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Dokumentenidentifikation DE3339486C2 10.09.1987
Titel Aktiver Modulator
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Kabl, Werner, 8000 München, DE
DE-Anmeldedatum 31.10.1983
DE-Aktenzeichen 3339486
Offenlegungstag 09.05.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.09.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.09.1987
IPC-Hauptklasse H03C 1/54
Zusammenfassung Aktiver Modulator mit einem Differenzverstärker und einer steuerbaren Stromquelle, die durch zwei zueinander komplementäre Transistoren (TR3, TR4) realisiert ist. Diese Schaltungsanordnung weist durch eine starke Gegenkopplung eine hohe Linearität auf. Durch zwei Siebkondensatoren, die parallel zu den Kollektorwiderständen des Differenzverstärkers liegen, werden unerwünschte Modulationsprodukte bedämpft.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen aktiven Modulator mit einem zwei Transistoren und zwei an ein erstes Versorgungspotential angeschlossenen Kollektorwiderständen enthaltenden Differenzverstärker, dem die Trägerspannung zugeführt ist, und mit einer mindestens einen dritten Transistor sowie einen an ein zweites Versorgungspotential angeschlossenen Emitterwiderstand enthaltenden steuerbaren Stromquelle, der die modulierende Signalspannung zugeführt ist.

Aus der Literatur sind zahlreiche aktive Modulatoren bekannt. Diese sind gewöhnlich aus einem Differenzverstärker und einer steuerbaren Stromquelle aufgebaut. Nur wenige dieser Modulatoren sind für den Einsatz in einem phasenstaren Regelkreis geeignet, in dem es auf die konstante Einhaltung der Phasenlage des Modulationsproduktes ankommt.

Aus der US-PS 35 50 040 ist ein symmetrierter (kreuzgekoppelter) aktiver Modulator bekannt, der mit drei Differenzverstärkern aufgebaut ist. Ein Differenzverstärker bildet eine steuerbare Konstantstromquelle, der das modulierende Signal zugeführt wird. Die beiden anderen Differenzverstärker werden vom Trägersignal angesteuert.

Diese Differenzverstärker erzeugen an zwei gemeinsamen Kollektorwiderständen ein Modulationsprodukt, bei dem das Trägersignal unterdrückt ist. Unlinearitäten werden ebenfalls weitgehend vermieden. Diese Schaltung ist jedoch sehr aufwendig.

Aus "Halbleiter-Schaltungstechnik", Tietze, Schenk, 1971, Seite 118 ist eine Darlington-Schaltung mit komplementären Transistoren bekannt, die wegen ihrer hohen Stromverstärkung bei Leistungsverstärkern eingesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung für einen aktiven Modulator anzugeben, der auch bei unterschiedlichen Signalspannungen ein Modulationsprodukt mit konstanter Phasenlage abgibt.

Ausgehend vom eingangs beschriebenen Stand der Technik wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die steuerbare Stromquelle zwei komplementäre Transistoren enthält, daß der Emitter des dritten Transistors mit dem Kollektor des vierten Transistors verbunden und über den Emitterwiderstand an das zweite Versorgungspotential angeschlossen ist, daß der Kollektor des dritten Transistors direkt mit der Basis des vierten Transistors und über einen ersten Widerstand mit dem Emitter des vierten Transistors verbunden ist und daß der Emitter des vierten Transistors an den Verbindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren des Differenzverstärkers geführt ist.

Die beschriebene Schaltungsanordnung weist eine hohe Linearität auf. Hierdurch werden Klirrprodukte vermieden, so daß auch bei Schwankungen der Signalspannung die Phasenlage des Modulationsproduktes erhalten bleibt. Die Trägerspannung kann mit unterschiedlicher Polung beiden Eingängen des Differenzverstärkers zugeführt werden; prinzipiell ist es auch möglich, nur einen Eingang anzusteuern.

Es ist zweckmäßig, daß der Emitterwiderstand des dritten Transistors aus einem zweiten ohmschen Widerstand besteht, dem die Reihenschaltung eines dritten ohmschen Widerstandes und einer Kapazität parallel geschaltet ist.

Durch diese Schaltungsanordnung wird für Wechselspannungen ein kleiner ohmscher Widerstand erzielt, während die Schaltung gleichspannungsmäßig stabil ist. Der in Reihe mit dem dritten Widerstand liegende Kondensator ist so groß dimensioniert, daß er wechselspannungsmäßig keine Rolle spielt.

Es ist vorteilhaft, daß zwischen dem Emitter des vierten Transistors und dem Verbindungspunkt der beiden Transistoren des Operationsverstärkers ein weiterer ohmscher Widerstand eingeschaltet ist.

Emitterfolger haben bei einem nicht sorgfältigen Schaltungsaufbau bekanntermaßen eine Schwingneigung. Die Schaltungsanordnung wird durch den relativ kleinen weiteren Widerstand stabil.

Es ist zweckmäßig, daß wechselspannungsmäßig parallel zu den Kollektorwiderständen des Differenzverstärkers jeweils ein Siebkondensator liegt.

Durch die parallelgeschalteten Kondensatoren werden unerwünschte höhere Frequenzen unterdrückt. Dadurch wird eine Übersteuerung der Transistoren durch höherfrequenzte Modulationsprodukte vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand eines Prinzipschaltbildes erläutert.

Der Differenzverstärker besteht aus zwei Transistoren TR1 und TR2, deren Emitter zusammengeschaltet sind. Der Basisanschluß des ersten Transistors TR1 ist mit E1 bezeichnet, der Basisanschluß des zweiten Transistors TR2 mit E2. An einem Anschluß liegt die Trägerspannung nichtinvertiert und am anderen Anschluß liegt die Trägerspannung invertiert an. Die Kollektoren der beiden Transistoren sind über Kollektorwiderstände RC1 und RC2 an ein erstes Versorgungspotential + U angeschlossen. Parallel zu diesen Widerständen liegt jeweils ein Siebkondensator C1 bzw. C2. Die Kollektoren bilden gleichzeitig die Ausgänge des Modulators. Sie sind mit A1 und A2 bezeichnet. Die steuerbare Stromquelle enthält einen dritten Transistor TR3 und einen komplementären - hier einen pnp-Transistor - vierten Transistor TR4. Der Emitter des dritten Transistors ist über seinen Emitterwiderstand RE mit einem zweiten Versorgungspotential -U verbunden. Außerdem ist er direkt an den Kollektor des vierten Transistors TR4 angeschlossen. Der Kollektor des dritten Transistors ist mit der Basis des vierten Transistors TR4 und über einen Widerstand R1 mit dem Emitter des vierten Transistors verbunden. Über einen weiteren Widerstand R6 ist der Emitter des vierten Transistors mit den Emittern des ersten und zweiten Transistors verbunden. Die modulierende Signalspannung S wird über einen dritten Eingang E3 und einen Koppelkondensator C3 der Basis des dritten Transistors zugeführt. In diesem Prinzipschaltbild sind selbstverständliche Einrichtungen, wie beispielsweise Spannungsteilung zur Erzeugung der gewünschten Arbeitspunkte der Transistoren und Symmetriereinrichtungen für den Differenzverstärker nicht dargestellt.

Durch die Trägerspannung werden die Transistoren TR1 und TR2 des Differenzverstärkers jeweils abwechselnd vollständig durchgeschaltet oder vollständig gesperrt. Die Höhe der Amplitude des Ausgangssignals wird allein von der Signalspannung S bestimmt. Wie aus der Schaltung leicht zu ersehen ist, ergibt sich durch die Anschaltung der Basis des vierten Transistors TR4 an den Kollektor des dritten Transistors und durch die Rückkopplung über den Kollektor des vierten Transistors auf dem Emitterwiderstand des dritten Transistors eine sehr starke Gegenkopplung und eine entsprechend hohe Linearität. Die Siebkondensatoren können so dimensioniert werden, daß unerwünschte Modulationsprodukte bereits stark gedämpft werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Aktiver Modulator mit einem zwei Transistoren (TR1, TR2) und zwei an ein erstes Versorgungspotential (+ U) angeschlossenen Kollektorwiderständen (RC1, RC2) enthaltenden Differenzverstärker, dem die Trägerspannung zugeführt ist, und mit einer mindestens einen dritten Transistor (TR3) sowie einen an ein zweites Versorgungspotential (- U) angeschlossenen Emitterwiderstand (RE) enthaltenden steuerbaren Stromquelle, der die modulierende Signalspannung (S) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet,

    daß die steuerbare Stromquelle zwei komplementäre Transistoren (TR3, TR4) enthält, daß der Emitter des dritten Transistors (TR3) mit dem Kollektor des vierten Transistors (TR4 ) verbunden und über den Emitterwiderstand (RE) an das zweite Versorgungspotential (-U) angeschlossen ist,

    daß der Kollektor des dritten Transistors (TR3) direkt mit der Basis des vierten Transistors (TR4) und über einen ersten Widerstand (R1) mit dem Emitter des vierten Transistors verbunden ist und

    daß der Emitter des vierten Transistors (TR4) an den Verbindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren (TR1, TR2) des Differenzverstärkers geführt ist.
  2. 2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterwiderstand (RE) des dritten Transistors (TR3) aus einem zweiten ohmschen Widerstand (R2) besteht, dem die Reihenschaltung eines dritten ohmschen Widerstandes (R3) und einer Kapazität (C4) parallel geschaltet ist.
  3. 3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitter des vierten Transistors (TR4) und dem Verbindungspunkt der beiden Transistoren (TR1, TR2) des Operationsverstärkers ein weiterer ohmscher Widerstand (R6) eingeschaltet ist.
  4. 4. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wechselspannungsmäßig parallel zu den Kollektorwiderständen (RC1, RC2) des Differenzverstärkers jeweils ein Siebkondensator (C1, C2) liegt.






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