DE60313621T2

DE60313621T2 - System und verfahren zum aufbau der eingangsimpedanz einer gestapelte verstärkeranordnung

Info

Publication number: DE60313621T2
Application number: DE60313621T
Authority: DE
Inventors: Kim E. Richardson BEUMER
Original assignee: Microtune Texas LP
Current assignee: Microtune Inc
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: DE60313621D1; EP1532732B1; ATE361582T1; AU2003260008A1; US6744308B1; EP1532732A2; WO2004021562A3; WO2004021562A2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf Schaltungen, und insbesondere auf ein System zum Einrichten der Eingangsimpedanz eines Verstärkers in einer gestapelten Konfiguration.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Frühere Versuche, die Eingangsimpedanz eines Verstärkers an die Impedanz, die einer Last, wie z. B. einem Lastwiderstand, zugeordnet ist, anzupassen, umfassen das Hinzufügen eines Widerstands zu dem Verstärker in entweder einer Parallel- oder einer Reihenkonfiguration. Ein Nachteil dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass derselbe in der Schaltung eine 3-dB-Rauschzahl hinzufügt. Ein weiterer Nachteil dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass es schwierig ist, die Eingangsimpedanz des Verstärkers und die Verstärkung des Verstärkers immer unabhängig voneinander einzustellen.
Frühere Versuche, einen Mischer und einen Verstärker derart zu stapeln, dass dieselben einen Vorspannungsstrom gemeinsam verwenden konnten, schlossen die Verwendung einer Stromquelle in der Schaltung ein, wie in der EP 1 119 100 A2 dargestellt ist. Ein Nachteil dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass die Spannung, die verwendet wird, um den Transistor, der der Stromquelle zugeordnet ist, zu betreiben, einen wertvollen Teil (z. B. 1,0 bis 1,5 Volt) der Gesamtspannungs-Aussteuerungsreserve verbraucht, die in der Schaltung verfügbar ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden die Nachteile und Probleme, die den früheren Schaltungen zugeordnet sind, wesentlich reduziert oder eliminiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Schaltung zum Einrichten der Eingangsimpedanz eines Verstärkers einen Verstärker, eine Schaltungskomponente, einen ersten Rückkopplungswiderstand und einen zweiten Rückkopplungswiderstand auf. Der Verstärker hat eine Eingangsimpedanz und ist mit einer Last, die eine Lastimpedanz hat, gekoppelt. Die Schaltungskomponente ist mit der Last gekoppelt und verwendet mindestens einen Teil eines Vorspannungsstroms mit dem Verstärker gemeinsam. Der erste Rückkopplungswiderstand ist mit dem Verstärker und der Last gekoppelt und hat eine erste Impedanz. Der zweite Rückkopplungswiderstand ist mit dem Verstärker gekoppelt und hat eine zweite Impedanz. Die Eingangsimpedanz des Verstärkers ist basierend auf mindestens teilweise der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz eingerichtet. Ein Vorspannungswiderstand ist mit dem Verstärker bei einem Knoten gekoppelt, und eine Vorspannung existiert bei dem Knoten. Der Komparator ist mit dem Knoten gekoppelt und vergleicht die Vorspannung mit einer Bezugsspannung. Der Komparator erzeugt ferner ein Ausgangssignal basierend auf mindestens teilweise dem Vergleich. Die Ansteuerschaltung erzeugt die Ansteuerspannung als Antwort auf das Ausgangssignal, derart, dass die Vorspannung im Wesentlichen gleich der Bezugsspannung ist, wodurch der Vorspannungsstrom eingerichtet wird.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist eine Schaltung zum Einrichten eines Vorspannungsstroms einen Mischer, einen Verstärker, einen Vorspannungswiderstand, einen Komparator und eine Ansteuerschaltung auf. Der Mischer empfängt eine Austeuerspannung und mindestens einen Teil eines Vorspannungsstroms. Der Verstärker ist mit dem Mischer gekoppelt und empfängt mindestens einen Teil des Vorspannungsstroms.
Die folgenden technischen Vorteile können durch die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Technische Vorteile der Schaltungen umfassen die Fähigkeit, die Eingangsimpedanz eines Verstärkers an die Impedanz einer Last unter Verwendung von Rückkopplungswiderständen anzupassen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Rückkopplungswiderstand verwendet sein kann, um die Verstärkung des Verstärkers einzustellen, und der andere im Wesentlichen die Eingangsimpedanz des Verstärkers einstellen kann. Andere Vorteile der Schaltungen umfassen eine Rückkopplungsschleife, die einen Komparator und eine Ansteuerschaltung aufweist, die verwendet sein kann, um einen Vorspannungsstrom ohne die Verwendung einer getrennten Stromquelle einzurichten. In dieser Hinsicht wird die Spannungsaussteuerungsreserve der getrennten Stromquelle gespart. Diese und weitere Vorteile, Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind angesichts der folgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen ohne weiteres offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird nun auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, in denen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Einrichten der Eingangsimpedanz eines Verstärkers darstellt;
2 eine detaillierte Ansicht der Schaltung von 1 darstellt;
3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zum Einrichten eines Vorspannungsstroms für einen Verstärker und einen Mischer in einer gestapelten Konfiguration darstellt; und
4A, 4B und 4C detaillierte Ansichten der Schaltung von 3 darstellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung 10 dar, die einen Verstärker 12, der durch einen Lastwiderstand 16 mit einem Mischer 14 gekoppelt ist, aufweist. Der Verstärker 12 ist ferner mit einem ersten Rückkopplungswiderstand 18 und einem zweiten Rückkopplungswiderstand 20 gekoppelt. Im Allgemeinen ist der Mischer 14 in einer gestapelten Konfiguration mit dem Verstärker 12 angeordnet, derart, dass dieselben einen Vorspannungsstrom 24 gemeinsam verwenden können. Bei dieser gestapelten Konfiguration kann der zweite Rückkopplungswiderstand 20 ausgewählt sein, um eine gewünschte Verstärkung für den Verstärker 12 einzurichten. Der erste Rückkopplungswiderstand 18 kann dann derart eingestellt sein, dass die Rückkopplungswiderstände 18 und 20 eine geeignete Eingangsimpedanz 26 für den Verstärker 12 gemeinsam einrichten.
Obwohl die folgende Beschreibung von 1 hinsichtlich eines Mischers 14, der bei einer gestapelten Konfiguration mit dem Verstärker 12 gekoppelt ist, detailliert dargestellt ist, sollte offensichtlich sein, dass jede geeignete Schaltungskomponente in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sein kann, um den Vorspannungsstrom 24 gemeinsam zu verwenden. Beispielsweise kann ein zweiter Verstärker in einer gestapelten Konfiguration mit dem Verstärker 12 angeordnet sein, um mindestens einen Teil des Vorspannungsstroms 24 gemeinsam zu verwenden.
Der Verstärker 12 weist eine beliebige geeignete Zahl und Kombination von Verstärkern auf, wie beispielsweise einen Verstärker mit variabler Verstärkung oder ein Dämpfungsglied mit variabler Verstärkung in Reihe mit einem Verstärker mit fester Verstärkung. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet der Verstärker 12 einen Teil eines Breitband-integrierten Fernseh-Tuners, der ein Hochfrequenz- (HF-) Signal 30, das das Fernseh-Frequenzband überspannt, empfängt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Verstärker 12 einen rauscharmen Verstärker (LNA) mit einer hohen Linearität, der ausreicht, um das gesamte Fernsehband durchzulassen, aufweisen. Der Verstärker 12 funktioniert, um hohe Eingangssignalpegel in dem empfangenen HF-Signal 30 zu steuern. Der Verstärker 12 ist zum Empfangen von Signalen von einer Vielfalt von Quellen, wie z. B. einer Antenne oder einer Kabelfernsehleitung, fähig. Der Verstärker 12 reguliert die variierenden Signalpegel in diesem Breitband von empfangenen Kanälen.
Der Verstärker 12 ist durch eine Eingangsimpedanz 26 charakterisiert. Frühere Versuche, die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 an die dem Lastwiderstand 16 zugeordnete Impedanz Z_L anzupassen, weisen das Hinzufügen eines Widerstands zu dem Verstärker 12 in entweder einer Parallel- oder einer Reihenkonfiguration auf. Ein Nachteil dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass derselbe in der Schaltung 10 eine 3-ciB-Rauschzahl hinzufügt. Ein weiterer Nachteil dieses Lösungsansatzes besteht darin, dass es schwierig ist, die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 und die Verstärkung des Verstärkers 12 unabhängig voneinander einzustellen. Stattdessen ist die Verstärkung im Allgemeinen fest, sobald die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 durch den hinzugefügten Widerstand eingestellt ist.
Der Mischer 14 weist ein Bolometer, einen Photoleiter, eine Schottky-Diode, nichtlineare Quantenbausteine (z. B. SIS-Empfänger oder Josephson-Schicht-Mischer), einen Verstärker mit variabler Verstärkung oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung, die das HF-Signal 30 mit einem Lokaloszillator- (LO-) Signal 32 multipliziert, um ein Zwischenfrequenz- (ZF-) Signal 34 zu erzeugen, auf. Bei der gestapelten Konfiguration können der Mischer 14 und der Verstärker 12 mindestens einen Teil des Vorspannungsstroms 24 gemeinsam verwenden.
Der erste Rückkopplungswiderstand 18 weist eine erste Impedanz Z_F1 und der zweite Rückkopplungswiderstand 20 eine zweite Impedanz Z_F2 auf. Die erste und die zweite Impedanz der Widerstände 18 und 20 werden jeweils verwendet, um die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12, Z_in, derart einzurichten, dass dieselbe im Wesentlichen an die Impedanz des Lastwiderstands 16, Z_L, angepasst ist, ohne das 3-dB-Rauschproblem zu erleiden, das früheren Versuchen, die Eingangsimpedanz 26 einzurichten, zugeordnet ist. Die Eingangsimpedanz 26 wird unter Verwendung der Widerstände 18 und 20 gemäß der folgenden Formel eingerichtet:
Wenn Z_S = Z_in = Z_out = Z_L, dann:
wobei

Z_m: = Eingangsimpedanz des Verstärkers 12;
Z_F1: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 18; und
Z_F2: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 20.

Im Allgemeinen weist Z_S die Quellenimpedanz der Schaltung 10, wie beispielsweise die Impedanz der Schaltungsanordnung aus der Sicht des Verstärkers 12, wie durch einen Pfeil 40 gezeigt ist, auf. Z_in weist die Impedanz von mindestens einem Teil der Schaltung 10, die mindestens den Verstärker 12 aufweist, wie durch einen Pfeil 26 gezeigt ist, auf. Z_out weist die Impedanz von mindestens einem Teil der Schaltung 10, wie durch einen Pfeil 42 gezeigt ist, auf. Z_L weist die Impedanz einer Last, wie z. B. des Lastwiderstands 16, auf.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel wird die Impedanz des Rückkopplungswiderstands 20 verwendet, um die Verstärkung des Verstärkers 12 einzurichten. Die Impedanz des Rückkopplungswiderstands 18 ist dann gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Formel derart ausgewählt, dass die Eingangsimpedanz 26 an die Impedanz des Lastwiderstands 16 angepasst ist. Ein besonderer Vorteil der Schaltung 10 besteht darin, dass die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 und die Verstärkung des Verstärkers 12 unabhängig voneinander jeweils durch den Rückkopplungswiderstand 18 bzw. 20 eingestellt werden können.
2 stellt ein besonderes Ausführungsbeispiel der Schaltung 10 dar, das zusätzliche Details des Verstärkers 12 und des Mischers 14 zeigt. Dieses Ausführungsbeispiel der Schaltung 10 weist ferner eine Stromquelle 22 auf. Der Mischer 14 weist einen ersten "Transistor 50, einen zweiten Transistor 52, einen dritten Transistor 54 und einen vierten Transistor 56 auf. Obwohl die Beschreibung der Transistoren 50-56 hinsichtlich (npn-) Bipolarschichttransistoren (BJT) detailliert ist, sollte offensichtlich sein, dass die Transistoren 50-56 jede geeignete Kombination von (pnp-) BJT, Feldeffekttransistoren (FET), Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder jedem anderen geeigneten Transistor aufweisen können. Im Allgemeinen hat der erste Transistor 50 eine Basis, die mit einem Spannungssignal 32a gekoppelt ist, einen Kollektoranschluss und einen Emitteranschluss, der mit einem Lastwiderstand 16a gekoppelt ist. Der zweite Transistor 52 weist einen Basisanschluss, der mit einem Spannungssignal 32b, das im Allgemeinen um einhundertachtzig Grad zu einem Spannungssignal 32a phasenverschoben ist, gekoppelt ist, einen Kollektoranschluss und einen Emitteranschluss, der mit dem Emitteranschluss des Transistors 50 und dem Lastwiderstand 16a gekoppelt ist, auf. Der Transistor 54 weist einen Basisanschluss, der mit dem Signal 32b und dem Basisanschluss des Transistors 52 gekoppelt ist, einen Kollektoranschluss, der mit dem Kollektoranschluss des Transistors 50 gekoppelt ist, und einen Emitteranschluss, der mit einem Lastwiderstand 16b gekoppelt ist, auf. Der Transistor 56 weist einen Basisanschluss, der mit dem Signal 32a gekoppelt ist, einen Kollektoranschluss, der mit dem Kollektoranschluss des Transistors 52 gekoppelt ist, und einen Emitteranschluss, der mit dem Emitteranschluss des Transistors 54 und dem Lastwiderstand 16b gekoppelt ist, auf.
Der Verstärker 12 weist einen ersten Transistor 60 mit einem Basisanschluss, der mit einem Signal 30a gekoppelt ist, einem Kollektoranschluss und einem Emitteranschluss auf. Ein erster Rückkopplungswiderstand 18a hat eine erste Leitung, die mit dem Basisanschluss des Transistors 60 gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit dem Kollektoranschluss des Transistors 60 und dem Lastwiderstand 16a gekoppelt ist. Ein zweiter Rückkopplungswiderstand 20a hat eine erste Leitung, die mit dem Emitteranschluss des Transistors 60 gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit der Stromquelle 22 gekoppelt ist. Der Verstärker 12 weist ferner einen zweiten Transistor 62 mit einem Basisanschluss, der mit einem Signal 30b, das im Wesentlichen um einhundertachtzig Grad zu dem Signal 30a phasenverschoben ist, gekoppelt ist, einem Kollektoranschluss und einem Emitteranschluss auf. Ein dritter Rückkopplungswiderstand 18b hat eine erste Leitung, die mit der Basis des Transistors 62 gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit dem Kollektor des Transistors 62 gekoppelt ist. Ein vierter Rückkopplungswiderstand 20b hat eine erste Leitung, die mit dein Emitter des Transistors 62 gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit der Stromquelle 22 gekoppelt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Schaltung 10 weist das durch den Verstärker 12 empfangene HF-Signal ein Differenzsignal auf, das durch die Signale 30a und 30b gebildet ist, wobei das Signal 30b um einhundertachtzig Grad zu dem Signal 30a phasenverschoben ist. Das durch den Mischer 14 empfangene Lokaloszillatorsignal ist ähnlich ebenfalls ein Differenzsignal. Das Lokaloszillatorsignal wird durch ein Signal 32a und ein Signal 32b, das im Wesentlichen um einhundertachtzig Grad zu dem Signal 32a phasenverschoben ist, gebildet. Als ein Resultat ist das durch den Mischer 14 erzeugte Zwischenfrequenz- (ZF-) Signal ebenfalls ein Differenzsignal und wird durch ein Signal 34a und ein Signal 34b, das im Wesentlichen um einhundertachtzig Grad zu dem Signal 34a phasenverschoben ist, gebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Schaltung 10 wird die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 gemäß der folgenden Formel bestimmt:
Wenn Z_S = Z_in = Z_out = Z_L, dann:
wobei

Z_in: = Eingangsimpedanz des Verstärkers 12;
Z_F1: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 18a;
Z_F2: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 20a;
Z_F3: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 18b; und
Z_F4: = Impedanz des Rückkopplungswiderstands 20b.

3 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung 100 zum Einrichten eines Vorspannungsstroms 24 für den Verstärker 12 und den Mischer 14 dar, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind. Die Schaltung 100 weist den Verstärker 12, der unter Verwendung des Widerstands 16 mit dem Mischer 14 gekoppelt ist, auf. Die Schaltung 100 weist ferner einen Vorspannungswiderstand 102 und einen Komparator 104, dessen erster Eingangsanschluss mit einem Knoten 106 und dessen zweiter Eingangsanschluss mit einer Spannungsquelle 108 gekoppelt ist, auf. Eine Ansteuerschaltung 110 koppelt den Komparator 104 mit dem Mischer 14. Im Allgemeinen vergleicht der Komparator 104 eine Vorspannung an dem Knoten 106 mit einer Bezugsspainnung, die durch die Spannungsquelle 108 erzeugt wird, und erzeugt basierend auf diesem Vergleich ein Ausgangssignal 112. Eine Ansteuerschaltung 110 erzeugt als Antwort auf das Ausgangssignal 112 ein Signal 32, derart, dass sich die Vorspannung an dem Knoten 106 der durch die Quelle 108 erzeugten Bezugsspannung nähert und derselben anschließend gleicht, wodurch ein geeigneter Vorspannungsstrom 24 eingerichtet wird. Die durch die Spannungsquelle 108 erzeugte Bezugsspannung ist derart ausgewählt, dass die Bezugsspannung, geteilt durch die Impedanz des Vorspannungswiderstands 102, Z_bias, den Vorspannungsstrom 24 auf einem gewünschten Pegel einrichtet.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Komparator 104 einen Differenz-Operationsverstärker (Op-Amp), der einen negativen, mit dem Knoten 106 gekoppelten Eingangsanschluss und einen positiven, mit der Spannungsquelle 108 gekoppelten Eingangsanschluss hat, auf. Obwohl der Komparator 104 als ein Differenz-Op-Amp dargestellt ist, sollte offensichtlich sein, dass der Komparator 104 jede geeignete Zahl und Kombination von Schaltungselementen aufweisen kann, die den hierin beschriebenen Vergleichsbetrieb durchführen können, um ein geeignetes Ausgangssignal 112 zu erzeugen.
Die Ansteuerschaltung 110 weist jede beliebige geeignete Schaltungsanordnung, die verwendet ist, um als Antwort auf das durch den Komparator 104 erzeugte Ausgangssignal 112 das LO-Signal 32 zu erzeugen, auf das ferner als Ansteuerspannung 32 oder als Gleichtaktspannung Bezug genommen wird, auf. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel weist die Ansteuerschaltung 110 ein Mehrphasenfilter, das betreibbar ist, um ein Quadraturausgangssignal zu erzeugen, auf.
Beim Betrieb wird durch die Spannungsquelle 108 eine Bezugsspannung erzeugt, derart, dass die Bezugsspannung, geteilt durch die Impedanz des Vorspannungswiderstands 102, Z_bias, gleich dem Vorspannungsstrom 24 ist, der für die Schaltung 100 gewünscht ist. Nach dem Einschalten der Schaltung 100 ist der Vorspannungsstrom 24 im Wesentlichen gleich null, derart, dass die durch die Spannungsquelle 108 erzeugte Bezugsspannung größer als die Vorspannung an dem Knoten 106 ist. In dieser Hinsicht ist die Spannung des an den positiven Eingangsanschluss des Komparators 104 angelegten Signals größer als die Spannung des an den negativen Eingangsanschluss des Komparators 104 angelegten Signals. Als ein Resultat verursacht das Ausgangssignal 112, dass die Ansteuerschaltung 110 die Spannung des Signals 32 erhöht. Als Antwort beginnt der Mischer 14 einen Strom durch den Vorspannungswiderstand 102 zu ziehen und richtet dadurch eine Vorspannung an dem Knoten 106 ein. Die Spannung des Signals 32 erhöht sich weiter, und daher erhöht sich auch die Vorspannung an dem Knoten 106 weiter, bis die Vorspannung an dem Knoten 106 die von der Spannungsquelle 108 erzeugte Bezugsspannung erreicht.
Wenn sich die Spannung des Signals 32 zu stark erhöht, derart, dass der Mischer 14 übermäßig Strom zieht und verursacht, dass die Vorspannung an dem Knoten 106 größer als die durch die Quelle 108 erzeugte Bezugsspannung ist, dann erzeugt der Komparator 104 ein Ausgangssignal 112, das verursacht, dass die Ansteuerschaltung 110 die Spannung des Signals 32 verringert. Die Schaltung 100 ist in diesem Übergangszustand in Betrieb, bis die Schaltung 100 schließlich einen stationären Betrieb erreicht, wobei die Vorspannung an dem Knoten 106 während dieser Zeit der durch die Quelle 108 erzeugten Bezugsspannung gleicht. In dieser Hinsicht kann die durch den Komparator 104 und die Ansteuerschaltung 110 gebildete Rückkopplungsschleife einen geeigneten Vorspannungsstrom 24 einrichten. Mindestens ein Teil des Vorspannungsstroms 24 wird durch den Verstärker 12 und den Mischer 14, die, wie in 3 dargestellt ist, in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind, gemeinsam verwendet. Ein besonderer Vorteil dieser Konfiguration und des Verfahrens zum Einrichten des Vorspannungsstroms 24 besteht darin, dass die in 1 und 2 dargestellte Stromquelle 22, die sonst verwendet wird, um den Vorspannungsstrom 24 zu erzeugen, nicht mehr benötigt ist. Als ein Resultat wird die dem Betreiben des Transistors der Stromquelle zugeordnete Spannungsaussteuerungsreserve gespart. Diese Einsparung von Aussteuerungsreserve kann 1,0 bis 1,5 Volt betragen.
4A, 4B und 4C stellen verschiedene Ausführungsbeispiele der Schaltung 100, die Differenz-Eingangssignale empfängt und Differenz-Ausgangssignale erzeugt, dar. 4A stellt die Schaltung 100 dar, die die ersten Rückkopplungswiderstände 18a und 18b und die zweiten Rückkopplungswiderstände 20a und 20b verwendet, um die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 derart einzurichten, dass dieselbe im Wesentlichen an die den Lastwiderständen 16a und/oder 16b zugeordnete Impedanz angepasst ist, wie im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben ist. 4B stellt die Schaltung 100, die einen Parallelwiderstand 150 verwendet, um die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 an die den Lastwiderständen 16a und/oder 16b zugeordnete Impedanz anzupassen, dar. 4C stellt die Schaltung 100, die Reihenwiderstände 152 und 154 verwendet, um die Eingangsimpedanz 26 des Verstärkers 12 an die den Lastwiderständen 16a und/oder 16b zugeordnete Impedanz anzupassen, dar. 4A, 4B und 4C stellen ferner die Verwendung des Komparators 104 und der Ansteuerschaltung 110 in einer Rückkopplungsschleife, um den Vorspannungsstrom 24 einzurichten, wie im Vorhergehenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist, dar. In dieser Hinsicht vergleicht der in 4C dargestellte Komparator 104 entweder die Spannung an dem Emitter des Transistors 60 oder die Spannung an dem Emitter des Transistors 62 mit der durch die Spannungsquelle 108 erzeugten Bezugsspannung. Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel vergleicht der Komparator 104 der 4C den Mittelwert der Spannungen an dem Emitter des Transistors 60 und an dem Emitter des Transistors 62 mit der durch die Spannungsquelle 108 erzeugten Bezugsspannung.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben wurde, sollte offensichtlich sein, dass an derselben verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Schaltung (10) zum Einrichten der Eingangsimpedanz eines Verstärkers (12), mit: einem Verstärker (12), der eine Eingangsimpedanz hat und mit einer Last (16), die eine Lastimpedanz hat, gekoppelt ist; einer Schaltungskomponente (14), die mit der Last (16) gekoppelt ist und betreibbar ist, um mindestens einen Teil eines Vorspannungsstroms mit dem Verstärker (12) gemeinsam zu verwenden; einem ersten Rückkopplungswiderstand (18), der mit dem Verstärker (12) gekoppelt ist, wobei der erste Rückkopplungswiderstand (18) eine erste Impedanz hat; und einem zweiten Rückkopplungswiderstand (20), der mit dem Verstärker (12) gekoppelt ist, wobei der zweite Rückkopplungswiderstand (20) eine zweite Impedanz hat; wobei die Eingangsimpedanz des Verstärkers (12) mindestens teilweise basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz eingerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung ferner folgende Merkemale aufweist: einen Vorspannungswiderstand (102); eine Spannungsquelle (108), die betreibbar ist, um eine Bezugsspannung zu erzeugen; einen Komparator (104), der betreibbar ist, um die Bezugsspannung mit einer Vorspannung an dem zweiten Rückkopplungswiderstand (20) zu vergleichen; und eine Ansteuerschaltung (110), die betreibbar ist, um eine Ansteuerspannung für die Schaltungskomponente (14) gemäß dem Vergleich zu erzeugen, um der Vorspannung zu erlauben, gleich der Bezugsspannung zu sein, um den Vorspannungsstrom durch den Vorspannungswiderstand (102) einzurichten.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der die zweite Impedanz ausgewählt ist, um eine Verstärkung des Verstärkers (12) einzurichten; und die erste Impedanz ausgewählt ist, um die Eingangsimpedanz mindestens teilweise basierend auf der zweiten Impedanz einzurichten.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der der zweite Rückkopplungswiderstand (20) den Verstärker (12) mit Masse koppelt.
Schaltung (10) nach Anspruch 3, bei der der Verstärker (12) einen Transistor (60) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss aufweist; der erste Rückkopplungswiderstand (18) eine erste Leitung, die mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit der Last und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, hat; und der zweite Rückkopplungswiderstand (20) eine erste Leitung, die mit dem dritten Anschluss gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit Masse gekoppelt ist, hat.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der die Eingangsimpedanz derart eingerichtet ist, dass die Eingangsimpedanz im Wesentlichen an die Lastimpedanz angepasst ist.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der die Eingangsimpedanz die Quadratwurzel des durch die erste Impedanz und die zweite Impedanz gebildeten Produkts aufweist.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der der Verstärker (12) einen ersten Verstärker aufweist und die Schaltungskomponente (14) einen zweiten Verstärker aufweist.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der der Verstärker (12) ein HF-Signal kommuniziert; und die Schaltungskomponente (14) einen Mischer aufweist, der mindestens teilweise basierend auf dem HF-Signal und einem Lokaloszillatorsignal ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt.
Schaltung (10) nach Anspruch 8, bei der das HF-Signal ein Differenzsignal aufweist und das Zwischenfrequenzsignal ein Differenzsignal aufweist.
Schaltung (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6 bis 9, bei der der Verstärker (12) einen Transistor (60) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss aufweist; der erste Rückkopplungswiderstand (18) eine erste Leitung, die mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist, und eine zweite Leitung, die mit der Last (16) und dem zweiten Anschluss gekoppelt ist, hat; und der zweite Ruckkopplungswiderstand (20) eine erste Leitung, die mit dem dritten Anschluss gekoppelt ist, hat; die Eingangsimpedanz des Verstärkers (12) mindestens teilweise basierend auf der ersten Impedanz und der zweiten Impedanz eingerichtet ist, derart, dass die Eingangsimpedanz im Wesentlichen an die Lastimpedanz angepasst ist.
Schaltung (10) nach Anspruch 10, bei der die zweite Impedanz ausgewählt ist, um eine Verstärkung des Verstärkers (12) einzurichten; und die erste Impedanz ausgewählt ist, um die Eingangsimpedanz mindestens teilweise basierend auf der zweiten Impedanz einzurichten.
Schaltung (10) nach Anspruch 10, bei der der zweite Rückkopplungswiderstand (20) eine zweite Leitung, die mit Masse gekoppelt ist, hat.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der die Schaltungskomponente (14) ein Mischer ist, der folgende Merkmale aufweist: einen ersten Transistor (50) mit einem ersten Anschluss, der mit einem ersten Spannungssignal gekoppelt ist, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen zweiten Transistor (52) mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Spannungssignal, das um einhundertachtzig Grad zu dem ersten Spannungssignal phasenverschoben ist, einem zweiten Anschluss des ersten Transistors (50) und ferner mit einem ersten Lastwiderstand (16a) gekoppelt ist; einen dritten Transistor (54) mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss des zweiten Transistors (52) und dem zweiten Spannungssignal gekoppelt ist, einem zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des ersten Transistors (50) gekoppelt ist, und einem dritten Anschluss; und einen vierten Transistor (56) mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss des ersten Transistors (50) und dem ersten Spannungssignal gekoppelt ist, einem zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des zweiten Transistors (52) gekoppelt ist, und einem dritten Anschluss, der mit dem dritten Anschluss des dritten Transistors (54) und ferner mit einem zweiten Lastwiderstand (16b) gekoppelt ist; und der Verstärker (12) folgende Merkmale aufweist: einen fünften Transistor (60) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen ersten Rückkopplungswiderstand (18a) mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei die erste Leitung mit dem ersten Anschluss des fünften Tranisistors (60) gekoppelt ist und die zweite Leitung mit dem ersten Lastwiderstand (16a) und dem zweiten Anschluss des fünften Transistors (60) gekoppelt ist; einen zweiten Rückkopplungswiderstand (20a) mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei die erste Leitung mit dem dritten Anschluss des fünften Transistors (60) gekoppelt ist und die zweite Leitung mit einer Stromquelle (22) gekoppelt ist; einen sechsten Transistor (62) mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem dritten Anschluss; einen dritten Rückkopplungswiderstand (18b) mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei die erste Leitung mit dem ersten Anschluss des sechsten Transistors (62) gekoppelt ist und die zweite Leitung mit dem zweiten Lastwiderstand (16b) und dem zweiten Anschluss des sechsten Transistors (62) gekoppelt ist, wobei der dritte Rückkopplungswiderstand (18b) einer dritten Impedanz zugeordnet ist; und einen vierten Rückkopplungswiderstand (20b) mit einer ersten Leitung und einer zweiten Leitung, wobei die erste Leitung mit dem dritten Anschluss des sechsten Transistors (62) gekoppelt ist und die zweite Leitung mit der Stromquelle (22) gekoppelt ist, wobei der vierte Rückkopplungswiderstand (20b) einer vierten Impedanz zugeordnet ist; wobei die Eingangsimpedanz des Verstärkers (12) mindestens teilweise basierend auf der ersten Impedanz, der zweiten Impedanz, der dritten Impedanz und der vierten Impedanz eingerichtet ist.
Schaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der der Verstärker (12) ein rauscharmer Verstärker mit einer hohen Linearität, die ausreicht, um das gesamte Fernsehband durchzulassen, ist.
Schaltung (10) nach Anspruch 13, bei der die Eingangsimpedanz die Quadratwurzel des Produkts, das durch die erste Impedanz und die zweite Impedanz gebildet ist, plus der Quadratwurzel des Produkts, das durch die dritte Impedanz und die vierte Impedanz gebildet ist, aufweist.
Schaltung (10) nach Anspruch 13, bei der eine Verstärkung des Verstärkers (12) und die Eingangsimpedanz unabhängig voneinander durch den ersten Rückkopplungswiderstand (18a), den zweiten Rückkopplungswiderstand (18b), den dritten Rückkopplungswiderstand (20a) und den vierten Rückkopplungswiderstand (20b) eingestellt sind.
Schaltung (10) nach Anspruch 13, bei der das erste Spannungssignal und das zweite Spannungssignal ein Lokaloszillatorsignal bilden.
Schaltung (10) nach Anspruch 17, bei der der Verstärker (12) ein HF-Signal kommuniziert; und die Schaltungskomponente (14) mindestens teilweise basierend auf dem HF-Signal und dem Lokaloszillatorsignal ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt.
Schaltung (10) nach Anspruch 15, bei der die Eingangsimpedanz im Wesentlichen an eine Lastimpedanz, die mindestens entweder dem ersten Lastwiderstand (16a) oder dem zweiten Lastwiderstand (16b) zugeordnet ist, angepasst ist.
Schaltung (10) nach Anspruch 1, bei der der erste Rückkopplungswiderstand (18) ein Parallelwiderstand (150) ist, um die Eingangsimpedanz des Verstärkers (12) an die der Last (16) zugeordnete Impedanz anzupassen.