DE69018184T2

DE69018184T2 - Gegentakt-Filterschaltung.

Info

Publication number: DE69018184T2
Application number: DE69018184T
Authority: DE
Inventors: Johannes Otto Voorman
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2010-09-26
Also published as: JP3022587B2; DE69018184D1; EP0420341B1; US5063356A; JPH03278610A; EP0420341A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gegentakt-Filterschaltung mit Filtereingängen zum Zuführen eines Eingangssignals und Filterausgänge zum Abgeben eines Ausgangssignals, wobei die Filterschaltung folgendes umfaßt
- einen Gegentakt-Verstärker mit einem invertierenden Eingang und einem nichtinvertierenden Eingang und einem invertierenden Ausgang und einen nichtinvertierenden Ausgang, die mit den Filterausgängen gekoppelt sind;
- mindestens ein Paar Filterwiderstände mit einem ersten und einem zweiten Filterwiderstand, die mit den Filtereingängen gekoppelt sind.
Eine solche Filterschaltung ist aus US 4.509.019 bekannt. Die darin dargestellten Filterschaltungen sind aus einer Anzahl Gegentaktverstärker mit damit verbundenen Filterwiderständen und Filterkondensatoren aufgebaut. Damit das Filter abgestimmt werden kann, haben in der bekannten Filterschaltung alle Filterwiderstände die Form von MOS-Transistoren, deren Widerstand mittels einer variablen Spannung an den Steuerelektroden der MOS-Transistoren eingestellt wird. Dieses Verfahren erlaubt nur eine verhältnismäßig kleine Änderung der Filterwiderstände, so daß nur ein begrenzter Abstimmbereich des Filters erhalten wird. Ein alternatives Verfahren ist aus der europäischen Patentanmeldung 0 270 156 bekannt. In diesem Fall haben die Filterwiderstände die Form einer Transkonduktanzschaltung, deren Transkonduktanz von einer einstellbaren Stromquelle eingestellt wird. Die Transkonduktanzschaltung verhält sich wie ein Paar Filterwiderstände, deren Wert umgekehrt proportional zur Transkonduktanz ist. Die Transkonduktanz und damit der Widerstandswert einer solchen Transkonduktanzschaltung kann über einen verhältnismäßig großen Bereich gesteuert werden. Da für jedes Widerstandspaar eine Transkonduktanzschaltung mit einstellbarer Stromquelle benötigt wird, nimmt bei komplexeren Filterschaltungen die Anzahl elektronischer Komponenten für die Transkonduktanzschaltungen und damit der damit verbundene Stromverbrauch dieser Schaltungen zu.
Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine Gegentakt- Filterschaltung mit verhältnismäßig großem Steuerbereich zu verschaffen, die einfach aufgebaut ist und einen relativ niedrigen Stromverbrauch hat.
Eine Gegentakt-Filterschaltung der eingangs erwähnten Art ist hierfür dadurch gekennzeichnet, daß die Gegentakt-Filterschaltung weiterhin einen steuerbaren Gegentakt-Strommultiplizierer umfaßt, von dem ein erster und ein zweiter Stromeingang mit dem ersten bzw. dem zweiten Filterwiderstand verbunden ist und von dem ein erster und zweiter Stromausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang bzw. dem invertierenden Eingang beim Gegentaktverstärker verbunden ist.
Mit Hilfe des Gegentakt-Strommultiplizierers können die durch die Filterwiderstände des Widerstandspaares fließenden Ströme mit einem einstellbaren Faktor multipliziert werden, bevor diese Ströme den Eingängen des Gegentaktverstärkers zugeführt werden. Die Wirkung der Filterschaltung ist der eines variablen Widerstandes oder einer variablen Transkonduktanzschaltung gleichwertig. Wenn jetzt eine Gruppe von Paaren von Filterwiderständen mit den Eingängen eines einzigen Gegentaktverstärkers gekoppelt ist, kann der gesamte Strom zum Eingang mit nur einem Gegentakt- Strommultiplizierer variiert werden. Alle Filterwiderstände der Gruppe können somit mit einem einzigen Einstellglied eingestellt werden. Demzufolge nimmt die Anzahl von Komponenten erheblich ab, was zu einer Reduzierung des gesamten Stromverbrauchs führt.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentakt-Strommultiplizierer ein Differenzpaar mit einem ersten und einem zweiten Transistor eines ersten Leitungstyps umfaßt, deren Kollektoren mit dem ersten und dem zweiten Stromausgang gekoppelt sind, deren Emitter mit einer ersten Stromquelle und deren Basen mit dem ersten und dem zweiten Stromeingang gekoppelt sind, die über einen ersten und einen zweiten Halbleiterübergang mit einer zweiten Stromquelle verbunden sind, wobei von der ersten und der zweiten Stromquelle mindestens eine einstellbar ist.
Eine solche Schaltung ist an sich aus B. Gilbert, "A new Wide-Band Amplifier Technique", IEEE Journal of Solid State Circuits, Bd. SC-3, S. 353-365, Dezember 1968, bekannt. Der erste und der zweite Transistor und der erste und der zweite Halbleiterübergang bilden eine sogenannte translineare Schleife. Mit der bekannten exponentiellen Beziehung zwischen dem Strom durch einen Halbleiterübergang und der daran anliegenden Spannung kann gezeigt werden, daß die durch den ersten und den zweiten Transistor und den ersten und den zweiten Halbleiterübergang fließenden Ströme zueinander im gleichen Verhältnis stehen wie die durch die erste und die zweite Stromquelle fließenden Ströme. Die Stromverstärkung des Gegentakt-Strommultiplizierers kann dadurch verändert werden, daß der erste und/oder der zweite Strom einstellbar ausgeführt werden.
Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Ausgang und der nichtinvertierende Ausgang des Gegentaktverstärkers mit einem ersten bzw. einem zweiten Filterwiderstand eines weiteren Paares von Filterwiderständen über Pufferstufen gekoppelt sind, die einen Ruhestrom über den ersten bzw. den zweiten Filterwiderstand des weiteren Paares von Filterwiderständen abnehmen.
Die invertierenden und nichtinvertierenden Ausgänge des Gegentaktverstärkers sind mit Paaren von Filterwiderständen und Filterkondensatoren verbunden. Die Signalströme durch diese Paare werden von dem Gegentaktverstärker über Pufferstufen mit niedriger Ausgangsimpedanz geliefert.
Indem man die Ruheströme der Pufferstufen durch die verbundenen Filterwiderstände fließen läßt, erreicht man, daß der Ruhestrom der zweiten Stromquelle des mit den Filterwiderständen verbundenen Gegentakt-Strommultiplizierers gleichzeitig als Eingangsruhestrom für die Puffer dient. Somit wird der Stromverbrauch verringert. Da keine gesonderte Ruhestromversorgung für die Pufferstufen benötigt wird, werden auch Komponenten eingespart. Diese Ruhestromversorgung ist auch mit Filterwiderständen möglich, die als Gegenkopplungswiderstände geschaltet sind. Hierzu kann eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung dadurch gekennzeichnet sein, daß der invertierende Ausgang und der nichtinvertierende Ausgang des Gegentaktverstärkers mit dem ersten bzw. dem zweiten Filterwiderstand über Pufferstufen gekoppelt sind, die einen Ruhestrom über den zweiten bzw. den ersten Filterwiderstand abnehmen.
Eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Stromausgang des Gegentakt-Strommultiplizierers eine Lastschaltung angeordnet ist, die mit zwei Stromquellentransistoren eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps versehen ist, deren Emitter mit einer Speiseklemme verbunden sind, deren Kollektoren mit den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors des Differenzpaares verbunden sind und deren Basen über einen Halbleiterübergang mit dem Emitter eines Steuertransistors des zweiten Leitungstyps verbunden ist, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt eines ersten und eines zweiten Lastwiderstandes verbunden ist, die mit dem ersten bzw. einem zweiten Stromausgang gekoppelt sind.
Mit einer solchen Ausführungsform wird ein breiter Aussteuerungsbereich der Filterschaltung erhalten.
Die Lastschaltung unterdrückt die Gleichtaktkomponente in den Ausgangsströmen des Gegentakt-Strommultiplizierers, wodurch für die Differenzkomponente ein breiterer Aussteuerungsbereich bleibt. Es sei bemerkt, daß eine ähnliche Lastschaltung aus der europäischen Patentanmeldung 0 270 156 bekannt ist, aber nicht in Kombination mit einem Gegentakt-Strommultiplizierer.
Eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentaktverstärker mit einem Differenzpaar mit zwei Transistoren des ersten Leitungstyps versehen ist, deren Kollektoren mit dem invertierenden Ausgang und dem nichtinvertierenden Ausgang gekoppelt sind und deren Basen mit dem nichtinvertierenden Eingang und dem invertierenden Eingang gekoppelt sind, und daß der erste und der zweite Stromausgang des Gegentakt-Strommultiplizierers über einen ersten und einen zweiten Spannungsfolgertransistor des ersten Leitungstyps mit dem invertierenden Eingang und dem nichtinvertierenden Eingang des Gegentaktverstärkers gekoppelt sind.
Der erste und der zweite Spannungsfolgertransistor sorgen für eine Ansteuerung mit niedriger Ausgangsimpedanz für die beiden Transistoren des Differenzpaares des Gegentaktverstärkers. Hierdurch ist ein einfacher Aufbau des Gegentaktverstärkers möglich. Die Spannungsfolgertransistoren liefern eine wirksame und die Genauigkeit des Filters erhöhende Trennung zwischen der Stromversorgung des ersten und der des zweiten Stromausgangs des Gegentakt-Strommultiplizierers einerseits und dem invertierenden und nichtinvertierenden Eingang des Gegentaktverstärkers andererseits.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 den allgemeinen Aufbau einer Gegentakt-Filterschaltung,
Figur 2 bekannte Lösungen für variable Filterwiderstände in Gegentakt- Filterschaltungen,
Figur 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung,
Figur 4 eine Ausführungsform eines Gegentakt-Strommultiplizierers,
Figur 5 eine Ausführungsform eines Gegentakt-Strommultiplizierers zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung,
Figur 6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung, und
Figur 7 ein Schaltbild eines Gegentakt-Strommultiplizierers und eines Gegentaktverstärkers zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Gegentakt-Filterschaltung.
Figur 1 zeigt ein Detail einer Gegentakt-Filterschaltung. Das Filter ist auf der Basis eines oder mehrerer Gegentaktverstärker 10 aufgebaut, die mit einem invertierenden Eingang 11, einem nichtinvertierenden Eingang 12, einem invertierenden Ausgang 13 und einem nichtinvertierenden Ausgang 14 versehen sind. Die Eingänge und Ausgänge sind symmetriert, was bedeutet, daß die herrschenden Signale nahezu gleich groß und in Gegenphase sind. Die Verstärker sind in einer Vielzahl von Paaren gleicher Filterwiderstände und Filterkondensatoren eingebettet, die mit den Eingängen und den Ausgängen der Verstärker verbunden sind und die die Filterübertragung der Filterschaltung bestimmen. Als Beispiel sind die Paare von Filterwiderständen 20A/20B, 21A/21B, 22A/22B und die Kondensatorpaare 23A/23B, 24A/24B mit dem nichtinvertierenden Eingang 12 und dem invertierenden Eingang 11 des Verstärkers 10 verbunden. Diese Paare sind ihrerseits mit Ausgängen anderer Gegentaktverstärker (nicht abgebildet) oder den Ausgängen des gleichen Gegentaktverstärkers oder den Eingangsklemmen (nicht abgebildet) der Filterschaltung zur Lieferung eines zu filternden Signals verbunden. Als Beispiel sind die Paare von Filterwiderständen 25A/25B, 27A/27B, 22A/22B und die Filterkondensatoren 26A/26B in gleicher Weise mit dem invertierenden Eingang 13 und dem nichtinvertierenden Eingang 14 des Verstärkers 10 verbunden. Das Widerstandspaar 27A/27B ist jetzt mit den Eingängen eines zweiten Gegentaktverstärkers verbunden, während das Widerstandspaar 25A/25B und das Kondensatorpaar 26A/26B mit den Eingängen weiterer Gegentaktverstärker verbunden sind (nicht abgebildet). Die Ausgänge eines der Verstärker sind mit Ausgangsklemmen (nicht abgebildet) zum Abnehmen des gefilterten Signals verbunden. Die Art und Weise, in der die Widerstände und Kondensatoren angebracht sind, bestimmt die Filterfunktion der Filterschaltung. Viele Abwandlungen und Kombinationen sind möglich und werden unter anderem in US 4.509.019 beschrieben. Alle Filterelemente, Widerstände und Kondensatoren werden von Signalströmen durchlaufen, die pro Elementepaar in Gegenphase sind. In Figur 1 wird das durch iA/iB für das Widerstandspaar 27A/27B angedeutet. Den Filterschaltungen ist gemeinsam, daß alle Filterelemente zwischen einen Ausgang eines Gegentaktverstärkers oder eine der Eingangsklemmen der Filterschaltung und einen der Eingänge des gleichen oder eines anderen Gegentaktverstärkers geschaltet sind, der sich wie ein virtueller Erdpunkt verhält, der selbst nahezu keinen Strom zieht.
Damit die Abstimmfrequenz einer solchen Gegentakt-Filterschaltung eingestellt werden kann, sind alle Widerstände einstellbar ausgeführt. Figur 2 zeigt zwei bekannte Ausführungsformen einstellbarer Widerstände. In Figur 2a sind die Widerstände durch MOS-Transistoren 30, 31 ersetzt, deren Durchlaßwiderstand durch eine Steuerspannung Vc an den Steuerelektroden 32, 33 der MOS-Transistoren einstellbar ist. Diese aus US 4.509.019 bekannte Ausführungsform hat den Nachteil, daß der Bereich, in dem der Widerstand des MOS-Transistors einstellbar ist, ziemlich begrenzt ist. Figur 2b zeigt eine Schaltung, bei der das Paar Filterwiderstände durch eine Transkonduktanzschaltung 36 mit einer durch eine Stromquelle 37 einstellbaren Transkonduktanz ersetzt ist. Die Transkonduktanzschaltung 36 wandelt die Gegentakt-Signalspannung an den Klemmen 38, 39 in zwei Gegentakt-Signalströme +i, -i um, die zu den Eingängen 12, 11 des angeschlossenen Gegentaktverstärkers 10 fließen. Die in Figur 2b gezeigte Schaltung, die aus EP 0 270 156 bekannt ist, hat einen breiteren Nutz-Einstellbereich, benötigt aber pro Paar Filterwiderstände eine Transkonduktanzschaltung mit einstellbarer Stromquelle. In einer Filterschaltung wie in Figur 1 wären für die Widerstandspaare 20A/20B, 21A/21B und 22A/22B drei solcher Transkonduktanzschaltungen mit jeweils einer einstellbaren Stromquelle erforderlich. Bei etwas komplexeren Gegentakt-Filterschaltungen nehmen die Anzahl Komponenten und der damit zusammenhängende Stromverbrauch schnell zu.
Eine erfindungsgemäße Lösung wird in Figur 3 gezeigt, in der gleiche Teile gleiche Bezugszeichen haben wie in Figur 1. Die Widerstandspaare 20A/20B, 21A/21B und 22A/22B/ sind hierin mit den Gegentakt-Stromeingängen 41, 42 des Gegentakt-Strommultiplizierers 40 verbunden, dessen Gegentakt-Stromausgänge 43, 44 mit den Eingängen 12, 11 des Gegentaktverstärkers 10 verbunden sind. Die Kondensatorpaare 23A/23B und 24A/24B sind wie in Figur 1 unmittelbar mit den Eingängen 12, 11 des Verstärkers 10 verbunden. Der Strommultiplizierer multipliziert den gesamten Gegentakt-Eingangsstrom i20+i21+i22 infolge der Beiträge i20, i21, i22 der Widerstandspaare 20A/20B, 21A/21B bzw. 22A/22B mit einem durch das Einstellglied 80 einstellbaren Faktor. Die resultierenden Gegentakt-Ausgangsströme +iM und -iM an den Stromausgängen 43 und 44 fließen zu den Knotenpunkten, mit denen die Eingänge 12, 11 des Gegentaktverstärkers 10 verbunden sind. In der in Figur 3 gezeigten Gegentakt- Filterschaltung werden nicht die Filterwiderstände selbst, sondern die von diesen Widerständen zu den Knotenpunkten, mit denen die Eingänge des Gegentaktverstärkers verbunden sind, fließenden Ströme eingestellt. Durch Sammeln der Ströme an den Stromeingängen des Strommultiplizieres kann der gesamte Beitrag der angeschlossenen Paare von Filterwiderständen mit nur einem einstellbaren Multiplizierer eingestellt werden. Bei einer komplexen Gegentakt-Filterschaltung führt das zu einer erheblichen Einsparung an Komponenten und Stromverbrauch. Wenn alle wesentlichen Steuerglieder gleichzeitig betätigt werden, kann die Abstimmfrequenz der gesamten Filterschaltung eingestellt werden.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform eines Gegentakt-Strommultiplizierers. In dieser Figur werden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in Figur 1 angedeutet. Von zwei als Differenzpaar geschalteten npn-Transistoren T1 und T2 werden die Emitter mit einer ersten Ruhestromquelle 45 verbunden, die einen Ruhestrom I1 liefert, während die Basen mit den Stromeingängen 41 bzw. 42 verbunden sind und die Kollektoren mit den Stromausgängen 43 bzw. 44. Eine zweite Ruhestromquelle 46, die einen Ruhestrom I2 liefert, ist über Halbleiterübergänge D1 bzw. D2 mit den Stromeingängen 41 bzw. 42 verbunden. Anstelle von Halbleiterübergängen können auch als Dioden geschaltete npn-Transistoren verwendet werden. Die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren T1 und T2 und die Halbleiterübergänge D1 und D2 bilden eine translineare Schleife. Mit der bekannten exponentiellen Beziehung zwischen dem Strom durch einen Halbleiterübergang und der Spannung an diesem Übergang kann gezeigt werden, daß die Signalstromverstärkung iout/iin zwischen dem Stromausgang 43 bzw. 44 und dem Stromeingang 41 bzw. 42 gleich dem Verhältnis I1/I2 der Ruhestromquellen 45 und 46 ist. Wenn die erste oder die zweite Ruhestromquelle einstellbar ausgeführt wird, kann die Stromverstärkung des Gegentakt-Strommultiplizierers 40 eingestellt werden. Die betreffende Stromquelle wirkt dann als Einstellglied 80 von Figur 3.
In Figur 5 wird das Schaltbild für einen mit einer Lastschaltung versehenen Gegentakt-Strommultiplizierer 40 gezeigt. In dieser Figur werden gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen wie in den Figuren 3 und 4 angedeutet. pnp-Stromquellentransistoren T3 und T4 werden mit den Kollektoren der Transistoren T1 und T2 in Reihe geschaltet, wobei die Kollektoren der Transistoren T1 und T3 und die von T2 und T4 miteinander verbunden sind. Die Emitter der Transistoren T3 und T4 sind mit einer positiven Speiseklemme verbunden. Die Lastschaltung umfaßt außerdem zwei gleiche Widerstände 47 und 48, die in Reihe mit den Stromausgängen 43 und 44 verbunden sind. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist mit der Basis eines pnp-Transistors T5 verbunden, dessen Kollektor mit einer negativen Speiseklemme verbunden ist und dessen Emitter über eine Diode D3 mit den Basen der Stromquellentransistoren T3 und T4 verbunden ist. Der Transistor T5 hält den Verbindungspunkt der Widerstände 47, 48 auf einer festen Gleichspannung, während wegen des geringen Basistroms des Transistors T5 nahezu die gleiche Gleichspannung an den Stromausgängen 43 und 44 herrscht. Wegen der hohen Kollektorimpedanz fließen in den Stromquellentransistoren T3 und T4 vernachlässigbare Signalströme. Der Wert der Widerstände 47 und 48 wird in bezug auf den Widerstandswert der mit den Stromausgängen 43 und 44 zu verbindenden Last groß gewählt, so daß nur ein kleiner Signalstrom durch die Widerstände 47, 48 fließt. Der mit den Stromausgängen 43 und 44 verbundene Verstärker 40 sorgt durch Gegenkopplung dafür, daß eine sehr kleine Signalspannung an diesen Ausgängen erhalten wird. Der Wert RL der Widerstände 47 und 48 braucht daher nicht sehr groß zu sein, um bereits einen praktisch vernachlässigbar kleinen Strom zu führen. Die Lastschaltung sorgt einerseits für eine wirksame Gleichtaktunterdrückung der Einstellströme und Einstellspannungen an den Stromausgängen 43 und 44 und andererseits eine hohe Differenzverstärkung der Gegentakt-Ausgangssignale an den Stromausgängen 43 und 44.
Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, sind der invertierende Ausgang 13 und der nichtinvertierende Ausgang 14 des Gegentaktverstärkers 10 mit einer Vielzahl Netzwerkelemente belastet. Die gilt allgemein für alle vorhandenen Gegentaktverstärker. Um all diese Netzwerkelemente mit einem Signalstrom versehen zu können, sollten diese Ausgänge eine ausreichend niedrige Ausgangsimpedanz haben. Dies wird dadurch erreicht, daß die Ausgänge mit Pufferstufen versehen werden. Diese Pufferstufen können auf jede geeignete Art aufgebaut sein, aber im Hinblick auf ihre Gleichstromvorspannung werden sie jeweils getrennt mit Ruhestromquellen versehen.
Erfindungsgemäß können Komponenten und Stromverbrauch vorteilhaft eingespart werden, indem die Ruhestromquelle 46 der verwendeten Strommultiplizierer gleichzeitig als Quelle für den Ruhestrom der Pufferstufen der Gegentaktverstärker verwendet wird. In Fig. 6, in der gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen haben wie in den vorhergehenden Figuren wird ein Beispiel für eine Gegentakt-Filterschaltung mit gepufferten Verstärkern gezeigt. Der invertierende Ausgang 13 und der nichtinvertierende Ausgang 14 des Verstärkers sind mit den Eingängen 51 bzw. 56 von Pufferstufen 50 und 55 verbunden. Der Ausgang 52 der Pufferstufe 50 ist mit Filterwiderständen 25A, 27A und 29A verbunden, die ihrerseits mit einem Stromeingang eines Strommultiplizierers 60, 61 bzw. 40 verbunden sind. In entsprechender Weise ist der Ausgang 57 der Pufferstufe 55 über Filterwiderstände 25B, 27B und 29B mit dem anderen Stromeingang der Strommultiplizierer 60, 61 bzw. 40 verbunden. Ein Teil des Ruhestroms für die Pufferstufe 50 fließt von ihrer positiven Speiseklemme 53 über den Filterwiderstand 29A und die Diode D1 zur Ruhestromquelle 46 des Strommultiplizierers 40. Andere Teile des Ruhestroms für die Pufferstufe 50 fließen über die Filterwiderstände 25A und 27A und entsprechende Dioden der Strommultiplizierer 60 bzw. 61 zu den zugehörigen Ruhestromquellen. Die Pufferstufe 55 wird in gleicher Weise mit Ruhestrom versorgt.
Die Pufferstufe 50 kann die Form eines als Emitterfolger geschalteten Transistors haben, dessen Basis, Emitter und Kollektor mit dem Eingang 51, dem Ausgang 52 bzw. der Speiseklemme 53 verbunden sind. Anstelle von Emitterfolgern sind auch komplexere Schaltungen möglich, wobei es nicht notwendig ist, daß der gesamte Ruhestrom an der Speiseklemme 53, der in die Pufferstufe fließt, über die Ausgangsklemme 52 und die angeschlossenen Filterwiderstände zur negativen Versorgung abfließt. Die übrigen Pufferstufen können in ähnlicher Weise wie die Pufferstufe 50 ausgeführt sein.
Fig. 7 zeigt ein detailliertes Schaltbild einer Ausführungsform eines Gegentakt-Strommultiplizierers 40, der mit dem Gegentaktverstärker 10 gekoppelt ist. In Fig. 7 haben gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren. Die Lastschaltung des Strommultiplizierers 40 ist hinsichtlich zu der von Fig. 5 um npn-Spannungsfolgertransistoren T6 und T7 erweitert, deren Basen mit Stromausgängen 43 bzw. 44 verbunden sind und deren Kollektoren mit der positiven Speiseklemme verbunden sind. Die Widerstände 47 und 48 sind in diesem Fall nicht mit den Stromausgängen 43 und 44 verbunden, sondern mit dem Emitter des Transistors T6 bzw. T7. Der Emitter des Transistors T6 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang 12 des Gegentaktverstärkers 10 verbunden und wird von einer Stromquelle 75 mit Strom versorgt. in gleicher Weise ist der Emitter des Transistors T7 mit dem invertierenden Eingang 11 und der Stromquelle 77 verbunden. Die Eingangsstufe des Gegentaktverstärkers 10 besteht aus einem npn-Differenzpaar T15, T16, deren Emitter mit der Stromquelle 76 verbunden sind und deren Basen mit dem nichtinvertierenden Eingang 12 bzw. dem invertierenden Eingang 11 verbunden sind. Die Kombinationen T6/T15 und T7/T16 verhalten sich hinsichtlich der Stromausgänge 43 und 44 wie hochohmige Impedanzen, die verhindern, daß Signalströme zu den Eingängen 11, 12 des Gegentaktverstärkers 10 fließen. Auf diese Weise bleiben die Signalströme innerhalb der Filterkomponenten, wodurch die Genauigkeit der gesamten Gegentakt-Filterschaltung zunimmt.
Der Gegentaktverstärker 10 ist wie der Strommultiplizierer 40 mit einer die Transistoren T10, T11, T12, T13, T14, eine Diode D4 und Widerstände 70 und 71 umfassenden Lastschaltung versehen, die in gleicher Weise wie die Transistoren T15/T16 mit den Komponenten T3, T4, T6, T7, T5, D3, 47 bzw. 48 verbunden ist. Die Transistoren T12 und T13 sind als Spannungsfolger geschaltet und wirken als Pufferstufen, die in der oben beschriebenen Weise durch Filterwiderstände mit Einstellstrom versorgt werden können, wie mit gestrichelten Linien angedeutet wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen. Der Gegentakt-Strommultiplizierer und der Gegentaktverstärker können in jeder geeigneten Weise ausgeführt sein, wobei äquivalente Lösungen mit MOS-Transistoren auch möglich sind. Bei der gezeigten Ausführungsform mit bipolaren Transistoren können npn- und pnp-Transistoren vertauscht werden, wobei dann die Versorgungsspannungen in geeigneter Weise umgekehrt werden müssen.

Claims

1. Gegentakt-Filterschaltung mit Filtereingängen zum Zuführen eines Eingangssignals und Filterausgänge zum Abgeben eines Ausgangssignals, wobei die Filterschaltung folgendes umfaßt

- einen Gegentakt-Verstärker mit einem invertierenden Eingang und einem nichtinvertierenden Eingang und einem invertierenden Ausgang und einen nichtinvertierenden Ausgang, die mit den Filterausgängen gekoppelt sind;

- mindestens ein Paar Filterwiderstände mit einem ersten und einem zweiten Filterwiderstand, die mit den Filtereingängen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegentakt-Filterschaltung weiterhin einen steuerbaren Gegentakt-Strommultiplizierer umfaßt, von dem ein erster und ein zweiter Stromeingang mit dem ersten bzw. dem zweiten Filterwiderstand verbunden ist und von dem ein erster und zweiter Stromausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang bzw. dem invertierenden Eingang beim Gegentaktverstärker verbunden ist.

2. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentakt-Strommultiplizierer ein Differenzpaar mit einem ersten und einem zweiten Transistor eines ersten Leitungstyps umfaßt, deren Kollektoren mit dem ersten und dem zweiten Stromausgang gekoppelt sind, deren Emitter mit einer ersten Stromquelle und deren Basen mit dem ersten und dem zweiten Stromeingang gekoppelt sind, die über einen ersten und einen zweiten Halbleiterübergang mit einer zweiten Stromquelle verbunden sind, wobei von der ersten und der zweiten Stromquelle mindestens eine einstellbar ist.

3. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Ausgang und der nichtinvertierende Ausgang des Gegentaktverstärkers mit einem ersten bzw. einem zweiten Filterwiderstand eines weiteren Paares von Filterwiderständen über Pufferstufen gekoppelt sind, die einen Ruhestrom über den ersten bzw. den zweiten Filterwiderstand des weiteren Paares von Filterwiderständen abnehmen.

4. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Ausgang und der nichtinvertierende Ausgang des Gegentaktverstärkers mit dem ersten bzw. dem zweiten Filterwiderstand über Pufferstufen gekoppelt sind, die einen Ruhestrom über den zweiten bzw. den ersten Filterwiderstand abnehmen.

5. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und dem zweiten Stromausgang des Gegentakt- Strommultiplizierers eine Lastschaltung angeordnet ist, die mit zwei Stromquellentransistoren eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten Leitungstyps versehen ist, deren Emitter mit einer Speiseklemme verbunden sind, deren Kollektoren mit den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors des Differenzpaares verbunden sind und deren Basen über einen Halbleiterübergang mit dem Emitter eines Steuertransistors des zweiten Leitungstyps verbunden ist, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt eines ersten und eines zweiten Lastwiderstandes verbunden ist, die mit dem ersten bzw. einem zweiten Stromausgang gekoppelt sind.

6. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentaktverstärker mit einem Differenzpaar mit zwei Transistoren des ersten Leitungstyps versehen ist, deren Kollektoren mit dem invertierenden Ausgang und dem nichtinvertierenden Ausgang gekoppelt sind und deren Basen mit dem nichtinvertierenden Eingang und dem invertierenden Eingang gekoppelt sind, und daß der erste und der zweite Stromausgang des Gegentakt-Strommultiplizierers über einen ersten und einen zweiten Spannungsfolgertransistor des ersten Leitungstyps mit dem invertierenden Eingang und dem nichtinvertierenden Eingang des Gegentaktverstärkers gekoppelt sind.

7. Gegentakt-Filterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Ausgang und der nichtinvertierende Ausgang des Gegentaktverstärkers mit den Basen eines dritten und eines vierten Spannungsfolgertransistors des ersten Leitungstyps gekoppelt sind, zwischen deren Emittern eine Reihenschaltung aus zwei Lastwiderständen angeordnet ist, deren Verbindungspunkt mit der Basis eines Steuertransistors des zweiten Leitungstyps verbunden ist, dessen Emitter über einen Halbleiterübergang mit den Basen zweier Stromquellentransistoren des zweiten Leitungstyps verbunden ist, deren Kollektoren mit dem invertierenden Ausgang und dem nichtinvertierenden Ausgang verbunden sind und deren Emitter mit der Speiseklemme verbunden sind.