DE2543403B2 - Schaltungsanordnung zur pegelabhängigen Veränderung der Eingangsimpedanz eines Verstärken für bipolare Signale - Google Patents
Schaltungsanordnung zur pegelabhängigen Veränderung der Eingangsimpedanz eines Verstärken für bipolare SignaleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur pegelabhängigen Veränderung der Eingangsimpedanz eines Verstärkers für bipolare Signale, bei der
zwischen den Eingang des Verstärkers und eine Spannungsquelle ein Transistor als änderbare Impedanz
geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang
des Verstärkers verbunden ist.
Aus den DE-OS 22 31 203 und 23 01 855 bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art weisen einen als
Metalloxidhalbleiter ausgebildeten invertierenden Verstärker auf, dessen Eingang über einen Feldeffekt-Transistor
als änderbare Impedanz mit der Spannungsquelle verbunden ist Der als änderbare Impedanz wirkende
Feldeffekt-Transistor wird von dem Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers so gesteuert daß er gesperrt
ist, also eine sehr hohe Impedanz bildet, wenn ein Signal niedrigen Pegels an seinen Eingang gegeben wird, d. h.
der invertierende Verstärker leitend ist, um an seinem Ausgang ein Signal niedrigen Pegels zu erzeugen. Wird
an den Eingang des invertierenden Verstärkers dagegen ein Signal niedrigen Pegels gegeben, so wird der
invertierende Verstärker nur relativ schwach in seinen leitenden Zustand gesteuert, wodurch an seinem
Ausgang ein Signal höheren Pegels erscheint, das den Feldeffekt-Transistor leitend schaltet, so daß dieser eine
nur sehr niedrige Impedanz darstellt, wodurch wiederum der invertierende Verstärker dann vollständig
gesperrt wird, so daß an seinem Ausgang ein Signal hohen Pegels erscheint.
Wird eine solche bekannte Schaltungsanordnung ζ. Β. in einer elektronischen Uhr benutzt, die mit einem
minimalen Leistungsverbrauch aus einer Batterie arbeiten muß, soll der Eingangswiderstand eine sehr
hohe Impedanz haben, um den Stromfluß durch ihn auf einen sehr kleinen Wert zu begrenzen, wenn der
invertierende Verstärker ein Eingangssignal hohen Pegels erhält Ist der Verstärker ein komplementärer
Metalloxidhalbleiter-Inverter (CMOS), so würde eine
solche einen Eingangswiderstand hoher Impedanz aufweisende Eingangsschaltung bei hohen Luftfeuchtigkeiten
instabil, wodurch die elektronische Uhr gestört wird oder aber ungenau geht Dieses ist auch mit Hilfe
der bekannten Schaltungsanordnung dadurch zu verhindem, daß der als änderbare Impedanz wirkende
Feldeffekt-Transistor leitend geschaltet wird, wenn der invertierende Verstärker an seinem Eingang ein ihn
sperrendes Eingangssignal erhält wodurch dieses Eingangssignal über die dann sehr niedrige Impedanz
is des leitenden Feldeffekt-Transistors stabil beibehalten
wird, bis das bipolare Eingangssignal seinen Signalpegel
wieder ändert Da andererseits der die änderbare Impedanz bildende Feldeffekttransistor unmittelbar mit
der auch den invertierenden Verstärker speisenden SpannungsqueUe verbunden ist, deren Speisespannung
im wesentlichen gleich dem niedrigen Pegel des bipolaren Signals ist kann immer noch ein zu hoher
Leistungsverbrauch auftreten, wenn das bipolare Signal niedrigen Pegels z. B. mit Hilfe eines festen Eingangs-
Widerstandes hoher Impedanz aus der Spannungsquelle abgeleitet wird, da dann der feste Eingangswiderstand
und der durch den Feldeffekt-Transistor gegebene änderbare Eingangswiderstand selbst bei gesperrtem
Feldeffekt-Transistor einander parallelgeschaltet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß
diese bei minimalem Leistungsverbrauch einen einwandfreien Betrieb auch bei hoher Luftfeuchtigkeit
sicherstellt.
Bei einer Schaltungsanordnung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
ein zweiter invertierender Verstärker mit seinem Eingang mit dem Ausgang des ersten Verstärkers
verbunden ist und einen die SpannungsqueUe bildenden
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann daher der die änderbare Impedanz bildende
Transistor mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers verbunden werden, um im leitenden Zustand des
Transistors ein stabiles Potential niedrigen Pegels an den Eingang des ersten Verstärkers zu geben, um z. B.
auch bei hoher Luftfeuchtigkeit einen stabilen Betrieb der Schaltungsanordnung sicherzustellen, obwohl beim
Ansteuern des ersten Verstärkers mit dem bipolaren
so Signal hohen Pegels ein hoher Eingangswiderstand an dem ersten Verstärker liegt, um den Leistungsverbrauch
in diesem Fall so gering wie möglich zu machen.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 schematisch eine Schaltung einer ersten Ausführungsform,
F i g. 3 schematisch eine Schaltung einer dritten Ausführungsform der Schaltungsanordnung.
Die in F i g. 1 gezeigte Schaltungsanordnung ist über einen Eingangswiderstand 32, der mit dem Eingang
eines invertierenden ersten Verstärkers 30 verbunden ist, mit einer das einen niedrigen Pegel aufweisende der
bipolaren Signale abgebenden ersten Signalquelle L und über einen Schalter 34, der mit dem Eingang des
Verstärkers 30 verbunden ist, mit einer das einen hohen
Pegel aufweisende andere der bipolaren Signale abgebenden zweiten Signalquelle H verbunden. Der
Ausgang des Verstärkers 30 ist mit dem Eingang eines zweiten invertierenden Verstärkers 38 verbunden, der
mit dem Verstärker 30 identisch aufgebaut ist Ein Feldeffekt-Transistor 36 ist mit seiner Source-Elektrode
mit dem Eingang des Verstärkers 30 und mit seiner Gate-Elektrode mit dem Ausgang des Verstärkers 30
verbunden, nie Drain-Elektrode des Transistors 36 ist
jedoch mit dem Ausgang des Verstärkers 33 verbunden.
Die Arbeitsweise der in Fi g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung
ist ähnlich der der bekannten Schaltungsanordnung, mit der zusätzlichen Wirkung, daß der
invertierende Verstärker 38 das Ausgangssignal des Verstärkers 30 invertiert, so daß das Ausgangssignal des
Verstärkers 38 den gleichen logischen Pegel hat wie das Eingangssignal des Verstärkers 30. Wenn der Schalter
34 geöffnet ist, erzeugt der Verstärker 38 ein Ausgangssignal niedriger Spannung, das an die Drain-Elektrode
des Transistors 36 gegeben wird, wobei der Ausgang des Verstärkers 38 in diesem Fall als eine
Niedrigspannungsquelle wirkt Da das Ausgangssignal des Verstärkers 30 hohen Pegel hat, wenn der Schalter
34 geöffnet ist wird der Transistor 36 in seinen leitenden Zustand geschaltet und der Eingang des Verstärkers 30
über einen Pfad niedriger Impedanz in der gewitschten Weise mit einer Niedrigspannungsquelle verbunden.
Nutzbare Ausgangssignale können vom Eingang des Verstärkers 30 und von den Ausgängen der Verstärker
30 und 38 abgenommen werden.
F i g. 2 ist insoweit mit F i g. 1 identisch, daß Verstärker 40 und 48, ein Eingangswiderstand 42, ein
Transistor 46 und ein Schalter 44 in im wesentlichen der gleichen Weise wie in F i g. 1 vorgesehen sind. Der
einzige Unterschied liegt darin, daß die Signalquellen H und L hohen und niedrigen Pegels vertauscht und die
Kanalanschlüsse des Transistors 46 umgekehrt sind.
Das in Fig.3 gezeigte Ausfühningsbeispiel ist
insoweit mit den anderen Ausführungsbeispielen identisch, daß ein Verstärker 50, ein Transistor 56, ein
Eingangswiderstand 52 und ein Schalter 54 in im wesentlichen der gleichen Weise vorgesehen sind. Auch
die in Fig.3 gezeigte Ausführungsform weist einen
zweiten invertierenden Verstärker 58, der mit dem Verstärker 50 identisch aufgebaut isi, auf, dessen
Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 50
ίο verbunden ist sowie ferner einen zweiten Transistor 60
des n-Kanaltyps, der zwischen den Eingang des Verstärkers 50 und die erste Signalquelle L niedrigen
Pegels parallel zum Widerstand 52 geschaltet ist Die Gate-Elektrode des zweiten Transistors 60 erhält
positive Taktsignale, deren Spannung (V) sich mit der Zeh (T) in der in F i g. 3 gezeigten Weise ändert
Die prinzipielle Arbeitsweise der in F i g. 3 gezeigten Schaltung ist identisch der bisher beschriebenen
Schaltungen mit der Ausnahme, daß der Transistor 60 durch die Taktimpulse leitend geschaltet wird. Es ist
darauf hinzuweisen, daß der Widerstandswert den der erste Verstärker 50 für den durch ihn fließenden Strom
darstellt, vorzugsweise sehr viel niedriger als der der Durchlaßstrecke des Transistors 60 ist wenn dieser
leitend ist, oder daß die Breite der Taktimpulse, die an die Gate-Elektrode des Transistors 60 gegeben werden,
so klein wie möglich gewählt wird.
Es ist sofort zu erkenne, daß viele Modifikationen bei den gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen
möglich sind. So kann z. B. der erste Verstärker 30, 40,50 ein nichtinvertierender Verstärker sein, wenn der
Transistor 36,46,56 mit einem invertierenden Eingang
versehen wird. Der Verstärker 30, 40,50 kann auch ein anderer Typ als ein CMOS-Verstärker sein und auch der
Transistor 36,46,56 kann ein anderer Transistor als ein
Feldeffekt-Transistor sein, solange er die Funktion einer
änderbaren Impedanz erfüllt.
Claims (4)
- Patentansprüche:\. Schaltungsanordnung zur pegelabhängigen Veränderung der Eingangsimpedanz eines invertierenden Verstärkers für bipolare Signale, bei der zwischen den Eingang des Verstärkers und eine Spannungsquelle ein Transistor als änderbare Impedanz geschaltet ist, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter invertierender Verstärker (38, 48, 58) mit seinem Eingang mit dem Ausgang des ersten Verstärkers (30,40,50) verbunden ist und einen die Spannungsquelle bildenden Ausgang hat
- 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (32, 42, 52) zwischen dsn Eingang des ersten Verstärkers (30,40, 5Oy und eine das eine der bipolaren Signale abgebende erste Signalquelle (H, Zugeschaltet ist
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß ein Schalter (34, 44, 54) zwischen den Eingang des ersten Verstärkers (30,40, 50) und eine das andere der bipolaren Signale abgebende zweite Signalquelle (L, //J geschaltet ist
- 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (60) zwischen den Eingang des ersten Verstärkers (50) und die erste Signalquelle (L) geschaltet ist dessen Steuerelektrode Taktimpulse erhält
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