DE2060192B2 - Schaltungsanordnung zur verzoegerungsfreien verstaerkungssteuerung - Google Patents
Schaltungsanordnung zur verzoegerungsfreien verstaerkungssteuerungInfo
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- H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
- H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
- H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur verzögerungsfreien Verstärkungssteuerung
mit linearer Steuerungskennlinie nach der Gattung des Hauptanspruchs.
In mit Transistoren bestückten Verstärkerschaltungen verwendet man zur Steuerung der Verstärkung
häufig eine Schaltung mit Stromverteilungssteuerung (DT-OS 18 16 034, DT-OS 19 04 334 und Zeitschrift
»IEEE Journal of Solid State Circuits«, SC-3,1968, S. 408 bis 416). Diese Schaltung besteht aus einer Kaskodeschaltung
mit einem Eingangstransistor und zwei Ausgangstransistoren, wobei das Ausgangssignal an
einem der beiden Ausgangstransistoren abgenommen wird. Die Steuerung der Verstärkung erfolgt durch
Veränderung des Unterschiedes der Gleichspannungspotentiale an den Basisanschlüssen der Ausgangstransistoren.
Hierbei ergibt sich eine stark nichtlineare Steuerkennlinie zwischen der Steuerspannung und der
Verstärkung des Signalverstärkers.
Aus der DT-OS 19 02 064 ist eine Schaltungsanordnung mit vier Transistoren bekannt, von denen jeder mit
einem der drei anderen Transistoren eine Elektrode gemeinsam hat, wobei die Emitter von den Kollektorströmen
zweier Transistoren gespeist werden, die von einem ersten Eingangssignal gesteuert werden und
deren Emitter miteinander verbunden sind, und wobei die Basen der vier Transistoren mit Schaltelementen mit
exponentieller Strom-Spannungs-Kennlinie verbunden sind, die von den Kollektorströmen zweier weiterer
Transistoren durchflossen werden, deren Emitter über Widerstände miteinander verbunden sind, und die mit
einem zweiten Eingangssignal angesteuert werden. Der Emitterstrom der vier Transistoren wird von einem
ersten Differenzverstärker geliefert, dessen Steuerelektroden mit zwei Schaltelementen mit exponentieller
Strom-Spannungs-Kennlinie verbunden sind, die von dem ersten Eingangssignal gesteuert werden und deren
Emitter über Linearisierungswiderstände miteinander verbunden sind. Diese bekannte Schaltungsanordnung
hat zwar einen linearen Zusammenhang zwischen Steuerspannung und Verstärkung, der Aufwand an
Bauelementen (14 Transistoren und 23 Widerständen) ist jedoch beträchtlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art
anzugeben, welche ohne großen Bauelementeaufwand einen linearen Zusammenhang zwischen Steuerspannung
und Verstärkung herstellt, wobei störende
30, Zeitkonstanten vermieden werden sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß durch
Anwendung einer Gleichspannungsgegenkopplung ein linearer Zusammenhang zwischen der zugeführten
Steuerspannung und den entsprechenden Strömen der emittergekoppelten Transistoren des Gleichstromverstärkers
und des Signalverstärkers hergestellt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung ist dem Kennzeichen des Unterartspruchs zu entnehmen. Durch ein Zusammenschalten
der Kollektoren wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der mittlere Gleichspannungswert bei
einer Verstärkungssteuerung nicht verändert wird.
Im Nachstehenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit Figuren näher
beschrieben. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren in gleicher Weise bezeichnet. Es zeigt
F i g. 1 eine Schaltanordnung zur Erläuterung des Standes der Technik,
F i g. 2 die Steuerkennlinie einer Schaltanordnung gemäß Fig. 1,
F i g. 3 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
Die in F i g. 1 dargestellte bekannte Schaltanordnung zeigt eine Kaskodenschaltung mit einem Eingangstransistor
Ti und zwei Ausgangstransistoren T2 und T3. Die
zu verstärkende Eingangsspannung Ue wird dem Transistor T\ über die Leitung 1 zugeführt. Der
Kollektor des Transistors Ti ist mit den beiden Emittern
der Transistoren T2 und T3 verbunden. Der Basis des
Transistors T2 wird über die Leitung 2 die Steuerspannung
zur Steuerung der Verstärkung zugeführt, während die Basis von Transistor T3 an einem festen
Potential, beispielsweise Masse, liegt. In F i g. 2 ist das Verhältnis zwischen der jeweils erhaltenen Verstärkung
und der Maximalverstärkung in Abhängigkeit von der Steuerspannung Ust dargestellt; der nichtlineare Ver-
lauf der Steuerkennlinie ist deutlich erkennbar.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Linearisierung der Steuerspannungskennlinie Schaltungen zu verwenden,
bei denen eine Gleichspannungsgegenkopplung benutzt wird. Der gesteuerten Basis des betreffenden
Transistors muß eine reine Gleichspannung zugeführt werden, welche keine Signalkomponenten enthalten
darf. Um keine störende Modulation zu erhalten, müssen die im Gegenkopplungszweig üblicherweise
auftretenden Signalkomponenten durch Siebmittel, insbesondere einen Tiefpaß, beseitigt werden. Da
Videosignale sehr tiefe Frequenzen enthalten, muß die Grenzfrequenz der Siebmittel entsprechend tief gewählt
werden. Dadurch ergibt sich eine Verzögerung der Steuerwirkung, d.h. die Steuerung ist mit einer
Zeitkonstante behaftet Für viele Zwecke, insbesondere für die Anwendung bei einem Bildmischer in der
Fernsehtechnik, darf jedoch keine störende Zeitkonstante des Steuervorgangs auftreten.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß dieses Ziel durch Kombination von zwei Steuerschaltungen
nach Art der F i g. 1 erreicht werden kann, wenn die eine dieser Schaltungen zur Signalverstärkung dient, hingegen
die andere als Gleichstormverstärker arbeitet.
Durch Gleichspannungsgegenkopplung kann die Steuerkennlinie völlig Iinearisiert werden bei entsprechend
höherem Bedarf an Regel- bzw. an Steuerspannung.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig.3 entspricht der die Transistoren 71 T2 und T3 enthaltende
Teil genau der Schaltanordnung nach Fig. 1. Die Steuerspannung Ust wird über die Leitung 5 und den
Widerstand 6 der Basiselektroden der Transistoren T2
und T3' zugeführt
Der die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T3
durchfließende Gleichstrom erzeugt am Ausgangswiderstand 7 einen Spannungsabfall, der über den
Widerstand 8 als Gegenkopplungsspannung zur Basis des Transistors T3' zurückgeführt wird. Durch diese
Gleichstromgegenkopplung wird ein linearer Zusammenhang zwischen dem Kollektorstrom des Transistors
T3 einerseits und der Steuerspannung Ust andererseits
erzwungen. Da die aus den Transistoren 71 T2 und T3
bestehende Schaltung einerseits und die aus den Transistoren 71' T2' und T3 andererseits bestehende
Schaltung gleichartig sind und beide Schaltungen von der gleichen am Punkt 9 auftretenden Spannung
gesteuert werden gilt dieser lineare Zusammenhang zwischen Ust und Kollektorstrom des Ausgangstransistors
auch für den Kollektorkreis des Transistors T2. Da
die Signalverstärkung diesem Strom proportional ist, ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der
ίο Steuerspannung Ust einerseits und der am Ausgangswiderstand
10 des Transistors T2 über die Leitung 11
angenommene Ausgangsspannung.
Da der Widerstand 10 auch im Kollektorkreis des Transistors T2 liegt, dessen Strom sich gegenläufig zum
Strom im Transistor T2 ändert, bleibt der durch den
Gleichstrom bestimmte Arbeitspunkt dieses Transistors während des Steuervorganges konstant. Für ein
einwandfreies Arbeiten ist erforderlich, daß die über die Widerstände 12 und 13 eingespeisten Gleichströme
gleich groß sind.
Der Gleichstromverstärker arbeitet mit einer starken Gleichspannungsgegenkopplung, aber ohne Tiefpaß, da
in ihm keine Signalstromkomponente auftreten. Der Strom in beiden Ausgangstransistoren T2 T3 hängt
linear von der Steuerspannung Ust ab. Die um etwa zwei Größenordnungen kleinere Steuerspannung am
Schaltungspunkt 9, bzw. an der Basis des Transistors T3
hat dabei jedoch genau den erforderlichen stark nichtlinearen Verlauf nach Fig. 1. Mit dieser Spannung
wird nun die Verstärkung der Signalverstärkerstufe 7! T2 T3 gesteuert, so daß als Ergebnis ein streng linearer
Zusammenhang zwischen Verstärkung und Steuerspannung Ust ohne jede störende Zeitkonstante entsteht.
Durch Zusammenschaltung der Ausgänge beider Verstärker nach F i g. 3 kann erreicht werden, daß sich
der mittlere Gleichspannungswert bei der Verstärkungssteuerung nicht verändert. Dazu werden die
mittleren Gleichströme beider Verstärker durch richtige Wahl der über die Leitung 14 der Basis des
Transistors 71 zugeführten konstanten Gleichspannung, sowie entsprechende Dimensionierung von Widerstand
13 aneinander angeglichen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur verzögerungsfreien Verstärkungsregelung mit linearer Steuerkennlinie,
bei welcher in der gemeinsamen Emitterzuleitung eines ersten und zweiten Transistors ein als
gesteuerte Stromquelle geschalteter dritter Transistor liegt, der an einem ersten Potential einer
Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, bei welcher die Kollektorelektrode des ersten Transistors
direkt und die Kollektorelektrode des zweiten Transistors über einen ersten Widerstand an einem
zweiten Potential der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist und bei welcher den Basiselektroden
des ersten und zweiten Transistors eine Steuerspannung und der Basiselektrode des dritten Transistors
ein in der Verstärkung zu steuerndes Signal zugeführt ist, und bei welchem an der Kollektorelektrode
des zweiten Transistors (T2) das in der Verstärkung gesteuerte Signal abnehmbar ist,
gekennzeichnet durch einen gleichspannungs-gegengekoppelten
Gleichstromverstärker mit einem vierten und fünften Transistor (T3' und
T2'), in deren gemeinsamer Emitterzuleitung ein als
gesteuerte Stromquelle geschalteter sechster Transistor (T\) liegt, der mit dem ersten Potential der
Betriebsspannungsquelle verbunden ist, bei welchem die Kollektorelektrode des vierten Transistors (T3)
über einen zweiten Widerstand (7) und die Kollektorelektrode des fünften Transistors (T2)
über einen dritten Widerstand (10) mit dem zweiten Potential der Betriebsspannungsquelle verbunden
ist, bei welchem die Basiselektrode und die Kollektorelektrode des vierten Transistors (T3') über
einen vierten Widerstand (8) verbunden sind, bei welchem die Basiselektroden des zweiten und
vierten Transistors (T2 und Tj) miteinander verbunden
sind und den Basiselektroden über einen fünften Widerstand (6) die Steuerspannung zugeführt ist, bei
welchem die Basiselektrode des sechsten Transistors (T\) auf einem konstanten Potential liegt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektroden des
zweiten und fünften Transistors (T2 und T2)
verbunden sind.
Priority Applications (4)
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DE2060192C3 DE2060192C3 (de) | 1978-04-13 |
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Family Applications (1)
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