DE2338284A1 - Verstaerkungssteuerschaltung - Google Patents
VerstaerkungssteuerschaltungInfo
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Description
Patentanwälte
D)i>l.-Ing. H. MITSCHERLICH
Dipl.-Ing. K. GUNSCIIMAHM
Dipl.-Ing. K. GUNSCIIMAHM
Dr. rer. nat W. K Ö R B E R
Dipl. - Ing. J. SCHMIDT-EVERS
8 MÜNCHEN 22, Steiesdortstr. 10
Dipl. - Ing. J. SCHMIDT-EVERS
8 MÜNCHEN 22, Steiesdortstr. 10
SO438
26.7.1973
SONY CORPORATION
7-35 Kitashinagawa-6 chome
Shinagawa-ku
Tokyo/Japan
Patentanmeldung
Patentanmeldung
Verstärkungssteuerschaltung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Veretärkungssteuerschaltung
und insbesondere auf eine Schaltung, die zur Konstruktion als integrierte Schaltung geeignet ist.
Die Vorteile der integrierten Schaltungen im Hinblick auf die Dimensions- und Kostenherabsetzung sind allgemein bekannt.
Allgemein bekannt ist auch die Tatseche, dass derartige Sdaltungen
vorzugsweise eine direkte Kopplung verwenden, weil es schwierig ist, Kopplungskondensatoren in einer integrierten
Schaltung zu machen.
Ein Nachteil der direkten Kopplung besteht darin, dass sich bei einer Verstärkungssteuerschaltung die Gleichstromkomponente
des Signals zusammen mit der Wechselstromkoraponente
ändert.
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SO438 *
Es ist auch ein allgemein bekanntes Merkmal der integrierten Schaltungen, dass sie insbesondere geeignet sind, als symmetrische
Schaltungen konstruiert zu werden. Es ist viel leichter, zwei ähnliche Komponenten, wie z. B. zwei Widerstände oder
zwei Transistoren auf einen einzigen Träger oder Kristall— plättchen der integrierten Schaltung aufzubauen, so dass sie
praktisch identisch sind, als sie so herzustellen, dass sie von einem integrierten Kristallplättchen zum nächsten identisch
sind. Bei einer symmetrischen Schaltung kann es wenig ausmachen, ob ein bestimmter Widerstand einen Wert von
20 000 Ohm oder 30 000 Q)in hat, vorausgesetzt, dass er in
einer symmetrischen Schaltungsanactnung mit einem anderen
Widerstand verwendet werden kann, der genau auf die selbe Art gemacht ist, um somit genau den selben Widerstandswert
zu erhalten. Andererseits kann es bei einer unsymmetrischen Schaltung viel ausmachen, ob ein Widerstand einen Wider—
standswert von 20 000 Ohm oder 30 000 0hm hat. Die in einer integrierten Schaltung aufgebaute Verstärkungssteuerschal—
tung soll daher im Stande sein, in eine symmetrische Schaltungsgestaltung
eingebaut zu werden. Die Steuervorrichtung selbst soll vorzugsweise nur ein einziger Potentiometer
und nicht ein Paar mechanisch verbundener Potentiometer sein.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Verstärkungssteuerschaltung, die in Form einer
integrierten Schaltung hergestellt werden kann und im Stande ist, die Signalverstärkung unabhängig vom Ruhegleichstrom
zu steuern.
Ein weiteres Ziel ist die Schaffung einer Verstärkungssteuerschaltung
oder Verstärkungsregelschaltung mit einer symmetrischen Schaltungsanordnung, um in einer integrierten Schaltung
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0 9 8 Π V/U b 4 9
0 9 8 Π V/U b 4 9
eingebaut zu werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Verstärfcungssteuerechaltung, bei welcher die Steuer—
funktion durch Gleichstrom durchgeführt wird, um zu ermöglichen, dass der Potentiometer, der den Steuerstrom regelt,
in einem gewissen Abstand von der Signalschaltung angeordnet ist, jedoch ohne den Nachteil, dass der Signalstrom eine
lange Strecke zurücklegt, in welcher er der Möglichkeit ausgesetzt
werden würde, Störsignale aufzufangen.
Erfindungsgemäss ist ein Signalverstärkungstransistor mit
einer Signalquelle verbunden. Die Ausgangsschaltung des Transistors
ist als Teil einer Konstantstromschaltug verbunden,
wobei als Ergebnis der durch die Konstantstromschaltung fliessende Gleichstrom bei einem festgelegten Wert gehalten
wird. Auf diesem Gleich- oder Ruhestrom ist ein Signalstrom überlagert, der durch die Signalspannung gesteuert ist, welche
an dem Eingang des Transistors angelegt wird. Die Ausgangsschaltung des Transistors wirkt auch als Stromquelle
für den Signalstrom. Diese Konstantstromschaltung ist mit den Emitterschaltungen zweier differential verbundener Transistoren
verbunden, wovon der eine der Transistor ist, welcher den Verstärkungsgrad der Schaltung steuert. Dieser Verstär—
kungssteuertransistor hat ein steuerbares Scheinwiderstandsoder Impedanzelement, wie z. B. eine Diode, die zwischen
seiner Emitter- und der Konstantstroraschaltung damit in
Reihe geschaltet ist. Die Kollektoren der beiden differential verbundenen Transistoren sind mit einem Belastungswiderstand
in Reihe geschaltet, so dass der ganze Direktstrom der Schaltung durch die Belastung fliesst. Die Konstantstroraschaltung
und die Diode sind mit einer Schaltung in Reihe geschaltet, die für die Wechselsignalströme leitend, jedoch für den
Ruhegleichstrom nichtleitend ist.
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_. 3 —
_. 3 —
Der Prozentsatz des Gesamtgleichruhestromes, der durch den Verstärkungssteuertransistor und die Diode fliessen kann,
wird durch eine steuerbare Gleichspannung bestimmt, die an Verstärkungssteuertransistor angelegt ist.
Der Rest des Buhestromes fliesst durch den anderen Transistor
des Paares aus differential verbundenen Transistoren. Zweckmässigerweise
kann dieser andere Transistor als Signaltransistor bezeichnet werden. Er ist durch eine Festspannungsquelle
vorgespannt und entsprechend einer normalen Differentialverstärkerarbeitsweise bewirkt die Veränderung des Gleichstromes
durch den Verstärkungssteuertransistor einen entgegengesetzten Wechsel in den Gleichstrom durch den Signaltransistor. Da
der Gesamtgleiehstrom für diese beiden Transistoren durch die Belastung oder den Verbraucher fliesst, erfolgt keine Änderung
in der Ruhespannung an der Belastung in Folge einer Änderung des Prozentsatzes des Ruhestromes, der durch den
Signaltransistor getragen wird.
Eine Einrichtung ist vorgesehen, um Signalstrom daran zu hindern, durch den Verstärkungssteuertransistor zu fliessen.
Eine solche Einrichtung kann einen Kondensator aufweisen, der zwischen ein Festpotential und einen Punkt in der Schaltung
des Steuertransistors in Reihe geschaltet ist. Der Kondensator muss eine Impedanz haben, die für sämtliche Signal—
frequenzen ziemlich niedrig ist, um somit die Emitterspannung des Transistors daran zu hindern, sich infolge der Modulation
des Ruhestromes durch die Signalkomponente zu ändern.
Die Amplitude des Signalstromes durch den Belastungswiederstand ist kleiner als die Amplitude des Gesamtsignalstromes
A098 0 7./08
durch die Konstantstromschaltung. Die Signalstromschwankungen oder —Veränderungen werden zunächst auf den Ruhestrom auferlegt,
der ein Verhältnis zwischen der Amplitude des Signalstromes und der Grosse des Gleich- "bzw. Ruhestromes bildet.
Wenn der Ruhestrom des Signaltransistors durch eine Änderung des auf dem Verstärkungssteuertransistor angelegten Steuersignals
reduziert wird, werden die Amplituden des Signalkomponenten durch den Signaltransistor gleichzeitig automatisch
verändert. Obwohl somit ein festgelegtes Verhältnis zwischen dem Signalstrom und dem Ruhestrom durch den Signaltransistor
besteht, liegt ein steuerbares Verhältnis zwischen der Signalstromkomponente und dem gesamten, festgelegten
Gleichstrom durch den Belastungswiderstand vor» Als Ergebnis
verbleibt die Ausgangsspannung am Belastungswiderstand infolge des Ruhegleichstromes konstant, wobei jedoch die Amplitude
der Spannung sich infolge des ändernden Signalstromes auf Grund des Steuersignals ändert, das an den Verstärkungssteuertransistor
angelegt ist.
Der Bruchteil der verfügbaren Signalstromkoiaponeate f welche·
durch die Schleife fliessen kann, welche die EeiiStantstromschaltung,
die Diode und den Kondensator aufweist, wird durch die Impedanz der Diode bestimmt, welche wiederum dur-oh den
Bruchteil des Ruhestromes gesteuert wird, 6.em durch ilen Verstärkungssteuertransistor
ermöglicht wird, da durölisufliessen«
Wenn die Diodenimpedanz nieder ist „ strömt ein holier Prozentsatz
der Signalstromkomponente da durch* Als Ergebnis ist der Rest des Signalstroms, der durch den Belastungstviderstand
fliesst, entsprechend niedrig. Uiagekehifc, wenn die Impedanz
der Diode hoch ist, nimmt die Ampliutde des Signalstr-oms,
der durch den Belastungswiderstand fliesst, zu» Somit steuert
die Impedanz der Diode, die durch den Verstärkuiigsstsuertransi·
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stör gesteuert wird, wiederum die Amplitude der Ausgangssignalspannung,
während die Ruhespannung fest bleibt.
Differentialverstärker haben gewöhnlich zwei ähnliche Transistoren,
die mit einer gemeinsamen Konstantstromquelle in ihren Knittersehaltungen verbunden sind. Als Ergebnis ist der Gesamtstrom
durch die differential verbundenen Transistoren durch den Konstantstrom begrenzt. Dieser Konstarfcstrom weist
sowohl Signal— als auch Gleichstromkomponenten auf. Durch Veränderung der Vorspannung an einem Differentialtransistor,
der Steuertransistor genannt wird, kann der Strom ungleich zwischen den beiden Transistoren geteilt werden, um die
Amplitude der Ausgangsspannung an einer Belastung zu enden,
die mit den anderen Transistor in Reihe geschaltet ist, der der Signal- oder Verstärlre^rfcransistoi' genannt wird. Leider
ändert sich auch die Gleichstromkomponente.
Nach der vorliegenden Erfindung ist die Belastung oder der
Verbraucher mit den beiden Transistoren in Reihe gesehaltet,
wodurch jegliche Veränderung des Ruhe— oder Gleichstromes, des Teiles der Belastungsspannung, vermieden wird» Um den
Wechsel- oder den Signalstrora durch, die Belastung oder den
Verbraucher zu verändern, ist eine nichtlineare Vorrichtung, wie z. B. eine Diode, mit dem Steuertransistor in Reihe geschaltet.
Die Änderung der Vorapannung zvm Steuertransietor
ändert den Prozentsatz des Gleichstromes durch die differential verbundenen Transistoren und somit auch die Impedanz
der nichtlinearen Vorrichtung, indem der Vorspannungsatrom
geändert wird. Schliesslich wird der Wechselstrom daran ge-
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4098 0 7/0849
hindert, durch den Steuertransistor zu fliessen, wobei er stattdessen
durch einen Kondensator geerdet wird, der den Gleichstrom nicht beeinträchtigt.
Es handelt sich ausserdem um eine Schaltung, bei welcher der
Signalverstärkungsgrad unabhängig von dem Ruhegleichstrompegel gesteuert bzw. geregelt wird. Der Ruhestrom fliesst durch einen
Transistor, der als Teil einer Konstantstromschaltung verbunden oder geschaltet ist, wobei er durch Signale moduliert wird,
die an die Basis angelegt werden. Die Konstantstromschaltung ist mit einem Paar differential verbundener Transistoren in
Reihe geschaltet, wobei diese beiden Transistoren mit der Belastung oder dem Verbraucher in Reihe geschaltet sind. Der
Prozentsatz des Gesamtgleichstromes durch die differential verbundenen Transistoren wird durch ein Gleichsignal oder ein
direktes Signal gesteuert, das an einem dieser Transistoren angelegt wird. Ein Strom durch diesen Transistor fliesst auch
zur Konstantstromschaltung durch eine Diode, deren Impedanz durch die Grosse des da durch fliessenden Gleichstromes gesteuert
wird. Die Diode, die Konstantstromschaltung und der Kondensator sind in einer zweiten Schleife geschaltet oder verbunden,
wobei ein Teil des Signalstromes durch diese Schleife in einer Grosse fliesst, welche durch die Impedanz der durch
Gleichstrom vorgespannten Diode bestimmt ist. Der Rest des Signalstromes und der gesamte Ruhegleichstrom fliesst durch
die Belastung oder den Verbraucher. Somit wird die Amplitude der Signalspannung an der Belastung oder am Verbraueher durch
den Prozentsatz des Gleichstromes gesteuert, welcher die Diode vorspannt. Der Kondensator kann entfallen, indem der Rest der
Schaltung verdoppelt wird und die Duplikatteile als Differential- und Verstärkersystem verbunden werden.
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Weitere Vorteile erhellen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Differentialverstärkers mit der Verstärkungssteuerung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein Kurvenbild der Arbeitscharakteristiken der Schaltung der Figur 1;
Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen
Verstärkungssteuerschaltung; und
Fig. 4 ein Schaltbild eines symmetrischen Verstärkers mit
der erfindungsgemässen Verstärkungssteuerschaltung.
Die Schaltung nach Fig. 1 weist eine Signalspannungsquelle auf, die mit der Basis eines Transistors 12 verbunden ist.
Nach ständiger DifferentialVerstärkertechnologie ist ein Widerstand 13 mit einer verhältnisraässig hohen Impedanz zwischen
dem Emitter des Transistors 12 und Erde geschaltet, so dass die Kombination der Emitter- Kollektorschaltung des
Transistors und des Widerstandes 13 ist praktisch eine Konstantstromschaltung.
Der Kollektor des Transistors 12 ist mit dem Emitter zweier differential verbundener Transistoren 14 und 16 verbunden.
Sie sind der Signaltransistor bzw. der Steuertransistor. Die Basis des Signaltransistors 14 ist mit einer Vorspannungsquelle 17 mit einer Festvorspannung E^ verbunden, während die
Basis des Steuertransistors 16 mit einer Steuerspannungsquelle 18 mit einer veränderlichen Spannung E verbunden ist. Der
Kollektor des Steuertransistors 16 ist unaLttelbar mit einer
409 b υ 7/08h9
— ο —
Anschlussklemme der Kraftstromquelle verbunden, während der Kollektor des Signaltransistors 14 durch einen Belastungswiderstand
19 mit der Kraftstromquelle verbunden ist. Die Signalausgangsklemme 20 der Schaltung ist mit dem Kollektor
des Signaltransistors 14 verbunden.
Der Arbeitsstrom It fliesst durch den Belastungswiderstand
und den Transistor 14. Ein Strom In fliesst durch den Transistor
16.
Die Ströme IT und ΙΛ werden an dem Emitter der Transistoren
Jj C
14 und 16 miteinander addiert, um den Gesamtstrora 1™ zu bilden,
der durch die Konstantstromquelle strömt, welche den Transistor 12 und den Widerstand 13 aufweist. Das Verhältnis
des Stromes IL zum Strom I^ wird durch die Gleichung
it.- 1 (D
gegeben, worin q die Einheitsladung,
K die Boltzmannsche Konstant^
T die absolute Temperatur in Kelvin ist.
Pig. 2 ist ein Kurvenbild der Gleichung (1) mit der Abszisse im Verhältnis zu Ex, zu Έη und der Ordinate im Verhältnis von
Ij1 zu Im. Der Bruch Ij/Im stellt den Verstärkungsgrad der
Schaltung dar und, wie ersichtlich, eine nichtlineare Punktion des Verhältnisses der Spannungen Eg/Ec dar. Dies ist für
Linearschaltungen nicht zufriedenstellend. Ein anderer wichtiger
- 9 4098 0 7/084
Nachteil dieser Schaltung "besteht darin, dass sich der Ruhepegel
des Kollektors des Signaltransistors 14 infolge von Veränderungen des Gleichstromes durch den Steuertransistor
16 ändert, wie durch die Bezugsspannung E« der Quelle 18 bestimmt.
Der Gesamtstrom L·, der durch die Transistoren 14 und 16
fliesen kann, wird durch die Konstante troms chal tung bestimmt, welche den Transistor 12 und den Widerstand 13 aufweist.
Wird die Steuerspannung der Quelle 18 verändert, um die Grosse des Stromes Iß zu erhöhen, der durch den Steuertransistor
16 fliesst, so bewirkt dies eine entsprechende Abnahme des Gleichstromes Ix, der durch den Transistor 14
fliesst. Umgekehrt, wird die Spannung der Bezugsquelle 18 verringert, so wird auch der Storm IQ durch Steuertransistor
16 verringert, wobei der Strom I^ Bildungssignal transistor 14
automatisch zunimmt.
Der Ruhestrom durch den Transistor 12 wird durch den Signal—
strom modifiziert oder moduliert, der aus der Signalspannung resultiert, die an die Basis aus der Quelle 11 angelegt wird.
Wenn der Strom 1™ in zwei Teil It und Ι~ geteilt wird, weisen
diese beiden Teile einen Gleichstromkomponenten und eine Signalstromkomponente in dem selben Verhältnis wie die Gleichstromkaponente
und Signalstromkomponente in Gesamtstrom 1™ auf.
Das Verhältnis des Stromes Ij. zum Strom Ic ist zum Verhältnis
der Impedanzen, durch welche diese Ströme fUessen müssen, umgekehrt proportional, wobei jedoch beide Ströme I,- und Ic
durch Schaltungen fliessen, die nicht Stequenzempfindlieh sind.
Wenn somit der Strom It , der durch den Belastungsviderstand 19
fliesst, durch die Vergrösserung der Spannung E der Quelle herabgesetzt wird, nehmen sowohl die Signalkomponente als auch
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die Direktkomponente des Stromes It entsprechend zu, was
unerwünscht ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 "beeinträchtigt eine geringfügige
Änderung der vermutlich festen Spannung E^ beträchtlich den
Verstärkungsfaktor der Schaltung. Dieses Phänomen ist in Pig. 2 mit gestrichelten Linien gezeigt. Falls die Festspannung
E^ sich in E^* ändert, so wird die mit ganzen
Linien gezeigte Kurve in die Stellung verschoben, die mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist. Als Ergebnis wird der
Verstärkungsgrad der Schaltung einen viel niedrigen Wert, als vom Wert des Bezugssignals E_ erwartet wird. Eine derart
auf Veränderungen empfindliche Schaltung ist für Massenherstellung ungeeignet.
Fig. 3 zeigt eine Schaltung, die gemäss der vorliegenden Erfindung
angeordnet ist, um die Wege für den Gleichstrom und den Signalstrom zu trennen. Diese Schaltung ermöglicht es,
dass die Amplitude des Signalstromes verändert wird, ohne den Gleichstrom zu beeinträchtigen. Viele der Komponenten
in der Schaltung in Fig. 3 sind die selben wie jene in der Schaltung in Fig. 1 und sind mit ähnlichen Bezugszeichen
versehen.
Die neuen Komponenten in der Schaltung in Fig. 3 weisen eine Diode 21 und einen Widerstand 22 auf, die zwischen deß
Kollektor des Transistors 12 und dem Emitter des Transistors 16 in Reihe geschaltet sind. Die andere Komponente, die in
der Schaltung in Fig. 1 nicht zu finden ist, ist ein Kondensator 23, der zwischen Erde und dem gemeinsamen Übergang der
Diode 21 und des Widerstandes geschaltet ist,
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U 0 9 B ü 7 / U 8 U 9
Der Gleichstrom in der Schaltung in Fig. 3 folgt der Strecke,
die mit gestrichelten Pfeilen angedeutet ist, wHhrend der Signalstrom dem Weg folgt, der mit Pfeilen angedeutet ist,
die mit ganzen Linien dargestellt sind. Die Schaltung ermöglicht es den Gleichstromkomponenten und den Signalstromkomponenten,
getrennt berücksichtigt zu werden, wobei jedoch, wie bei der Schaltung nach Pig. 1, der ganze
Strom durch den Transistor 12 und den Widerstand 13 fliesst, der zusammen mit der Quelle 11 als Konstantstromschaltung
24 bezeichnet wird. Der Gesamtgleichstrom ist durch den Buchstaben I und der Gesamtsignalstrom ist durch denBuchstaben
i bei dieser Schaltung bezeichnet. Der Kollektor des Steuertransistors 16 ist mit dem Kollektor des Signaltransistors
14 unmittelbar verbunden, so dass der Gleichstrom zu den beiden Transistoren 14 und 16 durch den Belastungswiderstand
19 fliesst. An den Kollektoren der Transistoren 14 und 16 teilt sich der Gleichstrom in zwei
Komponenten I- und Ig. Wie bei der Schaltung nach Fig. 1,
ist das Verhältnis dieser beiden Ströme umgekehrt proportional zu den Verhältnissen der Impedanzen der Schaltungen,
durch weide sie fliessen müssen. Die Grosse der Spannung E der Steuerquelle 18 bestimmt die Relativwerte der
Gleichstromkomponenten I^ und I2 genau wie bei der SchäL-tung
nach Fig. 1. Gleichwohl wie das Verhältnis des Stromes
I1 zum Strom I2 ist, ist deren Gesamtwert jedoch konstant
und durch die Kons tant Stromschaltung 24 bestimmt. Der durch
den Belastungswiderstand 19 fliessende Ruhestrom I bildet somit das selbe RuheSpannungsgefälle am Verbraucher, wobei
der Gleichspannungspegel der Ausgangsklemme 20 stets gleich ist.
Die Schaltung 24 steuert auch die Grosse des Signalstromes
i in Abhängigkeit von.der Spannung aus der Quelle 11.
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- 12 -
- 12 -
SO430
Wie mit den Pfeilen, die mit ganzen Linien gezeigt sind, angedeutet, wird dieser Gesamtsignalstrom i teilweise
durch den Belastungswiderstand 19 und dem Signaltransistor 14 abgezogen, wie durch den Wert i^ angedeutet. Der Rest
des Signalstromes i wird durch die Diode 21 abgezogen und hat einen Wert ig· Der Widerstand 22 hat eine verhältnismässig
hohe Impedanz und macht die Schaltung aus, welche den Transistor 16 und den Widerstand 22 aufweist,
eine Konstantstromschaltung, die der Konstant Stromschaltung
ähnlich ist, welche den Transistor 12 und den Widerstand 13 aufweist. Der Kondensator 23 hat jedoch eine genügend
grosse Kapazität, um zu bewirken, dass seine Impedanz bei allen Frequenzen innerhalb des Bandes der Signale aus
der Quelle 11 unbedeutend bzw. klein ist. Als Ergebnis flieset praktisch der .gesamte Signalstrom ig durch den
Kondensator 23, wobei nur der Gleichstrom ig durch den
Transistor 16 fliesst.
Das Verhältnis des Ausgangssignalstromes i^ zum Strom ig
ist umgekehrt proportional zur Impedanz der Schaltungen, durch welche sie fliessen. Die Diode 21 ist eine Vorrichtung
mit veränderlicher Impedanz, deren Impedanz durch den Buhestrom ig bestimmt ist, der da durehfliesst. Die
den Steuertransistor 16 und den Widerstand 22 aufweisende Konstant8tromschaltung stellt den Wert des Ruhestromes ig
entsprechend der Grosse E der Steuerspannungsquelle 18
ein und bestimmt somit den Prozentsatz des Stromes i, der durch den Belastungswiderstand 19 strömen wird·
Das Verhältnis zwischen dem Signalstrom und dem Gleichstrom kann wie folgt ausgedrückt werden:
- 13 409807/0849
X1 = . χ i (3)
Der Konstantsignalstrom wird durch
VssR13 x i (4)
bestimmt. Worin V die Eingangssignalspannung zum Transistor
12 und R1-J der Widerstandswert des Widerstandes
13 ist.
Die AusgangsSignalspannung V wird durch
= R1gx I1 (5)
gegeben, worin R1Q der Widerstandswert des Belastungswiderstandes
19 ist.
Aus den Gleichungen (3,4 und 5) kann bestimmt werden, dass:
Das heisst, der Verstärkungsfaktor der Schaltung wird entsprechend
der Gleichung (6) gesteuert, indem der Gleich— stromvorspannungsstrom Ip durch die Veränderung der Gleichbezugsspannung
EQ verändert wird. Die Verstärkungsgrad-
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233828A
Charakteristik ist von der Gleichspannung E^ unabhängig
und ändert sich linear in Bezug auf den Gleichstrom ip
durch die Diode 21.
Fig. 4 zeigt eine andere erfindungsgemässe Ausführungsform
in Form einer symmetrischen Schaltung· Eine Eingangssignalspannung
V0 1 aus einer Quelle 26 wird durch die Basiselektroden
zweier differential verbundener Transistoren 27 und 27* angelegt. Die Emitterelektroden dieser Transistoren
sind durch Widerstände 11 und 11· miteinander verbunden.
Der gemeinsame Übergang dieser Widerstände ist durch eine Konstantgleichstromquelle 28 mit Erde verbunden,
deren Gleichstrom I ist. Dieser Abschnitt der Schaltung
ist mit einer gestrichelten Linie 29 umgeben. Die Gesamtschaltung 29 kann als eine Stromquelle betrachtet
werden, die nicht nur als Quelle für Signalstrom, sondern auch als Quelle für Vorspannungsstrora dient.
Der Signalstrom kann mit i* bezeichnet werden, wobei er in
zwei Schleifen bei dieser Ausführungsform fliesst. Ein Teil, e, fliesst durch die Emitter- Kollektorschaltungen zweier
Verstärkertransistoren 31 und 31'» die mit den Emitter-Kollektorschaltungen
der Transistoren 27 und 27' in Reihe geschaltet sind. Der andere Teil ig» des Signalstromes
füßsst durch zwei Dioden 32 und 32* · Das Verhältnis zwischen
diesen Strömen ist:
- 15 A098Ü7/0849
Eine Gleichspannungsquelle 33 mit einer veränderlichen
Gleichspannung En vird an die Basiselektroden der beiden
Transistoren 34 und 34' angelegt. Durch Veränderung des
Wertes der Spannung E. werden die Direktströme, die durch die Transistoren 34 und 34' und die in Reihe geschalteten
Widerstände 36 und 36· fliessen, um die Dioden 32 und 32* vorzuspannen, gleichzeitig und im gleichen Mass
verändert. Die Schaltung hat Ausgangsklemmen 37 und 37*, die mit den Kollektoren der Transistoren 31 bzw. 31' verbunden
sind. Die Basiselektroden dieser Transistoren sind mit einer Pestvorspannungsquelle 38 mit Gleichspannung E-unmittelbar
zusammen verbunden. Zwei Belastungswiderstände 39 und 39' sind aus den Kollektoren der Transistoren
31 und 31f mit einer Positivstromspeiseklemme 41 verbunden.
Die Schaltung nach Pig. 4 ist praktisch ein symmetrisches Äquivalent der Schaltung nach Fig. 3 und arbeitet auf die
gleiche Art und Weise. Die Veränderung der Spannung 33 ändert den Gleichstrom durch die Diode 32 und 32*, durch
welche ein Teil ip des Signalstromes fliesst. Der Rest
i- des Signalstromes i* strömt durch die Belastungen 39 und
39* und ändert die Ausgangsspannungen an den selben.
Dank der symmetrischen Konstruktion ist es nicht erforderlich, einen Kondensator vorzusehen, der den Kondensator 23
nach Pig. 3 äquivalent ist. Als Ergebnis ist die ScIbLtung
nach Pig. 4 geeigneter zur Konstruktion in einer integrierten Schaltung, als die Schaltung nach Pig. 3.
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Claims (6)
- PatentansprücheVerstärkungssteuerschaltung mit einer Konstantstromquelle zuBt Tragen im wesentlichen des gesamten Gleichstromes und des gesamten Signalstromes der Schaltung, gekennzeichnet durch einen Belastungswiderstand (19), der mit der Quelle (12,13) in Reihe geschaltet ist, um den gesamten Gleichstrom zu führen, eine Differentialgleichstromschaltung, die zwischen die Quelle und die Belastung geschaltet ist und einen ersten Zweig zum Führen eines Bruchteiles des Gesamtstromes, wobei dieser erste Zweig die Kollektor-Emitterschaltung eines Verstärkertransistors (15) aufweist, sowie einen zweiten Zweig aufweist, um den Rest des Gesamtgleichst romes zu führen, wobei der zweite Zweig die Emitter-Kollektorschaltung eines Steuertransistors (16) aufweist, ein Schaltungselement mit einer hohen Wechsel— stromimpedanz (22) und ein Element (21), das in eine Richtung gleitend ist, eine Differentialwechselstromschaltung, die mit der Quelle in Reihe geschaltet ist, wobei die Differentialwechselströme einen Signalverstärkerzweig, welcher den ersten Zweig (15) und den Belastungswiderstand (19) aufweist, um einen Teil des Gesamtsignalstromes zu führen, sowie einen zweiten Steuerzweig aufweist, um den Rest des Gesamtsignalstromes zu führen, der das Element (22), das in einer Rieh-- 17 A09807/08A9tung leitend ist, und ein Niederwechselstromimpedanzelement (23) aufweist, der damit in Reihe geschaltet ist, sowie durch eine Steuereinrichtung (18,16), um die Impedanz des nur in einer Richtung leitenden Elements und somit den Bruchteil des Gesamtsignalslroaes durch den Signalsteuerzweig zu ändern.
- 2. Verstärkungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Richtung leitende Element eine Diode (22) ist.
- 3. Verstärkungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederwechselstromimpedanzelement einen Kondensator (23) mit einer niedrigen Impedanz zum Signalstrom aufweist.
- 4. Verstärkungssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungselement mit einer hohen Wechselstromimpedanz einen Widerstand (22) aufweist.
- 5. Verstärkungssteuere chaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (22) und die Emitter-Kollektorschaltung des Steuertransistors (16) zwischen das in einer Richtung leitende Element (21) und den Belastungswiderstand (19) in Reihe geschaltet sind.
- 6. Verstärkungssteuerschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (12,13), das in eine Richtung leitende Element (21) und die Niederwechselstromimpedanz (23) in einer geschlossenen Wechsel-- 18 409807/0849stromschleife verbunden, bzw. geschaltet sind.7* Verstärlnangssteuers ehaltung mit einer Konstantstromquelle zum Führen im wesentlichen des gesamten Gleichstromes und des gesamten Signalstromes der Schaltung, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Belastungswiderstand, wovon jeder mit der Quelle in Reihe geschaltet ist, um eine Hälfte des G-esamtgleichstromes zu führen, und durch zweite Differentialgleichstromschaltungen, die jeweils zwischen die Quelle und einen entsprechenden der Belastungswiderstände in Reihe geschaltet sind und jsreils einen ersten Zweig zum Führen eines Bruchteiles des Gesamtfreistromes, wobei jeder der ersten Zweige die Kollektor-Emitterschaltung eines entsprechenden Verstärkertransistors ausweist, sowie einen' zweiten Zweig aufweist, um den Rest des Gleichstromes in dem entsprechenden Belastungswiderstand zu führen, wobei jeder der zweiten Zweige die Kollektor-Emitterschaltung eines entsprechenden Steuertransistors aufweist, ein Schaltungselement mit einer hohen Wechselstromimpedanz und ein in einer Richtung leitendes nichtlineares Element, eine erste und eine zweite Differentialweehselstromsehaltung, die mit der Quelle in Reihe geschaltet sind, wobei jede der Differentialwechselstromsehaltungen einen Signalverstärkerzweig, der den entsprechenden ersten Zweig und den entsprechenden Belastungswiderstand aufweist, um einen Teil des Gesamtsignalstromes zu führen, sowie einen entsprechenden Signalsteuerzweig aufweist, um den Rest des Gesamt-- 19 -409807/0849Signalstromes zu führen, und ferner das entsprechende in einer Richtung leitende Element aufweist, wo"bei die in einer Sichtung leitenden Elemente in entgegengesetzter Polarität in Reihe geschaltet sind, und durch eine gemeinsame Steuereinrichtung, um die Impedanz jedes der in einer Richtung leitenden Elemente gleichzeitig zu verändern und somit den Bruchteil des Gesamtsignalstromes durch den entsprechenden Steuerzweig zu verändern.atentanwalt- 20 -409807/0849Le e rs e i te
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