DE4205486C2 - Mischeranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeranordnung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Mischeranordnung ist aus der DE 26 34 298 B1 bekannt. Die be­ kannte Mischeranordnung umfaßt zwei Differenzverstärker mit jeweils zwei emittergekoppelten Transistoren. Die Eingänge der Differenzverstärker sind par­ allel geschaltet und bilden Eingänge für ein erstes Eingangssignal und die Aus­ gänge der Differenzverstärker sind über Kreuz miteinander verbunden und bilden Ausgänge der Mischeranordnung. Den beiden Differenzverstärker ist jeweils eine Stromquelle und jeweils ein weiterer Transistor zugeordnet, wobei die Basisan­ schlüsse der weiteren Transistoren Eingänge für ein zweites Eingangssignal bilden und die Differenzverstärker jeweils über einen der weiteren Transistoren mit einer der Stromquellen verbunden sind.

Aus der US 4 965 528 ist eine Mischeranordnung bekannt, die als Vierquadran­ ten-Multiplizierer mit einer ersten und einer zweiten Signalstufen aufgebaut ist. Die beiden Signalstufen sind kaskadiert und umfassen jeweils zwei Differenzver­ stärker mit parallel geschalteten Eingängen und über Kreuz miteinander verbun­ denen Ausgängen. Den Differenzverstärkern aus der ersten Signalstufe ist jeweils eine Stromquelle zugeordnet.

Der wesentliche Nachteil der vorbekannten Mischeranordnungen besteht darin, daß die für den Betrieb erforderliche Versorgungsspannung hoch ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Mischeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die mit einer gegenüber den be­ kannten Anordnungen geringeren Versorgungsspannung betreibbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Mischeranordnung ist bereits bei ei­ ner Versorgungsspannung von 1 V betreibbar und ist damit besonders geeignet für Geräte, die zum Betrieb mit nur ei­ ner Akkumulatorzelle des Nickel-Cadmium-Typs vorgesehen sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mischeranordnung

Fig. 2 eine herkömmliche Mischeranordnung

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung

Bei der bekannten Mischeranordnung nach Fig. 2 sind erste Eingangsanschlüsse E1, E2 für ein erstes Eingangssignal, zweite Eingangsanschlüsse E3, E4 für ein zweites Eingangs­ signal und Ausgangsanschlüsse A1, A2 zum Auskoppeln eines Mischsignals vorgesehen. Die zwischen den Versorgungspo­ tentialen UB und GND liegende Mischeranordnung enthält einen ersten Differenzverstärker mit Transistoren Q1, Q2, einen zweiten Differenzverstärker mit Transistoren Q3, Q4 und einen dritten Differenzverstärker mit Transistoren Q5, Q6. Die Differenzverstärker teilen jeweils den durch den gemeinsamen Emitteranschluß fließenden Strom nach Maßgabe des an den Basisanschlüssen der Transistoren anliegenden Eingangssignals auf die beiden Kollektorpfade auf. Der dritte Differenzverstärker teilt den durch die Stromquelle I vorgegebenen Betriebsstrom nach Maßgabe des an den Ein­ gängen E3, E4 anliegenden Signals auf in zwei Teilbe­ triebsströme für den ersten und zweiten Differenzverstär­ ker.

Die die Eingänge des ersten und zweiten Differenzverstär­ kers bildenden Basisanschlüsse der Transistoren Q1, Q2, Q3, Q4 sind paarweise parallel geschaltet und mit den Ein­ gangsanschlüssen E1, E2 der Anordnung verbunden. Der erste und der zweite Differenzverstärker teilen ihre jeweiligen Teilbetriebsströme wiederum nach Maßgabe eines an E1, E2 angelegten ersten Eingangssignals auf die einzelnen Kol­ lektorstrompfade auf. Der erste und zweite Differenzver­ stärker sind ausgangsseitig, d. h. mit ihren Kollektoran­ schlüssen, über Kreuz verbunden und über die Lastwider­ stände RL an das Versorgungspotential UB angeschlossen. Die Kollektorleitungen sind mit den Ausgangsanschlüssen A1, A2 verbunden.

Die in Fig. 1 skizzierte erfindungsgemäße Anordnung stimmt im Aufbau des ersten und zweiten Differenzverstärkers und deren eingangs- und ausgangsseitiger Verschaltung überein. Die verbundenen Emitteranschlüsse von Q1 und Q2 bzw. Q3 und Q4 sind über getrennte Stromquellen I12 bzw. I34 ohne Zwischenschaltung einer weiteren Signalstufe an das Ver­ sorgungspotential GND angeschlossen. Die Ströme durch I12 und I34 seien gleich groß. Die Eingangsanschlüsse E3, E4 für das zweite Eingangssignal sind mit den Basisanschlüs­ sen der weiteren Transistoren Q5 bzw. Q6 verbunden. Deren Kollektoranschlüsse sind direkt mit dem Versorgungspoten­ tial UB verbunden. Der Emitter von Q5 ist mit dem gemein­ samen Emitterpunkt von Q1 und Q2, der Emitter von Q6 mit dem gemeinsamen Emitterpunkt von Q3 und Q4 verbunden. Die Arbeitspunkte aller Transistoren Q1 bis Q6 liegen auf gleichen Potential.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 skizzierten Anordnung sei unter der Annahme, daß an E3, E4 ein digitales Signal, das in den beiden Zuständen H und L den jeweiligen Transistor voll aussteuert bzw. sperrt, und an E1, E2 ein analoges Signal anliegen, beschrieben. Liegt E3 auf H und E4 auf L, so fließt der durch die Stromquelle I12 vorgegebene Strom vollständig durch Q5, d. h. der erste Differenzverstärker mit Q1, Q2 ist stromlos, während Q6 sperrt und der durch I34 eingeprägte Strom vollständig als Betriebsstrom des zweiten Differenzverstärkers mit Q3, Q4 zur Verfügung steht. Das Signal am Ausgang der Anordnung ist somit al­ lein durch den Betrieb des zweiten Differenzverstärkers mit Q3, Q4 bestimmt. Durch Polaritätswechsel des digitalen Signals an E3, E4 wird in analoger Weise der zweite Diffe­ renzverstärker stromlos und das Ausgangssignal allein durch den Betrieb des ersten Differenzverstärkers be­ stimmt. Gegenüber dem erstbeschriebenen Zustand erscheint das Signal am Ausgang dann aber invertiert.

In gleicher Weise ergibt sich bei Anlegen zweier analoger Eingangssignale ein Mischer-Ausgangssignal entsprechend dem Ausgangssignal der bekannten Anordnung. Vorzugsweise werden für die Mischung zweier analoger Eingangssignale die Transistorflächen der weiteren Transistoren Q5, Q6 mindestens doppelt so groß gewählt wie die der Transisto­ ren Q1, Q2, Q3, Q4. Die erfindungsgemäße Schaltungsanord­ nung weist durch die gleichen Arbeitspunkte aller Transi­ storen auch den Vorteil auf, daß die Eingangssignale auf gleichen Pegeln liegen können, während bei der bekannten Anordnung nach Fig. 2 im Regelfall eine Pegelanpassung er­ forderlich ist. Von besonderem Vorteil ist dies bei Ein­ satz der Anordnung als Quadrierer, wo dann die Eingangsan­ schlüsse paarweise direkt verbunden werden können.

Die Anordnung ist vorzugsweise monolithisch integriert. Aus dem Stand der Technik bekannte Variationen der in Fig. 2 skizzierten Anordnung wie z. B. Stromauskopplung des Aus­ gangssignals, Einfügung von Kaskodenstufen, linearisie­ rende Gegenkopplungswiderstände etc. sind auf die Anord­ nung der Fig. 1 in entsprechender Weise übertragbar.

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Beispiels mit npn-Transistoren erläutert. Die Erfindung ist in entsprechender Weise mit bipolaren pnp-Transistoren oder mit Feldeffekt-Transistoren realisierbar.

In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Mischeranordnung mit n-Kanal-Feldeffekt-Transistoren skizziert, bei welcher wiederum die Transistoren F1, F2 einen ersten und die Transistoren F3, F4 einen zweiten Differenzverstärker bil­ den und über Stromquellen I12, I34 einerseits und Lastwi­ derstände RL andererseits mit den Versorgungspotentialen GND bzw. KB verbunden sind. Die weiteren Transistoren F5, F6 sind in entsprechender Weise mit ihren Gate-Anschlüssen an die Eingänge E3, E4 gelegt.

In äquivalenter Weise können alle Arten von Feldeffekt- Transistoren (p-Kanal, Junction, MOS etc.) eingesetzt wer­ den.

Claims (4)

1. Mischeranordnung mit einem ersten und einem zweiten Differenzverstärker (Q1, Q2, Q3, Q4), deren Eingänge parallel geschaltet sind und die Eingänge (E1, E2) für ein erstes Eingangssignal bilden und deren Ausgänge über Kreuz mitein­ ander verbunden sind, mit zwei Stromquelle (I12, I34), von denen die eine dem ersten und die andere dem zweiten Differenzverstärker (Q1, Q2, Q3, Q4) zuge­ ordnet ist, und mit zwei weiteren Transistoren (Q5, Q6), deren Basisanschlüsse die Eingänge (E3, E4) für ein zweites Eingangssignal bilden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale

• 1. je einer der weiteren Transistoren (Q5, Q6) ist emitterseitig mit den zusam­ mengeschalteten Emittern eines der Differenzverstärker (Q1, Q2, Q3, Q4) ver­ bunden,
• 2. die eingangsseitigen Arbeitspunkte der Differenzverstärker (Q1, Q2, Q3, Q4) und der weiteren Transistoren (Q5, Q6) liegen auf gleichem Potential.

2. Mischeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transi­ storflächen der weiteren Transistoren (Q5, Q6) mindestens doppelt so groß sind wie die der Transistoren (Q1, Q2, Q3, Q4) der Differenzverstärker.

3. Mischeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingän­ ge (E1, E2, E3, E4) für die beiden Eingangssignale verbunden sind und die An­ ordnung als Quadrierer betrieben ist.

4. Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Feldeffektransistoren sind, deren Gate-, Source- und Drain- Elektroden in gleicher Weise verschaltet sind, wie die Basis-, Emitter- und Kol­ lektorelektroden von Bipolartransistoren (Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6) der Anord­ nung.