NL8001269A - Omschakelbare, over een brede band van frequenties werkzame versterker. - Google Patents

Description

* - JST.O. 28.581

Omschakelbare, over een brede band van frequenties werkzame versterker.

De uitvinding betreft een versterker, die over een brede band van frequenties werkzaam is, voortaan kortweg breedbandige hf versterker genoemd, die onder besturing van een uitwendig commando vanuit een toestand, waarin versterking plaatsvindt, kan worden omge-5 schakeld naar een toestand, waarin verzwakking plaatsvindt en omgekeerd en die is uitgerust met een differentieversterker-ingangstrap, een tussen de polen van de voedingsspanning aangebrachte spannings-delerschakeling voor de potentiaalinstelling aan de differentie-versterker, alsmede met een lekstroomketen, waardoorheen in de uitge-10 schakelde toestand van de differentieversterker een gelijkstroom loopt, die de aan de belastingsweerstand optredende gelijkspanning in stand houdt.

Bij een breedbandige versterker is in het algemeen een RC-orgaan in de versterkingsweg aangebracht, dat de onderste grensfrequentie 15 van de versterker bepaalt. Als bij het in- of uitschakelen van de versterker een potentiaalsprong aan de uitgang van de versterker optreedt, moet deze potentiaalsprong eerst via de capaciteit van het RC-orgaan worden gecompenseerd, hetgeen tot betrekkelijk lange en veelal ongewenste omschakeltijden aanleiding geeft. Om deze 20 redenen werd getracht het optreden van dergelijke potentiaalsprongen aan de uitgang van de versterker te verhinderen. Voor dit doel werd bijvoorbeeld een vier-kwadrantenvermenigvuldiger toegepast. Bij een dergelijke inrichting wordt echter een deel van de hf ingangsspanning via de onvermijdelijke inwendige capaciteit van de toegepaste 25 schakelelementen, zoals transistoren, zelfs bij uitgeschakelde differentieversterker op de uitgang overgebracht, zodat deze inrichting het nadeel heeft, dat de verzwakking niet zo groot kan worden gemaakt als voor vele toepassingen vereist wordt.

De uitvinding heeft als doel een omschakelbare breedbandige 50 hf versterker van de genoemde soort te verschaffen, die bijvoorbeeld een onderste grensfrequentie van 100 kHz kan hebben en. die binnen slechts enkele microseconden vanuit de toestand, waarin versterking plaatsvindt, kan worden omgeschakeld naar de toestand, waarin een uiterst hoge verzwakking optreedt; de verhouding tussen ver-55 sterking en verzwakking moet daarbij van de orde van 80 dB zijn.

Voorts moet de schakeling monolithisch integreerbaar zijn en een zo klein mogelijk aantal schakelelementen omvatten.

800 12 69 2

Dit doel wordt bereikt als de schakeling volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt is, dat ter verkrijging van een zo hoog mogelijke verzwakking aan de uitgangszijde van het wisselspannings-signaal, dat in de uitgeschakelde toestand van de versterker aan 5zijn ingang wordt toegevoerd, in ten minste één der collectorstroom-ketens van de differentieversterkertransistoren, tussen de collector en de in deze stroomketen gelegen belastingsweerstand, de emitter-collectorweg van een extra transistor is opgenomen, waarbij de 10 basis van deze, in basisschakeling bedreven extra transistor voor hoge frequenties via een lage impedantie aan de referentiepotentiaal is gelegd, zodat de capacitieve koppeling tussen de ingang en de uitgang van de versterkerschakeling is verkleind.

Voor het voor hoge frequenties via een lage impedantie aan de 15 referentiepotentiaal leggen van de basis van de extra transistor, kan tussen de basis en de referentiepotentiaal een differentiaal-weerstand van lage waarde worden opgenomen, die bijvoorbeeld kan bestaan uit dioden, die in de doorlaatrichting worden bedreven. Bij voorkeur worden hiervoor dioden in de spanningsdelerketen gebruikt, 20 die voor de potentiaalinstelling aan de differentieversterker dient.

Hierbij kan hetzelfde aantal dioden in de spanningsdelerketen worden gebruikt, dat ook in de bekende schakeling is toegepast, indien volgens een verder kenmerk van de uitvinding de stroombron van de differentieversterker in de stroomtak tussen de emitters 25 van de versterkertransistoren en de referentiepotentiaal is opgenomen en indien schakelmiddelen zijn toegepast, door middel waarvan de stroombron en de lekstroomweg gelijktijdig zodanig kunnen worden geschakeld, dat telkens slechts in één dezer stroomketens stroom .. .

kan lopen.

30 Het is daarbij mogelijk de stroombron via een schakeltransistor direct met de referentiepotentiaal te verbinden en deze schakeltransistor door middel van een uitwendig toegevoerd besturings-commando te besturen. Het bestruingscommando wordt hierbij via een schakeltransistor in de lekstroomweg toegevoerd, via welke de 35 op de stroombron volgende schakeltransistor wordt bestuurd op een wijze, die later nog nader zal worden toegelicht.

Het is anderszijds echter ook mogelijk de stroombron uit te schakelen door de van de spanningsdeler afgeleide voedingsspanning van de stroombron kort te sluiten met behulp van een schakeltransis-40 tor, die via het besturingscommando wordt bestuurd. Yia een verdere, gelijktijdig bestuurde schakeltransistor wordt dan de lekstroomweg 800 1 2 69 3 gesloten, zodat de aan de belastingsweerstand optredende gelijkspanning, onafhankelijk van de bedrijfstoestand van de differentie-versterker niet verandert. Ben omschakeling van de differentie-versterker van de versterkings- naar de verzwakkingstoestand of 5 omgekeerd kan dan plaatsvinden in een tijdsperiode, die aanmerkelijk korter is dan hetgeen overeenkomt met de reciproke waarde van de onderste grensfrequentie.

Door toepassing van de maatregelen volgens de uitvinding is het mogelijk een verhouding tussen versterking en verzwakking worden 10 bereikt, die minstens 80 dB bedraagt. Dit resultaat werd bereikt bij een schakeling, die werd bedreven met een gestabiliseerde gelijkspanning van slechts 6 Y.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening, waarin 15 fig. 1 het schema toont van een bekende schakeling, die eerst zal worden beschreven ter nadere verduidelijking van de uitvinding.

Big. 2 toont het schema van een bepaald uitvoeringsvoorbeeld van de versterker volgens de uitvinding, terwijl de fig. 3» 4 en 5 schema's van andere uitvoeringsvormen laten 20 zien en fig. 6 diagrammen van spanningen laat zien, waarnaar zal worden verwezen bij de beschrijving van de werking van de schakeling volgens de uitvinding.

Big. 1 laat het schema zien van een bekende, vier-kwadranten-multiplicator, die bestaat uit twee differentieversterkers, waarbij 25 de eigenlijke signaalversterking tot stand wordt gebracht door de differentieversterker, die door de transistoren T, en T. wordt o 4 gevormd. De tweede differentieversterker, die door de transistoren .

T.| en ^ wordt gevormd,dient voor het overnemen van de stroom als de differentieversterker met de transistoren en is uitge-30 schakeld. Bij beide differentieversterkers zijn de emitters van de betrokken transistoren met elkaar verbonden en respectievelijk in de collectorstroomketen van een transistor respectievelijk opgenomen, waarvan de emitter via een weerstand Rg respectievelijk met een stroombron is verbonden. De stroombron bestaat uit een 35 transistor 3?^ met een stroominstelweerstand R^ in de emitterketen van de transistor. De potentiaal aan de basis van de transistor wordt ingesteld met behulp van de dioden D^ en Dg, waaraan een spanning van ongeveer 1,4 V optreedt.

De basis van de transistor vormt de pulsingang voor het in-40 en uitschakelen van de versterker. Deze ingang is via de weerstand 80 0 1 2 69 4 R^2 verbonden met de basis van de transistor Tg en de basispotentiaal van deze transistor van ongeveer 2,1 Y wordt ingesteld met behulp van de diode D^, die in serie geschakeld is met de dioden 3)^ en Dg. Een verdere diode D^, die in serie geschakeld is met de 5 dioden D^ t/m D^, bepaalt via de weerstanden en R^q de basispotentialen van de transistoren T^ en Tg en van de transistoren T^ en T^, waarbij aan het potentiaalaftakpunt aan de diode D^ een potentiaal van ongeveer 2,8 Y optreedt. In de collectorketen van de transistor T^ van de differentieversterker is de met de voedings-10 gelijkstroombron verbonden weerstand R^ opgenomen. Yan het verbindingspunt tussen de weerstand R^ en de collector van de transistor T^ wordt het uitgangssignaal afgenomen, dat via de uitgangsverster-ker T^g en het RC-orgaan, dat uit de capaciteit C en de weerstand Rg bestaat, aan de uitgang ïï ^ toegevoerd. Het genoemde verbindings-15 punt tussen de weerstand R^ en de collector van de transistor T^ is voorts verbonden met de collector van de transistor Tg van de tweede differentieversterker.

De breedbandige versterker is ingeschakeld wanneer aan de ingang D, die naar de basis van de transistor T^ leidt, een potentiaal 20 van bijvoorbeeld 0 Y optreedt. In dat geval loopt over de transistor

Tg een stroom, die met behulp van de weerstand R^ wordt ingesteld.

Deze stroom draagt bijvoorbeeld twee mA. Telkens de helft van deze gelijkstroom loopt vanuit de voedingsgelijkstroombron over de transistor T^ respectievelijk over de belastingsweerstand R^ en de 25 transistor T^ van de bijbehorende differentieversterker. Bij een praktisch uitgevoerde schakeling had de versterking Y bij een s weerstand R^ = 1,5 kOhm en een voedingsgelijkspanning van 6 Y een waarde van 22, hetgeen overeenkomt met 26,8 dB,

Als aan de impulsingang D een positief signaal wordt toegevoerd, 30 wordt de transistor Tg geblokkeerd, waardoor de door de transistoren T^ en T^ gevormde differentieversterker wordt uitgeschakeld. De stroom van bijvoorbeeld 2 mA, die tot op dit ogenblik via de differentieversterker met de transistoren T^ en T^ liep, zal nu in twee gelijke delen over de door de transistoren T^ en Tg gevormde 35 differentieversterker weglekken. Daar dus over de transistor Tg alleen een stroom van 1 mA loopt, die wederom via de weerstand R^ wordt opgenomen, moet de gelijkspanningspotentiaal aan het verbindingspunt tussen de weerstand R^en de transistor T^ constant blijven, zodat geen potentiaalsprong, die de schakeltijden kan 40 beïnvloeden, aan de uitgang van de versterker optreedt.

80 0 1 2 69 5 r 4

De bases van de transistoren T1 en Tg zijn aan de gemeenschappelijke aansluiting A door een condensator voor hoge frequenties ontkoppeld, zodat langs deze weg geen hoogfrequente spanningen aan de belastingsweerstand R^ kunnen worden opgewekt. Hierbij wordt 5 van de veronderstelling uitgegaan, dat bovendien aan de signaal-ingang B een hf signaal wordt toegevoerd. Een deel van deze hf in-gangswisselspanning wordt echter via de onvermijdelijke collector-basiscapaciteit van de transistor op de weerstand R^ over gebracht. Deze, voor de gebruikte schakelelementen specifieke eigen 10 capaciteit is ten overvloede in het in fig, 1 getoonde schema nader aangegeven. Yoor bepaalde breedbandige versterkers wordt geeist, dat tussen de uitgangswisselspanning in de ingeschakelde toestand van de versterker en de nog aanwezige restwisselspanning bij uitgeschakelde versterker een verschil van bijvoorbeeld 80 dB 15 bestaat. Uitgaande van een versterking van 26,8 dB bij ingeschakelde versterker, moet dan de verzwakking bij de in fig. 1 getoonde schakeling 53»2 dB bedragen, hetgeen de 4^0-voudige waarde overeen, komt. Bij de schakeling volgens fig. 1 zou dit betekenen, dat de capaciteit niet groter dan 25 . 10“^ pE mag zijn. Bij een 20 geïntegeerde transistor is deze capaciteit echter gewoonlijk ongeveer 100 maal groter, zodat de vereiste verzwakking niet kan worden verkregen bij een schakeling van het in fig. 1 getoonde type.

Fig. 2 toont het schema van een bepaalde uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uitvinding. Deze schakeling omvat wederom 25 een differentieversterker, die door de transistoren T, en T. wordt 3 4 gevormd. De emitters van deze twee transistoren zijn met elkaar verbonden en op een stroombron aangesloten. De bases van de transistoren,,.·--.... t en vormen respectievelijk de inverterende en de niet-inver-terende ingang van de versterker.

30 De stroombron bestaat uit de transistor Tj, waarvan de collector met de emitters van de transistoren en is verbonden, terwijl in de emitterketen van de transistor Tj de weerstand R^ en de colleetor-emitterweg van de schakeltransistor zijn opgenomen.

De gelijkspanning aan de basis van de transistor Tj wordt afgenomen 35van een serieschakeling van gelijkrichtende schakelelementen D^ t/m D^, die in serie met de weerstand Rg tussen de polen van de gelijk-stroomvoedingsbron is opgenomen. In de schakeling volgens fig. 2 zijn de dioden D^ en Dg parallel aan de basis-emitterweg van de transistor Tj en de emitterketen van deze transistor aangebracht.

40Aan de basis van de transistor Tj ligt dus een spanning van bijvoor- 800 1 2 69 6 beeld 1,4 Y. De waarde van de weerstand R^ in de emitterketen van de transistor Ty bepaalt de totale stroom, die door de differentie-versterker loopt en die bij een doelmatige uitvoeringsvorm van de schakeling wederom ongeveer 2 mA bedraagt.

5 De gelijkspanning aan de bases van de transistoren T, en T.

0 4 wordt via de voorschakelweerstanden R^q en R^ van de diode D^ verkregen, die in serie is geschakeld met de dioden en Dg. Aan het potentiaalaftakpunt E ligt bijvoorbeeld een spanning van 2,1 Y.

In serie met de dioden D^t/m is een vierde diode D^ aange-10 bracht, waar de basisgelijkspanning voor de transistor TQ wordt

O

afgenomen. De collector-emitterweg van deze transistor is in de collectorketen van de transistor T^ opgenomen. Aan de basis van de transistor Tg ligt een gelijkspanning van ongeveer 2,8 V. De collector van deze extra transistor Tg, die in basisschakeling wordt 15 bedreven, is op de belastingsweerstand R^ aangesloten, die anderzijds met de gelijkstroomvoedingsbron van bijvoorbeeld + 6 Y is verbonden.

Van het verbindingspunt tussen de belastingsweerstand R^ en de collector van de transistor Tg wordt het versterkte signaal afge-20 nomen en via een uitgangsversterker, die door de transistor T^g wordt gevormd en via het RC-orgaan, dat uit de condensator C en de weerstand Rg bestaat, aan de uitgang toegevoerd. De transistor T^g wordt via zijn basis bestuurd en zijn emitterketen beat de weerstand Ry. Aan de weerstand Ry is de serieschakeling van de condensator C _ 25 en de weerstand Rg parallel geschakeld en op het verbindingspunt van de condensator 0 en de weerstand Rg is de uitgang Dq^ aangesloten.

Yoor het in- en uitschakelen van de differentieversterker dient het schakelingdeel, dat de transistoren T^q, T^ en T^ omvat. De basis van de transistor T^Q vormt de impulsingang D, terwijl de 50 collector van deze transistor ter vorming van de lekstroomweg via de weerstand R^ op het verbindingspunt tussen de belastingsweerstand R^ eb de transistor Tg is aangesloten. De emitter van de transistor T^0 is verbonden met de basis van de transistor T^ en de collector-stroom voor de laatstgenoemde transistor wordt via de weerstand R^ 35 uit de gelijkstroomvoedingsbron verkregen. Op de collector van de transistor T^ is de basis van de schakeltransistor T^ aangesloten, waarvan de collector-emitterweg in de emitterstroomketen van de transistor Ty is opgenomen.

Bij de schakeling volgens fig. 2 wordt de onderste grensfrequentie 40 van de breedbandige versterker ingesteld met behulp van het RC-orgaan, 80 0 1 2 69 * -* 7 dat uit de weerstand Eg en de condensator C bestaat. Deze onderste grensfrequentie bedraagt bijvoorbeeld f = 100 kHz. De bovenste grensfrequentie bedraagt bijvoorbeeld f = 10 MHz.

Ten aanzien van het voor de uitvinding van belangzijnde aspect 5 werkt de schakeling volgens fig. 2 als volgt:

Als aan de impulsingang D de potentiaal van massa aanligt, is de transistor T^ en daarmede ook de daaropvolgende transistor T^ geblokkeerd. Ten gevolge van de betrekkelijk hoge potentiaal aan de collector van de transistor T^ wordt de transistor T^ 10 in de verzadigde-toestand gestuurd, zodat over de uit de transis-toren T^ en T^ bestaande differentieversterker een stroom kan lopen, waarvan de waarde met behulp van de weerstand R^ wordt ingesteld.

Deze stroom bedraagt bijvoorbeeld wederom 2 mA en verdeelt zich in twee gelijke delen van elk 1 mA over de twee transistoren T-, en ΤΛ.

3 4 15 De collectorstroom van de transistor T^ loopt door de belastings-weerstand R^ en de collector-emitterweg van de extra, in basisschakeling bedreven transistor TQ. De transistor Tg heeft een stroomversterking a, die ongeveer gelijk is aan 1. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld heeft de belastingsweerstand R^ een waarde van 20 ongeveer 1,5 kOhm. In vergelijking met de schakeling volgens fig. 1 wordt de spanningsversterking van de differentieversterker door de ingevoegde extra transistor Tg niet gewijzigd. Bij de genoemde waarden van weerstanden en stromen bedraagt deze spanningsversterking bijvoorbeeld 26,8 dB.

25 In vergelijking met de schakeling volgens fig. 1 vervallen in de schakeling volgens de uitvinding de transistoren T^ en Tg, evenals de differentieversterker die door de transistoren TH en T„ „ 1 2 werden gevormd. Door het wegvallen van de stroomverdelerschakelaar, die door de transistoren T^ en Tg werd gevormd, en die nu door de 30 in het verzadigingsgebied bedreven schakeltransistor TQ is vervangen, kunnen de bases van de transistoren T, en T. van de differentie-’ 3 4 versterker worden bedreven met een voorspanning, die 1 U-,_ kleiner is dan bij de schakeling volgens fig. 1.g

Door het invoegen van de extra transistor TQ, die een 1 UBE

35 hogere basisvoorspanning verkrijgt dan de uit de transistoren T, en 3 T^ bestaande differentieversterker nodig heeft, bedraagt de spanning aan de basis van de transistor Tg 4 k®-^®®11 ongeveer overeen komt met een waarde van 2,8 Y. De collector van de transistor Tg, die met de weerstand R^ is verbonden, kan dus met dezelfde wissel-40 stroomamplitude worden uitgestuurd, als met de schakeling volgens 800 1 2 69 8 fig. 1 het geval was. Zonder verandering van de grootte van de voedingsspanning kan dus dezelfde mate van uitsturing worden "bereikt.

Voor het uitschakelen van de differentieversterker wordt aan de impulsingang D een positieve ingangsspanning toegevoerd. De transis-5 tor en daarmede ook de transistor T^ worden daardoor geleidend gemaakt. De collector van de transistor komt op de potentiaal van massa en de transistor T^ wordt daardoor geblokkeerd. De tran-sistoren T^ en T^ kunnen dus geen stroom meer opnemen. De stroom, die bij ingeschakelde differentieversterker door de belastingsweerstand 10 R^ loopt en bijvoorbeeld 1 mA groot is, loopt nu via de weerstand Rj. weg. De weerstand Rj. moet zodanig worden gekozen, dat de door deze weerstand lopende stroom bij ingeschakelde transistoren en T^ overeenkomt met de waarde, die tevoren door de belastingsweerstand R^ bij ingeschakelde differentieversterker liep. De weerstand 15 kan daarom bijvoorbeeld ook door een constante-stroombron of door een ander passend stroominstelelement worden vervangen. Daar de stroom door de belastingsweerstand R^ dus, onafhankelijk van de schakeltoestand van de differentieversterker niet verandert, wordt aan de uitgang van de versterker geen potentiaalsprong veroorzaakt, 20 zodat uiterst korte in- en uitschakeltijden kunnen worden verkregen.

Het ingangssignaal, dat verder aan de ingang B aanwezig blijft, dringt echter via de basis-collectorcapaciteit van de transistor T^ tot op de collector van deze transistor door. Het invoegen van de extra transistor TQ veroorzaakt evenwel, zoals uit het in fig. 3 ge— 25 toonde schakelingdeel blijkt, een aanmerkelijke vermindering van deze capacitieve koppeling. Zoals in fig. 3 is aangegeven, bereikt het ingangssignaal ïïin via de basis-collectorcapaciteit van de transistor T^ de emitter van de transistor Tg. De extra vermindering van de capacitieve koppeling wordt door de spanningsdeling door 30 de emitter-basissperlaagcapaciteit C^g van de geblokkeerde transistor Tg op de differentiaalweerstand R^ en de daaropvolgende deling door de collector-basissperlaagcapaciteit C^-gg van de transistor Tg op de belastingsweerstand R^ tot stand gebracht. De door de stabilisatiedioden D^ t/m D^ (fig. 2) gevormde differentiaalweerstand 35 Rjj bedraagt ongeveer 100 Ohm.

Bij een bepaalde praktisch uitgevoerde schakeling bedroeg de verhouding tussen de versterking en de verzwakking bij een frequentie van 7 MHz 84 dB, waarbij de waarde van de belastingsweerstand R^ wederom 1,5 kOhm bedroeg. De eerder genoemde eiseir, die aan een 40 dergelijke versterker moeten worden gesteld, werden dus ruimschoots 800 1 2 69 9 overtroffen.

Bij de in fig. 2 getoonde schakeling is behalve de door de transistoren T^ en Tg gevormde differentieversterker, bovendien de in de schakeling volgens fig. 1 toegepaste condensator ver-5 vallen.

Het hoogfrequente gedrag van de schakeling volgens fig. 2 kan in de zin van een verhoogde versterking in het gebied van hogere frequenties nog worden verbeterd door de belastingsweerstand R^ uit te voeren in de vorm van een spanningsdeler en op de aftak-10 king van deze spanningsdeler de weerstand van de stroomlekweg aan te sluiten. Ben in deze zin gewijzigde schakeling is bij wijze van voorbeeld in fig. 4 aangegeven. In deze schakeling is de weerstand R^ in twee gelijke delen verdeeld, waardoor in het bijzonder de onvermijdelijke capacitieve invloed van de weerstand Rj. of 15 van een dienovereenkomstig stroominstelelement is verminderd. Bij een verdeling van de belastingsweerstand in twee onderling gelijke delen moet de weerstand R^ of het dienovereenkomstige stroominstelelement zodanig worden gekozen, dat bij uitgeschakelde differentiever sterker een tweemaal zo grote stroom door de weerstand respec-20 tievelijk door het dienovereenkomstige stroominstelelement weglekt als de ingeschakelde differentieversterker door de twee delen van de belastingsweerstand loopt. Bij de schakeling volgens fig. 4 en bij een stroom van bijvoorbeeld 1 mA door de transistor T^ bij ingeschakelde differentieversterker betekent dit, dat de weer-25 stand Rj. zodanig moet zijn gekozen, dat bij uitgeschakelde differentieversterker een stroom van 2 mA door de weerstand R,- loopt.

Onder deze stroomvoorwaarden is gewaarborgd, dat onafhankelijk van ^ . . de schakeltoestand van de differentieversterker, aan de basis van de transistor T^2 steeds dezelfde gelijkspanningspotentiaal optreedt.

30 Be belastingsweerstand R^ kan ook in elke, willekeurige andere gewenste verhouding worden verdeeld, mits de weerstand R^ een waarde verkrijgt, waardoor de instandhouding van de gelijkspanningspotentiaal aan de basis van de transistor T^2 wordt verzekerd.

In fig. 5 is als verder uitvoeringsvoorbeeld van de schakeling 35 volgens de uitvinding een inrichting weergegeven, die van de uit-voeringsvoorbeelden volgens de fig. 2 en 4 verschilt ten aanzien van de lekstroomweg en ten aanzien van het schakelingdeel, dat de omschakeling van de stroombron van de differentieversterker tot stand brengt.

40 Be instromingsweerstand R'^ van de stroombron is daarbij onmiddel- 800 1 2 69 10 lijk tussen de emitter van de, bij de stroombron behorende transistor en de referentiepotentiaal opgenomen. Parallel aan de dioden D.j en Dg van de spanningsdelerketen, waaraan de voedingsspanning voor de stroombron optreedt, is de collector-emitterweg van de schakel-5 transistor aangebracht, waarvan de basis via de weerstand op de ingang voor het besturingscommando is aangesloten. Met de ingang D voor het besturingscommando is bovendien via de weerstand de basis, van een verdere schakel transistor verbonden, waarbij de collector-emitterweg van deze transistor in de lekstroomweg is op-10 genomen.

Als aan de ingang D de referentiepotentiaal wordt toegevoerd, zijn de twee schakeltransistoren en geblokkeerd, zodat enerzijds geen stroom via de lekstroomweg kan lopen en anderzijds de stroombron en daarmede de differentieversterker is ingeschakeld.

15 Wordt aan de ingang D een positief besturingscommando toegevoerd, dan worden de twee transistoren en in het verzadigingsgebied gestuurd. Daardoor wordt de basispotentiaal van de transistor Τγ van de stroombron op de referentiepotentiaal gebracht, zodat deze transistor geblokkeerd en daardoor de stroombron wordt uitgeschakeld.

20 Tegelijkertijd wordt echter de lekstroomweg via de transistor T^ ingeschakeld, zodat de gelijkstroom, die tevoren door de belastings-weerstand R^ liep, thans via de weerstand R^ en de transistor T^ wordt afgeleid onder instandhouding van de gelijkspanning, die aan de belastingsweerstand optreedt.

25 Fig. 6 laat oscillogrammen van ingangs- en uitgangsspanningen zien. Tijdens een eerste fase ligt bijvoorbeeld aan de ingang B van de schakeling volgens fig. 2 een wisselspanning met een effec- -tieve waarde van 200 mY. Aan de impulsingang D wordt een positieve potentiaal aangelegd, zodat de differentieversterker is uitgeschakeld.

30 Tijdens de tweede fase ligt aan de ingang B een wisselspanningssig-naal van 2 mV Aan de impulsingang D ligt de potentiaal van massa, zodat de differentieversterker ingeschakeld is. Het ingangssignaal wordt dus aan de uitgang ÏÏquT in versterkte vorm weergegeven.

De versterkingsfactor bedraagt bijvoorbeeld 26,8 dB. Tijdens een 35 derde fase ligt aan de ingang B wederom een wisselspanningssignaal van 200 mV, terwijl de differentieversterker via de ingang D is uitgeschakeld. Aan de uitgang Uq.^ treedt dan, evenals tijdens de eerste fase, een uitgangssignaal op, dat ten opzichte van het uitgangssignaal tijdens de tweede fase met ten minste 80 dB is verzwakt. De 40 uiterst grote verandering van het ingangssignaal bij in- respectieve- 800 1 2 69 11 lijk uitgeschakelde differentieversterker wordt "bijvoorbeeld door middel van uitwendige schakelingen op gedwongen wijze tot stand gebracht. Uit fig. 6 kan blijken, dat de in- en uitschakeltijden aan de uitgang uiterst kort zijn; zij zijn bijvoorbeeld van de orde 5 van 2 microseconden, terwijl de reeiprokewaarde van de onderste grensfrec[uentie van de versterker van 100 kHz 10 microseconden bedraagt. De verhouding tussen versterking en verzwakking bedroeg bij een praktisch uitgevoerde schakeling van het in fig.2 getoonde type, zoals reeds eerder werd opgemerkt, 84 dB bij een meetfrequentie 10 van 7 MHz.

Opgemerkt kan nog worden, dat bij een schakeling bij symmetrische uitgangsaansluitingen aan de twee transistoren van de differentie-versterker, die de ingangstrap vormt, bij voorkeur in elke collector-stroomweg van deze transistoren een extra, in basisschakeling be-15 dreven transistor Tg wordt opgenomen. De twee belastingsweerstanden in de collectorketens van de transistoren van de differentieverster-ker worden dan over telkens een enkele weerstand op de gemeenschappelijke, in de lekstroomweg gelegen schakeltransxstor aangesloten.

De schakeling volgens de uitvinding, zoals deze aan de hand van 20 de fig. 2 t/m 5 werd toegelicht, wordt bijvoorbeeld uitsluitend met bipolaire npn-transistoren uitgevoerd, waarbij dan ook de dioden D.j t/m D^ bij voorkeur de vorm hebben van transistoren, die als dioden geschakeld zijn. Alle elementen worden in een geïntegreerde monolithische halfgeleiderschakeling ondergebracht, die tegelijker- ... 25 tijd ook andere functiegroepen van een meer uitgebreide complexe schakeling kan omvatten.

800 1 2 69

Claims (13)

1. Versterker, die over een brede band van hoge frequenties werkzaam is (breedbandige h£ versterker), die door middel van een uitwendig besturingscommando vanuit een toestand, waarin versterking plaatsvindt, kan worden omgeschakeld naar een toestand, waarin 5 verzwakking optreedt en omgekeerd en die een als differentieversterker uitgevoerde ingangstrap omvat, alsmede een tussen de polen van de voedingsbron aangebrachte spanningsdelerketen voor de potentiaal-instelling aan de differentieversterker en een stroomlekweg, waardoor in de uitgeschakelde toestand van de differentieversterker een 10 gelijkstroom loopt, die de aan de belastingsweerstand optredende gelijkspanning in stand houdt, me.t het kenmerk, dat ter verkrijging van een zo hoog mogelijke verzwakking van het in de uitgeschakelde toestand aan de ingang van de versterker toegevoerde wisselspanningssignaal aan de uitgangszijde, in ten minste een 15 collectorketen van de transistoren (T^ , T^) van de differentie versterker tussen de collector en de in de collectorketen gelegen belastingsweerstand (R^) de emitter-collectorweg van een extra transistor (Tg) is opgenomen, waarbij de basis van de in basisschakeling bedreven extra transistor (Tg) voor hoge frequenties 20 via een lage impedantie aan de referentiepotentiaal is gelegd, zodat de capacitieve koppeling tussen de ingang en de uitgang van de verst erker schakeling is verminderd.

2. Breedbandige hf versterker volgens conclusie 1,. met het kenmerk, dat de basis van de extra transistor (Tg) via een 25 differentiaalweerstand van lage waarde (B^ t/m D^) van de spanningsdelerketen met de referentiepotentiaal is verbonden.

3. Breedbandige hf versterker volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de differentiaalweerstand van lage waarde bestaat uit de serieschakeling van in de doorlaatrichting bedreven 30 gelijkrichtende schakelelementen, zoals dioden of als dioden geschakelde transistoren.

4· Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de emitter van de extra transistor (Tg)met de collector van een transistor (T^) van 35 de differentieversterker is verbonden, terwijl de collector van de extra transistor (Tg) aangesloten is op de met de gelijkstroomvoedings-bron verbonden belastingsweerstand (R^), waarbij op het verbindingspunt tussen de belastingsweerstand (l^) en de extra transistor (Tg) de stroomlekweg is aangesloten. 800 1 2 69

5. Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stroombron (Ty, R^) van de, ingangstrap vormende differentieversterker in de stroom-keten tussen de emitters van de transistoren (¢^, T^) van de 5 differentieversterker en de referentiepotentiaal is opgenomen en dat schakelmiddelen zijn toegepast, door middel waarvan tegelijkertijd de stroombron en de lekstroomweg zodanig kunnen worden geschakeld, dat telkens in slechts één der genoemde stroomketens stroom kan lopen.

6. Breedbandige hf versterker volgens conclusie 5» m e t het kenmerk, dat de stroombron (Ty, R^) van de differentieversterker via een schakeltransistor (T^) aan de referentiepotentiaal is gelegd en dat de schakeltransistor via een verdere voorgeschakelde transistor (¢.^), <üe in ie lekstroomweg ligt, door middel van 15 een uitwendig toegevoerd besturingscommando kan worden omgeschakeld.

7· Breedbandige hf versterker volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat op de transistor (T^q), waaraan het besturingscommando wordt toegevoerd, een transistor (T.^) volgt, waarvan de collector via een serieweerstand (R^) aangesloten is op de gelijk-20 stroomvoedingsbron en die de schakel transistor (iü^ in de stroombron-bevattende stroomketen bestuurt.

8. Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat ter vorming van de stroombron van de differentieversterker een weerstand (R^) op de 25 emitter van een transistor (Ty) is aangesloten, waarbij de collector van deze transistor met de emitters van de transistoren (T^, van de differentieversterker verbonden is, terwijl de basis van de transistor (Ty met een aftakking op de spanningsdelerketen (D^ t/m D^) verbonden is. 30

9· Breedbandige hf versterker volgens conclusie 5 en 8, m e t het kenmerk, dat op de basis van de, bij de stroombron behorende transistor (Ty) een schakeltransistor (T.^) is aangesloten, die aan de referentiepotentiaal is gelegd en die door het besturingscommando wordt bestuurd en door welke schakeltransistor de stroom-35 bron uit- en ingeschakeld kan worden en dat een verdere, in de lekstroomweg gelegen en eveneens door het besturingscommando bestuurde schakeltransistor (T.^) is toegepast, zodat in afhankelijkheid van het toegevoerde besturingscommando, de twee schakeltransistoren ^14) hetzij in <ie geleidende, danwel in de geblokkeerde 40 toestand zijn gebracht. 800 1 2 69

10. Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de lekstroomweg een stroominstelelement, bijvoorbeeld een ohmse weerstand (R,. of een constante-stroombron is opgenomen.

11. Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de belastingsweerstand (R^), waarop de extra transistor (Tg) is aangesloten, is uitgevoerd als spanningsdeler (fig. 5) en dat de lekstroomweg op de aftakking van de spanningsdeler is aangesloten. 10

12.Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat op de uitgangs van de versterkerschakeling een RC-orgaan is aangesloten, dat de onderste grensfrequentie van de versterker bepaalt, waarbij ten gevolge van de voortdurende instandhouding van de aan de belastingsweerstand 15 optredende gelijkspanning, het omschakelen tussen versterkings- en verzwakkingstoestans van de versterker en omgekeerd, in een aanmerkelijk kortere tijd kan plaatsvinden dan door de reciprokewaarde van de onderste grensfrequentie (l/f is bepaald.

13· Breedbandige hf versterker volgens één der voorgaande 20 conclusies, met het kenmerk, dat alle transistoren van hetzelfde, bijvoorbeeld npn-geleidingstype zijn. 80 0 1 2 69