Circuit according to claim 1, characterized in that the current balance consists of two transistors (T ₂, T ₅) with the same base-emitter voltage and the same emitter area. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsströme (i₁, i₂) über die Kollektoren der Waagetransistoren (T₂, T₅) fließen, wobei die Basen der Waagetransistoren (T₂, T₅) miteinander verbunden sind und die Emitter auf Bezugspotential liegen.3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the input currents (i ₁, i ₂) flow via the collectors of the balance transistors (T ₂, T ₅), the bases of the balance transistors (T ₂, T ₅) being connected to one another are and the emitters are at reference potential. 4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Waagetransistoren (T₂, T₅) mit Emitterwiderständen (R₁, R₂) versehen sind. 4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the balance transistors (T ₂, T ₅) are provided with emitter resistors (R ₁, R ₂). 5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Ausgangsstroms (i A ) auf die Stromwaage (T₂, T₅) bzw. die Abführung des Ausgangsstroms (i A ) von der Stromwaage über zwei Ausgangstransistoren (T₃, T₆) erfolgt.5. A circuit according to claim 1, characterized in that the supply of the output current (i A ) to the current balance (T ₂, T ₅) or the discharge of the output current (i A ) from the current balance via two output transistors (T ₃, T ₆) takes place. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Kollektoren der beiden Ausgangstransistoren (T₃, T₆) den Stromausgang (A) bilden.6. Circuit according to claim 5, characterized in that the interconnected collectors of the two output transistors (T ₃, T ₆) form the current output (A) . 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung symmetrisch aufgebaut ist.7. Circuit according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the rectifier circuit is symmetrical is constructed. 8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsströme (i₁, i₂) an den Stromeingängen (E₁, E₂) jeweils in einem Stromzweig (1, 2) übr die als Diode geschalteten Eingangstransistoren (T₁, T₄) auf einen Knotenpunkt (K₁, K₂) und von dort über die Waagetransistoren (T₂, T₅) gegen Bezugspotential fließen, daß die miteinander verbundenen Basen der Waagetransistoren (T₂, T₅) über die Emitter zweier Hilfstransistoren (T₇, T₈), deren Kollektoren mit einer Hilfsspannung (V₁) verbunden sind, versorgt werden, wobei die Basen der Hilfstransistoren (T₇, T₈) jeweils mit den beiden Stromeingängen (E₁, E₂) verbunden sind, daß die beiden Ausgangstransistoren (T₃, T₆) mit ihren Kollektoren den Stromausgang (A) bilden, und mit ihren Basen jeweils mit den Stromeingängen (E₁, E₂) sowie mit ihren Emittern jeweils mit den gegenüberliegenden Knotenpunkten (K₂, K₁) des jeweils anderen Stromzweigs (2, 1) verbunden sind (Fig. 1). 8. Circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the input currents (i ₁, i ₂) at the current inputs ( E ₁, E ₂) each in a current branch ( 1, 2 ) rest of the input transistors connected as a diode ( T ₁, T ₄) to a node (K ₁, K ₂) and from there via the balance transistors (T ₂, T ₅) flow against reference potential that the interconnected bases of the balance transistors (T ₂, T ₅) via the emitter two auxiliary transistors (T ₇, T ₈), the collectors of which are connected to an auxiliary voltage (V ₁), are supplied, the bases of the auxiliary transistors (T ₇, T ₈) each being connected to the two current inputs (E ₁, E ₂) are that the two output transistors (T ₃, T ₆) form the current output (A ) with their collectors, and with their bases with the current inputs (E ₁, E ₂) and with their emitters each with the opposite nodes (K ₂ , K ₁) of the other Current branch ( 2, 1 ) are connected ( Fig. 1). 9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterfläche der als Diode geschalteten Eingangstransistoren (T₁, T₄) ein Vielfaches derjenigen der Ausgangstransistoren (T₃, T₆) beträgt.9. A circuit according to claim 8, characterized in that the emitter area of the input transistors connected as a diode (T ₁, T ₄) is a multiple of that of the output transistors (T ₃, T ₆). 10. Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeingänge (E₁, E₂) mit den Basen der Eingangstransistoren (T₁, T₄) verbunden sind, die zwischen Kollektor und Basis einen Widerstand (R₃, R₄) besitzen, wobei die Kollektoren der Eingangstransistoren (T₁, T₄) mit den Basen der Ausgangstransistoren (T₃, T₆) verbunden sind.10. A circuit according to claim 8 or 9, characterized in that the current inputs (E ₁, E ₂) are connected to the bases of the input transistors (T ₁, T ₄), a resistor (R ₃, R ₄ between the collector and base) ) have, the collectors of the input transistors (T ₁, T ₄) being connected to the bases of the output transistors (T ₃, T ₆). 11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingangsstrom (i₁) am Eingang (E₁) im ersten Stromzweig (1) über den als Diode geschalteten Eingangstransistor (T₁) auf einen Knotenpunkt (K₁), der mit dem Emitter des Einganstransistors (T₁) verbunden ist, und von dort auf den als Diode geschalteten Waagetransistor (T₂) gegen Bezugspotential fließt, und der zweite Eingangsstrom (i₂) am Eingang (E₂) im zweiten Stromzweig (2) auf den zweiten Waagetransistor (T₅) fließt, daß der Stromausgang (A) der Schaltung durch die miteinander verbundenen Kollektoren der Ausgangstransistoren (T₃, T₆) gebildet wird, daß die Basis des ersten Ausgangstransistors (T₃) mit dem ersten Eingang (E₁), der Emitter des ersten Ausgangstransistors (T₃) mit dem zweiten Eingang (E₂) verbunden ist, und daß die Basis des zweiten Ausgangstransistors (T₆) mit dem Eingang (E₂) sowie der Emitter des zweiten Ausgangstransistors (T₆) mit dem Knotenpunkt (K₁) verbunden ist (Fig. 3). 11. Circuit according to one of claims 1 to 3, 5 or 6, characterized in that the first input current (i ₁) at the input (E ₁) in the first current branch ( 1 ) via the input transistor (T ₁) connected as a diode to one Node (K ₁), which is connected to the emitter of the input transistor (T ₁), and from there flows to the scale transistor (T ₂) connected as a diode against reference potential, and the second input current (i ₂) at the input (E ₂) flows in the second current branch (2) to the second scale transistor (T ₅), that the current output (A) of the circuit formed by the interconnected collectors of the output transistors (T ₃, T ₆), that the base of the first output transistor (T ₃ ) with the first input (E ₁), the emitter of the first output transistor (T ₃) is connected to the second input (E ₂), and that the base of the second output transistor (T ₆) with the input (E ₂) and the Emitter of the second output transistor (T ₆) is connected to the node (K ₁) ( Fig. 3). 12. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsströme (i₁, i₂) an den Stromeingängen (E₁, E₂) durch die Kollektoren der Waagetransistoren (T₂, T₅) gegen Bezugspotential fließen, wobei die Stromwaage über Widerstände zwischen Kollektor und Basis (R₅, R₆) versorgt wird, daß ein Operationsverstärker (3) mit den differentiellen Spannungs-Eingängen (K₃, K₄) und den differentiellen Ausgängen (K₅, K₆) vorgesehen ist, daß zwei Ausgangsstufen mit jeweils zwei Transistoren (T₃, T₉ bzw. T₆, T₁₀) vorgesehen sind, wobei die Basen der Ausgangsstufentransistoren (T₃, T₆, T₉, T₁₀) jeweils mit den differentiellen Ausgängen (K₅, K₆) des Operationsverstärkers, die Kollektoren zweier Ausgangsstufentransistoren (T₉, T₁₀) jeweils sowohl mit einem Stromeingang (E₁, E₂) als auch mit einem differentiellen Eingang (K₃, K₄) des Operationsverstärkers (3) verbunden sind, daß die miteinander verbundenen Kollektoren der Ausgangstransistoren (T₃, T₆) den Stromausgang (A) bilden und daß die Emitter der Ausgangsstufentransistoren (T₃, T₉ bzw. T₆, T₁₀) auf Bezugspotential liegen (Fig. 4).12. Circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the input currents (i ₁, i ₂) at the current inputs (E ₁, E ₂) flow through the collectors of the balance transistors (T ₂, T ₅) against reference potential, the current balance is supplied via resistors between the collector and the base (R ₅, R ₆), that an operational amplifier ( 3 ) with the differential voltage inputs (K ₃, K ₄) and the differential outputs (K ₅, K ₆) is provided is that two output stages, each with two transistors (T ₃, T ₉ and T ₆, T ₁₀) are provided, the bases of the output stage transistors (T ₃, T ₆, T ₉, T ₁₀) respectively with the differential outputs ( K ₅, K ₆) of the operational amplifier, the collectors of two output stage transistors (T ₉, T ₁₀) each with both a current input ( E ₁, E ₂) and with a differential input (K ₃, K ₄) of the operational amplifier ( 3 ) connected s Ind that the interconnected collectors of the output transistors (T ₃, T ₆) form the current output (A) and that the emitters of the output stage transistors (T ₃, T ₉ and T ₆, T ₁₀) are at reference potential ( Fig. 4) . 13. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verwendung als Gleichrichterschaltung bei Strömen mit gleicher Polarität, wobei wenigstens einem Eingang ein Strom mit zeitabhängiger Amplitude zugeführt wird und die gleichgerichtete Differenz zwischen beiden Eingangsströmen am Ausgang abgegriffen wird.13. Circuit according to one of the preceding claims for use as a rectifier circuit for currents with the same polarity, with at least one input a current with time-dependent amplitude is supplied and the rectified difference between the two input currents is tapped at the exit. 14. Verwendung einer Schaltung nach Anspruch 13 als Demodulator amplitudenmodulierter Signale.14. Use of a circuit according to claim 13 as Demodulator of amplitude-modulated signals. 15. Verwendung einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als 180°-Phasenumschalter. 15. Use of a circuit according to one of claims 1 up to 12 as 180 ° phase switch.   16. Verwendung einer Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Frequenzverdoppler-Schaltung.16. Use of a circuit according to one of claims 1 up to 12 as a frequency doubler circuit.
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