DE1944081C3 - Verstärkender Modulator mit zwei Transistoren des einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen verstärkenden Modulator mit zwei Transistoren des einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, deren Basisanschlüsse mit dem modulierten Signal beaufschlagbar sind, deren Emitter jeweils an einen Anschluß einer Versorgungsspannungsquelle gelegt sind und 'leren Kollektoren galvanisch miteinander verbunden und an den

Ausgang des Modulators geführt sind.

Es sind bereits verstärkende Modulatoren im: Transistoren des einander entgegengesetzten Leilfü higkeitstyps bekannt. So ist z. B. in der amerikani sehen Patentschrift 2 890 418 ein Modulator mit korn

ίο plementären Transistoren beschrieben, bei dem da.-, Eingangssignal über die Hälften einer symmetrischer, Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers an die Basisanschlüsse der Transistoren geführt ist und Iu ·, dem die Emitter der Transistoren jeweils an eine:·, Anschluß zweier in Serie geschalteter Versorgung Spannungsquellen liegen. Bei diesem vorbekannten Modulator sind ferner die Kollektoren der Transistoren unmittelbar miteinander verbunden und an die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers geführt.

so Dieser Modulator erfordert unter anderem einen symmetrischen Eingangsübertrager und eine, z. B. aus zwei einzelnen Spannungsquellen zusammengesetzte symmetrische Versorgungsspannungsquelle, wöbe: insbesondere der erforderliche Symmetrieübci träger

as einer für viele Anwendungsfälle erwünschten Miniaturisierung, insbesondere durch Ausführung in integrierter Schaltungstechnik im Wege steht.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 803 620 ist bereits eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer amplitudenmodulierten Schwingung mit unterdrücktem Träger bekannt, die mit komplementären Transistoren aufgebaut ist. Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Trägerspannung mit Hilfe eines Symmetrieübertragers gegenphasig an die Basisan-Schlüsse der beiden Transistoren gelegt. Das modulierende Signal wird dem Abgriff eines zwischen den Basisanschlüssen der Transistoren eingeschalteten Spannungsteilers zugeführt.

Bei einem derartigen Modulator ist lier Pegel des Nutzseitenbandes abhängig von der Trägeramplitude.

Es ist ferner bereits ein Umpolmodulator bekannt

(Electronics, Vol. 40, 12. Juni 1967, Seiten 104 bis 105), bei dem die Emitter von zwei Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps unmittelbar miteinander verbunden sind. Einer der beiden Transistoren ist als Phasenumkehrstufe geschaltet, bei der das verstärkte Eingangssignal am Emitter des Transistors mit der ursprünglichen Phasenlage und am Kollektor um 180" phasenverschoben anliegt. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen relativ großen Widersland an den Kollektor des anderen an der Basis mit dem Träger beaufschlagten Transistors und an den Aus gang des Modulators geführt.

Ist der trägergesteuerte Transistor gesperrt, so liegt am Modulatorausgang das verstärkte Eingangssignal mit 180° Phasendrehung an. Ist er dagegen an seiner Basis mit einer Trägerhalbwelle beaufschlagt, die ihn in den leitenden Zustand überführt, so gelangt das am Emitter des als Phasenumkehrstufe geschalteten Transistors liegende verstärkte Eingangssignal in der ursprünglichen Phasenlage an den Ausgang des Modulators.

Bei diesem Umpolinodulator arbeitet der Transistor der Phasenumkehrstufe während beider HaIbwellen der Trägerspannung als Verstärker, d. h. auch bei leitendem trägergesteuerten Transistor, wobei dann der Emitterausgang der Verstärkerstufe durch die niedrige Eingangsimpedanz des trägergesteuerten

I/

Transistors, die einen nichtlinearen Widerstand darstt-'llt, und die dazu in Serie geschaltete Trägerquelie lx'iastetist,sodaßdie Übertragungseigenschaften von der Trägeramplitude abhängen. Zudem fließt ein Signalstrom über die Trägerquelle, was in vielen Anwcnilungsfällen unerwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verstärkenden Modulator mit zwei komplementären Transistoren zu schaffen, der sich ohne magnetische Schaltniiitcl realisieren laßt und bei den: sich eine Abhängigkeit des Nutzseitenbandpegels vom Träger \wiigehend vermeiden läßt.

Gemäß der Erfindung wird der Modulator der ein-■;;■;.üs angeführten Ausführung zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet daß der Eingang für die iV.igerspannung an die Basis eines weiteren Transi-M..-rs geführt ist, der durch die Trägerspannung abwechselnd in den leitenden und in den gesperrten Zus:;tiid überführbar ist und daß der Emitter des v« eiteren Transistors, insbesonde.e über einen Wider- -.;:?;/d, an den Emitter desjenigen der beiden Transi-■ luicn angeschlossen ist. dessen Leitfähigkeitstyp mil J·, .η des weiteren Transistors übereinstimmt und daß vii.r Kollektor des weiteren Transistors an den Emiller ίίί . anderen der beiden Transistoren gefuhrt ist und ι:':·.;.! in die Verbindungen der Emitter der beider. Ϊ nsnsisloren mit der Versorgungsspannungsquelle jeweils ein Emitterwiderstand eingefügt ist, wobei der Modulator derart bemessen ist, daß die beiden Traiisisii'ien bei gesperrtem weiterem Transistor das Eingangssignal verstärken und bei durch^esteuertom weiterem Transistor gesperrt sind. Dabei werden die miteinander verbundenen Kollektoren der beiden Transistoren zweckmäßigerweise über einen Widerstand an den einen und über einen weiteren Widerstand an den anderen Anschluß der Veisorgungsspannungsquelle geführt.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich, daß der weitere Transistor im durchgcsteuerten Zustand die erste I raiisistorshife sperrt. Im gesperrten Zustand ist der weitere Transistor ohne nennenswerten Einfluß auf die dann verstärkende erste Transistorstufe.

Eine Beeinflussung der durch die erste Transistorsiule erzeugten Ausgangsspannung durch den zusätzlichen trägergesteueiien Transistor tritt daher beim Anmcldungsgegenstantl in vorteilhafter Weise nur während der kurzen Umschallzeiten ein, so daß der Pegel «Je. Nutzseitenbandes nicht vom Träger bestimmt ist. Ferner ergeben sich sehr kurze Umschult /eilen und damit ein lineares Verhalten des Modulators bzw. eine weitgehende Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukle.

Die beiden komplementären Transistoren des Modulators lassen sich in Weiterbildung dei Erfindung dadurch auf besonders vorteilhafte Weise ansteuern, daß an die Versorgungsspannung eine aus drei Widci ständen bestehende Serienschaltung angeschlossen ist, bei tier der in der Mitte angeordnete, insbesondere wechselMiommäßig überbrückte. Widerstand eine Verbindung der Basisanschlüsse der beiden Transistoren bildet. Dabei kann man die Serienschaltuiig und die Emitter widerstände zweckmäßigerweise derart bemessen, daß die beiden Transistoren bei gesperrtem weiteren Transistor das Eingangssignal verstärken und bei durchgesteuertem weiteren Transistor gesperrt sind.

Ein besonders vorteilhafter Übergang des Modulators vom gesperrten in den leitenden Zustand und umgekehrt läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielen, daß die Basis des weiteren Transistor am Abgriff eines an Versorgungsspannung liegenden, insbesondere derart bemessenen Span-

nungsteilers liegt, daß der weitere Transistor bei fehlender Trägerspannung im Knick seiner Eingangskennlinie betrieben wird.

Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, den Modulator derart auszubilden, daß der eine Anschluß

to der Versorgungsspannuiigsquelle zugleich einen Anschluß des Signaleinganges, einen Anschluß des Modulatorausganges und/oder einen Anschluß des Trägereinganges bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Modulators sind

«5 der Signaleingang, der Trägereingang und der Ausgang einpolig miteinander und mit einem Anschluß der Versorgungsspannungsquelle verbunden, so daß sich der an allen Klemmenpaaren unsymmetrische Modulator auf besonders einfache Weise an übertra-

ao gerlose Filter mit unsymmetrischem Eingang bzw. Ausgang ankoppeln läßt.

Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur zeigt einen verstärkenden Modulator mit zwei komplementären Transistoren und einem weiteren Transistor.

Der Transistor 31 vom Typ npn und der Transistor 32 vom Typ pnp sind kollektorseitig miteinander verbunden. Der Emitter des Transistors 31 ist über den Widerstand 14 an den Anschluß — U_B einer nicht näher dargestellten Versorgungsspannungsquelle geführt. Der Emitter des Transistors 32 ist über den weiteren Widerstand 15 an den Anschluß — U_B der Versorgungsspannungsquelle bzw. an Erdpotential angeschlossen. Die Basisanschlüsse der Transistoren

31 und 32 sind über den Widerstand 12 miteinander verbunden, der durch den Kondensator 22 überbrückt ist. Die Basis des Transistors 31 ist über den Widersland 11 an den Anschluß — U_B, die Basis des Transistors 32 ist über den Widerstand 13 an den Anschluß + U_B geführt.

Die unmittelbar miteinander verbundenen Kollektoren der Transistoren 31 und 32 sind einerseits über den Widerstand 16 an den Anschluß — U₁₁, andererseits über den Widerstand 17 an den Anschluß + U₁₁ gelegt.

Der weitere Transistor 33 vom Typ pnp ist mit dem Kollektor an den Emitter des Transistors 31, mit dem Emitter über den Widerstand 18 an den Emitter des Transistors 32 und mit der Basis an den Abgriff des aus den Widerständen 19 und 20 bestehenden, an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossenen Spannungsteilers geführt. Der Transistor 33 kann ohne Einfluß auf die Arbeitsweise auch von entgegengeset zier Leitfähigkeit sein, wobei der Widersland 18 mit dem Emitter des Transistors 31 und der Kollektor des Transistors 33 mil dem Emitter des Transistors

32 verbunden werden müßte.

Dci Nnschluß l'des Signaleinganges 1, Γ, der Anschluß 2 lies Modulatorausganges 2, 2' und der Anschluß 3' des Trägereinganges 3, 3' sind miteinander und mit dem Anschluß + U_B bzw. mit Erde verbunden. Der weitere Anschluß 1 des Signaleingangcs ist über den Kondensator 21 an die Basis des Transistors 32, der weitere Anschluß 2 des Modulatorausganges über den Kondensator 23 mit den Kollektoren der Transistoren 31 und 32 und der weitere Anschluß 3 des Trägereinganges über den Kondensator 24 an die

Basis des Transistors 33 geführt.

Die aus den Transistoren 31 und 32, den Kondensatoren 21, 22 und 23 und den Widerständen 11 bis 17 bestehende Anordnung stellt einen Gegentaktverstärker dar mit dem Klemmenpaar 1, 1' als Eingang und mit dem Klemmenpaar 2, 2' als Ausgang. Verändert man in dieser Anordnung die Arbeitspunkte beider Transistoren gleichsinnig bis in den gesperrten Zustand, dann wird die am Eingang 1, 1' anliegende Spannung in guter Näherung mit einer Schaltfunktion multipliziert am Ausgang 2, 2' verstiirkl erscheinen. Damit arbeitet die Anordnung als Gegentaktmodulator.

Bei dem in der Figur gezeigten Modulator fließt der Kollektorstrom des Transistors 33 über den Widerstand 14 und der Emitterstrom des Transistors 33 über den Widerstand 15. Durch die Große der Widerstände 19 und 20 kann der Arbeitspunkt des Transistors 33 bei nichtanliegender Trägerspannung in geeigneter Weise gewählt werden, vorzugsweise so, daß der Transistor 33 im Knick der Eingangskennlinie betrieben wird.

Durch Anlegen einer Wechselspannung an den Trägerklemmen 3, 3' wird der Transistor 33 zwischen den Zuständen Strom und kein Strom hin und her gesteuert.

Im Zustand »kein Strom« des Transistors 33 können die Transistoren 31 und 32 einen durch die Widerstände 11 bis 15 bestimmten, während der Dau<*r dieser Trägeriialbwelle konstanten, von der Trägeramplitude unabhängigen Strom führen. Während dieses Intervalls kann eine an den Eingangsklemmcn 1, 1' üegende Signalwechselspannung verstärkt zu den Ausgangsklemmen 2, 2' gelangen.

Im Zustand »Strom« des Transistors 33 wird der üuicn den Widerstand 14 und 15 jeweils zusätzlich fließende Kollektor- bzw. Emitterstrom des Transistors 33 die an diesen Widerständen liegenden Span nungen sehr bald so weit erhöhen, daß die Basis Emitterspannungen der Transistoren 31 und 32 ihn Vorzeichen wechseln und damit die Transistoren 31 und 32 gesperrt werden. Dieser gesperrte Zustand is praktisch während der gesamten stromführenden Zei des Transistors 33 erhalten.

Von einem für die Steuerung des Tranistors 33 not wendigen Mindestwert ab ist in dieser Anordnung dei

ίο Einfluß der Trägerspannung auf die elektrischen Ei genschaften des Modulators auf die kurzen Über gangszeiten von »Strom« zu »kein Strom« im Transi stör 33 reduziert. Dieser Vorteil äußert sich u. a. ir einer verschwindend kleinen Abhängigkeit des Sei tenbandpegels von der Trägerspannung.

Der Kondensator 22 verbindet wechselstrommäßi£ die Basen der Transistoren 31 und 32 mit dem Zie einer gleichmäßigen Ansteuerung der Transistoren 31 und 32 durch die Signalspannung. Die Kondensatorei 21 und 23 können entfallen, wenn die angeschlossenen Vierpole an den entsprechenden Klemmer gleichstromsperrend sind. Der Widerstand 18 verhindert, daß während der obenerwähnten Übergangszeit der niedrige Eingangswiderstand in den Emitter des Transistors 33 stört.

Durch geeignete Wahl der Widerstände 11 bis 15 können die Kollektorströme der Transistoren 31 und 32 während des stromführenden Intervalls so be stimmt werden, daß zwischen den Zuständen »Strom« und »keinStrom«derTransistorcn31und32am Verbindungspunkt der Kollektoren keine bzw. eine genügend kleine Spannungsdifferenz, d. h. ein kleiner Tra gerrest auftritt. Dies ist z. B. bei einander entsprechenden Kennlinien der Transistoren 31 und 32 der Fall, wenn der Spannungsteiler (Widerstände 11 M., 13) symmetrisch bemessen ist und die Emitterwider stände 14 und 15 übereinstimmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 S44 081 Patentansprüche:

1. Verstärkender Modulator mit zwei Transistoren des einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, deren Basisanschlüsse mit dem modulierten Signal beaufschlagbar sind, deren Emitter jeweils an einen Anschluß einer Ve,rsorgungsspannungsquelle gelegt sind und deren Kollekioren unmittelbar miteinander verbunden und an den Ausgang des Modulators geführt sind, d adurch gekennzeichnet ,daßdei Eingang (3, 3') für die Trägerspannung an die Basis eines weiteren Transistors (33) geführt ist, der durch die Trägerspannung abwechselnd in den leitenden und in den gesperrten Zustand überführbar ist und daß der Emitter des weiteren Transistors (33), insbesondere über einen Widerstand (18), an den Emitter desjenigen der beiden Transistoren (31, 32)angeschlossen ist, dessen Leiifähigkeitstyp mit dem des weiteren Transistors (33) übereinstimmt und daß der Kollektor des weiteren Transistors an den Emitter des anderen der beiden Transistoren (31, 32) geführt ist und daß in die Verbindungen der Emitter der beiden Transistoren (31, 32) mit der Versorgungsspannungsquelle jeweils ein Emitterwiderstand (14, 15) eingefügt ist, wobei der Modulator derart bemessen ist, daß die beiden Transistoren (31, 32) bei gesperrtem weiterem Transistor (33) das Eingangssignal verstärken und bei durchgesteuertem weiterem Transistor (33) gesperrt sind.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander verbundenen Kollektoren der beiden Transistoren (31, 32) über einen Widerstand (16) an den einen und über einen weiteren Widerstand (17) an den anderen Anschluß der Versorgmigsspannungsquclle (- U₁₁, + U_B) geführt sind.

3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Versorgungsspannung eine aus drei Wl .erständen (Il bis 13) bestehende Serienschaltung angeschlossen ist, bei der der in der Mitte angeordnete, insbesondere wcchselstrommäßig (Kondensator 22) überbrückte, Widerstand (12) eine Verbindung der Basisanschlüsse der beiden Transistoren (31, 32) bildet.

4. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des weiteren Transistors (33) am Abgriff eines an Versorgungsspannung liegenden, insbesondere derart bemessenen Spannungsteilers liegt, daß der weitere Transistor (33) bei fehlender Trägerspannung im Knick seiner Eingangskennlinie betrieben wird.

5. Modulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Anschluß (+U₁₁) der Versorgungsspannungsquelle (+ U₁₁) zugleich einen Anschluß (1') des Signaleinganges (1,1'), einen Anschluß (2') des Modulatorausganges (2, 2') und/oder einen Anschluß (3') des Trägereinganges (3, 3') bildet.