DE69212755T2

DE69212755T2 - Impedanz-Transformationsschaltung

Info

Publication number: DE69212755T2
Application number: DE69212755T
Authority: DE
Inventors: Johan Hendrik Ida Hendrickx; Roermund Arthur Hermanus Van
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2012-09-22
Also published as: US5373243A; JPH05218798A; DE69212755D1; JP3179204B2; EP0534550A1; EP0534550B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Impedanz-Transformationsschaltung zum Transformieren einer mit einem Eingangsanschluß der genannten Schaltung verbundenen zweipoligen elektrischen Impedanz, mit ersten Mitteln zum Messen des im Betrieb durch die Impedanz fließenden Stroms, mit mit den ersten Mitteln gekoppelten zweiten Mitteln zum Liefern eines dem gemessenen Strom entsprechenden Steuersignals und mit mit den zweiten Mitteln gekoppelten dritten Mitteln zum Liefern eines zum gemessenen Strom proportionalen, weiteren Stroms an den genannten Eingangsanschluß der Schaltung als Funktion des Steuersignals. Der genannte weitere Strom beeinflußt daher das Impedanzverhalten der Schaltung am Einganganschlußpunkt.
Eine Impedanz-Transformationsschaltung dieser Art wird unter anderem in spannungsgesteuerten Oszillatoren, einstellbaren elektrischen Filtern, genauen Niederfrequenzfiltern, frequenzabhängigen Steuerschaltungen und ähnlichem verwendet und wird in der US-Patentschrift 4.339.729 beschrieben. Ein anderer Typ einer Impedanztransformation ist z.B. in US-A-4 363 008 zu finden.
Bei der in der Praxis bekannten Impedanz-Transformationsschaltung tritt das Problem auf, daß das elektrische Verhalten der ersten Mittel zum Messen des Stroms durch die zu transformierende Impedanz von anderen physikalischen Parametern oder einer unterschiedlichen Anzahl physikalischer Parameter aus dem elektrischen Verhalten der dritten Mittel zum Verschaffen des proportionalen weiteren Stroms am Eingangsanschluß bestimmt wird. Die Genauigkeit der Impedanztransformation ist daher von Streuungen in den für die ersten und dritten Mittel verwendeten Komponenten, Unterschieden im Temperaturverhalten der genannten Komponenten, Alterung und ähnlichem abhängig. Obwohl die Parameterempfindlichkeit durch Verwendung von an sich bekannten Kompensationstechniken verringert werden kann, führt dies ziemlich schnell zu relativ komplexen und kostenaufwendigen elektronischen Schaltungen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Impedanz-Transformationsschaltung der eingangs genannten Art zu verschaffen, die für eine Fertigung als integrierte Schaltung geeignet und in hohem Maße unempfindlich gegenüber Ungenauigkeiten und Streuungen im Fertigungsprozeß ist, ohne daß gesonderte Kompensationsschaltungen notwendig sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ersten und dritten Mittel eine erste Stromquelle bzw. eine zweite Stromquelle umfassen, jeweils mit einem Steuereingang versehen, zum Einstellen des von der jeweiligen Stromquelle gelieferten Stroms, wobei das von den zweiten Mitteln gelieferte Steuersignal mit dem Steuereingang der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle verbunden ist.
Abweichend vom Stand der Technik, bei dem ein Bezugswiderstand in Kombination mit einem Verstärker zum Messen des Stroms durch die zu transformierende Impedanz verwendet wird, nutzt die erfindungsgemäße Schaltung in gleicher Weise gesteuerte Stromquellen, um sowohl den Strom durch die angeschlossene Impedanz zu messen als auch den weiteren Strom zum Eingangsanschluß als Funktion des genannten Stroms zu verschaffen, wobei die elektrischen Eigenschaften der genannten gesteuerten Stromquellen durch gleichartige Parameter bestimmt werden.
Die erfindungsgemäße Schaltung beruht auf der Erkenntnis, daß ein hohes Maß an Prozeßunabhängigkeit erhalten werden kann, indem die ersten Mittel zum Messen des Stroms durch die Impedanz und die dritten Mittel zum Zuführen des proportionalen weiteren Stroms an den Eingangsanschluß in gleicher Weise aufgebaut und gesteuert werden.
Das elektrische Verhalten der erfindungsgemäßen Schaltung ist jetzt nur eine Funktion gleichartige Parameterverhältnisse, die über den gesamten Arbeitsbereich der Schaltung konstant sind. Eine optimale Parameterunabhängigkeit wird mit Hilfe von Stromquellen von gleichartigem Typ erhalten.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung umfassen die zweiten Mittel zum Liefern eines dem gemessenen Strom entsprechenden Steuersignals einen Verstärker, mit einem Ausgang, der mit dem Steuereingang der ersten Stromquelle und der zweiten Stromquelle gekoppelt ist, und mit einem Eingang, der mit einem Impedanz-Anschluß verbunden ist, wobei der Strompfad der ersten Stromquelle mit dem Impedanz-Anschluß und der Strompfad der zweiten Stromquelle mit dem Eingangsanschluß gekoppelt ist, und der Eingangsanschluß und der Impedanz- Anschluß zum Anschließen der zu transformierenden zweipoligen elektrischen Impedanz entworfen sind.
Unter Vernachlässigung des Eingangsstroms des Verstärkers, der möglichst klein sein sollte, ist der Strom durch die zu transformierende Impedanz gleich dem Strom in der ersten Stromquelle, der seinerseits vom Ausgangssignal des Verstärkers abhängig ist. Dieses Ausgangssignal, das ein Maß für den Strom durch die zu transformierende Impedanz ist, steuert jetzt die zweite Stromquelle. Der Strom durch diese zweite Stromquelle ist folglich proportional zum Strom durch die jeweilige Impedanz. Der Strom am Eingangsanschluß wird jetzt von dem Strom durch die jeweilige Impedanz und dem Strom der zweiten Stromquelle bestimmt. Vom Eingangsanschluß aus gesehen verhält sich die erfindungsgemäße Schaltung folglich in gleicher Weise gegenüber der angeschlossenen Impedanz, jedoch mit einem hiervon abweichenden Wert.
Vorzugsweise ist der Verstärker ein Operationsverstärker mit einem invertierenden Eingang, der mit dem Impedanz-Anschluß verbunden ist, und einem nichtinvertierenden Eingang, der mit dem Signalerde-Anschluß der Schaltung verbunden ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung sind vierte und fünfte Mittel vorgesehen zum Verändern des von der ersten Stromquelle bzw. der zweiten Stromquelle gelieferten Stroms als Funktion eines ersten Einstellsignals bzw. eines zweiten Einstellsignals. Der Wert der transformierten Impedanz kann am Eingangsanschluß durch geeignetes Zuführen des Einstellsignals genau eingestellt werden.
In einer darauf beruhenden ersten Ausführungsform umfassen die vierten Mittel und fünften Mittel einen mit dem Strompfad der ersten Stromquelle bzw. der zweiten Stromquelle in Reihe geschalteten ersten Stromteiler bzw. zweiten Stromteiler, wobei jeder Stromteiler mit einem Steuereingang zum Zuführen des ersten Einstellsignals bzw. des zweiten Einstellsignals versehen ist.
In einer zweiten Ausführungsform umfassen die genannten vierten und fünften Mittel einen ersten Multiplizierer bzw. zweiten Multiplizierer zum Liefern eines mit dem ersten Einstellsignal bzw. dem zweiten Einstellsignal multiplizierten ersten Steuersignals an den Steuereingang der ersten Stromquelle bzw. der zweiten Stromquelle.
Durch Aufbauen der genannten vierten und fünften Mittel in gleicher Weise wird erreicht, daß die Einstellung oder Regelung der Schaltung zugleich auch von Verhältnissen zwischen gleichartigen Parametern und nicht von absoluten Prozeßgrößen abhängt. Ableiten der Einstellsignale aus einer gemeinsamen Quelle, beispielsweise der Versorgungsspannung der Schaltung, ergibt einen möglichst konstanten Impedanzwert am Eingangsanschluß.
Die erfindungsgemäße Impedanz-Transformationsschaltung ist insbesondere für einen Entwurf als integrierte Halbleiterschaltung geeignet. Beispielsweise eine integrierte Halbleiterschaltung mit Feldeffekttransistoren vom Typ mit isoliertem Gate.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild der der Erfindung zugrundeliegenden Impedanztransformation;
Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer Impedanz-Transformationsschaltung nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Impedanz-Transformationsschaltung;
Fig. 4 eine Ausführungsform der Schaltung gemäß Fig. 3, die entworfen ist, um den Wert der transformierten Impedanz elektrisch einzustellen oder zu regeln;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Schaltung gemäß Fig. 3, die entworfen ist, um den Wert der transformierten Impedanz elektrisch einzustellen oder zu regeln und
Fig. 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Impedanz-Transformationsschaltung gemäß dem Prinzipschaltbild von Fig. 4.
Das Prinzip der der Erfindung zugrundeliegenden Impedanztransformation oder Impedanzmultiplikation wird in Fig. 1 gezeigt.
Zwischen einem Eingangsanschluß 1 und einem Signalerde-Anschluß 2 sind eine zu transformierende Impedanz Z und eine Stromquelle I&sub0; angeschlossen. Die Stromquelle I&sub0; liefert einen Strom, der ein Faktor k des Stroms durch die Impedanz Z ist.
Die scheinbare Impedanz der Schaltung zwischen dem Eingangsanschluß 1 und dem Signalerde-Anschluß 2 wird daher durch die Summe aus dem Strom I durch die Impedanz Z und dem Strom kI in der Stromquelle I&sub0; bestimmt. Der Faktor k kann einen willkürlichen reellen oder komplexen Wert haben.
Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer Impedanz-Transformationsschaltung nach dem Stand der Technik. Die Schaltung umfaßt einen Operationsverstärker 4 mit einem nichtinvertierenden Eingang (+), der mit der Signalerde der Schaltung verbunden ist, einem invertierenden Eingang (-), der einen Impedanz-Anschluß 15 bildet, wobei die zu transformierende Impedanz Z zwischen letzterem und dem Eingangsanschluß 1 angeschlossen ist, und einem Ausgang 5, wobei eine erste elektrische Schaltung in Form eines Meßwiderstandes R zum Messen des Stroms durch die Impedanz Z zwischen dem Ausgang 5 und dem invertierenden Eingang (-) angeschlossen ist. Zwischen den Eingangsanschluß und die Signalerde 2 ist eine zweite elektrische Schaltung in Form einer steuerbaren Stromquelle 3 geschaltet. Die Stromquelle 3 hat einen Steuereingang 6, der mit dem Ausgang 5 des Verstärkers 4 verbunden ist. Der Strom in der Stromquelle 3 ist eine Funktion des an den Steuereingang 6 gelieferten Steuersignals.
Unter der Annahme eines ideal arbeitenden Operationsverstärkers 4 ist der Strom I&sub1; durch den Meßwiderstand R gleich dem Strom durch die Impedanz Z. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 4 wird daher durch das Produkt aus dem Strom I&sub1; und dem Wert des Meßwiderstandes R bestimmt. Weil der Strom 12 in der Stromquelle 3 von der gelieferten Steuerspannung abhängt, das heißt der Ausgangsspannung V&sub0; des Verstärkers 4, kann die scheinbare Impedanz am Eingangsanschluß 1 durch Verändern des Wertes des Widerstandes R oder des Stromes I&sub2; der Stromquelle 3 eingestellt werden.
Diese Schaltung hat den Nachteil, daß die transformierte Impedanz eine Funktion mehrerer unterschiedlicher physikalischer Parameter ist und somit empfindlich gegenüber Ungenauigkeiten und Streuungen der gewählten Komponenten oder im Fertigungsprozeß im Falle einer integrierten Halbleiterschaltung. Der gemessene Strom I&sub1; durch die Impedanz Z ist unter anderem vom physikalischen Verhalten des Widerstandes R abhängig, während der Strom I&sub2; in der Stromquelle 3 eine Funktion der Umwandlung der Ausgangsspannung V&sub0; des Operationsverstärkers 4 in einen Strom ist, das heißt eines Transkonduktanzparameters, der zum Erreichen der genannten Spannungs/Strom-Wandlung vom Aufbau der Stromquelle abhängt.
Obwohl durch Verwendung von Kompensationsschaltungen ein Transformationsverhalten erhalten werden kann, das über den Arbeitsbereich der Schaltung ziemlich konstant ist, führt dies ziemlich schnell zu komplexen, aufwendigen Schaltungen, die die darnit zusammenhängenden Nachteile in bezug auf physische Größe und Empfindlichkeiten gegenüber Ungenauigkeiten und Streuungen beim Fertigungsprozeß haben.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Prinzipschaltbildes der erfindungsgemäßen Schaltung. Analog zu Fig. 2 ist die Schaltung um einen Operationsverstärker 4 herum aufgebaut, aber statt einer ersten Schaltung in Form eines Meßwiderstandes R ist eine erste steuerbare Stromquelle 7 zwischen dem invertierenden Eingang (-) und der Signalerde 2 der Schaltung angeschlossen und mit einem Steuereingang 8 versehen, der mit dem Ausgang 5 des Operationsverstärkers 4 verbunden ist. Die zweite Schaltung zum Verändern des Stroms am Eingangsanschluß 1 umfaßt eine zweite steuerbare Stromquelle 9 mit einem Steuereingang 10, welche zweite Stromquelle 9 in gleichartiger Weise wie die Stromquelle 3 in Fig. 2 angeschlossen ist.
Wieder unter der Annahme eines ideal arbeitenden Operationsverstärkers 4 fließt im Betrieb in der ersten Stromquelle 7 ein Strom I&sub1;, der gleich dem Strom durch die Impedanz Z ist. Die hierzu gehörende Ausgangsspannung V&sub0; am Ausgang 5 des Operationsverstärkers 4 wird auch dem Steuereingang 10 der zweiten Stromquelle 9 zugeführt und bestimmt somit deren Strom 12. In der erfindungsgemäßen Schaltung sind sowohl der in der ersten Schaltung fließende Strom I&sub1; als auch der in der zweiten Schaltung fließende Strom 12 eine Funktion eines Transkonduktanzparameters, nämlich dem aus der Spannungs/Strom-Wandlung der ersten Stromquelle 7 bzw. der zweiten Stromquelle 9 stammenden. Es kann einfach abgeleitet werden, daß die scheinbare oder transformierte Impedanz Zi am Eingangsanschluß 1 durch die Verhältnisse der Transkonduktanzparameter der ersten Stromquelle 7 und der zweiten Stromquelle 9 bestimmt werden. Zi wird nämlich gegeben durch:
Zi = (1+I&sub2;/I&sub1;)&supmin;¹Z, mit
I&sub1; = gm1V&sub0;, und
I&sub2;=gm&sub2;V&sub0;,
es folgt dann, daß
Zi = (1+gm2/gm1)&supmin;¹Z,
mit:
gm1 = Transkonduktanzparameter der ersten Stromquelle 7 und
gm2 = Transkonduktanzparameter der zweiten Stromquelle 9.
Für den Fall, daß die Impedanz Z beispielsweise eine Kapazität C umfaßt, verhält sich die transformierte Impedanz wie eine Kapazität mit dem Wert (1 +gm2/gm2)C.
In der erfindungsgemaßen Schaltung wird das physikalische Verhalten der transformierten Impedanz daher durch ein Verhältnis gleichartiger Parameter bestimmt, in diesem Fall der Transkonduktanzparameter der Stromquellen 7 und 9. Die Genauigkeit der Impedanztransformation hängt daher nicht mehr von den absoluten Parameterwerten ab, sondern wird durch das Verhältnis von Parametern bestimmt, das heißt durch Matching. Dies ist insbesondere für einen Entwurf als integrierte Halbleiterschaltung vorteilhaft.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die auf dem Schaltbild gemäß Fig. 3 beruht, in welcher weiteren Ausführungsform ein erster steuerbarer Stromteiler 11 bzw. ein zweiter steuerbarer Stromteiler 12 in Reihe zur ersten Stromquelle 7 und der zweiten Stromquelle 9 aufgenommen worden sind.
In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Stromteiler 11, 12 mit Hilfe von Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate ausgeführt. Der erste Stromteiler 11 umfaßt einen n-Kanal-Transistor T&sub1;&sub1;, dessen Drain mit dem invertierenden Eingang (-) des Verstärkers 4 und dessen Source mit einem Anschluß der ersten Stromquelle 7 verbunden ist. Das Gate des Transistors T&sub1;&sub1; ist mit der Signalerde 2 der Schaltung verbunden. Die Schaltung umfaßt weiterhin einen zweiten n-Kanal-Transistor T&sub1;&sub2;, dessen Drain mit dem genannten Anschluß der ersten Stromquelle 7 und dessen Source mit der Signalerde 2 verbunden ist. Das Gate des Transistors T&sub1;&sub2; bildet einen Anschluß zum Anlegen einer ersten Vorspannung Vref. Der zweite Stromteiler 12 ist in gleicher Weise aufgebaut und umfaßt einen n-Kanal-Transistor T&sub2;&sub1;, dessen Drain mit dem Eingangsanschluß 1 und dessen Source mit dem Anschluß der zweiten Strombezugsquelle 9 verbunden ist. Das Gate des Transistors T&sub2;&sub1; ist mit der Signalerde 2 verbunden. Mit der Source des Transistors T&sub2;&sub1; ist das Drain eines weiteren n-Kanal-Transistors T&sub2;&sub2; verbunden, wobei die Source dieses Transistors T&sub2;&sub2; mit der Signalerde 2 verbunden ist und das Gate zum Anlegen einer zweiten Vorspannung Vc vorgesehen ist.
Je nach dem Wert der jeweiligen Vorspannungen Vref und Vc wird ein größerer oder kleinerer Anteil des Stroms der zugehörigen Stromquelle 7 bzw. 9 über den Transistor T&sub1;&sub2; bzw. T&sub2;&sub2; zur Signalerde 2 abfließen. Wenn die Vorspannungen Vref und Vc einen Wert haben, der kleiner ist als das Potential der Signalerde, fließt der Strom der betreffenden Stromquellen 7, 9 vollständig durch den Transistor T&sub1;&sub1; bzw. T&sub2;&sub1;. Bei vollständiger Aussteuerung der Transistoren T&sub1;&sub2; und T&sub2;&sub2; mittels ihrer jeweiligen Vorspannungen Vref und Vc, fließt ungefähr die Hälfte des Stroms der zugehörigen Stromquelle durch jeden der Transistoren des betreffenden Stromteilers.
Unter der Annahme, daß :
I&sub1; = α&sub1;Vref,
I&sub2; = α&sub2;Vc
wird die Impedanz Zi am Impedanz-Anschlußpunkt 1 gegeben durch:
Zi = (1+KVc/Vref)&supmin;¹Z, mit
K = (gm2α&sub2;)/(gm1α&sub1;)
mit:
α&sub1; = Transkonduktanzparameter eines ersten Stromteilers 11 und
α&sub2; = Transkonduktanzparameter eines zweiten Stromteilers 12.
Es gilt daher wiederum, daß die transformierte Impedanz nur eine Funktion von Parameterverhältnissen und nicht von absoluten Prozeßgrößen ist.
Fig. 5 zeigt eine Variante zur der Schaltung gemäß Fig. 3, in der der Steuereingang 8 der ersten Stromquelle 7 mit einem Ausgang 17 eines ersten Spannungsmultiplizierers 13 verbunden ist, der mit einem mit dem Ausgang 5 des Verstärkers 4 verbundenen ersten Eingang 18 und mit einem zum Anlegen einer ersten Vorspannung Vref eingerichteten zweiten Eingang 19 versehen ist. Der Steuereingang 10 der zweiten Stromquelle 9 ist mit einem zweiten Spannungsmultiplizierer 14 verbunden, der einen mit dem Ausgang 5 des Verstärkers 4 verbundenen ersten Eingang 21 und zum Anlegen einer zweiten Vorspannung Vc entworfenen zweiten Eingang 22 hat. Die Steuerspannung am Steuereingang 8 der ersten Stromquelle 7 und am Steuereingang 10 der zweiten Stromquelle 9 kann mit Hilfe der beiden Vorspannungen Vref und Vc verändert werden, und dies führt zu einer Änderung des Stroms in der zugehörigen Stromquelle. Es wird deutlich sein, daß infolge der Verwendung eines Multiplizierers zum Verändern des Stroms in beiden Schaltungen die transformierte Impedanz wieder eine Funktion gleichartiger Parameterverhältnisse ist, das heißt von Matching.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der auf dem Prinzipschaltbild gemäß Fig. 4 beruhenden Impedanz-Transformationsschaltung, wobei diese Ausführungsform insbesondere zur Fertigung als integrierte Halbleiterschaltung geeignet ist. Der integrierte Operationsverstärker 4, der in Fig. 6 der Deutlichkeit halber symbolisch dargestellt wird, kann von einer bekannten Art sein. Zudem ist eine Impedanz Z nur zur Verdeutlichung dargestellt.
Die Schaltung ist aus Feldeffekttransistoren vom Typ mit isoliertem Gate aufgebaut und umfaßt einen ersten Versorgungsanschluß VDD und einen zweiten Versorgungsanschluß VSS. Die ersten und dritten Mittel zum Messen des Stroms durch die Impedanz Z bzw. zum Verschaffen des weiteren Stroms am Eingangsanschluß 1 sind im Aufbau vollkommen symmetrisch, wie in Fig. 6 deutlich zu erkennen ist. Die erste Ziffer in dem Index der dargestellten Transistoren bezieht sich auf ihre Position in den ersten oder dritten Mitteln, jeweils angedeutet mit einer Ziffer 1 oder 2. Um Wiederholung zu vermeiden, wird im weiteren nur der Aufbau und die Funktionsweise einer der beiden Schaltungen besprochen. Transistoren mit bis auf die erste Ziffer gleichen Indizes erfüllen die gleiche Funktion.
Die erste Stromquelle 7 ist aus einem ersten und einem zweiten Transistor-Differenzpaar mit den Transistoren Q&sub1;&sub1; und Q&sub1;&sub2; bzw. den Transistoren Q&sub1;&sub3; und Q&sub1;&sub4; aufgebaut. In dem dargestellten Schaltbild sind sie alle vom n-Kanal-Typ. Die Sources der Transistoren Q&sub1;&sub1; und Q&sub1;&sub2; sind miteinander verbunden und bilden einen ersten gemeinsamen Source-Anschluß S&sub1;&sub1;. Die Sources der Transistoren Q&sub1;&sub3; und Q&sub1;&sub4; sind auch miteinander verbunden und bilden einen zweiten gemeinsamen Source-Anschluß S&sub1;&sub2;. Das Gate des Transistors Q&sub1;&sub2; und das Gate des Transistors Q&sub1;&sub3; sind miteinander und mit dem Signalerde-Anschluß 2 der Schaltung verbunden. Das Gate des Transistors Q&sub1;&sub1; und das Gate des Transistors Q&sub1;&sub4; sind miteinander verbunden und bilden den Steuereingang 8 der Stromquelle 7. Das Drain des Transistors Q&sub1;&sub2; und das Drain des Transistors Q&sub1;&sub4; sind mit dem Drain eines als Diode geschalteten Transistors Q&sub1;&sub5; vom p-Kanal-Typ verbunden. Das Gate dieses Transistors Q&sub1;&sub5; ist mit dem Gate eines p-Kanal-Transistors Q&sub1;&sub6; verbunden, wobei die Transistoren gemeinsam einen ersten Stromspiegel M&sub1;&sub1; bilden. Die Sources der beiden Transistoren Q&sub1;&sub5; und Q&sub1;&sub6; sind mit dem ersten Versorgungsanschluß VDD verbunden. Das Drain des Transistors Q&sub1;&sub1; und das Drain des Transistors Q&sub1;&sub3; sind mit dem Drain des Transistors Q&sub1;&sub6; verbunden, das auch mit dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers 4 und dem Impedanz-Anschluß 15 verbunden ist. Das Drain des Transistors Q&sub2;&sub6; ist mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden. Die miteinander verbundenen Gates der Transistoren Q&sub2;&sub1; und Q&sub2;&sub4; bilden den Steuereingang 10 der zweiten Stromquelle 9, der zusammen mit dem Steuereingang 8 der ersten Stromquelle 7 an den Ausgang 5 des Operationsverstärkers 4 angeschlossen ist.
Die Transistoren Q&sub1;&sub7; und Q&sub1;&sub8;, beide vom p-Kanal-Typ, bilden den ersten steuerbaren Stromteiler 11, wie in Fig. 4 gezeigt. Das Gate des Transistors Q&sub1;&sub8; ist mit der Signalerde 2 der Schaltung verbunden, während das Gate des Transistors Q&sub1;&sub7; zum Anlegen einer ersten Vorspannung Vref vorgesehen ist. Das Gate des entsprechenden Transistors Q&sub2;&sub7; ist zum Anlegen einer zweiten Vorspannung Vc vorgesehen. Das Drain des Transistors Q&sub1;&sub7; ist mit dem Eingang des zweiten Stromspiegels M&sub1;&sub2; verbunden, der vom Drain eines als Diode geschalteten Transistors Q&sub1;&sub9; vom n-Kanal-Typ gebildet wird. Das Gate des Transistors Q&sub1;&sub9; ist mit dem Gate des zugehörigen Transistors Q&sub1;&sub2;&sub0;, auch vom n-Kanal-Typ, verbunden, dessen Drain mit dem ersten gemeinsamen Source-Anschluß S&sub1;&sub1; verbunden ist. Die Sources der Transistoren Q&sub1;&sub9; und Q&sub1;&sub2;&sub0; sind beide mit dem zweiten Versorgungsanschluß V&sub5;&sub5; verbunden. Das Drain des Transistors Q&sub1;&sub8; ist mit dem zweiten gemeinsamen Source-Anschluß S&sub1;&sub2; in gleichartiger Weise über einen aus den n-Kanal-Transistoren Q&sub1;&sub2;&sub1; und Q&sub1;&sub2;&sub2; aufgebauten dritten Stromspiegel M&sub1;&sub3; verbunden.
Die Sources der beiden Transistoren Q&sub1;&sub7; und Q&sub1;&sub8; sind mit dem Drain eines weiteren p-Kanal-Transistors Q&sub1;&sub2;&sub3; verbunden, dessen Source mit dem ersten Versorgungsanschluß VDD verbunden ist. Das Gate des Transistors Q&sub1;&sub2;&sub3; ist mit dem Gate eines p-Kanal-Transistors Q&sub1;&sub2;&sub4; verbunden, dessen Hauptstrompfad eine einstellbare Stromquelle Ii enthält. Das Drain des Transistors Q&sub1;&sub2;&sub4; ist weiterhin mit deni Gate des Transistors Q&sub2;&sub2;&sub3; verbunden. Geeignete Ruhestromquellenschaltungen sind an sich in der Technik bekannt.
Die Schaltung arbeitet folgendermaßen. Je nach dem Wert der beiden Vorspannungen Vref und Vc wird ein Anteil des von der Ruhestromquelle Ii gelieferten Stroms über die zweiten und dritten Stromspiegel M&sub1;&sub2;, M&sub2;&sub2;; M&sub1;&sub3;, M&sub2;&sub3; in der ersten Stromquelle 7 bzw. der zweiten Stromquelle 9 fließen. Die Ströme in den betreffenden gemeinsamen Source-Anschlüssen S&sub1;&sub1;, S&sub1;&sub2;; S&sub2;&sub1;, S&sub2;&sub2; werden hierbei in Abhängigkeit von dem Strom durch die Impedanz Z bzw. dem von der Ausgangsspannung V&sub0; des Verstärkers 4 bestimmten Stroms eingestellt, der über die zweite Stromquelle 9 zum Eingangsanschluß 1 fließt. Eine Änderung in der Ausgangsspannung des Verstärkers 4, wie eine Änderung in den ersten und zweiten Vorspannungen Vref und Vc, führt zu einer Änderung der Stromeinstellung und damit der scheinbaren Impedanz am Eingangsanschluß 1.
Die Schaltung beschränkt sich nicht auf die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform. Die Stromspiegel können auch auf andere an sich bekannte Weise implementiert werden. Die jeweiligen Transistoren können auch vom entgegengesetzten Leitungstyp sein oder Bipolartransistoren umfassen, wobei dann die Basis-, Emitter- und Kollektoranschlüsse die Gate-, Source- und Drain-Anschlüsse ersetzen.

Claims

1. Impedanz-Transformationsschaltung zum Transformieren einer mit einem Eingangsanschluß der genannten Schaltung verbundenen zweipoligen elektrischen Impedanz (Z), mit ersten Mitteln (7) zum Messen des im Betrieb durch die Impedanz (Z) fließenden Stroms (I&sub1;), mit mit den ersten Mitteln (7) gekoppelten zweiten Mitteln (4) zum Liefern eines dem gemessenen Strom (I&sub1;) entsprechenden Steuersignals (V&sub0;) und mit mit den zweiten Mitteln (4) gekoppelten dritten Mitteln (9) zum Liefern eines zum gemessenen Strom (I&sub1;) proportionalen, weiteren Stroms (12) an den genannten Eingangsanschluß (1) der Schaltung als Funktion des Steuersignals (V&sub0;), dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (7) und dritten (9) Mittel eine erste Stromquelle (8) bzw. eine zweite Stromquelle (9) umfassen, jeweils mit einem Steuereingang (8, 10) versehen, zum Einstellen des von der jeweiligen Stromquelle gelieferten Stroms, wobei das von den zweiten Mitteln (4) gelieferte Steuersignal (V&sub0;) mit dem Steuereingang der ersten Stromquelle (7) und der zweiten Stromquelle (9) verbunden ist.

2. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle von gleichartigem Typ sind.

3. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (4) einen Verstärker umfassen, mit einem Ausgang (5), der mit dem Steuereingang (8, 10) der ersten Stromquelle (7) und der zweiten Stromquelle (9) gekoppelt ist, und mit einem Eingang (6), der mit einem Impedanz- Anschluß (15) verbunden ist, wobei der Strompfad der ersten Stromquelle (7) mit dem Impedanz-Anschluß (15) und der Strompfad der zweiten Stromquelle (9) mit dem Eingangsanschluß (1) gekoppelt ist, und der Eingangsanschluß (1) und der Impedanz-Anschluß (15) zum Anschließen der zu transformierenden zweipoligen elektrischen Impedanz entworfen sind.

4. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Operationsverstärker ist, der einen invertierenden Eingang (6) hat, mit dem der Impedanz-Anschluß (15) verbunden ist, und einen nichtinvertierenden Eingang (+), der mit dem Signalerde-Anschluß (2) der Schaltung verbunden ist.

5. Impedanz-Transformationsschaltung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz-Transformationsschaltung vierte (11, 13) und fiinfte (12, 14) Mittel umfaßt zum Verändern des von der ersten Stromquelle (7) bzw. der zweiten Stromquelle (9) gelieferten Stroms (I&sub1;, I&sub2;) als Funktion eines ersten Einstellsignals (Vref) bzw. eines zweiten Einstellsignals (Vc).

6. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten Mittel und fünften Mittel einen mit dem Strompfad der ersten Stromquelle (7) bzw. der zweiten Stromquelle (9) in Reihe geschalteten ersten Stromteiler (11) bzw. zweiten Stromteiler (12) umfassen, wobei jeder Stromteiler mit einem Steuereingang zum Zuführen des ersten Einstellsignals (Vref) bzw. des zweiten Einstellsignals (Vc) versehen ist.

7. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten und fünften Mittel einen ersten Multiplizierer (13) bzw. zweiten Multiplizierer (14) zum Liefern eines mit dem ersten Einstellsignal (Vref) bzw. dem zweiten Einstellsignal (Vc) multiplizierten ersten Steuersignals (17, 20) an den Steuereingang (8, 10) der ersten Stromquelle (7) bzw. der zweiten Stromquelle (9) umfassen.

8. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vierten und fünften Mittel von gleichartigem Typ sind.

9. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 6, abhängig von Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle jeweils aus einem ersten Transistor-Differenzpaar (Q&sub1;&sub1;/Q&sub1;&sub2;;Q&sub2;&sub1;/Q&sub2;&sub2;) bzw. einem zweiten Transistor-Differenzpaar (Q&sub1;&sub3;/Q&sub1;&sub4;;Q&sub2;&sub3;/Q&sub2;&sub4;) bestehen, mit einem ersten Gate- oder Basis-Anschluß und einem zweiten Gate- oder Basis-Anschluß, einem gemeinsamen Source- oder Emitter-Anschluß (S&sub1;&sub1;,S&sub1;&sub2;;S&sub2;&sub1;/Q&sub2;&sub2;) und einem ersten Drain- oder Kollektor-Anschluß und einem zweiten Drain- oder Kollektor-Anschluß, wobei der erste Gateoder Basis-Anschluß des ersten Differenzpaares und der zweite Gate- oder Basis-Anschluß des zweiten Differenzpaares miteinander und mit einem Signalerde-Anschluß (2) der Schaltung verbunden sind, der zweite Gate- oder Basis-Anschluß des ersten Differenzpaares und der erste Gate- oder Basis-Anschluß des zweiten Differenzpaar miteinander und mit dem Ausgang (5) des Verstärkers (4) verbunden sind, die ersten Drainoder Kollektor-Anschlüsse miteinander und die zweiten Drain- oder Kollektor-Anschlüsse miteinander verbunden sind und über einen ersten Stromspiegel (M&sub1;&sub1;; M&sub2;&sub1;) untereinander gekoppelt sind, und die ersten Drain- oder Kollektor-Anschlüsse der erste bzw. zweiten Stromquelle mit dem invertierenden Eingang (-) des Verstärkers (4) und dem Eingangsanschluß (1) verbunden sind, und daß der erste Stromteiler (11) und der zweite Stromteiler (12) jeweils aus einem dritten Transistor-Differenzpaar (Q&sub1;&sub7;/Q&sub1;&sub9;;Q&sub2;&sub7;/Q&sub2;&sub9;) aufgebaut sind, deren Gate- oder Basis-Anschlüsse den Steuereingang zum Zuführen des ersten Einstellsignals (Vref) bzw. des zweiten (Vc) Einstellsignals bilden, deren Drain- oder Kollektor-Anschlüsse jeweils über einen zweiten Stromspiegel (M&sub1;&sub2;/M&sub1;&sub3;;M&sub2;&sub2;/M&sub2;&sub3;) mit dem gemeinsamen Source- oder Emitter-Anschluß (S&sub1;&sub1;,S&sub1;&sub2;;S&sub2;&sub1;/S&sub2;&sub2;) des ersten Differenzpaares bzw. des zweiten Differenzpaares der ersten Stromquelle bzw. der zweiten Stromquelle gekoppelt sind und deren gemeinsamer Source- oder Emitter-Anschluß mit der Ruhestromquelle (Ii) verbunden ist.

10. Impedanz-Transformationsschaltung nach Anspruch 9, in der die Transistoren alle vom Typ mit isoliertem Gate sind, ausgeführt als integrierte Halbleiterschaltung.