DE19526028C2

DE19526028C2 - Potentialschieberschaltung

Info

Publication number: DE19526028C2
Application number: DE19526028A
Authority: DE
Inventors: Toshiro Yada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2015-07-18
Also published as: US5576638A; JPH08181546A; DE19526028A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Potentialschie berschaltung, welche mittels eines Korrigierens des Poten tialverschiebungsbetrags eines Ausgangssignals in Überein stimmung mit einer Drift bzw. Abweichung bzw. Verschiebung einer Gleichspannungskomponente eines Eingangssignals immer ein konstantes Gleichspannungs-Ausgangspotential erzeugt.

In einer integrierten Halbleiterschaltung ändert sich das Gleichspannungspotential des notwendigen Eingangssi gnals abhängig von ihrer Art. Wenn ein Gleichspannungspo tential des Eingangssignals von dem Eingangs-Gleichspan nungspotential abweicht, das für die Schaltung notwendig ist, wird eine Wellenform eines Ausgangssignals verzerrt. Deshalb sollte ein Eingangs-Gleichspannungspotential kon stantgehalten werden. Ein Faktor, welcher eine Gleichspan nungspotentialänderung verursacht, hängt von Elementcharak teristiken eines Transistors (h_fe und v_be) und einem Wider stand ab, der in der integrierten Halbleiterschaltung ver wendet wird. Der Faktor ändert sich abhängig von der Tempe ratur und Bedingungen während einer Herstellung. Demgemäß werden Schaltungen, die aus diesen Elementen gebildet sind, Charakteristiken aufweisen, welche sich durch die Tempera turänderung und die Herstellungsbedingungen ändern. Das Gleichspannungspotential des Eingangssignals ändert sich ebenso, wenn es durch solche Schaltungen hindurchgeleitet wird.

Deshalb muß das Gleichspannungspotential eines Ein gangssignals mit einem Eingangs-Gleichspannungspotential der Schaltung in Übereinstimmung gebracht werden, wenn ein Signal in eine bestimmte Schaltung in einer integrierten Halbleiterschaltung eingegeben wird. Aus diesem Grund wird eine Potentialschieberschaltung weitestgehend immer verwen det, wenn eine Einzelschaltung mit einer anderen Schaltung verbunden wird. Wenn ein Signal in die Potentialschieber schaltung eingegeben wird, verbleibt seine Amplitude die gleiche, während sich seine Gleichspannung ändert. Es gibt eine Art einer Potentialschieberschaltung, welche eine ka pazitive Kopplung oder einen Spannungsabfall des Wider stands verwendet. Die Potentialschieberschaltung, die eine kapazitiv koppelnde Schaltung verwendet, ist für integrier te Halbleiterschaltungen ungeeignet, da sie schlechterdings den kapazitiven Wert oder ohmschen Wert eines Kondensators, der für eine kapazitive Kopplung verwendet wird, erhöhen muß, wenn die Frequenz eines behandelten Signals niedrig ist. Aus diesem Grund werden für gewöhnlich Dioden in der Potentialschieberschaltung verwendet.

Als die Potentialschieberschaltung, welche das Ein gangssignal um eine bestimmte konstante Spannung verschiebt und es ausgibt, werden herkömmliche Schaltungen, die in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt sind, verwendet.

Fig. 9 zeigt eine Potentialschieberschaltung, die aus einem Transistor Q₂₁, einem Widerstand R₂₁ und einer Kon stantstromquelle I₂₁ besteht. In Fig. 9 wird ein Signal, das in den Eingangsanschluß 21 eingegeben wird, um die Sum me der Basis-Emitter-Intervallspannung (V_BE) eines NPN-Tran sistors und des Spannungsabfalls (R₂₁ × I₂₁) eines Wi derstands R₂₁ verschoben und aus dem Ausgangsanschluß 22 ausgegeben.

Fig. 10 zeigt eine Potentialschieberschaltung, die aus einem Transistor Q₂₂, einem Widerstand R₂₂, einer Konstant stromquelle I₂₂ und einem äußeren Anschluß 23 besteht, wel cher mit der äußeren Schaltung einer integrierten Halblei terschaltung verbunden ist. In Fig. 10 wird ein Stromwert der Konstantstromquelle I₂₂ mittels eines Steuerns des Be trags des Widerstands-Spannungsabfalls von R₂₄ durch den äußeren Anschluß 23 von außerhalb gesteuert. Somit wird ein erwünschter Potentialverschiebungsbetrag bei dieser Poten tialschieberschaltung erzielt.

Die in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift 1-236812 offenbarte Schaltung in Fig. 11 weist eine Signalquelle 91, Transistoren Q₉₁ und Q₉₂ und Widerstände R₉₁ und R₉₂ auf, welche einen Dif ferentialverstärker bilden. Fig. 11 weist des weiteren eine Kontantstromquelle 92, Transistoren Q₉₃ und Q₉₄, deren Kol lektoren an eine Konstantspannungsquelle 97 angeschlossen sind, und deren Basen an Kollektoren der Transistoren Q₉₂ bzw. Q₉₁ angeschlossen sind, Dioden D₉₁, D₉₂ und D₉₃, die in Serie zu dem Emitter des Transistors Q₉₃ geschaltet sind, Dioden D₉₄, D₉₅ und D₉₆, die in Serie zu dem Emitter des Transistors Q₉₄ geschaltet sind, einen Ausgangsanschluß 98, der an die Kathode der Diode D₉₃ angeschlossen ist, und eine Konstantstromquelle 95 auf, von der ein Ende an Erde gelegt ist und das andere Ende an die Kathode der Diode D₉₃ angeschlossen ist. Fig. 11 weist des weiteren einen Aus gangsanschluß 99, der an die Kathode der Diode D₉₆ ange schlossen ist, eine Konstantstromquelle 96, von der ein En de an Erde gelegt ist und das andere Ende an die Kathode der Diode D₉₆ angeschlossen ist, Widerstände R₉₅ und R₉₆ von denen ein jeweiliges Ende an die Kathoden der Dioden D₉₃ bzw. D₉₆ angeschlossen ist und Enden eines gemeinsamen Verbindungspunkts an einen nichtinvertierenden Eingangsan schluß eines Fehlerverstärkers 94 angeschlossen sind, wel cher in der Potentialschieberschaltung ein phasengleiches Ausgangssignal erzielt, und eine Referenzspannungsquelle 93 auf, von der ein Ende an die Konstantspannungsquelle 97 an geschlossen ist und das andere Ende an einen invertierenden Eingangsanschluß des Fehlerverstärkers 94 angeschlossen ist. Der Ausgang des Fehlerverstärkers 94 ist an die Basis des Transistors Q₉₅ angeschlossen, der Emitter des Transi stors Q₉₅ ist an Erde gelegt, wobei jeweilige Enden der Wi derstände R₉₃ und R₉₄ an die Kollektoren der Transistoren Q₉₁ bzw. Q₉₂ angeschlossen sind und wobei ihre gemeinsamen Enden an den Kollektor des Transistors Q₉₅ angeschlossen sind.

Die Funktionsweise der Schaltung in Fig. 11 wird nach folgend beschrieben. Wenn die Widerstände R₉₅ und R₉₆ auf den gleichen ohmschen Wert eingestellt werden, wird die Spannung an R₉₅ und R₉₆ am gemeinsamen Verbindungspunkt die gleiche, wie die gleichphasige Ausgangsspannung der Poten tialschieberschaltung. Der Fehlerverstärker 94 steuert die gleichphasige Ausgangsspannung auf die gleiche, wie die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß. Es wird ange nommen, daß der ohmsche Wert der Widerstände R₉₁ und R₉₂ R ist, der Stromwert der Konstantstromquelle 92 I ist, der Kollektorstrom des Transistors Q₉₅ i ist, die Spannung der Referenzspannungsquelle 93 V1 ist und die Basis-Emitter-In tervallspannung der Transistoren Q₉₃ und Q₉₄ und die Vor wärtsspannung der Dioden D₉₁, D₉₂, D₉₃, D₉₄, D₉₅ und D₉₆ gleich V_BE ist. Wenn angenommen wird, daß die Spannung der Konstantspannungsquelle 97 V_CC ist und der Basisstrom der Transistoren Q₉₁, Q₉₂, Q₉₃ und Q₉₄ ignoriert wird, wird die gleichphasige Ausgangsspannung V_OUT an den Ausgangsan schlüssen 98 und 99

V_OUT = V_CC - (I + i)R/2 - 4V_BE = V_CC - V₁.

Die Potentialschieberschaltung, die eine gute Tempera turcharakteristik aufweist, wird mittels eines Kompensie rens einer Temperaturcharakteristik der Referenzspannungs quelle 93 realisiert.

Die Beziehung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangs signal in Fig. 11 wird nachfolgend beschrieben. Die zwei invertierten Signale, die die gleichen Gleichspannungskom ponenten (durch die durchgezogene Linie gezeigt), wie zum Beispiel ein Signal A und ein Signal B in Fig. 12(a), auf weisen, werden aus der Signalquelle 91 ausgegeben. Wenn das Signal A in die Basis von Q₉₁ und das Signal B in die Basis von Q₉₂ eingegeben wird, werden Signale, die dem Signal A und B ähnlich sind, aus den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 ausgegeben. Anders ausgedrückt, wenn die Phasenverzögerung von Eingangs- und Ausgangssignalen ignoriert werden kann, werden Signale, die die gleiche Phase wie die Signale A bzw. B aufweisen, und die jeweilige Amplitude aufweisen, um eine vorbestimmte Verstärkung verstärkt aus den Ausgangsan schlüssen 98 bzw. 99 ausgegeben. Da die Gleichspannung an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 gleich ist und der Wert der Widerstände R₉₅ und R₉₆ ebenso gleich ist, wird ein ge mitteltes Signal, welches mittels einer Mittelwertbildung der Ausgangsanschlüsse 98 und 99 erzeugt wird, in den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Fehlerverstärkers 94 eingegeben. Da die Polarität der Ausgangsanschlüsse 98 und 99 entgegengesetzt ist, wird eine Mittelwert-Gleich spannungskomponente der beiden Ausgangssignale ausgefil tert.

Wenn sich hier die Temperatur ändert, ändert sich jede Gleichspannung der Ausgangsanschlüsse 98 und 99, da sich die Vorwärtsspannung der Dioden D₉₁ bis D₉₆ ändert, und die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Fehlerverstär kers 94 verändert sich ebenso. Als Ergebnis verursacht der Fehlerverstärker 94, daß sich seine Ausgangsspannung und der Kollektorstrom i von Q₉₅ ändert. Der Kollektorstrom verursacht, daß sich der Strom, welcher durch die Wider stände R₉₃ und R₉₄ in die Lastwiderstände R₉₁ und R₉₂ fließt, ändert. Schließlich verursacht der Fehlerverstärker 94, daß die Mittelwert-Gleichspannung der Anschlüsse 98 und 99 gleich (V_CC - V₁) ist. Wobei V₁ eine Referenzspannung ist, welche in den invertierenden Anschluß des Fehlerver stärkers 94 eingegeben wird. Die Gleichspannung (gleichphasige Ausgangsspannung) der Ausgangsanschlüsse 98 und 99 wird auf diese Weise konstantgehalten.

In Fig. 9 verschiebt sich das Potential eines Anschlus ses 22 in Übereinstimmung mit der Potentialänderung des Eingangssignals, da der Betrag der Potentialverschiebung konstant ist, wenn sich die Gleichspannungskomponente des Eingangssignals, das in den Anschluß 21 eingegeben wird, ändert. Deshalb ist es unmöglich, ein konstantes Gleich spannungs-Ausgangspotential zu erhalten.

In Fig. 10 ist es notwendig, einen äußeren Anschluß 23 vorzusehen, welcher den Stromwert der Konstantstromquelle I₂₁ von außerhalb eines IC (einer integrierten Schaltung) steuert. Es ist ebenso notwendig, eine spezielle Verdrahtung an den äußeren Anschluß der integrierten Schaltung anzulegen. Die ses ist bei dem Aufbau einer integrierten Schaltung nicht erwünscht. Des weiteren ist es des weiteren notwendig, ei nen anderen Anschluß und eine andere Verdrahtung, die eine Spannungsänderung des Eingangsanschlusses 21 in der inte grierten Schaltung erfassen, anzulegen, wenn sich die Gleichspannungskomponente des Signals, das in den Eingangs anschluß 21 eingegeben wird, immer ändert, was ebenso für einen Aufbau einer integrierten Schaltung nicht erwünscht ist.

Eine Änderung des Gleichspannungspotentials des Ein gangssignals in Fig. 11 wird nachstehend betrachtet. Wenn sich jede Gleichspannung der zwei Signale, die aus der Si gnalquelle 91 ausgegeben werden, in der gleichen Richtung ändert, besteht kein Problem, da aufgrund der Natur eines Differentialverstärkers keine Änderung der Gleichspannung an den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 auftritt. Andererseits ist es möglich, daß jede Gleichspannung der zwei Eingangs signale zu entgegengesetzten Richtungen abweicht, wie es in Fig. 12(b) gezeigt ist. In Fig. 12(b) steigt eines der zwei Signale, das Gleichspannungspotential des Eingangssignals A, wie zum Beispiel ein Signal A′ nach einem bestimmten Punkt an, und ein anderes Signal, das Gleichspannungspoten tial des Eingangssignals B, fällt um den gleichen Wert ab, wie zum Beispiel das Signal B′. Das Signal B′ wird durch ein einfaches Invertieren des Signals von Signal A′ er zielt. Das Ausgangssignal aus der Signalquelle 91 wird als ein solches Signalpaar betrachtet. In diesem Fall ändern sich Signale aus den Ausgangsanschlüssen 98 und 99 zu der gleichen Richtung wie Signale A′ und B′ und jede Gleich spannung an den zwei Ausgangsanschlüssen wird unterschied lich. Da die zwei Signale aus den Ausgangsanschlüssen ein invertiertes Verhältnis aufweisen, ändert sich aber die Mittelwertspannung der beiden Signale nicht. Wenn eine Drift in dem Eingangssignalpotential vorhanden ist, bleibt die gleichphasige Ausgangsspannung konstant und die Gleich spannung des Ausgangsanschlusses kann nicht konstantgehal ten werden, da die Änderung der Gleichspannung des Aus gangsanschlusses nicht erfaßt werden kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die zuvor erwähnten Probleme zu lösen. Die vorliegende Erfin dung betrifft eine Potentialschieberschaltung, die ein Gleichspannungspotential des Ausgangssignals mittels eines Steuerns eines Verschiebungsbetrags des Ausgangssignals in Übereinstimmung mit der Drift eines Gleichspannungspotenti als des Eingangssignals konstant hält.

Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß sie eine Potentialschieberschaltung schafft, bei wel cher eine Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals oh ne jedes Regeln selbst dann die gleiche bleibt, wenn sich die Gleichspannungskomponente des Eingangssignals ändert.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Potentialschieberschaltung schafft, bei welcher die Gleichspannungskomponente der Eingangsspannung des Eingangsanschlusses ausgefiltert wird und die ausgefil terte Spannung in dem Operationsverstärker mit der Refe renzspannung verglichen wird. Danach steuert das Ausgangs signal des Operationsverstärkers die Stromquelle, von der ein Ende an Erde gelegt ist, um eine konstante Ausgangs gleichspannung mittels eines Kompensierens des Betrags der Gleichspannungskomponente des Eingangssignals zu erzielen.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Potentialschieberschaltung schafft, bei der die Stromquelle, die an die Energieversorgungsquelle angeschlossen ist, mittels des Ausgangssignals des Operati onsverstärkers gesteuert wird, um eine Ausgangsgleichspan nung zu erzielen, welche ein höheres Verschiebungspotential als das Gleichspannungspotential der Eingangsspannung auf weist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Potentialschieberschaltung schafft, bei welcher die Verschiebungspotentialdifferenz zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal der Potentialschie berschaltung so gesteuert werden kann, daß sie mittels des Verursachens, daß die Differenz zwischen dem Eingangspoten tial und dem Ausgangspotential eines Puffers niedriger als die Spannung V_BE zwischen dem Emitter und der Basis eines Transistors ist, kleiner als die Spannung V_BE ist.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie eine Potentialschieberschaltung schafft, bei welcher die Gleichspannungskomponente mittels eines Verwen dens eines Tiefpaßfilters, einer Spitzen-Halteschaltung oder einer Abtast/Halte-Schaltung als eine Gleichspannungs komponenten-Ausfilterungsschaltung einfach ausgefiltert werden kann.

Um die vorhergehende Aufgabe zu lösen, weist eine erste Potentialschieberschaltung der vorliegenden Erfindung eine erste Schaltung auf, die einen ersten Puffer, einen ersten Widerstand und eine erste Konstantstromquelle aufweist. Die Schaltung weist des weiteren eine zweite Schaltung auf, die einen zweiten Puffer, einen zweiten Widerstand und eine zweite Konstantstromquelle aufweist. Die Schaltung weist des weiteren einen Operationsverstärker auf, der einen in vertierenden Anschluß und einen nichtinvertierenden An schluß aufweist. Ein Eingangssignal wird an die erste Schaltung angelegt, eine Gleichspannungskomponente, die aus dem Eingangssignal ausgefiltert wird, wird an die zweite Schaltung angelegt, eine Spannung, bei der der Spannungsab fall an dem zweiten Widerstand von der Gleichspannungskom ponente subtrahiert wird, wird an den invertierenden An schluß des Operationsverstärkers angelegt und eine Refe renzspannung wird an den nichtinvertierenden Anschluß des Operationsverstärkers angelegt. Danach werden die erste und die zweite Konstantstromquelle mittels eines Ausgangssi gnals des Operationsverstärkers gesteuert, wodurch eine Drift einer Gleichspannungskomponente des Eingangssignals korrigiert wird, und eine Ausgangsspannung, die ein kon stantes Verschiebungspotential aufweist, wird erzielt.

Des weiteren weist bei der ersten Potentialschieber schaltung der vorliegenden Erfindung die Potentialschieber schaltung eine Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungs schaltung, einen ersten und einen zweiten Puffer, einen er sten und einen zweiten Widerstand, eine erste und eine zweite Konstantstromquelle und einen Operationsverstärker auf. Ein Eingangsanschluß ist an ein Ende des ersten Puf fers angeschlossen, das andere Ende des ersten Puffers ist an ein Ende des ersten Widerstands angeschlossen, das ande re Ende des ersten Widerstands ist an ein Ende der ersten Konstantstromquelle angeschlossen und das andere Ende der Konstantstromquelle ist an Erde gelegt.

Ein Ausgangsanschluß ist an eine Verzweigung des ande ren Endes des ersten Widerstands und eines Endes der Kon stantstromquelle angeschlossen.

Ein Ende der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungs schaltung ist an den Eingangsanschluß angeschlossen und das andere Ende der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungs schaltung ist an ein Ende des zweiten Puffers angeschlos sen, das andere Ende des zweiten Puffers ist an ein Ende des zweiten Widerstands angeschlossen, das andere Ende des zweiten Widerstands ist an ein Ende der zweiten Konstant stromquelle angeschlossen, das andere Ende dieser Konstant stromquelle ist an Erde gelegt und das andere Ende des zweiten Widerstands ist ebenso an einen invertierenden An schluß des Operationsverstärkers angeschlossen.

Ein Referenzanschluß, an welchen eine Referenzspannung angelegt wird, ist an einen nichtinvertierenden Anschluß des Operationsverstärkers angeschlossen, ein Ausgang des Operationsverstärkers ist an einen Steueranschluß ange schlossen, welcher Stromwerte der ersten und der zweiten Konstantstromquelle steuert. Dadurch wird eine Drift einer Gleichspannungskomponente des Eingangssignals korrigiert und eine Ausgangsspannung, die ein konstantes Verschie bungspotential aufweist, wird erzielt.

Bei der zweiten Potentialschieberschaltung der vorlie genden Erfindung weist die Gleichspannungskomponenten-Aus filterungsschaltung einen ersten und einen zweiten Puffer, einen ersten und einen zweiten Widerstand, eine erste und eine zweite Konstantstromquelle und einen Operationsver stärker auf. Ein Eingangsanschluß ist an ein Ende des er sten Puffers angeschlossen, das andere Ende des ersten Puf fers ist an ein Ende des ersten Widerstands angeschlossen, das andere Ende dem ersten Widerstands ist an ein Ende der ersten Konstantstromquelle angeschlossen und das andere En de der Konstantstromquelle ist an eine Energieversorgungs quelle angeschlossen. Ein Ausgangsanschluß ist an eine Ver zweigung des anderen Endes des ersten Widerstands und eines Endes der Konstantstromquelle angeschlossen, ein Ende der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschaltung ist an den Eingangsanschluß angeschlossen und das andere Ende der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschaltung ist an ein Ende des zweiten Puffers angeschlossen, das andere Ende des zweiten Puffers ist an ein Ende des zweiten Widerstands angeschlossen, das andere Ende des zweiten Widerstands ist an ein Ende der zweiten Konstantstromquelle angeschlossen, das andere Ende dieser Konstantstromquelle ist an die Ener gieversorgungsquelle angeschlossen und das andere Ende des zweiten Widerstands ist ebenso an einen invertierenden An schluß des Operationsverstärkers angeschlossen. Ein Refe renzanschluß, an welchen eine Referenzspannung angelegt wird, ist an einen nichtinvertierenden Anschluß des Opera tionsverstärkers angeschlossen, ein Ausgang des Operations verstärkers ist an einen Steueranschluß angeschlossen, wel cher Stromwerte der ersten und der zweiten Konstantstrom quelle steuert. Dadurch wird eine Drift einer Gleichspan nungskomponente des Eingangssignals korrigiert und eine Ausgangsspannung, die ein konstantes Verschiebungspotential aufweist, wird erzielt.

Bei der ersten Potentialschieberschaltung der vorlie genden Erfindung werden die Eingänge des ersten und des zweiten Puffers an jede Basis von jeweiligen Transistoren angeschlossen und Ausgänge werden an jeden Emitter jeweili ger Transistoren angeschlossen, die Energieversorgungsquel le ist an jeden Kollektor jeweiliger Transistoren ange schlossen und die erste und die zweite Kontantstromquelle bilden eine Spiegelschaltung.

Bei der zweiten Potentialschieberschaltung der vorlie genden Erfindung werden die Eingänge des ersten und des zweiten Puffers an jede Basis jeweiliger Transistoren ange schlossen und Ausgänge werden an jeden Emitter jeweiliger Transistoren angeschlossen, jeder Kollektor jeweiliger Transistoren ist an Erde gelegt und die erste und die zwei te Konstantstromquelle bilden eine Spiegelschaltung.

Bei der ersten und der zweiten Potentialschieberschal tung der vorliegenden Erfindung ist die Differenz zwischen dem Eingangspotential und dem Ausgangspotential des ersten und des zweiten Puffers kleiner als die Basis-Emitter-In tervallspannung V_BE eines Transistors und die erste und die zweite Konstantstromquelle bilden eine Spiegelschaltung.

Bei der ersten und zweiten Pufferschaltung der ersten und der zweiten Potentialschieberschaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Kollektor des Transistors an eine Ener gieversorgungsquelle angeschlossen und ein Emitter des Transistors ist an ein Ende einer Konstantstromquelle ange schlossen, das andere Ende der Konstantstromquelle ist an Erde gelegt, ein Ausgangsanschluß dieser Pufferschaltung ist an eine Verzweigung zwischen dem Emitter des Transi stors und dem einen Ende der Stromquelle angeschlossen, wo bei die Verzweigung ebenso an einen invertierenden Anschluß eines Operationsverstärkers angeschlossen ist, ein Ein gangsanschluß dieser Pufferschaltung ist an einen nichtin vertierenden Anschluß des Operationsverstärkers angeschlos sen und ein Ausgangsanschluß dieses Operationsverstärkers ist an die Basis des Transistors angeschlossen.

Bei der ersten Potentialschieberschaltung der vorlie genden Erfindung weist der Operationsverstärker einen er sten und einen zweiten NPN-Transistor und einen dritten und einen vierten PNP-Transistor auf, wobei eine Basis des er sten NPN-Transistors einen nichtinvertierenden Anschluß des Operationsverstärkers definiert, eine Basis des zweiten NPN-Transistors einen invertierenden Anschluß des Operati onsverstärkers definiert, ein Kollektor des zweiten NPN-Tran sistors einen Ausgangsanschluß des Operationsverstär kers definiert, Emitter des dritten bzw. vierten PNP-Tran sistors an eine Energieversorgungsquelle angeschlossen sind, Kollektoren des dritten und des vierten PNP-Transi stors an Kollektoren des ersten bzw. des zweiten NPN-Tran sistors angeschlossen sind, Basen des dritten und des vier ten PNP-Transistors gemeinsam verbunden sind, wobei der ge meinsame Verbindungspunkt der Basen des dritten und des vierten PNP-Transistors an den Kollektor des dritten PNP-Tran sistors angeschlossen ist.

Bei der zweiten Potentialschieberschaltung der vorlie genden Erfindung weist der Operationsverstärker einen er sten und einen zweiten PNP-Transistor und einen dritten und einen vierten NPN-Transistor auf, wobei eine Basis des er sten PNP-Transistors einen nichtinvertierenden Anschluß des Operationsverstärkers definiert, eine Basis des zweiten PNP-Transistors einen invertierenden Anschluß des Operati onsverstärkers definiert, ein Kollektor des zweiten PNP-Tran sistors einen Ausgangsanschluß des Operationsverstär kers definiert, Emitter des dritten bzw. des vierten NPN-Tran sistors an Erde gelegt sind, Kollektoren des dritten und des vierten NPN-Transistors an Kollektoren des ersten bzw. des zweiten PNP-Transistors angeschlossen sind, Basen des dritten und des vierten NPN-Transistors gemeinsam ver bunden sind, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Ba sen des dritten und des vierten NPN-Transistors an den Kol lektor des dritten NPN-Transistors angeschlossen ist.

Bei der ersten und der zweiten Potentialschieberschal tung der vorliegenden Erfindung weist die Gleichspannungs komponenten-Ausfilterungsschaltung ein Tiefpaßfilter, eine Spitzen-Halteschaltung und eine Abtast/Halte-Schaltung auf.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung;

Fig. 2 einen detaillierten Stromlaufplan, bei welchem der Puffer in Fig. 1 aus einem NPN-Transistor besteht;

Fig. 3 einen detaillierten Stromlaufplan, bei dem kein Spannungsabfall in dem Puffer in Fig. 1 vorhanden ist;

Fig. 4 einen detaillierten Stromlaufplan des Puffers in Fig. 3;

Fig. 5 einen weiteren detaillierten Stromlaufplan des Puf fers in Fig. 4;

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches verwendet wird, wenn das Gleich spannungspotential des Ausgangssignals höher als das Eingangssignal ist;

Fig. 7 einen detaillierten Stromlaufplan, bei welchem der Puffer in Fig. 6 aus einem PNP-Transistor besteht;

Fig. 8 einen detaillierten Stromlaufplan, bei dem kein Spannungsabfall in dem Puffer in Fig. 6 vorhanden ist;

Fig. 9 einen Stromlaufplan einer herkömmlichen Potential schieberschaltung;

Fig. 10 einen weiteren Stromlaufplan einer herkömmlichen Po tentialschieberschaltung;

Fig. 11 einen weiteren Stromlaufplan einer herkömmlichen Po tentialschieberschaltung; und

Fig. 12 eine Potentialänderung der Eingangsspannung der herkömmlichen Potentialschieberschaltung in Fig. 11.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines ersten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Eingangsanschluß, das Bezugszeichen 2 bezeichnet ei nen Ausgangsanschluß, das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschaltung, welche eine Gleichspannungskomponente eines Eingangssignals aus filtert, das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen invertieren den Anschluß eines Operationsverstärkers, das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Ausgang der Gleichspannungskomponenten- Ausfilterungsschaltung 3, das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Referenzanschluß, welcher eine Referenzspannung an den Operationsverstärker anlegt, die Bezugszeichen 8 und 9 bezeichnen Puffer und das Bezugszeichen 10 bezeichnet den Operationsverstärker. R₁ und R₂ bezeichnen Widerstände, die den gleichen Widerstandswert aufweisen, die Bezugszeichen 11 und 12 (I₁, I₂) bezeichnen Konstantstromquellen, deren Strom mittels des Ausgangssignals aus dem Verstärker 10 gleichzeitig gesteuert wird, wobei ein Stromwert von I₁ der gleiche wie der von I₂ ist. Es sind Schaltungen, wie zum Beispiel ein Tiefpaßfilter, eine Spitzen-Halteschaltung und eine Abtast/Halte-Schaltung, welche die Gleichspannungskom ponente des Eingangssignals ausfiltern, vorhanden.

Die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels wird nach folgend beschrieben. Eine Gleichspannung V_A des Eingangssi gnals, die von der Gleichspannungskomponenten Ausfilte rungsschaltung 3 ausgefiltert wird, wird an den Ausfilte rungsanschluß 5 angelegt und die Referenzspannung V_B wird an den Referenzanschluß 6 angelegt. Die Referenzspannung V_B wird so ausgewählt, daß ein erwünschter Potentialverschie bungsbetrag (V_A - V_B) erzielt wird. Das Gleichspannungspo tential V_A ist eine Gleichspannungskomponente, die aus der Eingangsspannung ausgefiltert wird. In dem Fall, daß die Potentialverschiebungsspannung so ausgewählt wird, daß die Ausgangsspannung niedriger als die Eingangsspannung ist, wird die Beziehung (V_A < V_B) ausgewählt.

Ein Spannungsabfall (R₂ × I₂) wird von dem Konstant strom I₂ an dem Widerstand R₂ verursacht und die Spannung (V_A - R₂ × I₂) wird an den invertierenden Anschluß 4 des Operationsverstärkers 10 angelegt. Der Wert der Konstant stromquelle I₂ wird von dem Ausgangssignal des Operations verstärkers 10 gesteuert und die Steuercharakteristik wird so eingestellt, daß sich der Stromwert der Konstantstrom quelle I₂ verringert, wenn die Ausgangsspannung des Opera tionsverstärkers 10 ansteigt.

Wenn die Konstantstromquelle I₂ wie zuvor beschrieben eingestellt ist, wird zum Beispiel die Spannung (V_A - R₂ × I₂) an dem invertierenden Anschluß 4 des Operationsverstär kers 10 niedriger als die Referenzspannung V_B, welche an den Referenzanschluß 6 angelegt wird, wenn die Spannung V_A des Ausfilterungsanschlusses 5 aus dem Zustand abfällt, in dem die Spannung des invertierenden Anschlusses 4 des Ope rationsverstärkers 10 und die Spannung des Referenzan schlusses 6 einigermaßen ausgeglichen sind.

Als Ergebnis steigt die Ausgangsspannung des Operati onsverstärkers 10 an und der Stromwert der Konstantstrom quelle I₂ fällt ab. Deshalb verringert sich der Spannungs abfallbetrag des Widerstands R₂ und die Spannung des inver tierenden Eingangs des Operationsverstärkers 10 steigt an. Im Gegensatz dazu wird die Spannung (V_A - R₂ × I₂) an dem invertierenden Anschluß 4 des Operationsverstärkers 10 hö her als die Referenzspannung V_B, welche an den Referenzan schluß 6 angelegt wird, wenn die Spannung V_A des Ausfilte rungsanschlusses aus dem Zustand abfällt, in dem die Span nung des invertierenden Anschlusses 4 des Operationsver stärkers 10 und die Spannung des Referenzanschlusses 6 ei nigermaßen ausgeglichen sind. Als Ergebnis fällt die Aus gangsspannung des Operationsverstärkers 10 ab und der Stromwert der Konstantstromquelle I₂ steigt an. Deshalb er höht sich ein Spannungsabfallbetrag des Widerstands R₂ und die Spannung des invertierenden Eingangs des Operationsver stärkers 10 fällt ab.

Wie es zuvor erwähnt worden ist, wird die Spannungsdif ferenz zwischen den zwei Eingängen selbst dann mittels der negativen Rückkopplungsfunktionsweise schließlich Null, wenn die Spannung des invertierenden Eingangs des Operati onsverstärkers 10 unterschiedlich zu der des nichtinvertie renden Eingangs des Operationsverstärkers 10 ist. Demgemäß werden die Spannungen des nichtinvertierenden Eingangs und des invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers 10 immer gleichgehalten und dann wird (V_B = V_A - R₂ × I₂) er zielt. Anders ausgedrückt kann die vorhergehende Gleichung umgeschrieben werden zu (V_A - V_B = R₂ × I₂), was bedeutet, daß der Spannungsabfall (R₂ x I₂) am Widerstand R₂ gleich der Spannungsdifferenz (V_A - V_B) zwischen dem Ausfilte rungsanschluß 5 und dem Referenzanschluß 6 ist.

Andererseits wird der Spannungsabfall (R₁ × I₁) am Wi derstand R₁ gleich dem Spannungsabfall (R₂ × I₂) am Wider stand R₂, da die Werte des Widerstands R₁ und des Stroms I₁ gleich zu denen des Widerstands R₂ bzw. Stroms I₂ einge stellt sind. Demgemäß wird die Ausgangsspannung V_OUT des Ausgangsanschlusses 2 eine Spannung, welche eine Differenz spannung zwischen dem Ausfilterungsanschluß 5 und dem Refe renzanschluß 6 von dem Eingangssignal V_in subtrahiert, das heißt, V_out wird angegeben als V_out = V_in - (V_A - V_B). Die se Schaltung weist eine Potentialschieberschaltung auf, bei welcher der Potentialverschiebungsbetrag von dem Eingangs anschluß 1 zu dem Ausgangsanschluß 2 durch (V_A - V_B) gege ben ist. Deshalb überprüft diese Schaltung die Driftkompo nente, um das Gleichspannungspotential des Ausgangssignals selbst dann konstant zu halten, wenn sich die Gleichspan nungskomponente des Eingangssignals ändert. Anders ausge drückt ändert sich die Spannung, die an den Ausfilterungs anschluß 5 angelegt wird, ebenso und der Potentialverschie bungsbetrag des Ausgangssignals ändert sich um den gleichen Wert, da sich die Gleichspannungskomponente des Eingangssi gnals ändert. Demgemäß kompensiert die Gleichspannungskom ponente des Ausgangssignals die Gleichspannungskomponente des Eingangssignals und weist dann immer einen konstanten Wert auf. Diese Schaltung kann natürlich mittels eines An legens einer festen Spannung an den Ausfilterungsanschluß 5 ohne ein Verwenden der Gleichspannungskomponenten-Ausfilte rungsschaltung auf eine ähnliche Weise arbeiten, wie das herkömmliche Beispiel, das in Fig. 9 gezeigt ist.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen detaillierten konkreten Stromlauf plan einer Potentialschieberschaltung des ersten Ausfüh rungsbeispiels in Fig. 1, welche tatsächlich an dem Aufbau der integrierten Halbleiterschaltung angewendet wird. In Fig. 2 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 die gleichen Teile oder die gleichen Elemente. Die Bezugs zeichen 11 und 12 bezeichnen Konstantstromquellen. Diese sind gleich zu I₁ und I₂ in Fig. 1. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Schnittstellenabschnitt, welcher die Kon stantstromquellen 11 und 12 steuert. Diese Konstantstrom quellen 11 und 12 dienen dazu, die Konstantstromwerte I₁ und I₂ genauso wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zu verringern, wenn die Ausgangsspannung des Operationsver stärkers 10 ansteigt. Transistoren Q₉ und Q₁₀ arbeiten als Emitterfolger. Transistoren Q₆ und Q₈ bilden eine Spiegel schaltung zwischen dem Transistor Q₆. Diese Spiegelschal tung ist so aufgebaut, daß die Charakteristiken des Transi stors Q₇ und des Transistors Q₈ die gleichen sind.

Die Funktionsweise der Schaltung in Fig. 2 wird nach stehend kurz beschrieben. Bei dieser Schaltung wird ein Eingangssignal V_in in den Anschluß 1 eingegeben und eine Gleichspannungskomponente, die aus dem Eingangssignal aus gefiltert wird, wird an den Ausfilterungsanschluß 5 ange legt. Eine Referenz-Gleichspannung wird an den Referenzan schluß 6 angelegt. Die Gleichspannung des Signals, das in den Anschluß 1 eingegeben wird, fällt um die Basis-Emitter- Intervallspannung (V_BE) von Q₁₀ und den Spannungsabfall an dem Widerstand R₁ ab und wird dann als die Ausgangsspannung V_out aus dem Anschluß 2 ausgegeben. Die Spannung, die in den Ausfilterungsanschluß 5 eingegeben wird, fällt um die Basis-Emitter-Intervallspannung (V_BE) von Q₉ und den Span nungsabfall an dem Widerstand R₂ ab und wird dann in den invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 10 einge geben. Bei dem Operationsverstärker 10 ist die Basis von Q₁ ein nichtinvertierender Eingang, die Basis von Q₂ ist ein invertierender Eingang und die Basis von Q₅ ist ein Aus gang.

Es wird nun angenommen, daß die Gleichspannung des Ein gangssignals von Anschluß 1 angestiegen ist. Die Spannung des Ausfilterungsanschlusses 5 steigt dann an und ebenso tut dies die Spannung des invertierenden Anschlusses 4 des Operationsverstärkers 10. Da die Ausgangsspannung des Ope rationsverstärkers abfällt, fällt die Basisspannung von und die Emitterspannung von Q₅ ebenso ab. Als Ergebnis er höht sich der Strom, welcher durch Q₅ fließt, und ebenso tun dies die Kollektorströme von Q₅ und Q₆. Da die Transi storen Q₆ und Q₇ eine Stromspiegelschaltung aufweisen und sich der Kollektorstrom von Q₆ erhöht, wird dadurch der Kollektorstrom von Q₇ ebenso erhöht. Demgemäß erhöht sich der Spannungsabfall an R₂ und die Spannung des invertieren den Eingangs des Operationsverstärkers 10 fällt ab. Da die se Schaltung eine negative Rückkopplung definiert, arbeitet die negative Rückkopplung so, daß der nichtinvertierende Eingang und der invertierende Eingang des Operationsver stärkers 10, das heißt, die Basisspannungen von Q₁ und Q₂ schließlich gleich werden. Andererseits bilden Q₆ und Q₈ ebenso eine Stromspiegelschaltung. Wenn die Charakteristi ken von Q₇ und Q₈ so gebildet werden, daß sie gleich sind, werden die Kollektorströme von Q₇ und Q₈ schließlich gleich (die Kollektorströme von Q₇ und Q₈ müssen nicht gleich zu dem Kollektorstrom von Q₆ sein). Wenn die Charakteristiken von Q₉ und Q₁₀ gleich sind und R₁ gleich R₂ ist, wird der Spannungsabfall von dem Anschluß 1 zu dem Anschluß 2 der gleiche, wie der Spannungsabfall von dem Ausfilterungsan schluß 5 zu der Basis von Q₂, welches anders ausgedrückt die Spannungsdifferenz (V_A - V_B) zwischen dem Anschluß 5 und dem Referenzanschluß 6 ist.

Deshalb erhöht sich der Spannungsabfall, wenn eine Gleichspannung des Eingangssignals ansteigt, und der Span nungsabfall verringert sich, wenn eine Gleichspannung des Eingangssignals abfällt, dann arbeitet die Schaltung so, daß die Drift der Gleichspannung des Eingangssignals ausge löscht wird. Somit wird die Gleichspannung des Ausgangssi gnals des Anschlusses 2 konstantgehalten.

In Fig. 2 wird mittels eines Verwendens des Transistors des Emitterfolgertyps, wie zum Beispiel Q₉ und Q₁₀, eine Pufferfunktion einfach erzielt, welche eine hohe Ein gangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist. Jedoch ist die Ausgangsspannung immer um 0.7 V niedriger als die Eingangsspannung, da die Basis-Emitter-Intervall spannung eines Transistors für gewöhnlich ungefähr 0.7 V beträgt. Deshalb kann kein Potentialverschiebungsbetrag, der zum Beispiel niedriger als 0.3 V ist, erzielt werden. Demgemäß wird die Schaltung in Fig. 2 ungeeignet, wenn eine Potentialverschiebung von weniger als 0.7 V benötigt wird. In diesem Fall ist es notwendig, einen Puffer zu verwenden, der keine Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang aufweist. Fig. 3 stellt ein solches Beispiel dar.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Die Potentialschieberschaltung in Fig. 3 wird verwen det, wenn eine Potentialverschiebung zwischen dem Eingang und dem Ausgang, die kleiner als 0.7 V ist, benötigt wird. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugszeichen 8 und 9 Schaltungen, welche anstelle der Puffer, die in Fig. 1 gezeigt sind, verwendet werden, bei welchen die Spannungsdifferenz zwi schen dem Eingang und dem Ausgang niedriger als die Basis- Emitter-Intervallspannung von 0.7 V eines Transistors ist. Die verbleibenden Abschnitte sind genau die gleichen, wie jene in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel von Schaltungen der Puffer 8 und 9 in Fig. 3, bei welchen die Spannungsdifferenz zwi schen dem Eingang und dem Ausgang niedriger als die Basis- Emitter-Intervallspannung von 0.7 V eines Transistors ist. Bei dem Puffer in Fig. 4 wird ein Ausgang des Operations verstärkers 24 an die Basis eines NPN-Transistors Q₂₃ ange schlossen. Der Emitter des Transistors Q₂₃ ist an die Kon stantstromquelle 25 und den invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 24 angeschlossen. Ein nichtinvertie render Anschluß des Operationsverstärkers 24 wird als ein Eingangsanschluß verwendet. Da diese Schaltung so arbeitet, daß sie verursacht, daß die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Eingängen des Operationsverstärkers Null wird, wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang 16 und dem Aus gang 17 ebenso Null. Da der Emitter eines NPN-Transistors an den Ausgangsanschluß angeschlossen ist, ist seine Aus gangsimpedanz niedrig.

Wie es zuvor erwähnt worden ist, stellt Fig. 4 die Puf fer 8 und 9 funktionell und grob dar. Andererseits stellt Fig. 5 die Puffer 8 und 9 konkret auf der Höhe des Aufbaus der integrierten Halbleiterschaltung dar. Eingangsanschlüs se 16 oder 18 in den Fig. 4 und 5 sind an den Signalein gangsanschluß 1 bzw. den Ausgangsanschluß (Ausfilterungsanschluß) 5 der Gleichspannungskomponenten- Ausfilterungsschaltung 3 in Fig. 3 angeschlossen. Ausgangs anschlüsse 17 oder 19 sind an die Widerstände R₁ bzw. R₂ in Fig. 3 angeschlossen. Die Spannungsdifferenz zwischen dem Eingangsanschluß 16 und dem Ausgangsanschluß 17 ist so klein, daß sie die notwendige Potentialverschiebung, welche kleiner als 0.7 V ist, erzielen kann.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In dem dritten Ausführungsbeispiel wird eine konkrete Potentialschieberschaltung gezeigt, bei welcher das elek trische Potential des Ausgangssignals niedriger als das des Eingangssignals ist. Im Gegensatz dazu kann eine Potential schieberschaltung, wie zum Beispiel in den Fig. 6, 7 und 8, vorgesehen werden, wenn ein Gleichspannungspotential des Ausgangspotentials benötigt wird, das höher als das Gleich spannungspotential des Eingangssignals ist. In den Fig. 6, 7 und 8 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3 die gleichen Abschnitte oder Teile.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung, die ähnlich zu der in Fig. 1 ist. Der einzige Unterschied ist der, daß eine Stromquel le an die Energieversorgungsquelle oder an Masse gelegt ist. In Fig. 1 ist die Stromquelle an Erde gelegt, während die Stromquelle in Fig. 6 an eine Energieversorgungsquelle angeschlossen ist. Die Schaltung, die so aufgebaut ist, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist in der Lage, ein Ausgangssi gnal zu erzielen, dessen Gleichspannungspotential höher als das des Eingangssignals ist.

Fig. 7 zeigt einen detaillierten konkreten Stromlauf plan einer Potentialschieberschaltung des Ausführungsbei spiels in Fig. 6, welche tatsächlich an dem Aufbau der in tegrierten Halbleiterschaltung angewendet wird. In Fig. 7 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 die gleichen Abschnitte oder die gleichen Elemente.

Die Funktionsweise der Schaltungen in den Fig. 6 und 7 wird nachstehend kurz beschrieben. Da die hauptsächli che Funktionsweise ähnlich zu der in Fig. 2 ist, wird le diglich die unterschiedliche Funktionsweise zu Fig. 2 er klärt. Die Eingangsspannung, die eine niedrigere Gleich spannung aufweist, wird an den Eingangsanschluß 1 angelegt. Da der Ausgangsanschluß von der Position heraus geführt wird, welche nahe der Energieversorgungsquellen-Spannung ist, sind die Eingangsspannung und die Wechselstromhöhe die gleiche und dann kann lediglich das Gleichspannungspotenti al nach oben in die Nähe der Energieversorgungsquellen- Spannung verschoben werden.

Die Potentialschieberschaltung in Fig. 8 wird verwen det, wenn die Potentialverschiebung zwischen dem Eingang und dem Ausgang benötigt wird, die kleiner als 0.7 V ist. In Fig. 8 bezeichnen die Bezugszeichen 8 und 9 Schaltungen, welche anstelle der Puffer verwendet werden, die in Fig. 6 gezeigt sind, bei welchen die Spannungsdifferenz zwischen dem Eingang und dem Ausgang niedriger als die Basis-Emit ter-Intervallspannung von 0.7 V eines Transistors ist. Die verbleibenden Abschnitte sind genau die gleichen wie jene in Fig. 7.

Die konkreteren Schaltungen der Puffer 8 und 9 in Fig. 8 sind ähnlich zu der Schaltung, die in Fig. 5 erklärt wird. Der Unterschied zwischen Fig. 8 und Fig. 3 ist der, daß die Schaltung in Fig. 3 verwendet wird, wenn die Aus gangsspannung niedriger als die Eingangsspannung ist, wäh rend die Schaltung in Fig. 8 verwendet wird, wenn die Aus gangsspannung höher als die Eingangsspannung ist.

Wie es zuvor erwähnt worden ist sind die Eingangsan schlüsse 16 und 18 der Puffer 8 und 9 in Fig. 5 an den Si gnaleingangsanschluß 1 in Fig. 8 bzw. den Ausfilterungsan schluß 5 der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschal tung 3 angeschlossen. Die Ausgangsanschlüsse 17 und 19 sind an den Widerstand R₁ bzw. R₂ in Fig. 3 angeschlossen. Da die Spannungsdifferenz zwischen dem Eingangsanschluß 16 und dem Ausgangsanschluß 17 sehr klein ist, kann diese Schal tung eine Schaltung schaffen, bei welcher die erwünschte Potentialverschiebung, die benötigt wird, kleiner als 0.7 V ist.

In der vorhergehenden Beschreibung wird eine Potential schieberschaltung offenbart, welche das Gleichspannungspo tential von Ausgangssignalen mittels eines Steuerns der Po tentialänderung der Ausgangssignale in Übereinstimmung mit einer Gleichspannungspotentialänderung des Eingangssignals aufrechterhält. Ein Eingangssignal wird an eine erste Schaltung angelegt, die aus einem ersten Puffer, einem er sten Widerstand und einer ersten Konstantstromquelle zusam mengesetzt ist. Eine Gleichspannungskomponente, die aus dem Eingangssignal ausgefiltert wird, wird an eine zweite Schaltung angelegt, die aus einem zweiten Puffer, einem zweiten Widerstand und einer zweiten Konstantstromquelle zusammengesetzt ist. Eine Referenzspannung bzw. eine Span nung, die mittels eines Subtrahierens eines Spannungsab falls an dem zweiten Widerstand von der Gleichspannungskom ponente erzielt wird, wird an einen Operationsverstärker angelegt. Ein resultierendes Ausgangssignal des Operations verstärkers steuert die erste und die zweite Konstantstrom quelle und korrigiert dann eine Änderung einer Gleichspan nungskomponente des Eingangssignals, um ein Ausgangssignal zu erzielen, das ein konstantes Verschiebungspotential auf weist.

Claims

1. Potentialschieberschaltung mit:
einer ersten Schaltung, die einen ersten Puffer (8), einen ersten Widerstand (R₁) und eine erste Konstant stromquelle (11) aufweist;
einer zweiten Schaltung, die einen zweiten Puffer (9), einen zweiten Widerstand (R₂) und eine zweite Konstant stromquelle (12) aufweist; und
einem Operationsverstärker (10), der einen invertieren den Anschluß (4) und einen nichtinvertierenden Anschluß (6) aufweist; wobei
an der ersten Schaltung ein Eingangssignal (V_in) an liegt,
an der zweiten Schaltung eine Gleichspannungskomponente (V_A), die aus dem Eingangssignal (V_in) ausgefiltert ist, anliegt,
an dem invertierenden Anschluß (4) des Operationsver stärkers (10) eine Spannung anliegt, bei der der Span nungsabfall an dem zweiten Widerstand (R₂) von der Gleichspannungskomponente (V_A) subtrahiert ist,
an dem nichtinvertierenden Anschluß (6) des Operations verstärkers (10) eine Referenzspannung (V_B) anliegt, und wobei
die erste (11) und die zweite Konstantstromquelle (12) mittels eines Ausgangssignals des Operationsverstärkers (10) derart gesteuert werden, daß eine Drift einer Gleichspannungskomponente (V_A) des Eingangssignals (V_in) korrigiert wird und eine Ausgangsspannung (V_out) erzielt wird, die ein konstantes Verschiebungspotential aufweist.

2. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß:
sie eine Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschal tung (3) aufweist;
ein Eingangsanschluß (1) an ein Ende des ersten Puffers (8) angeschlossen ist;
das andere Ende des ersten Puffers (8) an ein Ende des ersten Widerstands (R₁) angeschlossen ist;
das andere Ende des ersten Widerstands (R₁) an ein Ende der ersten Konstantstromquelle (11) angeschlossen ist;
das andere Ende der ersten Konstantstromquelle (11) an Erde gelegt ist;
ein Ausgangsanschluß (2) an eine Verzweigung des ande ren Endes des ersten Widerstands (R₁) und des einen En des der ersten Konstantstromquelle (11) angeschlossen ist;
ein Ende der Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungs schaltung (3) an den Eingangsanschluß (1) angeschlossen ist und das andere Ende der Gleichspannungskomponenten- Ausfilterungsschaltung (3) an ein Ende des zweiten Puf fers (9) angeschlossen ist;
das andere Ende des zweiten Puffers (9) an ein Ende des zweiten Widerstands (R₂) angeschlossen ist;
das andere Ende des zweiten Widerstands (R₂) an ein En de der zweiten Konstantstromquelle (12) angeschlossen ist;
das andere Ende der zweiten Konstantstromquelle (12) an Erde gelegt ist;
das andere Ende des zweiten Widerstands (R₂) ebenso an den invertierenden Anschluß (4) des Operationsverstär kers (10) angeschlossen ist;
ein Referenzanschluß, an welchem die Referenzspannung (V_B) anliegt, an den nichtinvertierenden Anschluß (6) des Operationsverstärkers (10) angeschlossen ist; und
ein Ausgang des Operationsverstärkers (10) an einen Steueranschluß angeschlossen ist, welcher Stromwerte der ersten (11) und der zweiten Konstantstromquelle (12) steuert.

3. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß:
das andere Ende der ersten Konstantstromquelle (11) an statt an Erde gelegt an eine Energieversorgungsquelle angeschlossen ist; und
das andere Ende der zweiten Konstantstromquelle (12) anstatt an Erde gelegt an die Energieversorgungsquelle angeschlossen ist.

4. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß:
die Eingänge des ersten (8) und des zweiten Puffers (9) an jede Basis jeweiliger Transistoren (Q10, Q9) ange schlossen sind und die Ausgänge an jeden Emitter jewei liger Transistoren (Q10, Q9) angeschlossen sind;
die Energieversorgungsquelle an jeden Kollektor jewei liger Transistoren (Q10, Q9) angeschlossen ist; und
die erste (11) und die zweite Konstantstromquelle (12) eine Spiegelschaltung bilden.

5. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß:
die Eingänge des ersten (8) und des zweiten Puffers (9) an jede Basis jeweiliger Transistoren (Q10, Q9) ange schlossen sind und die Ausgänge an jeden Emitter jewei liger Transistoren (Q10, Q9) angeschlossen sind;
jeder Kollektor jeweiliger Transistoren (Q10, Q9) an Erde gelegt ist; und
die erste (11) und die zweite Konstantstromquelle (12) eine Spiegelschaltung bilden.

6. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß:
die Differenz zwischen dem Eingangspotential und dem Ausgangspotential des ersten (8) und des zweiten Puf fers (9) kleiner als die Basis-Emitter-Intervallspan nung (V_BE) eines Transistors ist; und
die erste (11) und die zweite Konstantstromquelle (12) eine Spiegelschaltung bilden.

7. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß in der ersten (8) oder der zweiten Pufferschaltung (9)
ein Kollektor eines Transistors (Q23) an eine Energie versorgungsquelle angeschlossen ist und ein Emitter des Transistors (Q23) an ein Ende einer Konstantstromquelle (25) angeschlossen ist;
das andere Ende der Konstantstromquelle (25) an Erde gelegt ist;
ein Ausgangsanschluß (17, 19) dieser Pufferschaltung (8, 9) an eine Verzweigung zwischen dem Emitter des Transistors (Q23) und dem einem Ende der Konstantstrom quelle (25) angeschlossen ist, wobei die Verzweigung ebenso an einen invertierenden Anschluß eines Operati onsverstärkers (24) angeschlossen ist;
ein Eingangsanschluß (16, 18) dieser Pufferschaltung (8, 9) an einen nichtinvertierenden Anschluß des Opera tionsverstärkers (24) angeschlossen ist; und
ein Ausgangsanschluß dieses Operationsverstärkers (24) an eine Basis des Transistors (Q23) angeschlossen ist.

8. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß:
der Operationsverstärker (10) einen ersten (Q1) und ei nen zweiten NPN-Transistor (Q2) und einen dritten (Q3) und einen vierten PNP-Transistor (Q4) aufweist, wobei
eine Basis des ersten NPN-Transistors (Q1) einen nicht invertierenden Anschluß (6) des Operationsverstärkers (10) definiert,
eine Basis des zweiten NPN-Transistors (Q2) einen in vertierenden Anschluß (4) des Operationsverstärkers (10) definiert,
ein Kollektor des zweiten NPN-Transistors (Q2) einen Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (10) defi niert,
Emitter des dritten (Q3) bzw. des vierten PNP-Transi stors (Q4) an eine Energieversorgungsquelle angeschlos sen sind,
Kollektoren des dritten (Q3) bzw. des vierten PNP-Tran sistors (Q4) an Kollektoren des ersten (Q1) bzw. des zweiten NPN-Transistors (Q2) angeschlossen sind und
Basen des dritten (Q3) und des vierten PNP-Transistors (Q4) gemeinsam verbunden sind, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Basen des dritten (Q3) und des vierten PNP-Transistors (Q4) an den Kollektor des drit ten PNP-Transistors (Q3) angeschlossen ist.

9. Potentialschieberschaltung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß:
der Operationsverstärker (10) einen ersten (Q1) und ei nen zweiten PNP-Transistor (Q2) und einen dritten (Q3) und einen vierten NPN-Transistor (Q4) aufweist, wobei
eine Basis des ersten PNP-Transistors (Q1) einen nicht invertierenden Anschluß (6) des Operationsverstärkers (10) definiert,
eine Basis des zweiten PNP-Transistors (Q2) einen in vertierenden Anschluß (4) des Operationsverstärkers (10) definiert,
ein Kollektor des zweiten PNP-Transistors (Q2) einen Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers (10) defi niert,
Emitter des dritten (Q3) bzw. des vierten NPN-Transi stors (Q4) an Erde gelegt sind,
Kollektoren des dritten (Q3) bzw. des vierten NPN-Tran sistors (Q4) an Kollektoren des ersten (Q1) bzw. des zweiten PNP-Transistors (Q2) angeschlossen sind und
Basen des dritten (Q3) und des vierten NPN-Transistors (Q4) gemeinsam verbunden sind, wobei der gemeinsame Verbindungspunkt der Basen des dritten (Q3) und des vierten NPN-Transistors (Q4) an den Kollektor des drit ten NPN-Transistors (Q3) angeschlossen ist.

10. Potentialschieberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Gleichspannungskomponenten-Ausfilterungsschaltung (3) ein Tiefpaßfilter, eine Spitzen-Halteschaltung oder ei ne Abtast/Halte-Schaltung aufweist.