FI76455B - Foerstaerkare med styrd foerstaerkning och med variabel belastningsimpedans. - Google Patents

Description

76455

Kuormitusimpedanssiltaan muutettava vahvistussäädetty vahvistin Tämä keksintö liittyy transistorivahvistinpiireihin 5 ja erityisesti vahvistussäädettyyn transistorivahvistin-piiriin, jossa vahvistusta muutetaan muuttamalla vahvistimen ulostuloimpedanssia.

Vahvistussäädetyn vahvistimen, kuten televisiovas-taanottimen välitaajuusvahvistimen tulisi kyetä tyydyttä-10 mään suuri joukko usein ristiriitaisia toimintavaatimuksia. Esim. vahvistimen tulisi toimia lineaarisesti laajalla sisääntulosignaalien tasoalueella. Vahvistussäädön alueen tulisi olla riittävän laaja tuottamaan vakiotasoisen ulostulosignaalin sisääntulosignaalien koko alueella. Nämä kak-15 si vaatimusta ovat usein ristiriidassa, koska transistorivah-vistimella on tyypillisesti kapea tasaesijännitealue, jolla sen lineaarinen toiminta on optimoitu. Kun transistori on vahvistussäädetty, kuten lisäämällä tai vähentämällä transistorin emitteridegeneraatiota, tasaesijännite muuttuu 20 emitteri-impedanssin muuttuessa. Vahvistussäädön tulos voi tällöin pyrkiä heikentämään vahvistimen lineaarista toimintaa .

Saattaa olla mahdollista tietyissä vahvistimissa luki-, ta säädetyn emitteriresistanssin tasavirtaominaisuudet 25 emitteridegeneraatiovanvistussäädetyssä vahvistimessa käyttämällä kapasitiivista kytkentää. Vaihtoehtoisesti vahvistimeen voidaan syöttää kumoava virta kompensoimaan nämä tasavirtamuutokset. Kapasitiivisen kytkennän käyttö on kuitenkin epätoivottua, koska kapasitiivinen reaktanssi aikaan-30 saa taajuusriippuvaisen osan vahvistimeen, mikä voi pyrkiä rajoittamaan vahvistimen dynamiikka-aluetta. Lisäksi kon-densaattoreiden käyttö tekee vahvistimen valmistuksen integroituna piirinä monimutkaisemmaksi, koska kondensaattorit täytyy usein lisätä erillisinä. Virtakompensaatiokytkentöjä 35 täytyy myös välttää, koska ne monimutkaistavat vahvistimen 2 76455 suunnittelua ja muodostavat lisäkohinaa ulostulosignaaliin.

Vahvistimen signaalikohinatoisto on myös tärkeä erityisesti kun televisiovastaanottimeen vastaanotetaan voimakas signaali. Heikolla signaalilla sekä viritin että välitaa-5 juusvahvistin toimivat suurella vahvistuksella. Emitteri-degeneraatiolla vahvistussäädetyssä välitaajuusvahvisti-messa emitteriresistanssia, joka on kohinalähde vahvistimessa, pienennetään, mikä aikaansaa vahvistimelle suuren vahvistuksen. Täten pienennetyllä kohinaa kehittävällä vas-10 tuksella varustettuna välitaajuusvahvistimella on tyydyttävä signaalikohinatoisto. Lisäksi heikolla signaalilla virittimellä on tavallisesti vahvistus suuruusluokaltaan 40 dB. Virittimen signaalikohinasuhde määrää silloin viri-tin-välitaajuusjärjestelmän signaalikohinatoiston.

15 Kuitenkin, kun vastaanotetun televisiosignaalin voimakkuus lisääntyy, välitaajuusvahvistimen vahvistusta pienennetään, kuten lisäämällä vahvistimen emitteriresistanssia, mikä lisää emitteridegeneraatiota. Lisääntyvä emitteriresistanssi lisää kohinaa synnyttäviä lähteitä 20 järjestelmässä, mikä heikentää välitaajuussignaalikohina-toistoa. Kun vastaanotetun signaalin voimakkuus edelleen lisääntyy, virittimen vahvistusta pienennetään ja voidaan saavuttaa piste, jossa virittimen signaalikohinatoiston määrää välitaajuussignaalikohinatoisto. Siten on toivotta-25 vaa suunnitella välitaajuusvahvistin siten, että sillä on optimaalinen signaali-kohinatoisto voimakkaalla signaalilla, jona aikana välitaajuussignaalikohinatoisto määrää signaalikohinasuhteen viritin välitaajuusjärjestelmälle.

Esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaan on muo-30 dostettu vahvistussäädetty vahvistin, jolla on laaja vah-vistuksensäätöalue, joka läpikäydään muuttamalla yhteisenä tterikytketyn vahvistintransistorin kollektori-impe-danssia. Kollektorin kuormitusimpedanssiin sisältyy säädetty resistanssielin, jonka kanta-elektrodi on kytketty vahvis-35 tintransistorin kollektori-elektrodiin, emitterielektrodi

II

3 76455 vastaanottamaan vaihtelevan vahvistuksensäätövirran ja kollektorielektrodi vertailujännitepotentiaaliin-Signaalitaajuuksilla elimen kantaemitteriliitos toimii resistanssina, joka vaihtelee käänteisesti elimen kollektori-5 emitterivirtatien läpäisevän vahvistuksensäätövirran suh teen. Elimen kantaemitteriliitoksen resistanssin muuttaminen muuttaa vahvistintransistorin kollektorin kuormitus-impedanssia, jolloin vahvistintransistorin vahvistusta muutetaan muuttamalla sen kuormituskäyrää elimen vaihto-10 jänniteresistanssin funktiona. Elimen kollektoriemitteri-virtatie, jonka läpi vahvistusksensäätövirta kulkee, on erillinen transistorin esijännitepiiristä ja siten elimen säätö ei vaikuta vahvistintransistorin tasaesijännitteeseen.

Voimakkaalla signaalilla ohjattava kollektorin kuor-15 mitusimpedanssi pienennetään minimiarvoonsa maksimivahvis-tuksenalenemaa varten, mikä minimoi kohinalähteet vahvistimen ulostulossa.

Vahvistussäädetyn vahvistimen vahvistintransistorilla on tyypillisesti tietty määrä kollektorikantakapasitanssia, 20 mikä voi vaikuttaa haitallisesti vahvistimen toimintaa, kun sitä käytetään televisiovastaanottimen välitaajuusvahvis-timena. Televisiovastaanottimen välitaajuusvahvistinta edeltää tavallisesti taajuudenvalintapiiristö, joka muovaa välitaajuuskaistan. Kun välitaajuussignaalit kytketään täs-25 tä piiristöstä vahvistintransistorin kannalle, tehollinen sisääntulokapasitanssi, joka on vahvistintransistorin kollek-torikantakapasitanssin ja jännitevahvistuksen funktio, nähdään valintapiiristön ulostulossa osana vahvistimen sisään-tuloimpedanssia. Kun vahvistimen vahvistus kasvaa, läsnä-30 oleva sisääntulokapasitanssi kasvaa ja tämä kasvanut kapasitanssi virittää valintapiiristön uudestaan alemmalle taajuudelle. Televisiovastaanottimessa tämä uudelleen virittäminen virittää tehollisesti valintapiiristön pois kuva-kantoaallosta kohti värikantoaaltoa. Tämä heikentää tehol-35 lisesti videoinformaation signaalitasoa ja signaalikohina- 4 7645 5 suhdetta. Siten on toivottavaa suunnitella vahvistus-säädetty vahvistin siten, että vahvistimen sisääntulo-impedanssi pysyy vakiona koko vahvistuksensäätöalueella.

Esillä olevan keksinnön lisäpiirteen mukaan vahvistin-5 transistorin sisääntulo on puskuroitu lisäämällä emitteri-seuraajaksi kytketty transistori, joka erottaa kollektori-kantakapasitanssin edeltävästä piiristöstä. Vaihtoehtoisesti esitetään esillä olevan keksinnön suoritusmuoto, jossa toinen transistori on kytketty kaskadiin vahvistintransisto-10 rin kanssa, jännitevahvistuksen ja siten vahvistintransis-torin kollektorikantakapasitanssin stabiloimiseksi.

Oheisissa piirustuksissa kuvio 1 esittää osittain kaaviokuvana ja osittain lohkokaaviona esillä olevan keksinnön periaatteiden mukai-15 sesti konstruoidun vahvistussäädetyn vahvistimen, kuvio 2 esittää osittain kaaviokuvana ja osittain lohkokaaviona esillä olevan keksinnön toisen suoritusmuodon, jossa käytetään sisääntulon puskurointia, kuvio 3 esittää osittain kaaviokuvana ja osittain 20 lohkokaaviona esillä olevan keksinnön periaatteiden mukaisesti konstruoidun kaskadivahvistimen, ja kuvio 4 esittää kuormituskäyrämuutoksen, joka aikaansaa vahvistussäädön kuvioiden 1-3 vahvistimissa.

Kuviossa 1 esitetään vahvistussäädetty vahvistin, jo-25 hon kuuluu vahvistintransistorit 10 ja 12. Sisääntulosig-naali syötetään vahvistintransistorien kantaelektrodien väliin liittimiin 32 ja 34 ja vahvistettu ulostulosignaali johdetaan kahden transistorin kollektorielektrodien välistä liittimistä 36 ja 33. Kantaesijännite transistoreille 30 10 ja 12 syötetään vastuksilla 22 ja 24, jotka on kytket ty asianomaisten kantaelektrodien ja esijännitelähteen (Vbias) ν^1ϋη. Kahden vahvistintransistorin emitterit on kytketty yhteen vastuksilla 26 ja 28. Vastus 30 on kytketty vastusten 26 ja 28 välisen liitoksen 27 ja vertailupotentiaa-35 lipisteen (maa) väliin.

Il 5 76455

Kuormitusvastukset 18 ja 20 on kytketty vahvistin-transistorien asianomaisten kollektorielektrodien ja syöttö jännitelähteen (B+) väliin. Transistorien 10 ja 12 kollektorielektrodit on myös kytketty asianomaisten sää-5 dettyjen resistanssielimien 14 ja 16 kantaelektrodeille. Säädettyjen resistanssielimen kollektorielektrodit on kytketty maahan ja emitterielektrodit on kytketty yhteen.

AGC-järjestelmä 40 (automaattinen vahvistuksensäätöjärjes-telmä) on kytketty säädettyjen resistanssielimien yhdis-10 tettyihin emitterielektrodeihin ja syöttää vahvistuksen-säätövirtaa 1nn elimiin.

Säädetyt resistanssielimet 14 ja 16 voivat koostua tavanomaisista transistoreista ja esillä olevan keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa ne voivat toimia samalla 15 tavoin kuin säädetyt resistanssielimet, joita on kuvattu US-patenttihakemuksessa 143 033 otsikkona "GAIN-CONTROLLED AMPLIFIER USING A CONTROLLABLE ALTERNATING-CURRENT RESISTANCE" (Vahvistussäädetty vahvistin, jossa käytetään säädettävää vaih-tojännitevastusta), jätetty 23.4.1980. Lyhyesti tässä hake-20 muksessa kuvatut elimet on konstruoitu samalla tavoin kuin pystysuuntaiset PNP transistorit, joiden kanta-alue käsittää alueita oleellisesti luontaista (erittäin resistiivis-tä) puolijohdemateriaalia. Tämä luontainen alue erottaa P+ emitterialueen ja N+ kantakytkentäalueen etäisyydellä joka 25 on suurempi kuin virrankantajien vähemmistön diffuusiopi- tuus, jotka virrankantajat on injektoitu luontaiseen alueeseen emitterialueelta vahvistuksensäätövirran I emitterikollek-

CjC

torivirrasta riippuen. Elimen emitterikantaliitos toimii siten ei-tasasuuntaavana PIN diodina suuritaajuisille (ts. yli 30 1 MHz) signaaleille. Elimen emitterikantaliitoksen resistanssia moduloidaan virralla AGC-järjestelmästä 40 ja se pienenee kun I„ virta kasvaa. Oleellisesti koko I„„ vir-

CjC bL

ta virtaa elimen emitterikollektorivirtatiellä, ja vain pieni tasavirta virtaa elimen kannalla. Tämä kantavirta % 6 76455 on merkityksetön verrattuna transistorien 10 ja 12 emit-terivirtoinin ja siten se ei vaikuta vahvistintransistorien 10 ja 12 tasaesijännitteeseen.

Kuvion 1 järjestelyssä kunkin vahvistintransistorin 5 kollektorin kuormitusimpedanssi käsittää vastuksen (esimerkinomaisesti esitetty 1000 ohmia) rinnan säädetyn resistans-sielimen säädetyn kantaemitteriresistanssin kanssa. Elimien 14 ja 16 resistanssiltaan säädetyt kantaemitteriliitokset ovat tehollisesti rinnan kiinteiden kuormitusresistanssien 10 18 ja 20 kanssa, koska elimien 14 ja 16 yhdistetyt emitterit ovat tasapainoitetun vahvistinrakenteen keskipisteessä. Siten tähän liitokseen kehittyy nollasignaali, kun sisääntulo-liittimet 32 ja 34 vastaanottavat komplementaariset push-pull signaalit. (AGC-järjestelmän ulostulo voi olla myös ohitettu 15 signaalitaajuuksilta).

Vahvistimen vahvistussäätö aikaansaadaan muuttamalla virtaa In„. Kun vahvistuksensäätövirtaa muutetaan vah- vistimen vahvistuksen muuttamiseksi, säädetyn resistanssi-elimen kantaemitteriresistanssi muuttuu ja 1000 ohmin kuormi-20 tusvastuksen ja muuttuvan resistanssin rinnankytkennän impedanssi käyttäytyy, kuten on esitetty taulukossa 1.

Taulukko I

Vahvistuksen 1^, mA Kuormitusimpedanssi, Λ muutosalue 2 5 —-----

Maksimi vahv. 0,0 700 0,03 400 0,096 300 0,2 207 30 0,37 143 0,59 104 0,85 81

Minimi vahv. 1,0 73 35 Kollektorin kuormitusimpedanssin muutos johtaa muutokseen kunkin vahvistintransistorin kuormituskäyrässä, kuten on esitet-

W

7 76455 ty kuviossa 4. Katkoviivoilla esitetty kuormituskäyrä 214 edustaa 700 Λ kuormituskäyrää ja katkoviivoilla ja pisteillä kuvattu käyrä 212 edustaa 73 Λ kuormituskäyrää. Nimellinen 100 Λ kuormituskäyrä on esitetty yhtenäisellä 5 kuormituskäyrällä 210. Kuormituskäyrät on esitetty vah-vistintransistorin ominaiskäyrien päällä, jotka käyrät on merkitty sululla 200. Kuormituskäyrän muutos 700 ohmista 73 ohmiin muodostaa noin 20 dB vahvistuksensäätöalueen, kun vahvistintransistorin jännitevahvistus lasketaan kollektorin 10 kuormitusimpedanssin (kuormituskäyrä) ja vahvistintransis-torin ylimenokonduktanssin tulona.

Vvahv. = ZLgm (1> 15 Kuviossa 1 esitetystä vahvistuksensäätötekniikasta voidaan nähdä, että vahvistuksensäätötasavirta Inn virtaa AGC-jär- bl jestelmastä 40 maahan hajaantuen ja virraten säädettyjen resistanssielimien emitterikollektorivirtateiden läpi. Koska vain pieni tämän tasavirran kantavirtakomponentti vir-20 taa vahvistintransistorien 10 ja 12 kollektorielektrodeille ollen merkityksetön verrattuna kollektorivirtoihin vastusten 18 ja 20 läpi, vahvistintransistorien tasaesijännite säilyy oleellisesti vakiona vahvistuksensäädön aikana. Tämä on erityisen edullista, kun on kytketty kaskadiin useita vah-25 vistinasteita, koska tasajännitesiirtymiset eivät siirry asteesta toiseen. Vahvistimen lineaarista toimintaa lisätään, koska vahvistin ei siirry optimaalisesta tasajännitetoimin-tapisteestään minkään vahvistusmuutoksen aikana.

Kuvion 1 vahvistussäädetty vahvistin muodostaa paran-30 tuneen signaalikohinatoiston verrattuna konventionaaliseen emitteridegeneraatiolla vahvistussäädettyyn vahvistimeen. Kuten edellä on mainittu signaalikohinatoisto vahvistussää-detyssä television välitaajuusvahvistimessa on tärkein voimakkaalla signaalilla (minimivahvistus), jolloin viritin-35 välitaajuusvahvistin yhdistelmän signaalikohinatoiston määrää 8 76455 välitaajuusvahvistimen signaalikohinatoisto. Yleinen väli-taajuusvahvistimen kohinatoiston mitta on käytettyjen resistanssien koko, koska vastukset toimivat koninalähtei-nä välitaajuusjärjestelmissä. Emitteridegeneraatioltaan 5 moduloidussa vahvistimessa degeneraatiota vähennetään lisäämällä emitteriresistanssia voimakkaalla signaalilla, mikä vähentää vahvistimen vahvistusta- Tämä lisäys resistanssissa lisää vahvistimen kohinalähteitä aikana, jona signaalikohinatoisto on kaikkein kriittisin. Mutta kuvion 10 1 järjestelyssä kollektorin kuormitusresistanssia vähenne tään alhaisemman kuorma-arvon saamiseksi voimakkaalla signaalilla, kuten on esitetty taulukossa 1. Siten voimakkaalla signaalilla vahvistimen vahvistusta vähennetään vähentämällä kollektorin kuormitusresistanssia, mikä siten vä-15 hentää kohinaa kehittävää resistanssia vahvistimen ulostulossa. Tällä tavoin välitaajuusvahvistimen signaalikohina-toistoa parannetaan aikana, jona välitaajuussignaalikonina-toisto tulee kriittisimmäksi.

Koska vahvistimen tasaesijännite säilyy oleellisesti 20 vakiona, vahvistintransistorit 10 ja 12 voidaan tasaesijän-nittää muodostamaan halutut vahvistuksensäätöalue ja vahvistimen signaalien käsittelyominaisuudet. Kaavasta (1) nähdään, että vahvistus on gm:n funktio, joka puolestaan on funktio kollektorivirrasta: 25 g = — = -9- /1 / (2) -*τη c 1 c Kt dyc be 30 missä /Ic/ ilmoittaa kollektorin lepovirran tason. Valitsemalla kuvion 1 järjestelyn vastuksille sopivat arvot kollektorin lepovirta ja siten haluttu g^ voidaan valita.

Signaalien käsittelykyky on myös tasaesijännitteen funktio. Vahvistintransistorit 10 ja 12 kykenevät line-35 aariseen toimintaan sisääntulosignaaleilla noin 13 mV tasolle asti niiden kantaemitteriliitoksen yli. Valitsemalla li 9 76455 huolellisesti kantaemitteriesijännite ja emitterivastukset 26 ja 28 tämä 13 mV:n käsittelykyky voidaan saavuttaa. Vahvistintransistorien dynaaminen emitteriresistanssi, γ&, on funktio emitterin tasavirrasta vaihdellen esim. 70 oh-5 mistä (mukaanlukien liitosresistanssi) 1,5 mA emitteri- virralla noin 20 ohmiin 3 mArlla. Jos vahvistintransistori on esijännitetty noin 1 mA emitterivirralle re:n arvo on noin 40 ohmia ja liittimeen 32 tai 34 syötetty sisääntulo-signaali pudotetaan tämän resistanssin ja emitterivastuk-10 sen 26 (tai 28) yli. Koska komplementaarinen sisääntulo-signaali syötetään liittimien 32 ja 34 väliin, vastusten 26 ja 23 liitos 27 on tasapaino!tetun rakenteen keskipisteessä, mikä johtaa nollasignaaliin tässä pisteessä. Pisteen 27 ollessa todellinen signaalin maapiste sisääntulo-15 signaali pudotetaan tehollisesti kunkin transistorin re:n ja emitterivastusten 26 ja 28 yli, esimerkinomaisesti kuvattu 40 ohmiksi. Tässä esimerkissä r on noin 40 ohmia e ja käsittelee 13 mV sisääntulosignaalia; siten 13 mV lisää signaalista pudotetaan 40 ohmin vastuksen 26 tai 28 yli.

20 Vahvistin kykenee siten säröttömään toimintaan sisääntulo-signaalien kuhunkin liittimeen ollessa aina 26 mV asti. Esijännittämällä transistorit 10 ja 12 rg:n ja emitterire-sistanssin eri suhteille tätä kykyä voidaan lisätä tai vähentää halutulla tavalla.

25 Kuvion 1 järjestelyssä vahvistintransistorien 10 ja 12 kollektorikantakapasitanssit voivat heikentää vahvistimen toimintaa, kun sitä käytetään televisiovastaanottimen välitaajuusvahvistinasteena. Tämän kapasitanssin aiheuttama takaisinkytkentä voi pienentää vahvistimen vahvistusta ja 30 vaihteleva impedanssi sisääntuloelektrodeilla voi virittää uudestaan edeltävät valintapiirit, jotka on kytketty liittimien 32 ja 34. Kuvion 2 järjestelyssä näiden kollektori-kantakapasitanssien vaikutuksia on vähennetty ja lisäpiirteitä on tuotu esiin. Kuvion 2 komponenteilla, jotka suo-35 rittavat saman tehtävän kun kuvion 1 komponentti, on samat viitenumerot.

10 7645 5

Kuvion 2 järjestelyssä vahvistintransistorit 10 ja 12 on puskuroitu kantasisääntuloistaan emitteriseuraajaksi kytketyillä transistoreilla 50 ja 52. Liitin 32 ja esi-jännitevastus 22 on kytketty transistorin 50 kannalle/ 5 jonka transistorin emitteri on kytketty transistorin 10 kannalle ja vastukseen 54. Liitin 34 ja esijännitevastus 24 on kytketty transistorin 52 kannalle, jonka transistorin emitteri on kytketty transistorin 12 kannalle ja vastukseen 56. Vastukset 54 ja 56 on liitetty yhteen ja kytketty maa-10 hän liitoksestaan vastuksella 58.

Transistorien 10 ja 12 emitterit on liitetty yhteen vastuksen 62 ja korostuskondensaattorin 64 rinnakkaisyhdis-telmällä ja vastusten 66 ja 67 sarjakytkentäyhdistelmällä. Vastusten 66 ja 67 liitos on kytketty maahan pinchvastuksen 15 68 ja vastuksen 69 rinnankytkennän kautta.

Transistorien 50 ja 52 kollektorit on kytketty yhteen ja ne vastaanottavat syöttöjännitteen esijännitesyötöstä 70. Esijännitesyöttö 70 muodostaa myös syöttöjännitteen kol-lektorien kuormitusvastuksille 18 ja 20.

20 Transistorien 10 ja 12 kollektorikantakapasitanssien vaikutukset ovat läsnä näiden transistorien kannoilla. Kuitenkin nämä vaikutukset on puskuroitu sisääntuloliittimiltä 32 ja 34 emitteriseuraajiksi kytketyillä transistoreilla 50 ja 52. Sisääntuloimpedanssit transistorien 50 ja 52 kan-25 noilla säilyvät oleellisesti vakioina, koska transistorien 10 ja 12 kollektorikantakapasitanssien muutosten vaikutus vahvistuksen muutoksen aikana jaetaan tehollisesti puskuri-transistorien betoilla (β ). Transistorien 50 ja 52 emitte-rien vastaavat liitokset ja transistorien 10 ja 12 kannat säi-30 lyvät kiinteällä tasaesijännitetasolla esijännitevastusten 54, 56 ja 58 liitosten johdosta.

Yhdistelmä 60 muodostaa kiinteän emitteri-impedanssin vaihtojännitesignaaleilie, jotka syötetään vahvistintransis-toreille ja myös kompensoi piiristä toiseen esiintyvien vas-35 tusarvojen erojen vaikutuksen. Transistorit 10 ja 12 on esi-

II

n 76455 jännitetty siten, että kummallakin on noin 20 ohmin r . Rinnakkaisyhdistelmällä 60 käyttäen kuviossa 2 esimerkinomaisesti annettuja komponenttiarvoja on noin 120 ohmin impedanssi tavanomaisilla NTSC-järjestelmän välitaajuus-5 taajuuksilla (noin 50 MHz). Koska rinnakkaisyhdistelmä 40 on kytketty tasapainotetun vahvistimen emitterien väliin, impedanssin keskipisteeseen muodostuu oleellisesti nollasignaali aiheuttaen kullekin transistorille tehollisesti 60 ohmin impedanssin transistorin emitterin ja sig-10 naalimaan välille. Siten kumpikin vahvistintransistori voi käsitellä 50 mV sisääntulosignaalin ilman säröä koska 13 mV putoaa 20 ohmin re:n yli ja 39 mV putoaa 60 ohmin emitte-riresistanssin yli.

Kun kuvion 2 piiriä valmistetaan suuressa määrässä 15 integroituna piirinä, piirin vastusarvojen suhteet pyrkivät pysymään vakiona, mutta vastaavien vastusten absoluuttiset arvot piiristä toiseen voivat muuttua. Näillä muutoksilla on vähäinen vaikutus vahvistuskaavasta (1) laskettuun tulokseen, koska lisäykset kuormitusvastusten 18 ja 20 arvois-20 sa kasvattavat Z^:ää mutta myös pienentävät kollektori- virtaa, mikä pienentää g^iää, kuten nähdään kaavasta (2). Siten muutokset gm:ssä ja ZL:ssä pyrkivät kumoamaan toisensa.

Kuitenkin vahvistimen tehohäviön minimoimiseksi vahvistin toimii konventionaalisesti vahvistimen taajuus-vah-25 vistuskäyrän yläpään käännepisteessä. Lisäysten vahvistimen vastusarvoissa on havaittu aiheuttavan vahvistimen sammumisen alemmilla taajuuksilla aiheuttaen niinkin suuren kuin 3dB aleneman vahvistimen vahvistukseen signaalitaajuuksilla. Kondensaattorin 64 tehtävä on korostaa vahvistimen vastetta 30 sen nimellisellä toimintataajuudella, joka tässä esimerkissä on 50 MHz. Jos vastuksen 62 arvoa lisätään tietyssä integroidussa piirissä vastuksen suurta arvoa hallitsee suhteellisesti pienempi kondensaattorin 64 reaktiivinen impedanssi, joka ei muutu merkittävästi. Siten transistorien 10 ja 12 emitte-35 rien signaali-impedanssit säilyvät varsin kapealla alueella 76455 12 siten estäen vahvistimen merkittävän emitteridegeneraation aleneman piiristä toiseen. Emitteridegeneraation. määrän säilyminen estää siten merkittävät laskut vahvistimen vahvistuksessa piiristä toiseen.

5 Pinch-vastuksen 68 tehtävä on kompensoida beta (/Ö) muutokset vahvistintransistoreissa piiristä toiseen. Jos piirin transistorien betat ovat pienemmät kuin halutaan tietyssä integroidussa piirissä, transistorien kantavirrat lisääntyvät. Transistorien 50 ja 52 tapauksessa lisääntyvä 10 kantavirta aiheuttaa haluttua suuremman jännitepudotuksen vastusten 22 ja 24 yli ja siten alemmat kantaesijännite-tasot. Alempien esijännitetasojen vaikutus pienentää transistorien 10 ja 12 johtamaa lepovirtaa, mikä johtaa nousuun tasa jänni tetasoissa ulostuloliittimissä 36 ja 38. Kun useita 15 asteita on kytketty kaskadiin vahvistuksen ja vahvistuksen säädön lisäämiseksi, näiden ulostulojännitteiden nousun vaikutukset muuttavat peräkkäisten vahvistinasteiden esi-jännitettä. Kuitenkin pinch-vastus 63 kompensoi nämä /S erot, koska sen resistanssi vaihtelee piirin transistorien /β :n 20 funktiona. Jos tietyn piirin /β on alhainen saaden vahvis-tintransistorin johtamaan vähäisemmän virtamäärän, pinch-vastuksen arvo tulee myös olemaan pieni, mikä lisää virtaa transistorien 10 ja 12 läpi siten kumoten betan aiheuttaman laskun. Tällä tavoin vahvistimen esi jännite on stabiloitu betan 25 erojen suhteen. Pinch-vastuksen 68 nimellisarvo on valittu siten, että se yhdessä rinnakkaisen vastuksen 69 kanssa muodostaa halutun nimellisen emitteriesijännitteen transistoreille 10 ja 12.

Kuvion 2 järjestelyn tasapainon toiminta on oleelli-30 sesti sama kuin kuvion 1 yhteydessä kuvattu.

Vaihtoehtoinen suoritusmuoto, mikä vähentää kollektori-kantakapasitanssin vaikutuksia, on esitetty kuviossa 3, jossa komponenteilla, jotka toimivat samoin kuin kuvion 2 komponentit, on samat viitenumerot. Kuvion 3 järjestely sisältää 35 kaskodikytketyt ulostulot, joissa on transistorit 82 ja 84, joiden emitterielektrodit on kytketty transistorien 10 ja 12

II

13 764 5 5 vastaaviin kollektoreihin. Transistorin 82 kollektori on kytketty säädetyn resistanssielimen 14 kantaan ja vastukseen 18 ja transistorin 84 kollektori on kytketty säädetyn resistanssielimen 16 kantaan ja vastukseen 20. Transistorien 5 82 ja 84 kannat on kytketty yhteen ja ne on ohitettu signaa- litaajuuksilta kondensaattorilla 88. Jännitteenjakaja, johon kuuluu sarjaan kytketyt vastukset 86 ja 87, on kytketty esijännitesyötön 70 ja maan väliin ja se muodostaa kantaesi-jännitteen transistoreille 82 ja 84 kahden vastuksen lii-10 tokseen.

Kuvion 3 kaskodirakenteessa transistorit 10 ja 12 toimivat virtalähteinä transistorien 82 ja 84 emittereille. Signaalijännitevahvistus muodostetaan ylemmillä kaskoditran-sistoreilla 82 ja 84 ja transistorien 10 ja 12 kollekto-15 rien signaalitasot ovat pienet ja oleellisesti vakiot. Koska signaalitasot transistorien 10 ja 12 kollektoreilla ovat oleellisesti vakiot, muuttuvia signaalijännitteitä ei syötetä takaisin kollektoreilta transistorien 10 ja 12 kannoille, mikä merkitsee että sisääntuloimpedanssit liittimissä 32 20 ja 34 ovat oleellisesti vakiot koko vahvistuksensäätöalueel- la. Kuitenkin transistorien 82 ja 84 kollektorikantakapasitans-sien läpi tulee olemaan merkittäviä muutoksia kollektori-kantatakaisinkytkennässä. Mutta koska transistorien 82 ja 84 kannat on ohitettu maahan signaalitaajuuksilla, tämä takai-25 sinkytkentä ei vaikuta signaalitasoihin transistorien 82 ja 84 kannoilla ja emittereillä eikä siten vaikuta vahvistimen sisääntuloimpedanssiin. Kuvan 3 vahvistimessa tasapaino toimii samalla tavoin kuin kuvioiden 1 ja 2 järjestelmissä. Esitetyt suoritusmuodot voivat toimia myös modulaattoreina.

30 Modulaattoritoimintaa varten AGC-järjestelmä 40, joka syöttää säätövirtaa I^, korvataan vahvistimella, joka syöttää moduloivan virran I c, joka edustaa moduloivaa informaatiosig-naalia. Säädettyjen resistanssielimien 14 ja 16 resistanssi muuttuu tällöin tämän moduloidun virran funktiona, joka muut-35 taa vahvistintransistorien 10 ja 12 (tai kaskodikytkettyjen 14 76455 transistorien 10, 82 ja 12, 84 vahvistusta moduloidun virran informaation funktiona. Kantoaaltosignaali syötetään sisääntuloliittimien 32 ja 34 väliin ja siten tuotetaan kantoaalto, joka on amplitudimoduloitu moduloidun 5 virran informaatiolla, ulostuloliittimien 36 ja 38 väliin.

Il 15 7645 5

Patenttivaatimukset: 1. Vahvistussäädetty vahvistin, joka käsittää ensimmäisen vahvistintransistorin(10), jolla on kantaleketrodi kyt- 5 kettynä sisääntuloliittimeen (32) , kollektorielektrodi, kytkettynä ulostuloliittimeen (36) ja emitterielektrodi, esijän-nitevälineet (22, VBIAS) t jotka on kytketty mainittuihin kanta-, kollektori- ja emitterielektrodeihin esi jännitteen syöttämiseksi transistorille, ja vahvistuksensäätövirran lähteen 10 (40) , tunnettu ensimmäisestä muutettavasta impedans- sielimestä (14), jolla on ensimmäinen elektrodi (kanta) kytkettynä transistorin kollektorielektrodiin, toinen elektrodi (kollektori) kytkettynä vertailujännitelähteeseen ja kolmas elektrodi (emitteri) kytkettynä mainittuun vahvis-15 tuksensäätövirran lähteeseen, jolloin ensimmäisen muutettavan impedanssielimen pääjohtavuustie on mainittujen toisen ja kolmannen elektrodin välillä ja ensimmäinen muutettava impedanssielin edustaa transistorin (10) kuormaimpe-danssia (14) ja reagoi vahvistuksensäätövirtaan impedans-20 sin kehittämiseksi ensimmäisen ja kolmannen elektrodin välille, joka impedanssi on vahvistuksensäätövirran suuruuden funktio, jolloin ensimmäisen elektrodin johtama virta on oleellisesti pienempi kuin pääjohtavuustien virta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vahvistussäädetty 25 vahvistin, tunnettu siitä, että oleellisesti koko vahvistuksensäätövirta kulkee lähteen ja vertailupotenti-aalipisteen välillä muutettavan impedanssielimen toisen ja kolmannen elektrodin välisen virtatien läpi ja oleellisesti lainkaan vahvistuksensäätövirtaa ei kulje muutettavan 30 impedanssielimen ensimmäisen ja kolmannen elektrodin välisen virtatien läpi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vahvistussäädetty vahvistin, tunnettu siitä, että vahvistuksensäätövirran virtatie on oleellisesti riippumaton esijännitevä- 35 lineistä.

76455 16 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen vahvistus-säädetty vahvistin, tunnettu siitä, että muutettava impedanssielin sisältää transistorin (14) ja ensimmäinen elektrodi on kantaelektrodi, toinen elektrodi on kollektori- 5 elektrodi ja kolmas elektrodi on emitterielektrodi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vahvistussäädetty vahvistin, tunnettu toisesta vahvistintransisto-rista (12), jolla on kantaelektrodi kytkettynä toiseen si-sääntuloliittimeen (34), kollektorielektrodi kytkettynä 10 toiseen ulostuloliittimeen (38) ja emitterielektrodi, jolloin mainitut esijännitevälineet kytkevät ensimmäisen ja toisen vahvistintransistorin differentiaalivahvistimeksi (10, 12) ja niihin kuuluu ensimmäinen ja toinen vastus (18, 20), jotka kumpikin on kytketty vastaavasti ensimmäi-15 sen ja toisen transistorin kollektorielektrodin ja syöttö-jännitelähteen väliin, emitterin esijännite-elimet (26, 28, 30), jotka on kytketty transistorien emitterien ja vertailupotentiaalipisteen väliin ja toisen muutettavasta impedanssielimestä (16) , jonka ensimmäinen elektrodi on kyt-20 ketty vahvistuksensäätövirran lähteeseen, toinen elektrodi vertailupotentiaalipisteeseen ja kolmas elektrodi toisen vahvistintransistorin kollektorielektrodiin, ja jolla on ensimmäisen ja kolmannen elektrodin välillä impedanssi, joka on funktio vahvistuksensäätövirrasta, joka virtaa 25 ensimmäisen ja toisen elektrodin välillä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen vahvistussäädetty vahvistin, tunnettu siitä, että emitterin esijän-nite-elimiin kuuluu kolmas ja neljäs sarjaan kytketty vastus (26, 28) ja viides vastus (30), joka on kytketty kol- 30 mannen ja neljännen vastuksen välisen liitoksen ja vertailupotentiaalipisteen (maa) väliin.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen vahvistus-säädetty vahvistin, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen muutettava impedanssielin ovat transistoreja 35 (14, 16) ja ensimmäinen elektrodi on emitterielektrodi,

II

76455 17 toinen elektrodi on kollektorielektrodi ja kolmas elektrodi on kantaelektrodi.

8. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen vahvistus-säädetty vahvistin, tunnettu siitä, että käyttöä 5 televisiovastaanottimen välitaajuusvahvistimena varten sisältää vahvistuksensäätövirran lähde automaattisen vahvis-tuksensäätöpiirin (40) ja muutettavan impedanssielimen (14, 16) ensimmäinen elektrodi on riippuvainen mainitusta automaattisesta vahvistuksensäätöpiiristä (40) mainitun muu-10 tettavan impedanssin kehittämiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen vahvistussäädetty vahvistin, tunnettu siitä, että ensimmäinen ja toinen muutettava impedanssielin ovat transistoreja (14, 16) ja ensimmäinen elektrodi on emitterielektrodi, toinen 15 elektrodi on kollektorielektrodi ja kolmas elektrodi on kantaelektrodi.

10. Patenttivaatimuksen 5, 8 tai 9 mukainen vahvistussäädetty vahvistin, tunnettu kolmannesta ja neljännestä transistorista (50, 52) joiden molempien kan- 20 taelektrodi on kytketty yhteen sisääntuloliittimistä, emitterielektrodi vastaaviin ensimmäisen ja toisen transistorin kantaelektrodeihin, ja kollektorielektrodi syöttö-jännitelähteeseen.

11. Patenttivaatimuksen 5 tai 8 mukainen vahvistus-25 säädetty vahvistin, tunnettu siitä, että mainittuihin emitterin esijännite-elimiin kuuluu kondensaattori (64), joka on kytketty rinnan mainitun ensimmäisen resistanssin kanssa.

12. Patenttivaatimuksen 5, 8 tai 9 mukainen vahvis-30 tussäädetty vahvistin, tunnettu kolmannesta ja neljännestä transistorista (82, 84), joiden kummankin kol-lektoriemitteriväli on kytketty vastaavien ensimmäisen ja toisen transistorin (10, 12) kollektorielektrodien ja vastaavien ulostuloliittimien (36, 38) väliin, ja kanta-35 elektrodi vastaanottamaan esijännitteen ja on ohitettu 18 76455 vaihtojännitesignaaleilta, jolloin mainitut ensimmäinen ja toinen vastus (18, 20) on kytketty vastaavien ulostulo-liittimien (36, 38) ja syöttöjännitelähteen väliin, ja mainittujen ensimmäisen ja toisen muutettavan impedanssi-5 elimen kolmannet elektrodit on kytketty vastaaviin ulos-tuloliittimiin (36, 38).

13. Patenttivaatimuksen 5 mukainen vahvistussäädet-ty vahvistin, tunnettu siitä, että modulaattori-käyttöä varten vahvistuksensäätövirran lähde syöttää mo-10 duloivan virran ja ensimmäisen ja toisen muutettavan impe-danssielimen ensimmäinen elektrodi on kytketty vastaanottamaan moduloivan virran muodostaakseen ensimmäisen ja kolmannen elektrodin välille resistanssin, joka on ensimmäisen ja toisen elektrodin välillä kulkevan moduloivan 15 virran funktio.

Il