NL9100398A

NL9100398A - Regelbare spanning-stroomomzetter met derde graads vervormingsreductie.

Info

Publication number: NL9100398A
Application number: NL9100398A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 1992-10-01
Also published as: EP0502570B1; JPH05114824A; US5216354A; DE69216876T2; EP0502570A1; DE69216876D1

Description

Regelbare spanning-stroomomzetter met derde graads vervormingsreductie

De uitvinding heeft betrekking op een spanning-stroomomzetter omvattend een signaalweerstand gevormd door een kanaal van een signaaltransistor van het veldeffecttype met een source- en drainelektrode welke aansluitklemmen zijn van het kanaal, en met een groep van twee instelelektroden, omvattend een eerste en een tweede instelelektrode, waarbij een van de twee instelelektroden een gate-elektrode is ter aansluiting van een gatespanning voor instelling van de weerstandwaarde van het kanaal en en de ander van de twee instelelektroden een bulkelektrode is ter aansluiting van een bulkspanning, voedingsmiddelen voor levering van een sourcespanning, een drainspanning, een eerste en een tweede instelspanning aan respectievelijk de source-elektrode, de drainelelektrode, de eerste en de tweede instelelektrode voor het niet-verzadigd bedrijven van de signaaltransistor.

Een dergelijke spanning-stroomomzetter is onder meer bekend uit het artikel "Fully Integrated Active RC Filters in MOS Technology”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-18, No. 6, December 1983, pp 644-651. spanning-stroomomzetters van dit type zetten een signaalspanning om naar een signaalstroom. In geïntegreerde schakelingen worden veldeffecttransistoren ingezet als weerstand waarbij het kanaal van een niet verzadigde, in het triodegebied werkende, veldeffecttransistor fungeert als weerstand en de signaalspanning is aangesloten op het kanaal. Met de gatespanning wordt de weerstand van het kanaal op een gewenste waarde gebracht.

De kanaalweerstand van zo’n veldeffecttransistor is tamelijk niet-lineair en veroorzaakt niet-lineaire signaalvervorming. De tweede graads vervorming wordt geëlimineerd door de spanning-stroomomzetters gebalanceerd toe te passen. Alle even harmonische vervormingscomponenten worden dan onderdrukt. Echter, de oneven harmonische componenten blijven aanwezig en beperken het dynamisch bereik van de spanning-stroomomzetter.

De uitvinding beoogt een spanning-stroomomzetter met een vergroot dynamisch bereik aan te geven. Een spanning-stroomomzetter van de in de aanhef genoemde soort is daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de voedingsmiddelen zijn voorzien van regelmiddelen voor regeling van de eerste instelspanning in responsie op de tweede instelspanning.

De uitvinding berust op de toepassing van een verbeterd rekenmodel voor de kanaalweerstand van een veldeffecttransistor waarin rekening wordt gehouden met de mobiliteitsmodulatie van de ladingsdragers in het kanaal door het veld dat loodrecht staat op de stroomrichting van ladingsdragers. Uit dat rekenmodel en uit meetresultaten blijkt dat de derde harmonische vervorming aanzienlijk gereduceerd kan worden als de bulkspanning voor de signaaltransistor wordt afgeleid van de gatespan-ning van die transistor of omgekeerd, de gatespanning wordt afgeleid van de bulkspanning. Door de reductie van de derde harmonische vervorming kan de spanning-stroomomzetter verder worden uitgestuurd voordat een bepaalde vervormingsgrens wordt bereikt.

Een eerste uitvoeringsvorm van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de regelmiddelen omvatten een referentiespan-ningsbron voor levering van een referentiespanning en een sommeerversterker met een uitgang welke is gekoppeld met de eerste instelelektrode van de signaaltransistor voor levering van een spanning in responsie op de som van de referentiespanning en de met een voorbepaalde factor vermenigvuldigde tweede instelspanning. Hierbij wordt een lineair verband aangebracht tussen de bulk- en gatespanning, waarmee een goede benadering wordt verkregen van het verband dat uit het verbeterde rekenmodel volgt.

Een tweede uitvoeringsvorm van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de regelmiddelen omvatten: een meetweerstand gevormd door het kanaal van een meettransistor met eigenschappen en elektroden die soortgelijk zijn aan die van de signaaltransistor, waarbij de eerste instelelektrode van de meettransistor is verbonden met de eerste instelelektrode van de signaaltransistor, een meetsignaalbron voor opwekking van een sinusvormig signaal waarvan een uitgang is gekoppeld met het kanaal van de meettransistor voor het daarin laten vloeien van een in hoofdzaak sinusvormige kanaalstroom, vervormingsmeetmiddelen voor opwekking van een regelspanning die een maat is voor de derde graads vervorming van de kanaalstroom, middelen voor toevoer van de regelspanning naar de tweede instelelektroden van de meettransistor en de signaaltransistor. Hierbij wordt de bulkspanning of de gatespan-ning adaptief bepaald door voortdurend de derde graads vervorming te meten van de kanaalstroom in de meettransistor en de bulkspanning dan wel de gatespanning aan te passen aan de gemeten vervorming. Hierdoor hebben toleranties in de eigenschappen van de toegepaste veldeffecttransistors vrijwel geen invloed meer op de derde harmonische vervormingsreductie.

Een eerste nadere tweede uitvoeringsvorm van een spanning-stroomom-zetter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de meetsignaalbron is uitgevoerd in viervoud met een eerste, tweede, derde en vierde meetsignaalbron voor opwekking van sinusvormige eerste, tweede, derde en vierde meetsignalen met een eerste ffekwentie en met amplitudes die zich verhouden als respectievelijk 2:1:1:2, en met fasen die onderling tegengesteld zijn voor het tweede en derde meetsignaal en voor het eerste en vierde meetsignaal, dat de meetweerstand is uitgevoerd in zesvoud met een eerste tot en met zesde meettransistor, alle met soortgelijke eigenschappen en elektroden als bij de signaaltransistor, waarbij de respectieve eerste instelelektroden en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij de drainelektrode van de eerste meettransistor met een uitgang van de eerste meetsignaalbron, de drainelektroden van de tweede en derde meettransistor met een uitgang van de tweede meetsignaalbron, de drainelektroden van de vierde en vijfde meettransistor met een uitgang van de derde meetsignaalbron en de drainelektrode van de zesde meettransistor met een uitgang van de vierde meetsignaalbron is verbonden, dat de vervormingsmeetmiddelen omvatten: een gebalanceerde versterker met een inverterende en een niet-inverterende uitgang voor levering van een gebalanceerd uitgangssignaal en een inverterende ingang die is verbonden met de source-elektroden van de eerste, vierde en vijfde meettransistor en een niet-inverterende ingang die is verbonden met de source-elektroden van de tweede, derde en zesde meettransistor, een vijfde meetsignaalbron voor opwekking van een mengsignaal met een tweede frekwentie die driemaal zo groot is als de eerste ffekwentie, een synchrone detector met ingangen voor ontvangst van het gebalanceerde uitgangssignaal en het mengsignaal en met een uitgang voor levering van een gedetecteerd signaal en een laag doorlatend filter voor filtering van de gedetecteerde spanning en levering van de regelspanning.

Het gebalanceerde uitgangssignaal van de gebalanceerde versterker bevat vrijwel alleen derde harmonische componenten van het sinusvormige meetsignaal, welke componenten met de op de drievoudige frekwentie opererende synchrone detector en het laag doorlatend filter op effectieve wijze worden gemeten.

Een tweede nadere tweede uitvoeringsvorm van een spanning-stroomom-zetter volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de meetsignaalbron is uitgevoerd in tweevoud met een eerste en een tweede meetsignaalbron voor opwekking van sinusvormige meetsignalen met een eerste frekwentie, en met onderling gelijke amplitude en tegengestelde fase, dat de meetweerstand is uitgevoerd in tweevoud met een eerste en tweede meettransis-tor, beide met soortgelijke eigenschappen en elektroden als bij de signaaltransistor, waarbij de respectieve eerste instelelektroden en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij de drainelektro-de van de eerste meettransistor met een uitgang van de eerste meetsignaalbron en de drainelektrode van de tweede meettransistor met een uitgang van de tweede meetsignaalbron is verbonden, dat de vervormingsmeetmiddelen omvatten: een gebalanceerde versterker met een inverterende en een niet-inverterende uitgang voor levering van respectievelijk een eerste en een tweede uitgangssignaal en een inverterende ingang die is verbonden met de source-elektrode van de eerste meettransistor en een niet-inverterende ingang die is verbonden met de source-elektrode van de tweede meettransistor, een eerste en een tweede terugkoppeltransistor beide met eigenschappen en elektroden die soorgelijk zijn aan die van de eerste en tweede meettransistor, waarbij de respectieve eerste en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij het kanaal van de eerste terugkoppeltransistor is aangesloten tussen de niet-inverterende ingang en de inverterende uitgang van de gebalanceerde versterker en het kanaal van de tweede terugkoppeltransistor is aangesloten tussen de inverterende ingang en de niet-inverterende uitgang van de gebalanceerde versterker, eerste en tweede optelmiddelen voor sommatie respectievelijk van het eerste meetsignaal en het eerste uitgangssignaal tot een eerste somsignaal en van het tweede meetsignaal en het tweede uitgangssignaal tot een tweede somsignaal, een vijfde meetsignaalbron voor opwekking van een mengsignaal met een tweede frekwentie die driemaal zo groot is als de eerste frekwentie, een synchrone detector met een ingang voor ontvangst van het eerste en tweede somsignaal en een ingang voor ontvangst van het mengsignaal en met een uitgang voor levering van een gedetecteerd signaal en een laag doorlatend filter voor filtering van de gedetecteerde spanning en levering van de regelspanning.

Deze uitvoeringsvorm werkt op soortgelijke wijze. Er zijn hierbij echter slechts twee meetsignalen nodig.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, waarin figuur 1 een MOS transistor met aansluitelektroden toont, figuur 2a een schematische voorstelling toont van een niet-adaptieve bulkspanningsbron voor toepassing in een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 2b een schematische voorstelling toont van een niet-adaptieve gatespanningsbron voor toepassing in een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 3 een uitvoeringsvorm toont van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 4a een schematische voorstelling toont van een adaptieve bulkspanningsbron voor toepassing in een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 4b een schematische voorstelling toont van een adaptieve gatespanningsbron voor toepassing in een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 5 een uitvoeringsvorm toont van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 6 een uitvoeringsvorm toont van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding, figuur 7 een uitvoeringsvorm toont van een spanning-stroomomzetter volgens de uitvinding.

In deze figuren hebben onderdelen met dezelfde functie of betekenis gelijke verwijzingstekens.

Figuur 1 toont een veldeffecttransistor 1 met een source-elektrode 2, een drainelektrode 3, een gate-elektrode 4 en een bulkelektrode 5, waarop respectievelijk de spanningen Vs, Vd, Vg en -Vb heersen, welke spanningen alle zijn gedefinieerd ten opzichte van een willekeurige referentiespanning. Door het kanaal van de transistor 1 vloeit een kanaal- of drainstroom Id. Er wordt verondersteld dat de spanningen zo zijn gekozen, dat de veldeffecttransistor niet in verzadiging is. Het verband tussen de kanaalstroom Id en de aangelegde spanningen op de elektroden van de veldeffecttransistor 1 kan worden beschreven als:

Hierin is: β — geleidingsconstante W = breedte van het kanaal L = lengte van het kanaal Vg = gatespanning Vd = drainspanning Vs = sourcespanning Vb = bulkspanning Vto = drempelspanning K = substraatfactor φ = oppervlaktepotentiaal Θ = mobiliteitsmodulatiefactor

Ter vereenvoudiging van vergelijking (1) wordt de spanning Vs gelijk gesteld aan nul. Vergelijking (1) wordt dan:

Vergelijking (2) kan ontwikkeld worden in een Taylorreeks van de gedaante:

De even graads termen kunnen door balancering verwijderd worden. De vervorming door de derde graads term is daardoor dominerend in de totale vervorming van de kanaalstroom Id. Door in de vergelijking (2) Id driemaal te differentiëren naar Vd en dan Vd gelijk aan nul te stellen kan worden berekend hoe groot C3 is. Er volgt dan voor C3:

C3 bevat twee termen met tegengesteld teken, zodat het mogelijk is dat deze termen elkaar opheffen. Door in vergelijking (4) C3 gelijk aan nul te stellen kan het verband tussen Vb en Vg bepaald worden. Er volgt dan:

In de praktijk is Θ veel kleiner dan 1, zodat vergelijking (5) goed benaderd kan worden door de eerste twee termen van een Taylorreeks. Vergelijking (5) gaat dan over in:

Er is nu een lineair verband tussen de bulkspanning Vb en de gatespanning Vg dat schematisch is weergegeven in figuur 2 waarin in figuur 2a de bulkspanning Vb is afgeleid van de gatespanning Vg. Het omgekeerde is ook mogelijk zoals getoond in figuur 2b, waarin de gatespanning Vg wordt afgeleid van de bulkspanning Vb. Figuur 2a toont een referentiespanningsbron 6 met spanning Vref en een gatespanningsbron 7 met spanning Vg, welke wordt versterkt met een factor A in een versterker 8. De spanningen worden opgeteld in een opteltrap 9, die de bulkspanning Vb levert. Figuur 2b toont eenzelfde referentiespanningsbron 6 met spanning Vref en een bulkspan-ningsbron 7A met spanning Vb, welke wordt versterkt met een factor A in een versterker 8. De spanningen worden opgeteld in een opteltrap 9, die de gatespanning Vg levert. De spanning Vref en de factor A volgen uit vergelijking (6) en zijn afhankelijk van de parameters van de toegepaste veldeffecttransistors.

Het is derhalve mogelijk met een relatief zeer eenvoudige schakeling een bulkspanning Vb af te leiden van de gatespanning Vg of omgekeerd een gatespanning Vg van de bulkspanning Vb, waardoor een goede derde harmonische vervorming in de spanning-stroomomzetter wordt verkregen. In figuur 3 is een filterschakeling 10 met een viertal spanning-stroomomzetters 11, 12, 13 en 14 weergegeven, elk voorzien van een veldeffecttransistor met elektroden zoals aangegeven in figuur 1. Bij wijze van voorbeeld is een resonantiekring gekozen, maar essentieel is dit niet. De filterschakeling bestaat in dit voorbeeld uit een cascade van twee gebalanceerde integratoren 15 en 16 waarbij de spanning-stroomomzetters 11-14 fungeren als signaalweerstanden in serie met de ingangen van de integratoren 15 en 16. De weerstandswaarde van de spanning-stroomomzetters 11-14 is instelbaar met de gatespanning Vg van de gatespanningsbron 7 welke is aangesloten op de gate-elektrode 4 van elk der spanning-stroomomzetters. Een te filteren signaal kan worden aangesloten op ingangsklemmen 17 en 18 van de filterschakeling 10.

Ten behoeve van de derde graads harmonische vervormingsonder-drukking is verder voorzien in een bulkspanningsgenerator 20 welke een bulkspanning Vb opwekt die lineair afhankelijk is van de gatespanning Vg. De bulkspanningsgenerator 20 is voorzien van een operationele versterker 21 met een inverterende en een niet-inverterende ingang en een uitgang. De uitgang die is teruggekoppeld met een weerstand 22 naar de inverterende ingang. De niet inverterende ingang is aan massa gedacht. De gatespanningsbron 7 en de referentiespanningsbron 6 zijn via weerstanden 23, respectievelijk 24 met de inverterende ingang van de operationele versterker 21 verbonden. De uitgang van de operationele versterker 21 levert de bulkspanning Vb waarvan de grootte wordt vastgelegd met de referentiespanning Vref en de verhoudingen van de weerstandwaarden van de weerstanden 18, 19 en 20. De bulkspanning Vb is verbonden met de bulkelektrode 5 van elk der spanning-stroomomzetters 11-14.

De onderdrukking van de derde harmonische vervorming van de schakeling volgens figuur 3 is niet adaptief. Dat wil zeggen, dat de factor A die deze schakeling volgens vergelijking (6) en volgens de schematische voorstelling van figuur 2 representeert een vaste waarde heeft. De onderdrukking zal niet optimaal zijn wanneer de waarden van de parameters van de veldeffecttransistors in de spanning-stroomomzetters 11-14 door toleranties en dergelijke afwijken van de waarden waarop de bulkspanningsgenerator 20 is gedimensioneerd. Het afleiden van de bulkspanning Vb uit de gatespanning Vg of andersom de gatespanning Vg uit de bulkspanning Vb kan ook adaptief plaatsvinden. Dat wil zeggen dat de factor A voor de aanpassing tussen de bulkspanning Vb en de gatespanning Vg afhankelijk wordt gemaakt van de waarden van de transistorparameters.

Figuur 4a toont het principeschema van een adaptieve bulkspanningsge-nerator 30. Deze bevat een als meetweerstand geschakelde meettransistor 31, waarvan de gate-elektrode 32 is verbonden met de gatespanningsbron 7. Een meetsignaalbron 35 met een sinusvormig signaal is aangesloten op het kanaal van de meettransistor 31. De derde graads vervorming in de kanaalstroom wordt gemeten met een meetschakeling 36 welke een uitgangsspanning opwekt die evenredig is met de derde graads component in de kanaalstroom. Deze spanning wordt geïntegreerd in een integrator 37 en omgezet in een bulkspanning Vb die is aangesloten op de bulkelektrode 33 van de meettransistor 31. Het systeem zal de bulkspanning Vb steeds zo instellen, dat de derde graads vervorming in de kanaalstroom van de meettransistor 31. In het omgekeerde geval waarbij de bulkspanning Vb gegeven is, is de bulkspanningsbron 7A verbonden met de bulkelektrode 33 en is de uitgang van de integrator 37 aangesloten op de gate-elektrode 32, zoals weergegeven in figuur 4b.

Figuur 5 toont dezelfde filterschakeling 10 als die van figuur 3, maar nu voorzien van een adaptieve bulkspanningsgenerator 30 volgens figuur 4. De gate-elektrode 4 van elk der spanning-stroomomzetters 11-14 en de gate-elektrode 32 van de meettransistor 31 zijn alle aangesloten op de gatespanningsbron 7. De bulkelektrode 5 van elk der spanning-stroomomzetters 11-14 en de bulkelektrode 33 van de meettransistor 31 zijn alle aangesloten op de bulkspanning Vb. De meettransistor 31 is van hetzelfde type als de transistoren in de spanning-stroomomzetters 11-14. De in de meettransistor gemeten vervorming is daarom representatief voor de te verwachten vervorming in de filterschakeling 10.

Figuur 6 toont een eerste voorbeeld van een adaptieve bulkspanningsge-nerator 30. Er zijn vier meetsignaalbronnen 40, 41, 42 en 43 die een sinusvormig signaal met een eerste frekwentie leveren met amplitudes die respectievelijk 2E, E, -E en -2E bedragen. De bulkspanningsgenerator 30 bevat verder een gebalanceerde versterker 50 met een niet-inverterende ingang 51, een inverterende ingang 52, een inverterende uitgang 53 en een niet-inverterende uitgang 54, welke via een weerstand 55, respectievelijk 56 met waarde R zijn teruggekoppeld naar respectievelijk de niet-inverterende ingang 51 en de inverterende ingang 52. Voorts is er een synchrone detector 60 met een ingang 61 die is verbonden met de uitgangen 53 en 54 van de gebalanceerde versterker 50, een ingang 62 waarop een vijfde meetsignaalbron 63 is aangesloten en een uitgang 64 die is verbonden met de integrator 37. De vijfde meetsignaalgenerator 63 levert een signaal met een tweede frekwentie die driemaal zo groot is als de eerste frekwentie van de vier meetsignaalbronnen 40-43. De bulkspanningsgenerator is verder voorzien van een zestal meettransistors 44, 45, 46, 47, 48 en 49 van een type dat gelijk is aan de transistors in de spanning-stroomomzetters 11-14 van de filterschakeling 10. De gate-elektroden van de zes meettransistors zijn alle verbonden met de gatespanningsbron 7 die ook de gate-elektroden van de spanning-stroomomzetters 11-14 in de filterschakeling 10 van spanning voorziet. De bulkelektro-den van de zes meettransistors zijn tesamen met de bulkelektroden van de spanning-stroomomzetters 11-14 van de filterschakeling 10 aangesloten op de uitgang van de integrator 37 welke de bulkspanning levert. Het kanaal van meetransistor 44 is aangesloten tussen de meetsignaalbron 40 en de inverterende ingang 52 en de stroom door dit kanaal bedraagt Ij. De kanalen van de meettransistors 45 en 46 zijn beide aangesloten tussen de meetsignaalbron 41 en de niet-inverterende ingang 51 en de gezamenlijke stroom door deze kanalen bedraagt I2. De kanalen van de meettransistors 47 en 48 zijn beide aangesloten tussen de meetsignaalbron 42 en de inverterende ingang 52 en de gezamenlijke stroom door deze kanalen bedraagt I3. Het kanaal van meetransistor 49 is aangesloten tussen de meetsignaalbron 43 en de niet-inverterende ingang 51 en de stroom door dit kanaal bedraagt I4. Elk van de stromen Ij-I4 kan worden beschreven zoals gedaan in vergelijking (3):

Voor het spanningsverschil Vj op de uitgangen 53 en 54 van de gebalanceerde (7)

(8)

(9)

(10)

versterker 50 wordt nu gevonden:

(11) V^-I^-I^R

Substitutie van de vergelijkingen (7) tot en met (10) in vergelijking (11) levert: (12)

De spanning V1 bevat alleen een sinusvormige derde graads term met een frekwentie die driemaal zo groot is als de frekwentie van de signalen van de meetsignaalbronnen 40-43. Het vijfde meetsignaal op ingang 62 van de synchrone detector heeft eveneens een frekwentie die driemaal zo groot is. Er onstaat op uitgang 64 van de synchrone detector 60 een DC mengsignaal dat na integratie door de integrator 37 gebruikt kan worden als bulkspanning V^.

Figuur 7 toont een tweede voorbeeld van een adaptieve bulkspanningsge-nerator 30. Er zijn twee meetsignaalbronnen 70 en 71, welke even grote, maar tegengestelde sinusvormige signalen E respectievelijk -E met een eerste frekwentie. De meetsignaalbron 70 is via het kanaal van een eerste meettransistor 72 verbonden met de niet-inverterende ingang 51 van een gebalanceerde versterker 50 die soortgelijk is aan de gebalanceerde versterker 50 uit figuur 6. De uitgangen 53 en 54 zijn teruggekoppeld naar respectievelijk de ingangen 51 en 52 via de kanalen van terugkoppeltransistors 74 respectievelijk 75. Uitgang 53 levert een eerste uitgangssignaal V2A’ de uitgang 54 een daaraan tegengesteld tweede uitgangssignaal V2g. De gate-elektroden van de meettransistors 72 en 73 en de terugkoppeltransistors 74 en 75 zijn alle verbonden met de gatespanningsbron 7 die ook de gate-elektroden van de spanning-stroomomzetters 11-14 in de filterschakeling 10 van spanning voorziet. De bulkelektroden van de meettransistors 72 en 73 en van de terugkoppeltransistors 74 en 75 zijn tesamen met de bulkelektroden van de spanning-stroomomzetters 11-14 van de filterschakeling 10 aangesloten pp de uitgang van de integrator 37 welke de bulkspanning Vb levert. De meet- en terugkoppeltransistors zijn alle van hetzelfde type als de transistors in de spanning-stroomomzetters 11-14 in de filterschakeling 10. Tussen de eerste meetsig-naalbron 70 en de inverterende uitgang 53 is een serieschakeling van twee weerstanden 76 en 77 met weerstandwaarde Rj geplaatst. Op het knooppunt van de weerstanden 76 en 77 staat een signaal V3A dat de som is van het meetsignaal E van meetsignaalbron 70 en het eerste uitgangssignaal V2A- Tussen de tweede meetsignaalbron 71 en de niet-inverterende uitgang 54 is eveneens een serieschakeling van twee weerstanden 78 en 79 met weerstandwaarde Rj geplaatst. Op het knooppunt van de weerstanden 78 en 79 staat een signaal V3B dat de som is van het meetsignaal -E van meetsignaalbron 71 en het eerste uitgangssignaal V^g. De weerstandwaarde van de transistors 72-75 bedraagt R2. Er gelden nu de volgende betrekkingen: (13) Vu=-E+Ö

Hierbij stelt δ de vervormingscomponent voor.

(14)

Substitutie van vergelijking (13) in (14) levert: (15)

De spanning V3B is tegengesteld aan de spanning V3B zodat op ingang 61 alleen de vervormingscomponent δ staat welke weer op eerder beschreven wijze door de synchrone detector 60 en de integrator 37 wordt omgezet in een bulkspanning Vb.

De uitvinding is niet beperkt tot derde graads vervormingsreductie in de vier spanning-stroomomzetters 11-14 van de filterschakeling 10. De getoonde adaptieve en niet-adaptieve bulk- of gatespanningsgeneratoren kunnen worden toepast in elke veldeffecttransistorschakeling met een of meer spanning-stroomomzetters van het type als getoond in het voorbeeldfilter 10 in de figuren.

Claims

1. Spanning-stroomomzetter omvattend een signaalweerstand gevormd door een kanaal van een signaaltransistor van het veldeffecttype met een source- en drain-elektrode welke aansluitldemmen zijn van het kanaal, en met een groep van twee instelelektroden, omvattend een eerste en een tweede instelelektrode, waarbij een van de twee instelelektroden een gate-elektrode is ter aansluiting van een gatespanning voor instelling van de weerstandwaarde van het kanaal en en de ander van de twee instelelektroden een bulkelektrode is ter aansluiting van een bulkspanning, voedingsmiddelen voor leveling van een sourcespanning, een drainspanning, een eerste en een tweede instelspanning aan respectievelijk de source-elektrode, de drainelelektrode, de eerste en de tweede instelelektrode voor het niet-verzadigd bedrijven van de signaaltransistor, met het kenmerk, dat de voedingsmiddelen zijn voorzien van regelmiddelen voor regeling van de eerste instelspanning in responsie op de tweede instelspanning.

2. Spanning-stroomomzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de regelmiddelen omvatten een referentiespanningsbron voor levering van een referentie-spanning en een sommeerversterker met een uitgang welke is gekoppeld met de eerste instelelektrode van de signaaltransistor voor levering van een spanning in responsie op de som van de referentiespanning en de met een voorbepaalde factor vermenigvuldigde tweede instelspanning.

3. Spanning-stroomomzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de regelmiddelen omvatten: een meetweerstand gevormd door het kanaal van een meettransistor met eigenschappen en elektroden die soortgelijk zijn aan die van de signaaltransistor, waarbij de eerste instelelektrode van de meettransistor is verbonden met de eerste instelelektrode van de signaaltransistor, een meetsignaalbron voor opwekking van een sinusvormig signaal waarvan een uitgang is gekoppeld met het kanaal van de meettransistor voor het daarin laten vloeien van een in hoofdzaak sinusvormige kanaalstroom, vervormingsmeetmiddelen voor opwekking van een regelspanning die een maat is voor de derde graads vervorming van de kanaalstroom, middelen voor toevoer van de regelspanning naar de tweede instelelektroden van de meettransistor en de signaaltransistor.

4. Spanning-stroomomzetter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de meetsignaalbron is uitgevoerd in viervoud met een eerste, tweede, derde en vierde meetsignaalbron voor opwekking van sinusvormige eerste, tweede, derde en vierde meetsignalen met een eerste frekwentie en met amplitudes die zich verhouden als respectievelijk 2:1:1:2, en met fasen die onderling tegengesteld zijn voor het tweede en derde meetsignaal en voor het eerste en vierde meetsignaal, dat de meetweerstand is uitgevoerd in zesvoud met een eerste tot en met zesde meettransistor, alle met soortgelijke eigenschappen en elektroden als bij de signaaltran-sistor, waarbij de respectieve eerste instelelektroden en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij de drainelektrode van de eerste meettransistor met een uitgang van de eerste meetsignaalbron, de drainelektroden van de tweede en derde meettransistor met een uitgang van de tweede meetsignaalbron, de drainelektroden van de vierde en vijfde meettransistor met een uitgang van de derde meetsignaalbron en de drainelektrode van de zesde meettransistor met een uitgang van de vierde meetsignaalbron is verbonden, dat de vervormingsmeetmiddelen omvatten: een gebalanceerde versterker met een inverterende en een niet-inverterende uitgang voor levering van een gebalanceerd uitgangssignaal en een inverterende ingang die is verbonden met de source-elektroden van de eerste, vierde en vijfde meettransistor en een niet-inverterende ingang die is verbonden met de source-elektroden van de tweede, derde en zesde meettransistor, een vijfde meetsignaalbron voor opwekking van een mengsignaal met een tweede frekwentie die driemaal zo groot is als de eerste frekwentie, een synchrone detector met ingangen voor ontvangst van het gebalanceerde uitgangssignaal en het mengsignaal en met een uitgang voor levering van een gedetecteerd signaal en een laag doorlatend filter voor filtering van de gedetecteerde spanning en levering van de regelspanning.

5. Spanning-stroomomzetter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de meetsignaalbron is uitgevoerd in tweevoud met een eerste en een tweede meetsignaalbron voor opwekking van sinusvormige meetsignalen met een eerste frekwentie, en met onderling gelijke amplitude en tegengestelde fase, dat de meetweerstand is uitgevoerd in tweevoud met een eerste en tweede meettransis-tor, beide met soortgelijke eigenschappen en elektroden als bij de signaaltransistor, waarbij de respectieve eerste instelelektroden en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij de drainelektro-de van de eerste meettransistor met een uitgang van de eerste meetsignaalbron en de drainelektrode van de tweede meettransistor met een uitgang van de tweede meetsignaalbron is verbonden, dat de vervormingsmeetmiddelen omvatten: een gebalanceerde versterker met een inverterende en een niet-inverterende uitgang voor levering van respectievelijk een eerste en een tweede uitgangssignaal en een inverterende ingang die is verbonden met de source-elektrode van de eerste meettransistor en een niet-inverterende ingang die is verbonden met de source-elektrode van de tweede meettransistor, een eerste en een tweede terugkoppeltransistor beide met eigenschappen en elektroden die soorgelijk zijn aan die van de eerste en tweede meettransistor, waarbij de respectieve eerste en tweede instelelektroden zijn verbonden met de overeenkomstige elektroden van de signaaltransistor en waarbij het kanaal van de eerste terugkoppeltransistor is aangesloten tussen de niet-inverterende ingang en de inverterende uitgang van de gebalanceerde versterker en het kanaal van de tweede terugkoppeltransistor is aangesloten tussen de inverterende ingang en de niet-inverterende uitgang van de gebalanceerde versterker, eerste en tweede optelmiddelen voor sommatie respectievelijk van het eerste meetsignaal en het eerste uitgangssignaal tot een eerste somsignaal en van het tweede meetsignaal en het tweede uitgangssignaal tot een tweede somsignaal, een vijfde meetsignaalbron voor opwekking van een mengsignaal met een tweede frekwentie die driemaal zo groot is als de eerste ffekwentie, een synchrone detector met een ingang voor ontvangst van het eerste en tweede somsignaal en een ingang voor ontvangst van het mengsignaal en met een uitgang voor levering van een gedetecteerd signaal en een laag doorlatend filter voor filtering van de gedetecteerde spanning en levering van de regelspanning.