DE4114943C2 - Mischkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff einen Mischkreis, der in einem Hoch­ frequenzgerät, beispielsweise einem TV-Tuner oder einem Kabelfern­ seh-Umsetzer, einsetzbar ist.

Mischkreise sind bekannt und werden in großem Umfang in Hochfre­ quenz-Geräten eingesetzt. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines bereits kon­ zipierten Mischkreises (vergl. GB 1 160 603, DE-OS 20 21 108). Gemäß Fig. 2 verwendet der Mischkreis eine emittergekoppelte Ver­ stärkerschaltung und enthält einen aus Transistoren Q1 bis Q4 gebildeten Doppel-Gegentakt-Mischer und einen aus Transistoren Q5 und Q6 gebil­ deten Differenzverstärker.

Der Doppel-Gegentakt-Mischer besteht aus einer Differenz­ schaltung in Basisschaltung, in der die Emitter der Transistoren Q1 und Q2 zu einem gemeinsamen Emitter­ anschluß 1 verbunden sind, und einer weitere Differenz­ schaltung in Basisschaltung, in der die Emitter der Transistoren Q3 und Q4 zu einem gemeinsamen Emitter­ anschluß 2 verbunden sind, während die Basen der Transistoren Q1 und 44 an einen Eingangsanschluß A des Doppel-Gegentakt-Mischers angeschlossen und die Basen der Transistoren Q2 und Q3 an einen anderen Eingangsanschluß B des Mischers angeschlossen sind. An die Eingangsanschlüsse A und B des Doppel-Gegentakt- Mischers wird ein Überlagerungssignal gelegt. Die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q3 sind mit einem gemeinsamen Kollektoranschluß C verbunden, während die Kollektoren der Transistoren Q2 und Q4 gemeinsamen an einem weiteren Kollektoranschluß D liegen und eine Versorgungsspannung Vcc über Impedanz­ anschlüsse R1 und R2 an die gemeinsamen Kollektor­ anschlüsse C bzw. D gelegt ist. Ausgangsanschlüsse G und H des Doppel-Gegentakt-Mischers sind an die gemeinsamen Kollektoranschlüsse C und D angeschlossen.

Der Differenzverstärker ist derart aufgebaut, daß die Basen der Transistoren Q5 und Q6 mit einem Paar Ein­ gangsanschlüssen E bzw. F des Differenzverstärkers verbunden sind, während ein Paar Impedanzelemente R3 und R4 in Reihe geschaltet sind und zwischen den Emittern der Transistoren Q5 und Q6 liegen, während ein Verbindungspunkt zwischen den Impedanzelementen R3 und R4 über eine Stromquelle I geerdet ist.

Wenn bei einer solchen Schaltung ein Hochfrequenz­ signal über ein Bandpaßfilter (BPF) an die Eingangs­ anschlüsse E und F des Differenzverstärkers gelegt wird, so wird das Signal von dem durch die Tran­ sistoren Q5 und Q6 gebildeten Differenzverstärker verstärkt, und das so verstärkte Hochfrequenzsignal wird an den Kollektoren der Transistoren Q5 und Q6 ausgegeben. Das am Kollektor des Transistors Q5 abge­ gebene Signal wird zu dem gemeinsamen Emitteranschluß 1 des Doppel-Gegentakt-Mischers geführt, während das vom Kollektor des Transistors Q6 abgegebene Signal an den anderen gemeinsamen Emitteranschluß 2 des Mischers gelegt wird. Wenn dann ein Überlagerungs­ signal in die Eingangsanschlüsse A und B eingespeist wird, wird ein Mischsignal aus dem Hochfrequenzsignal und dem Überlagerungssignal, und zwar aufgrund der nicht-linearen Betriebsweise des Doppel-Gegentakt- Mischers. Das Mischsignal des Mischers wird über die Ausgangsanschlüsse G und H ausgegeben.

Allerdings hat der oben erläuterte Mischkreis folgende Probleme: Wenn die durch die Transistoren Q1 und Q3 und die Transistoren Q3 und Q4 gebildeten Differenz­ schaltungen, die den Doppel-Gegentakt-Mischer bilden, als Basisschaltung ausgeführt sind, so hat die als Basisschaltung ausgeführte Differenzschaltung eine sehr niedrige Eingangsimpedanz, und folglich ist die Lastimpedanz des Differenzverstärkers, an den die Differenzschaltungen als Last angeschlossen sind, sehr gering. Demzufolge weist der Differenzverstärker nicht die gewünschte Verzerrungskennlinie auf, und die Beeinträchtigung der Verzerrungskennline wie Kreuz­ modulation oder Zwischenmodulation des gesamten Mischkreises läßt sich nicht eliminieren. Dies geht hervor aus einer Simulation mit Hilfe nicht-linearer Software (Mikrowellen-Harmonika) der Compact-Company (USA).

Während das Hochfrequenzsignal über ein Bandpaßfilter in den Diffe­ renzverstärker eingegeben wird und die Lastimpedanz des Differenzver­ stärkers extrem niedrig ist, stellt die Eingangsimpedanz des Differenz­ verstärkers einen negativen Widerstand dar und dient als Last für das Bandpaßfilter. Folglich gibt es Probleme wie z. B. die Beeinträchtigung der Flachheit des Bandes des Bandpaßfilters oder eine Reduzierung der Bandbreite. Dieses Problem ist besonders gravierend, da die in letzter Zeit hergestellten Transistoren ein hohes Verstärkungs-Bandbreiten- Produkt Ft aufweisen.

Da weiterhin die Eingangsimpedanz des Differenzverstärkers einen negativen Widerstand darstellt, ist es schwierig, eine Impedanzanpassung zwischen dem Differenzverstärker und dem Bandpaßfilter zu erreichen, und wenn beispielsweise ein Widerstand hinzugefügt wird, um den negativen Widerstand zu beseitigen, so taucht ein neues Problem inso­ fern auf, als der Übertragungsverlust heraufgesetzt und die Rauschzahl NF verschlechtert wird.

Da ferner die Lastimpedanz des Differenzverstärkers gering ist, bilden die Transistoren Q5 und Q6 einen Oszillator in Kollektorschaltung. Damit werden mit einiger Wahrscheinlichkeit ungewöhnliche Schwingun­ gen erzeugt.

Aus der US 3 550 040 ist ein Mischkreis bekannt, bei dem an den Emitter jedes Transistors des Doppel-Gegentakt-Mischers ein Widerstand angeschlossen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mischkreis zu schaffen, der hinsichtlich seiner Verzerrungs-Kenn­ linie und Band-Kennlinie verbessert ist und eine Impedanzanpassung bezüglich einer anderen Schaltung einer vorausgehenden Stufe gewährleistet, wobei ungewöhnliche Schwingungen verhindert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

In dem erfindungsgemäßen Mischkreis wird die Last­ impedanz jedes der Transistoren des Differenzver­ stärkers durch das erste oder das zweite Impedanz­ element erhöht. Demzufolge verbessern sich die Ver­ zerrungs-Kennlinie und die Bandkennlinie des gesamten Mischkreises, und dementsprechend läßt sich mühelos eine Impedanzanpassung mit einer Schaltung einer vorausgehenden Stufe erreichen, wobei ungewöhnliche Schwingungen verhindert werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungs­ form eines Mischkreises gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 einen Schaltplan eines bereits konzipierten Mischkreises.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mischkreises. Der dargestellte Misch­ kreis hat etwa den gleichen Aufbau wie der Mischkreis gemäß Fig. 2. In Fig. 1 sind gleiche und ähnliche Teile wie in Fig. 2 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmal erläutert.

Der Mischkreis gemäß Fig. 1 enthält ein Paar Impedanz­ elemente R5 und R6 zusätzlich zu sämtlichen Bauteilen des in Fig. 2 dargestellten Mischkreises. Das Impedanz­ element R5 kann ein Widerstand sein und liegt zwischen dem gemeinsamen Emitteranschluß 1, an dem die Emitter eines der Paare von Differenzschaltungen des Doppel- Gegentakt-Mischers bildenden Transistoren Q1 und Q2 zusammengeschaltet sind, und dem Kollektor des Tran­ sistors Q5 des Differenzverstärkers in der voraus­ gehenden Stufe. Das andere Impedanzelement R6 kann ein Widerstand sein und liegt in ähnlicher Weise zwischen dem anderen gemeinsamen Emitteranschluß, an dem die Transistoren Q3 und Q4, die die andere Differenzschaltung des Doppel-Gegentakt-Mischers bilden, mit ihren Emittern zusammengeschaltet sind, und dem Kollektor des Transistors Q6 des Differenz­ verstärkers der vorausgehenden Stufe.

Wenn bei dem so aufgebauten Mischkreis ein Hochfre­ quenzsignal über ein Bandpaßfilter BPF an die Eingangs­ anschlüsse E und F des Differenzverstärkers gelegt wird, so wird das Signal durch den aus den Transis­ toren Q5 und Q6 gebildeten Differenzverstärker ver­ stärkt, und das so verstärkte Hochfrequenzsignal wird an den Kollektoren der Transistoren Q5 und Q6 ausgegeben. Das von dem Kollektor des Transistors Q5 ausgegebene Signal gelangt über das Impedanzelement R5 an den gemeinsamen Emitteranschluß 1 des Doppel- Gegentakt-Mischers, während das von dem Kollektor des Transistors Q6 ausgegebene Signal über das andere Impedanzelement R6 an den gemeinsamen Emitter­ anschluß 2 des Doppel-Gegentakt-Mischers gelangt. Wenn nun ein Überlagerungssignal an die Eingangs­ anschlüsse A und B des Mischers gelegt wird, so wird ein Mischsignal aus dem Hochfrequenzsignal und dem Überlagerungssignal von dem Doppel-Gegentakt-Mischer erzeugt aufgrund dessen nicht-linearer Betriebsweise, und das Signal wird von dem Mischkreis an den Aus­ gangsanschlüssen G und H ausgegeben.

Da in diesem Fall die Impedanzelemente R5 und R6 zwischen der Kollektoren der Transistoren Q5 und Q6 des Diffe­ renzverstärkers einerseits und den gemeinsamen Emitter­ anschlüssen 1 und 2 der Transistoren Q1 und Q2 und der Transistoren Q3 und Q4, die den Doppel-Gegentakt- Mischer bilden, andererseits liegen, so ist die Last­ impedanz des Differenzverstärkers im Vergleich zu dem oben beschriebenen Mischkreis groß. Folglich wird die Spannungsverzerrung des Differenzverstärkers verbessert, und es verbessert sich die Verzerrungs­ kennlinie des gesamten Mischkreises. Dies ergibt sich ebenfalls aus einer Simulation durch nicht-lineare Software.

Da die Lastimpedanz des Differenzverstärkers durch die Impedanzelemente R5 und R6 auf einen geeigneten Wert eingestellt ist, repräsentiert die Eingangsimpedanz des Differenzverstärkers keinen negativen Widerstand, und folglich wird die Band-Kennlinie des Bandpaßfilters in der vorausgehenden Stufe des Differenzverstärkers verbessert. Außerdem läßt sich mühelos eine Impedanzanpassung zwischen dem Differenzverstärker und diesem Bandpaß­ filter erreichen, wobei die Anpaßverluste verringert werden können. Im Ergebnis erhält man eine verbesserte Rauschzahl NF, ungewöhnliche Schwingungen des Diffe­ renzverstärkers der vorausgehenden Stufe werden ver­ hindert.

Claims (2)

1. Mischkreis mit

• - einem durch ein Transistorpaar (Q5, Q6) mit geerdeten Emit­ tern gebildeten Differenzverstärker;
• - einem Doppel-Gegentakt-Mischer (Q1-Q4), bestehend aus einem ersten und einem zweiten Transistorpaar (Q1, Q2; Q3, Q4);
• - einem ersten Impedanzelement (R5) zwischen einem Verbin­ dungspunkt zwischen den Emittern des ersten Transistorpaars des Doppel-Gegentakt-Mischers und dem Kollektor des einen Transistors des Transistorpaars des Differenzverstärkers; und
• - einem zweiten Impedanzelement (R6) zwischen dem Verbin­ dungspunkt (2) zwischen den Emittern des zweiten Transistor­ paars (Q3, Q4) des Doppel-Gegentakt-Mischers und dem Kol­ lektor des anderen Transistors (Q6) des Transistorpaars des Differenzverstärkers.

2. Mischkreis nach Anspruch 1, bei dem sowohl das erste als auch das zweite Impedanzelement durch einen Widerstand gebildet sind.