DE2543403B2

DE2543403B2 - Schaltungsanordnung zur pegelabhängigen Veränderung der Eingangsimpedanz eines Verstärken für bipolare Signale

Info

Publication number: DE2543403B2
Application number: DE2543403A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Higashiyamato Tokio Morokawa; Fujuo Tokorozawa Saitama Sekiya
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1981-01-22
Also published as: JPS5759689B2; JPS5139165A; US4045692A; DE2543403A1; DE2543403C3

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

Ausgang hat

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. 2 schematisch eine Schaltung einer zweiten Ausführungsformund

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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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