DE2009912C3 - Als Differenzverstärker verwendbare Signalübertragungsschaltung - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

65 vorzugsweise integrierte Signalübertraguiigsschaltung

anzugeben, bei welcher eine den Aussteuerungsbe-

Die Erfindung betrifft eine als Differenzverstärker reich unerwünscht einschränkende Gleichspannungsverwendbare Signalübertragungsschaltung mit einem komponente eines zu verstärkenden Signals unter-

drückt werden kann und der maximale Signalspan- Der in Fig. 1 dargestellte Differenzverstärker ist

nungshub etwa gleich der Betriebsspannung ist. aus zwei grundsätzlich gleichen Teilen aufgebaut, die

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Schal- jeweils aus der Kombination eines Transistors mit

tung der eingangs genannten Art dadurch, daß zwi- einer Diode bestehen, wobei die Diode aus einem

sehen die zweite Eingangsklemme und die Basis des 5 Transistor, dessen Basis und Kollektor zusammenge-

ersten Transistors sin ebenfalls in Emitterschaltung schlossen sind, gebildet wird. Die Basen der beidra

liegender zweiter Transistor geschaltet ist und daß ein Transistoren sind ebenso wie ihre Emitter zusam-

zweites Schaltungselement mit einer nichtlinearen mengeschaltet. Der Transistor 10 hat einen Emitter

Leitfähigkeit, die proportional zur Steilheit des zwei- . 10a, eine Basis 10 b und einen Kollektor 10 c und ist

ten Transistors ist, galvanisch parallel zum Basis- io auf diese Weise mit der aus einem zweiten Transi-

Emitter-Übergang des zweiten Transistors geschaltet stör, der einen Emitter 12 a, eine Basis 12 b und einen

ist. Kollektor 12 c hat, gebildeten Diode zusammenge-

Die beiden nichtlinearen Schaltungselemente kön- schaltet. Eine zweite, gleiche Zusammenschaltung

nen entsprechend dem ersten und zweiten Transistor wird durch einen dritten Transistor 26 mit Emitter

als Halbleiterverstärkerelemente ausgebildet sein, die 15 26 a, Basis 266 und Kollektor 26 c mit einer Diode

jedoch mit einer Gegenkopplung versehen sind. 28 gebildet, weiche von einem Transistor mit Emitter

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht 28 a, Basis 28 b und Kollektor 28 c gebildet wird. Der

darin, daß die Veistärkungsgrade für an die beiden Differenzverstärker entsteh* durch eine Verbindung

Eingänge angelegte Signale unabhängig voneinander des Kollektors 26 c mit dem Schaltungspunkt 24 und

wählbar sind.- 20 eine Verbindung der Basen 10b und 12ft mit dem

Eingangssignale mit erwünschten und unerwünsch- Kollektor 12 c. Dem Verbindungspunkt der Basen ten Komponenten v/erden dem Verbindungspunkt der 26 b, 28 b und des Kollektors 28 c wird ein Eingangs-Eingangselektroden des zweiten nichtlinearen Schal- -.trom für den Differenzverstärker zugeführt, dem tungselementes unci des zweiten Transistors und der Schaltungspunkt 24 wird der andere Eingangsstrom Basis des ersten Transistors zugeführt. Mindestens as zugeführt. Der Ausgangsstrom wird vom Kollektor ein Teil des Eingangssignal mit der unerwünschten 10 c des Differenzverstärkers abgenommen.
Komponente wird dem Verbindungspunkt der Ein- Der Gleichvorstrom wird dem Kollektor 10 c über gangselektroden des ersten nichtlinearen Schaltungs- den Widerstand 16 von der Betriebsspannungsquelle 14 elementes und des ersten Transistors zugeführt Dem zugeführt, deren anderes Ende an Bezugspotential Kollektor des zweiten Transistors wird ein Betriebs- 30 (Masse) liegt. Die Emitter 10a und 12a sind ebenstrom zugeführt, und an dieser Elektrode können falls unmittelbar nach Masse geschaltet. Zwischen die Ausgangssignale mit der gewünschten Kompo- dem Schaltungspunkt 24 und Masse werden die Einnente, aber ohne die unerwünschte Komponente, ab- gangssignale von einer modulierten Stromquelle eingenommen werden. Die als Defferenzverstärker ar- gespeist, die als Reihenschaltung eines Widerstandes behende Schaltung läßt sich auch zur Subtrahierung 35 22 mit einer ersten Wechselspannungsquelle 20 und zweier Eingangssignale verwenden. Eine erste Ein- mit einer zweiten Gleichspannungsquelle 18 dargegangs'pannung wird über eine erste Impedanz zu stellt ist. Die Diode 28 wird durch eine ihr parallelden zusammengeschalteten Eingangselektroden des geschaltete unmodulierte Stromquelle in Durchlaßzweiten Schaltungselementes mit nichtlinearer Leit- richtung vorgespannt, welche aus einer Gleichspanfähigkeit und des zweiten Transistors bzw. zum KoI- 40 nungsquelle und einem Widerstand 30 bestehen kann, lektor des ersten Transistors geführt, während die wobei die Gleichspannungsquelle gleichzeitig durch zweite Eingangsspannung über eine zweite Impedanz die Spannungsquelle 18 gebildet werden kann,
den zusamniengeschalteten Eingangselektroden des Die Eigenschaften der Dioden 12 und 28 sind gut ersten Schaltungselementes und des ersten Transi- auf die Eigenschaften der Transistoren 10 und 26 stors zugeführt wird. Die Betriebsspannung wird 45 abgestimmt. Genau gesagt, ist die Leitfähigkeit der über eine Ausgangsimpedanz an den Kollektor des Dioden 12 bzw. 28 praktisch gleich der Steilheit der zweiten Transistors geführt. Die Ausgangssignale Transistoren 10 bzw. 26. Im Falle * einer integrierten hängen von der Defferenz der Eingangssignale ab Schaltung werden diese vier Bauelemente gleichzeitig und entstehen an der Ausgangsimpedanz. auf einem einzigen Schaltungsplättchen dicht benach-

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Da^r- r > bart ausgebildet, so daß sie praktisch gleiche Eigenstellungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. schäften haben.
Es zeigt Das bedeutet, daß bei einer vorgegebenen Basis-

Fig. 1 ein Schaltbild einer nach der Erfindung Emitterspannung, welche einem Bauelementenpaar

aufgebauten Signalübertragungsschaltung, (Diode und Transistor) zugeführt wird, in beiden

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der 55 Bauelementen die gleiche Emitterstromdichte auftritt.

Schaltung nach Fig. 1 mit einer anderen Vorspan- Wenn die Flächen der pn-Übergänge nicht gleich

nungssehaltung, sind, dann zeigen die beiden Bauelemente für ein ge-

Fig. 3 die Schaltung eines erfindungsgemäß auf- gebenes Eingangssignal nicht gleiche, sondern entgebauten Differenzverstärkers, dem Gegentaktein- sprechend proportionale Emitterströme. Mit anderen gangssignale zugeführt werden und der ein Eintakt- 60 Worten: Die Steilheit des Transistors verhält sich zur ausgangssignal liefert, und Leitfähigkeit der Diode wie die in Durchlaßrichtung

F i g. 4 das Schaltbild eines Teils einer integrierten vorgespannte Übergangsfläche des Transistors zu

Schaltung zur Vsrwendung in ehi-.in Fernsehemp- derjenigen der Diode. Die folgenden Erläuterungen

fänger, wofür sich die Erfindung insbesondere eignet, beziehen sich auf den Fall gleicher Ströme in beiden

wobei die integrierte Schaltung die Funktionen der 65 Bauelementen eines Paares.

Zwischenfrequeni verstärkung, Videomodulation, Vi- Es sei zunächst zur Erläuterung angenommen, daß

deoverstärkung, Tonverstärkung und Regelspan- die Verbindungen zwischen Kollektor 26 c und Schal-

nungserzeugung erfüllt. tungspunkt 24 und vom Widerstand 30 zum Vorhin-

dungspunkt der Spannungsquellen 18 und 20 getrennt sind, so daß der Transistor 26 und die Diode 28 aus der Schaltung herausgelöst sind. Transistor 10 und Diode 12 führen bei einer vorgegebenen Eingangsspannung denselben Emitterstrom mit derselben Emitterstromdichte, und die Spannungsverstärkung der Schaltung ist sowohl tür die Wechselspannungs- als auch die Gleichspannungskomponenten gleich dem Verhältnis der Widerstände R161R 22. Wenn am Ausgang (Kollektor 10 c) des Differenz- io Verstärkers eine lineare Spannung auftreten soll, dann wird das Verhältnis R16 zu R 22 so gewählt, daß die maximale Eingangsspannung von den Spannungsquellcn 18 und 20 (Gleichspannung + positive Amplitude der Wechselspannung) multipliziert mit der 15 gewählten Verstärkung nicht größer als die Spannung der Spannungsquelle 14 ist. Das. bedeutet, daß die Verstärkung so gewählt werden muß, daß die Spannung an der Ausgangselektrode 10 c des Transistors 10 bei maximaler Eingangsamplitude nicht an ao die Spannungsgrenzen der Spannungsquelle 14 anstößt. Eine weitere Beschränkung für die Verstärkung ergibt sich daraus, daß die von den kombinierten Spannungsquellen 18, 20 (Gleichspannungsanteil)

Gleichstrom praktisch derselben Größe kommt im Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 26 zum Fließen, da die Eingangs-pn-Übergänge der Diode 28 und des Transistors 26 aufeinander abgestimmt und 5 parallelgeschaltet sind.

Der der Diode 28 zugeführte Gleichspannungsanteil ist gegeben durch den Ausdruck

1 Vf,_{t i8}
R™

_wobei

/₂₈ der Gleichstromanteil in der Diode 28,
F₁₈ der Gleichspannungsanteil der Spannungsquelle 18,

V_{be I8} die Spannung an der leitenden Diode 28 und R₃₀ der Wert des Widerstandes 30 ist.

Der vom Transistor 26 geforderte Emittergleichstrom ist praktisch gleich dem Strom Z₂₈. Für üblicherweise in integrierter Technik hergestellte Transistoren (/?>30) ist der Kollektorstrom des Tran-

abzüglich der maximalen negativen Amplitude der »5 sistors 16 praktisch gleich seinem Emitterstrom. Da-Wechselspannung) mindestens gleich der Schwell- her ist der Wert des Widerstandes 22 gleich oder kleispannung der Diode 12 (V_be) ist, so daß Verzerrun- ner als der des Widerstandes 30, und die Spannung gen auf Grund einer Steuerung der Diode 12 und des am Kollektor 26 c ist gleich oder kleiner als die Transistors 10 in den Speffzusiand vennicdca wer Spannung an der Basis 28 b. Der dem Widerstand 22 den. Wenn die Gleichspannungskomponente des Ein- 30 von der Spannungsquelle 18 zugeführte Gleichstrom gangssignals größer als die negative Signalamplitude reicht aus, um den von der Kollektor-Emitter-Strecke ist, dann überschreitet die minimale Eingangsspan- des Transistors 26 aufnehmbaren Gleichstrom zu lienung diese Schwellspannung. Die überschüssige fern. Wenn die Widerstände 22 und 30 gleich sind, Gleichspannung führt dann zu einem Gleichstrom in dann ist der Kollektor-Emitter-Gleichstrom de^ der Diode 12, der wiederum einen Kollektorgleich- 35 Transistors 26 gleich dem Gleichstrom im Widerstand strom im Transistor 10 und einen Gleichspannungs- Der Kollektor 26 c wird praktisch auf der Spannung abfall am Widerstand 16 zur Folge hat. In diesem V_be2e gehalten, da die Basis 12b der Diode 12 un-FaIl ist der dynamische Bereich der Ausgangsspan- mittelbar an den Kollektor 26 c angeschlossen ist und nung (also der verfügbare Bereich für Signalände- dadurch verhindert, daß die Spannung am Kollektor rungen) kleiner als die volle Spannung der Betriebs- 40 26 c über die Durchlaßspannung der Diode 12 anspannungsquelle 14. Die Verstärkung muß geringer steigt (^f₂₈= V_belJ. Außerdem sind die Widergewählt werden als im Falle, wo die minimale Ein- stände 22 und 30 genügend groß im Hinblick auf die gangsspannung gleich der Diodenschwellspannung ist. zu erwartenden Spannungsschwankungen der Ein-Der unmodulierte Glcichspannungsabfall am Wider- g'angsspannungsquelle 18, 20 gewählt, so daß der stand 16 führt zu unerwünschten Leistungsverlusten 45 Transistor 26 bei den auftretenden Eingangssignalen und damit 7u einer Verschlechterung des Wirkungs- nicht in die Sättigung gelangt.

grades der Schaltung. Wenn der Widerstand 22 kleiner als de Wider-

Es sei nun die gesamte Schaltung nach F i g. 1 be- stand 30 wäre, dann wü: de der von der Spannungstrachtet. Der gerade erwähnte Nachteil wird hierbei quelle 18 dem Schaltungspunkt 24 zugeführte Gleichdadurch vermieden, daß der Gleichvorstrom, der 50 strom (Gleichstrom durch den Widerstand 22) den durch die überschüssige Eingangsgleichspannung er- Kollektorstrombedarf des Transistors 26 überschreizeugt wird und den unmoduliert^ Gleichspannungs- ten Dieser überschüssige Gleichstrom wird der Diode abfall am Widerstand 16 zur Folge hat, von der 12 und dem Basis-Emitter-Kreis des Transistors 10 Diode 12 abgeleitet wird. Diese Stromableitung er- als Vorstrom zugeführt. Bei einer bestimmten Anfolgt über ein zweites Paar von Halbleiterbauelemen- 55 Wendung kann also der Widerstand 22 sich in seinem ten 26 und 28, deren Eigenschaften praktisch den- Wert vom Widerstand 30 entsprechend den Vorspanjcnigen der Bauelemente 10 und 12 entsprechen. Die nungserfordernissen der Diode 10 und des Transizwei Bauelementenpaare und die zugehörigen Schal- ^stors 12 unterscheiden.

lungselemente bilden einen Differenzverstärker, bei Wie bereits für die Diode 28 und den Transistor

welchem sich die Wirkungen gemeinsam zugeführter 60 26 erläutert ist, ist auch der Kollektor-Emitter-Strom Spannungen, die die Spannung der Spannungsquelle des Transistors 10 praktisch gleich dem Basis-18 aufheben Emitter-Strom der Diode 12. Der der Diode 12 zuge-

insbesonderc erzeugt die Gleichspannungsquelle 18 führte Vorstrom wird mit Rücksicht auf das von der eine Spannung ausreichender Amplitude und solcher Spanungsquelle 2© gelieferte Signal und die relative Polung da« sowohl die Diode 28 als auch der Basis- 65 Spannung der Spannungsquclle 14 und die Werte der 1 ■milter-Überpani; des Transistors 26 in Dcrchlaß- Widerstände 22 und 16 gewählt richtung vorgespannt wird. (d. h. V_w>V_br^. In Wenn beispielsweise angenommen wira, daß die

der Diode 28 flidlt dabei ein Gleichstrom, und ein Spannungsquelle 20 eine symmetrische Wechselspan-

nung ohne GIcichspannungskomponente liefert, dann 10 eingestellt wird (die Widerstände 16 und 32 sind soll der Transistor 10 so vorgespannt werden, daß für die von der Signalquellc 20 gelieferten veränderdie Ruhespannung am Kollektor 10c praktisch die liehen Gleichspannungseingangssignale gleich). Die Hälfte der Spannung der Spannungsquelle 14 beträgt. Spannungsverstärkung der gesamten Schaltung er-Die Widerstände 22 und 30 sind nicht gleichgewählt, 5 .. . _h . _{d aus d} Verhältnis ^ Diese

rn daß der gewünschte (überschüssige) Vorstrom für ^{gIDt slcn wieaerum aus aem} vernaltnis ^ . uiese dte Diode 12 geliefert wird, der ebenfalls im Kollek- Schaltung bietet jedoch eine größere Unabhängigkeit torkreis des Transistors 10 fließt. Der Widerstand 16 in der Wahl der Schaltungsparameter. Wenn eine wird dann so gewählt, daß er gleich dem Quotient Ungewißheit über die von der Spannungsquelle 18 der halben Spannung der Spannungsquelle 14 und io gelieferte Gleichspannungskomponente besteht, dann dem gewünschten Kollektorruhestrom des Transistors kann die Schaltung nach Fig. 2 überdies mit einer JO ist. Um am Kollektor 10 einen maximalen Signal- stabilisierten Spannungsquelle 14 betrieben werden, spannungsanteil zu erhalten, wird überdies das Ver- so daß die Vorströme für die Diode 12 und den hältnis der Widerstände 16 und 22 so gewählt, daß Transistor 10 stabilisiert sind.

die Gleichung 15 Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der

Erfindung, bei der Signale von zwei Eingangsquellen kombiniert werden und auf einen anderen Gleich-

_ «·. = Ai^ _t spannungspegel umgesetzt werden, als ihn die Ein-

^22 ^ss20 gangssignale aufweisen. Diese Ausführungsform be-

_woj_lcj ao trifft einen Anwendungsfall, bei dem gegenphasigc

Eingangssignale vorliegen. Sie eignet sich besonders

V_u die Spannung der Spannungsquelle 14 und f_ur die Umwandlung eines symmetrischen Gegentakl-

K.„₂₀ die Spitzenspannung der Spannungsquelle 20 signals in ein unsymmetrisches Eingangssignal, wel-

ist. ches einem gewünschten Gleichspannungspegel über-

35 lagert sein soll. Die Wechselspannungssignalquelle 20

Wenn die Signalspannungsquelle 20 ein sich ver- ist in Fig. 3 über die Primärwicklung 34a eines änderndes Gleichspannungssignal liefert, dann wird Transformators 34 geschaltet, der eine mittelange der Vorstrom für die Diode 12 so gewählt, daß seine zapfte Sekundärwicklung 34 b hat. Die Gleichspanvjröße nur ausreicht, um sicherzustellen, daß alle nungsquelle 18 liegt zwischen einer Bczugsspannung Signalspannungen am Kollektor 10c wiedergegeben 30 (Masse) und der Mineianzapfung34c des Transforwcrden. Das heißt, daß der Diode 12 also nur ein mators. Die übrigen Bauteile sind in F i g. 3 mit relativ kleiner Vorstrom zugeführt wird und die denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 Ruhespannung am Kollektor 10c fast gleich V_u ist. bezeichnet.

Das Verhältnis R16 zu R22 wird entsprechend dem Zur Erläuterung des Betriebs der Schaltung nach

oben angegebenen Ausdruck gewählt. Die Signal- 35 Fig. 3 sei angenommen, daß die Widerstände 22 Spannungsverstärkung der gesamten Schaltung ist und 30 gleich sind und daß der Widerstand 32 hin-

.„_n_ , · _h Rit sichtlich der Spannungsquelle 14 so gewählt it, daß

aann gieicn ^ . _{Diode n md Transis|or 10 für a}„_{e m erwartcnden}

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, Signalwerte einen ausreichenden Vorstrom führen, daß die in Fig. 1 dargestellte Schaltung am Kollek- 40 Der Widerstand 16 ist in diesem Falle halb so groß tor 10c ein Ausgangssignal liefert, welches von der wie der Widerstand 32 gewählt, damit am Kollektor Größe jeglicher unerwünschter Gleichspannungs- 10c eine maximale Nutzspannung (Signalmodulation) anteile der Spannungsquelle 18 unabhängig ist. abgenommen werden kann. Wie im Zusammenhang

Andererseits tritt die veränderliche Signalspan- mit den Fig. 1 und 2 erläutert ist, werden auch hier nungskomponente der Spannungsquelle 18 am KoI- 45 der Diode 28 und der Kollcktor-Emitter-Strecke des lektorlOc verstärkt auf. Der Gleichspannungspegel Transistors 26 gleiche Gleichströme zugeführt, wobei der verstärkten Spannung am Kollektor 10c kann die Spannung der Ouelle 18 größer als der Nominaldurch eine geeignete Wahl der Widerstände 16, 22 Spannungsabfall V_be der Diode 28 ist. Wird von der und 38 hinsichtlich der Betriebsspannung gewählt Spannungsquelle 20 eine sinusförmige Eingangsspanwerden. 50 nung geliefert und ist die dem Widerstand 30 zuge-. Fig. 2 stellt eine Abwandlung der in Fig. 1 führte Spannung positiv, dann erhalten die Diode 28 dargestellten Schaltung dar, bei welcher die Vor- und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 26 von ströme für die Diode 12 und den Transistor 10 von der Stromquelle 18 zusätzlich zum Gleichstrom einen der Spannungsquelle 14 mit Hilfe eines zusätzlichen Signalstrom. Diese Erhöhung des Diodenstroms erWiderstandes 32 abgeleitet werden, welcher zwischen 55 folgt in Übereinstimmung mit dem Anwachsen des die Spannungsquelle 14 und den Schaltungspunkt 24 Kollektor-Emitter-Strbms des Transistors 26, wobei eingefügt ist diese letztgenannte Stromerhöhung aus dem Abfall

In Fi g. 2 und den übrigen Figuren sind d«e durch des durch den Widerstand 32 zur Diode 12 fließenden die Transistoren 10 und 12 in Fig. 1 gebildeten Vorspannungsstroms resultiert Gleichzeitig nimmt Dioden mit dem üblichen Diodensymbol dargestellt 60 die dem Widerstand 22 zugeführte Spannung sinus-Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet praktisch in förmig ab und verringert weiterhin den dem Kollekgieicher Weise wie die Schaltung nach Fig. 1, mit tor26c über den Widerstand 22 zugeführten Strom, der Ausnahme, daß der Widerstand 32 so gewählt ist, Der weitere Abfall des für den Transistor 26 zur daß er den gewünschten Vorstrom für die Diode 12 Verfügung stehenden Stromes macht sich auch am und den Transistor 10 liefert. In diesem Falle können «s Widerstand 32 bemerkbar, so daß auch der Strom in die Widerstände 22 und 30 den gleichen Wert haben, der Diode 12 weiter verringert wird. Damit verringert während die Widerstände 16 und 32 so gewählt sind, sich der Strom in der Diode 12 um den doppelten daß ein gewünschter Arbeitspunkt für den Transistor Betrag des Stromzuwachses in der Diode 28. Es tritt

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eine Verringerung des Stroms durch die Kollektor- stelt sind, in Wirklichkeit durch Leiter auf dem Platt

Emitter-Strecke des Transistors 10 auf, die gleich der chen untereinander verbunden undzuMasseanschlüs

in der Diode 12 ist. Damit entsteht am Kollektor 10 c sen an gegenüberliegenden Enden des Plättchen:

eine verstärkte Spannungsänderung. zusammengeführt. Eine genauere Erläuterung de:

Für die entgegengesetzte Spannungshalbwelle der 5 tatsächlichen Aufbaus eines solchen Schaltungsplätt

Spannungsquelle 20 nimmt der Strom in der Diode ch?ns ist in der USA.-Patentanmeldung 803 544 vor

28 ab, der Strom im Transistor 26 verringert sich um Jack A ν i η s beschrieben.

einen gleichen Betrag, und der Strom in der Diode 12 In Fig. 4 wird die vom Tuner kommende Zwi·

steigt auf das Doppelte dieses Betrages an. Die ent- schenfrequenz über ein erstes Frequenzfilter 40 zi

gegengesetzte Halbwelle der Eingangsspannung wird io einem ersten Zwischenfrequenzverstärker 42 geführt

daher in gleicher Weise verstärkt. Die verstärkten ZF-Signale werden über ein zweites

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 läßt sich Filter 46 auf die zweite und dritte ZF-Stufe 48 bzw

in verschiedener Weise abwandeln. Beispielsweise 50 gegeben.

kann ein zweiter, gleicher Satz von vier Halbleitern Ein weiteres Ausgangssignal des zweiten Filters 4i und den zugehörigen Bauelementen an den Trans- 15 gelangt zu einer Tonfrequenzmischstufe 42, die ein formator 34 angeschlossen werden. Die Eingangs- 4,5-MHz-Ton-ZF-Signal liefert,
anschlüsse für diesen zweiten Bauelementensatz wür- Das Ausgangssignal des dritten ZF-Verstärkers 50 den jedoch gegenüber den dargestellten vertauscht, wird der Basis 52 b eines Videodemodulatortransistors so daß das Ausgangssignal des zweiten Satzes um 52 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. 180° in der Phase gegenüber dem Ausgangssignal ao Zwischen den Emitter 52a des Transistors 52 und des ersten Satzes verschoben ist. Auf diese Weise eine Bezugsspannung (Masse) ist mit Hilfe eines Vorkönnen Gegentakteingangssignale in verstärkte Gegen- spannungsmodulationstransistors 56 ein Lastwidertaktausgangssignale umgewandelt werden, die auf stand 54 geschaltet. Zwischen die Basis 52a und einen Gleichspannungspegel bezogen sind, der von Masse ist ein Kondensator 58 eingeschaltet. Der Ausdenjenigen der Eingangssignale unabhängig ist. as gang des Videodemodulator 52 ist über ein 45-MHz-

Eine Schaltung, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, Filter 60 mit der Basis 626 eines Emitterfolgertrankann auch Anwendung finden, wenn Signale von sistors 62 verbunden. Die Emitter 52a und 62a sind zwei unabhängigen Signalquellen zusammengefaßt, über einen Kondensator 64 zur Anhebung des oberen beispielsweise subtrahiert werden sollen. In diesem Frequenzendes miteinander verbunden.
Fall können getrennte Eingangswicklungen mit ge- 30 Der Emitter 62 ist mit einem ersten Eingangstrennten Sekundärwicklungen von zwei Eingangs- anschluß 65 einer Signalübertragungsstufe 66 vertransformatoren an Stelle des Transformators 34 ge- bunden. Parallel mit einer Frequenzanhebungsschalkoppelt werden. Die getrennten Sekundärwicklungen tung aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 68 (oder anderen unabhängigen geeigneten Signalquel- mit einem Kondensator 70 liegt eine Impedanz 67 len) werden dann entsprechend mit den ersten und 35 zwischen dem Emitter 62 a und einem ersten Schalzweiten Eingangsanschlüssen der Signalübertragungs- tungspunkt72 in der Signalübertragungsstufe 66. Vom stufe verbunden, so daß die Differenz zwischen den Verbindungspunkt des Kondensators 7A mit dem Wizugeführten Eingangssignalen mit einem von dem derstand 68 ist eine Zenerdiode 74 nach Masse geder Eingangssignale unabhängigen Gleichspannungs- schaltet.

bezugspegel an der Ausgangsimpedanz entsteht. In 40 Zwischen dem Ausgang eines dritten ZF-Verstär-

diesem Falle könen auch unterschiedliche Verstär- kers 50 und Masse liegt ein Filter aus der Reihen-

kungsfaktoren für die beiden unabhängigen Eingangs- schaltung eines Widerstandes 76 mit einem Konden-

signale gewählt werden, wobei die unterschiedliche sator78. Die am Kondensator 78 liegende Gleich-

Verstärkung durch das Verhältnis der Ausgangs- spannung wird einem Bezugsvorspannungstransistor

impedanz 16 zu den jeweiligen Eingangsimpedanzen 45 80 zugeführt, dessen Emitter 80a an den Verbin-

22 und 30 bestimmt wird. dungspunkt des Widerstandes 54 mit dem Vorspan-

In F i g. 4 ist eine integrierte Schaltungsanordnung nungsmodulationstransistor 56 geführt ist. Der Ausdargestellt, welche die Funktionen eines Zwischen- gang des Transistors 80 liegt über ein 45-MHz-Fifier frequenzverstärkers, Videodemodulator, Videover- 82 (das praktisch gleich dem Filter 60 ist) an einem stärkers, Tonzwischenfrequenzverstärkers und Regel- so Emitterfolgertransistor 84 gekoppelt, dessen Emitter Spannungserzeugers in einem Fernsehempfänger, der mit einem zweiten Eingangsanschluß 85 der Signalteilweise in Blockdarstellung ausgeführt ist, vereinigt Übertragungsstufe 66 verbunden ist. Eine Impedanz sind. 86 liegt zwischen dem Eingangsanschluß 85 und

Diejenigen Schaltungselemente, die auf dem inte- einem zweiten Schaltungspunkt 88 in der Signalüber-

grierten Schaltungsplättchen ausgebildet sind, sind 55 tragungsschaltung 66.

durch eine gestrichelte Linie umrandet. Die Betriebs- Die Signalübertragungsstufe 66 enthält einen ersten Spannungsquelle B+ ist außerhalb des Plättchens Transistor 90, dessen Emitter 90 a nach Masse geangeordnet. Der Übersichtlichkeit halber sind ver- schaltet ist, dessen Kollektor 90c über einen Ausschiedene Schaltungsverbindungen und die Leitungen gangslastwidertand 92 an eine Betriebsspannungszur Betriebsspannungsquelle B+ nicht einzeln aus- 60 quelle (B+) geführt ist und dessen Basis 906 mit gezogen, sondern die Punkte, denen die Betriebs- dem ersten Schaltungspunkt 72 verbunden ist. Ein spannung zugeführt wird, sind nur durch das Sym- zweites Halbleiterbauelement ist als Diode 94 darboJ B+ markiert. Alle diese Punkte B+ auf den gestellt, dessen Basis 946 und Emitter 94 a unmittel-Schaltungsplättchen sind in der Praxis zu einem ein- bar zwischen Basis 906 und Emitter 90a des Tranzigen Anschluß B ^u des Plättchens zusammengeführt, 65 sistors 90 geschaltet sind. Die Diode 94 wird vorder mit der Betriebsspannungsquelle verbunden wird. zugsweise als dem Transistor 90 identischer Transi-In entsprechender Weise sind auch die Masseverbin- stör ausgebildet, dessen Kollektor und Basis miteindungen, die jeweils durch das Massesymbol darge ander verbunden sind. Die Signalübertragungsstufe

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66 enthält ferner ein drittes und viertes Halbleiter- liehen Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors element, welche als Transistor 96 und Diode 98 dar- 84 am Eingangsanschluß 85 der Signalübertragungsgestellt sind, die im Aufbau und der Betriebsweise schaltung 66. In gleicherweise wird die unerwünschte den Bauelementen 90 und 94 entsprechen. Der Gleichspannungskomponente, verringert um die Emitter 96a des Transistors 96 liegt unmittelbar an s Basis-Emitter-Spannung des Demodulatortransistors Masse, sein Kollektor 96c ist mit dem ersten Schal- 52, und das demodulierte Videosignal, welches am tungspunkt92 (dem Verbindungspunkt von Wider- Emitter 52a erscheint, dem Emitterfolger C?, zugestand 67 mit Basis 90 b) verbunden, und seine Basis führt. Die Gleichspannungskomponente, die ferner liegt am zweiten Schaltungspunkt 88 (einem Ende um den Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transides Widerstandes 86). Der Emitter 98a der Diode 98 ίο stors 62 vermindert wird, liegt zusammen mit dem ist mit dem Emitter96a verbunden, die Basis 98ft .demodulierten Videosignal am ersten Eingangsist mit der Basis 96b am zweiten Schaltungspunkt 88 anschluß65 an. Die Signalübertragungsschaltung ist verbunden. so ausgebildet, daß diejenigen Spannungsanteile,

Das Ausgangssignal der Signalübertragungsschal- welche an den Eingangsanschlüssen 65 un.l 85 liegen, tung66, welches am Kollektor 90c entsteht, wird 15 entfernt werden und daß diejenigen Spannungsunmittelbar auf den Videoverstärkertransistor 100 komponenten, die nur an einem Eingangsanschluß geführt. Der Transistor 100 erhält seinen Vorstrom auftreten, verstärkt werden. Insbesondere wird die über eine Stromquelle 102, welche über einen Wider- unerwünschte Gleichspannungskomponente, welche stand 104 mit dem Emitter 100a verbunden ist. Die der Gleichspannungskomponente am Ausgang des verstärkten Video- und Synchronisiersignalanteile 20 dritten ZF-Verstärkers 50 entspricht, unterdrückt, aus dem demodulierten Fernsehsignal entstehen am während das demodulierte Videosignal, welches am Emitter 100a und werden auf weitere Videoverstär- Ausgang des Videodemodulators 52 anliegt, verstärkt kerstufen und eine Synchronsignaltrennstufe geführt, und dem Videoverstärkertransistor 100 durch die wie dies bei Fernsehempfängern üblich ist. Der Signalübertragungsstufe 66 zugeführt wird.
Videoverstärkertransistor 100 liefert ferner Video- _a5 Die Signalübertragungsstufe 66 arbeitet praktisch signale an einen getasteten Verstärkungsregeldetektor in gleicher Weise wie die Schaltung nach Fig. 1. 106 und an eine Störunterdrückungsschaltung 108. Die unerwünschte Gleichspannungskomponente, die Die Tastimpulse werden von der Horizontalablenk- gemäß Fig. 1 auf die Batterie 18 zurückzuführen ist, stufe des Fernsehempfängers an diese Schaltungen entspricht der am Ausgang des dritten ZF-Verstärgeiieferi. Der Detektor 106 sorgt für die Verstär- 30 kers 50 liegenden Gleichspannung und wird über die kungsregelung der Zwischenfrequenz- und Tuner- Transistoren 62 und 84 auf die Eingangsanschlüsse verstärker. 65 bzw. 85 in F i g. 5 übertragen. Das erwünschte

Beim Betrieb der Schaltungsanordnung nach sich verändernde Signal von der Spannungsquelle 20 F i g. 4 entstehen am Ausgang des dritten ZF-Ver- in F i g. 1 entspricht dem Ausgangssignal des Videostärkers 50 die verstärkten ZF-Signale, und diese 35 demodulatortransistors 52, welches über den Tranwerden der Basis 52 ft des Videomodulatortransistors sistor62 dem Eingangsanschluß 65 zugeführt wird. 52 zugeführt. Da die ZF-Verstärker 48 und 50 und In Fig. 4 ruft die unerwünschte Gleichspannungsder Demodulator 52 unmittelbar in dieser Reihen- komponente, die am Eingangsanschluß 85 liegt, einen folge miteinander verbunden sind und außerdem an Gleichstrom im Widerstand 86 und der Diode 98 eine gemeinsame Betriebsspannungsquelle B+ ge- ₄₀ hervor. Der Transistor 96 verlangt dnen praktisch schaltet sind, entsteht außerdem eine nennenswerte ebenso großen Kollektorgleichstrom, der durch die unerwünschte Gleichspannungskomponente an der unerwünschte Gleichspannungskomponente geliefert Basis 52 ft des Transistors 52, die mit Hilfe der wird, welche am Eingangsanschluß 65 herrscht. Der Signalübertragungsstufe 66 entfernt wird, wie im Widerstand 67 wird etwas kleiner als der Widerstand folgenden erläutert ist. « 86 gewählt (beispielsweise 1980 Ω gegenüber 2000 Ω),

Die ZF-Signalkomponente der an der Basis 52 ft so daß der Diode 94 und dem Basis-Emitter ^i-:ber-

liegenden Spannung wird mit Hilfe der Siebschaltung gang 'des Transistors 90 ein Gleichvorstrom zuge-

aus dem Widerstand 76 und dem Kondensator 78 führt wird, der ein Leiten der Diode 94 und des

herausgefiltert, so daß praktisch nur die unerwünschte Transistors 90 bei kleinen Werten des Videosignal-

Gleichspannungskomponente in Höhe von etwa 50 anteils sicherstellt

5,5 V am Kondensator 78 ansteht Diese Gleich- Die am Eingangsanschluß 65 anliegenden Videospannungskomponente erscheint, vermindert um den signalanteile rufen Stromänderungen in der Diode 94 Basis-Emitter-Spannungsabfall (0,6 V) des Transi- und im Eingangskreis (Basis-Emitter-Strecke) des stors 80, am Verbindungspunkt des Emitters 80 a mit Transistors 90 hervor. Daher entsteht am Kollektor dem Widerstand 54. Entsprechend erschein* die 55 90 c eine sich verändernde Spannung entsprechend unerwünschte Gleichspannungskomponente an der der Videosignalkomponente. Die Videosignalspan-Basis 52 ft, vermindert um den Basis-Emittcr-Span- nung am Kollektor 90 c ist praktisch gleich der entnungsabfall des Demodulatortransistors 52, am Ver- sprechenden Spannung am Eingangsanschluß 65 bindungspunkt von dessen Emitter 52a mit dem multipliziert mit dem Verhältnis R92 tu R67 Widerstand 54. Die Gleichspannung am Emitter 80a 60 (Signalverstärkung der Signalübertragungsstufe 66). ist etwas geringer als die am Emitter 52a, so daß Typischerweise liegt der Widerstand 92 in der Grödem Emitter 52α über den Widerstand 54, (der etwa ßenordnung von 8 kP, so daß die Verstärkung für 4 kp beträgt) ein kleiner Vorstrom (in der Größen- die Videosignale in der Signalübertragungsstufe 66 Ordnung von 50 μΑ) zugeführt wird. Der^ Demodu- etwa 4 beträgt. Da die dem Transistor 90 zugeführte latortransistor 52 arbeitet für die ZF-Siguale bis 65 Eingangsvorspannung relativ klein ist, kann sich die herab zu sehr niedrigen Signalpegeln linear. Ausgangssignalspannung praktisch zwischen den

Die am Emitter 80a anstehende Gleichspannungs- Pegeln B+ und Masse ändern, ohne daß eine

komponente erscheint verringert um einen zusatz- erwünschte Gleichspannungskomponenk· auftritt.

Es genügt an dieser Stelle zu erläutern, daß der Transistor 56, auf einen dem Videosignal entsprechenden Strom durch den Widerstand 67 anspricht, so daß der Bezugsvorspannungstransistor 80 für alle zu erwartenden Videosignalpegel am Videodemodu-

Iator52 leitend vorgespannt wird. Der maximale Videosignalpegel am Ausgang des Demodulators 52 wird durch die Wirkung der automatischen Verstärkungsregelung des Fernsehempfängers auf einem gewünschten Wert gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Patentansorüche· Transistor, der in Emitterschaltung zwischen die eine ratenxansprucne. yon ^. EiaganBadaaBien und eine Ausgangs-

1. Als Differenzverstärker verwendbare Signal- klemme geschaltet ist, und mit einem Schaltungseleübertragungsschalrung mit einem Transistor, der ment, das eine nichüineare, zur Steilheit des Transiin Emitterschaltung zwischen die eine von zwei 5 stors proportionale Leitfähigkeit hat und galvanisch Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme ge- parallel zum Basis-Emitter-Übergang des Transistors schaltet ist, und mit einem Schaltungselement, geschaltet ist.

das eine nichüineare, zur Steilheit des Transi- Unter dem Ausdruck Signalübertragungsschaltung

stors proportionale Leitfähigkeit hat und galva- ist eine Schaltungsanordnung zu verstehen, welche

niscfa parallele zum Basis-Emitter-Übergang des io Signale verstärkt, den Glei ^L —~»i ..~-

Transistors geschaltet ist, dadurch gekenn- gnalen verändert, Signale

zeichnet, daß zwischen die zweite Eingangs- subtrahiert und/oder Signale

klemme (84 a) und die Basis des ersten Transi- Signalübertragungsschaltung ist

stors (10; 90) ein ebenfalls in Emitterschaltung ker, der die Differenz zweier _

Hegender zweiter Transistor (26; 96) geschaltet ist 15 Hcherweise wesenüich höher verstärkt

und daß ein zweites Schaltungselement (28; 98) Komponenten der beiden Eingangssignale.

mit einer .^chtlinearen Leitfähigkeit, die propor- Eine besondere Notwendigkeit zur Erzeugung eines

tional zur Steilheit des zweiten Transistors (26; der Differenz zweier Eingangssignalanteile entspre

96) ist, galvanisch parallel zum Basis-Emitter- chenden Ausgangssignals liegt vor, wenn ^meh<y

Übergang des zweiten Transistors geschaltet ist. ao galvanisch gekoppelte Verstärkerstufen

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- werden und eine unerwünschte große ' kennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden nungskomponente entfernt werden soll Schaltungselemente (12, 28; 94,98) mit nichtline- gewünschte Signal mit einer kleineren Gleichspai arer Leitfähigkeit eine Halbleiterdiode ist. nungskomponentt übrigbleiben soll. Dies kann m>

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 Hilfe der Eigenschaft eines Differenzverstärkers <■:■ ■· kennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Gleichtaktunterdrückung erfolgen. Insbesondere bei ti Schaltungselemente (12,28; 94,9S) mit nichtline- Entwurf von Verstärkern mit Halbleiterbaueleme.v arer Leitfähigkeit durch den Kollektor-Emitter- ten, hauptsächlich bei einem Aufbau in integrier: Pfad eines Transistors geb'det ist, dessen Basis Form, kann dadurch jedoch der Ausgangsspannunp mit seinem Kollektor galvanisch gekoppelt ist. 30 bereich begrenzt werden. Wenn am Verstärkerai>

4. Schaltung nach Anspr ch 3, dadurch ge- gang ein sich veränderndes Ausgangssignal erzeig ■ kennzeichnet, daß die Basis unmittelbar mit dem werden soll, dann ist daher die Verwendung eint Kollektor zusammengeschaltet ist. Eingangssignals zweckmäßig, dessen Gleichspai 1

5. Schaltung nach einem der vorangehenden nungskomponente im Vergleich zu den Signalschu, λ ·■-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- 35 kungen um den den Aussteiierungsbereich bestinischen die erste Eingangsklemme (62a) und die menden Pegel nicht groß ist, so daß die Maximai-Basis des ersten Transistors (90) eine erste Im- amplitude des Ausgangssignals in ihrer Größe etwa pedanz (67) und zwischen die zweite Eingangs- gleich der zur Verfügung stehenden Betriebsglekhklemme (84 a) und die Basis des zweiten Transi- spannung (B+) gemacht werden kann.

stors (96) eine zweite Impedanz (86) geschaltet 40 Bei Schaltungen mit diskreten Bauelementen, ai%o ist, wobei die Signalspannungsverstärkung zwi- bei nichtintegrierten Schaltungen, verwendet man sehen der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme häufig Kapazitäten und Induktivitäten zur Sperrung und der Ausgangsklemme proportional zum Ver- von Gleichspannungskomponenten des Signals und hältnis der Lastimpedanz des ersten Transistors behält auf diese Weise den dynamischen Aussteuuzur ersten bzw. zweiten Impedanz und unab- 45 rungsbereich durch die Signalverarbeitungsstufen bei. hängig von der zweiten bzw. ersten Impedanz ist. Jedoch lassen sich solche Bauelemente im allge-

6. Schaltung nach einem der vorangehenden meinen nicht auf integrierten Schaltungsplättchen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ausbilden, sondern müssen unwirtschaftlich und Widerstände mit gleichem Widerstandswert vor- zweckmäßig in Form äußerer, zusätzlich an das gesehen sind, von denen der eine Widerstand 50 Plättchen anzuschließender Bauelemente verwendet (22; 67) die erste Eingangsklemme mit dem KoI- werden, so daß zusätzliche Anschlußkontaktflächen lektor des zweiten Transistors (26; 96) und der benötigt werden.

zweite Widerstand (30; 86) die zweite Eingangs- Eine Schaltung der eingangs genannten Art, weiche

klemme mit der Basis des zweiten Transistors eine Pegelverschiebung oder Pegeleinstellung in gal-

koppelt, und daß eine Spannungsquelle (18,20; 55 vanisch (gleichspannungsmäßig) gekoppelten inte-

18,20,34; 62 a, 84 a) an beide Eingangsklemmen grierten Schaltungen erlaubt, wurde bereits vorge-

gleiche Gleichspannungskomponenten anlegt, von schlagen (deutsche Patentanmeldung P18 15203.9).

denen die Spannung an der Ausgangsklemme Wenn das Eingangssignal hierbei eine unerwünschte

(90 c) unabhängig ist. Gleichspannungskomponente enthält, welche größer

7. Verwendung der Schaltung nach einem der 6° als die Amplitudenschwankungen des Nutzsignals ist, vorangehenden Ansprüche als Verstärker, dem kann diese Schaltung kein Ausgangssignal liefern, nur an einer der beiden Eingangsklemmen ein dessen Maximalamplitude von Spitze zu Spitze etwa veränderliches Signal zugeführt wird. gleich der verfügbaren Betriebsgleichspannung ist.