Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Schaltplans eines Leistungsdetektors mit der Subtrahiererschaltung gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip,

2 ein Ausführungsbeispiel einer Subtrahiererschaltung gemäß vorliegendem Prinzip anhand eines Schaltplans des Operationsverstärkers von 1 und

3 eine Schaltung zur Verarbeitung des Ausgangssignals, welches von dem Operationsverstärker gemäß 2 geliefert wird, anhand eines beispielhaften Schaltplans.

1 zeigt eine Leistungsdetektoranordnung mit einer Subtrahiererschaltung 1. Die Subtrahiererschaltung 1 hat einen ersten Signaleingang 2 zum Zuführen eines ersten Signals und einen zweiten Signaleingang 3 zum Zuführen eines zweiten, vom ersten Signal zu subtrahierenden Signals. Zwischen den Signaleingängen 2, 3 liegt eine Differenzspannung U_D an, die es zu ermitteln gilt.

Weiterhin umfaßt die Subtrahiererschaltung 1 einen Operationsverstärker 4 mit einem ersten Eingang 5, der mit dem ersten Signaleingang 2 gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang 6, der mit dem zweiten Signaleingang 3 gekoppelt ist. Der Operationsverstärker hat zwei Ausgänge OUT1, OUT2 mit gleichlaufenden Stromquellen, von denen der erste Ausgang OUT2 den Signalausgang des Subtrahierers 1 bildet und der zweite Ausgang OUT1 unmittelbar verbunden ist mit dem ersten Eingang 5 des Operationsverstärkers. Die Eingänge 5, 6 des Operationsverstärkers werden üblicherweise auch als invertierender und nicht invertierender oder Plus- und Minus-Eingang bezeichnet.

Zur Kopplung der Signaleingänge 2, 3 der Subtrahiererschaltung mit den Eingängen 5, 6 des Operationsverstärkers ist je eine Serienschaltung umfassend zwei Widerstände 7, 8 vorgesehen, die in beiden hierdurch gebildeten Eingangs-Stromzweigen gleich groß sind. Gleiche Widerstände sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Schließlich umfaßt die Subtrahiererschaltung eine Serienschaltung aus einem Widerstand 9 und einer Kapazität 10, die den ersten Eingang 5 des Operationsverstärkers mit einem Bezugspotentialanschluß GND des Subtrahieres verbindet. Der Operationsverstärker 4 ist zu seiner Stromversorgung mit einem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden und zusätzlich mit einem Referenzsignalanschluß BGP. An die Signaleingänge 2, 3 der Subtrahiererschaltung 1 ist jeweils der Ausgang eines Leistungsdetektors 11, 12 angeschlossen. Die Leistungsdetektoren 11, 12 sind zu ihrer Versorgung mit Versorgungspotentialanschluß VCC, Referenzsignalanschluß BGP und Bezugspotentialanschluß GND verbunden.

Der erste Leistungsdetektor 11 bildet an seinem Eingang den eigentlichen Nutzsignaleingang der Leistungsdetektoranordnung von 1 mit Bezugszeichen IN und ordnet dem Leistungspegel eines an seinem Eingang anliegenden Hochfrequenzsignals an seinem Ausgang einen Spannungswert zu, der zwischen 0,5 V und 2 V liegt und proportional ist zu der Leistung des HF-Signals. Der Eingang des zweiten Leistungsdetektors 12 hingegen ist fest an Bezugspotential GND gelegt und stellt an seinem Ausgang einen konstanten Pegel von 0,5 V bereit.

Da die Leistungsdetektoren 11, 12 identisch aufgebaut sind, werden Temperaturdrifts, fertigungsbedingte Parameterstreuungen, Frequenzgang-Abhängigkeiten et cetera automatisch kompensiert.

Die Ausgänge OUT1, OUT2 des Operationsverstärkers liefern beide ein Stromsignal, welches proportional ist zur Differenzspannung U_D zwischen den Signaleingängen 2, 3 der Subtrahiererschaltung. Durch Vermeidung eines Rückführungswiderstandes zwischen Ausgang OUT1 und Eingang 5 des Operationsverstärkers und damit Reduzierung des Spannungshubes am Ausgang des Operationsverstärkers ist es mit dem vorgeschlagenen Prinzip möglich, ohne negative Versorgungsspannung des Operationsverstärkers auszukommen.

Die Rückführung der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers erfolgt nicht über einen Rückführungswiderstand, wie sonst üblich bei Subtrahiererschaltungen, sondern es wird ein Ausgangsstrom erzeugt und zurückgeführt. Diese Stromquelle kann mit dem vorhandenen Spannungshub von 0,5 V arbeiten. Das Prinzip dieses Subtrahierers besteht in der Aufspaltung der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers 4 in zwei gleichlaufende Stromquellen, von denen eine zur Rückführung an den Eingang dient und die andere die eigentliche Ausgangsgröße, einen zu der Differenzspannung U_D proportionalen Strom liefert.

Am Signalausgang OUT2 ist demnach ein Strom bereitgestellt, der proportional ist zu dem Leistungspegel eines am Eingang IN des Leistungsdetektors 11 anliegenden, hochfrequenten Signals.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Operationsverstärkers 4 von 1 anhand eines Schaltplans. Der eigentliche Kern des Operationsverstärker ist durch zwei als Differenzverstärker verschaltete, emittergekoppelte Transistoren 13, 14 gebildet, deren Basisanschlüsse über je einen Transistor in Kollektorschaltung an die Eingänge 5, 6 des Operationsverstärkers gelegt sind. Die Transistoren in Kollektorschaltung sind dabei mit Bezugszeichen 15, 16 versehen. Die Kollektoranschlüsse der Operationsverstärker-Transistoren 13, 14 sind über je einen weiteren Transistor 17, 18 und je einen Emitterwiderstand 19, 20 gegen Bezugspotentialanschluß GND geschaltet. Der Transistor 17 ist mit seinem Basisanschluß über einen Widerstand 21 mit dem Basisanschluß des Transistors 18 unter Bildung eines Stromspiegels verbunden, und zudem ist der Kollektoranschluß des Transistors 17 über den Widerstand 21 an den Basisanschluß des Transistors 17 gelegt. Weiterhin ist der Kollektoranschluß des Transistors 17 und damit auch der Basisanschluß des Transistors 18 über eine Serienschaltung umfassend einen Widerstand 22 und eine Kapazität 23 mit dem Kollektoranschluß des Transistors 14 verbunden, an dem der Ausgangsknoten K des Differenzverstärkers 13, 14 gebildet ist.

Der Knoten K ist über je eine Ausgangsstufe mit den beiden gleichlaufenden Ausgängen OUT1, OUT2 des Operationsverstärkers 4 verbunden. Hierfür ist je ein Transistor 24, 25 mit je einem Widerstand in seinem Emitterpfad vorgesehen, der den Emitteranschluß jeweils mit Bezugspotentialanschluß GND verbindet. Während der Kollektoranschluß des Transistors 24 über einen Kaskode-Transistor 26 an den ersten Ausgang OUT2 gelegt ist, bildet der Kollektoranschluß des Transistors 25 unmittelbar den Ausgang OUT1, der gemäß vorliegendem Prinzip in einer Stromrückführung auf den Eingang 5 gelegt ist. Zur Ansteuerung des Basisanschlusses des Kaskode-Transistors 26 ist eine Serienschaltung umfassend einen Transistor 27, Widerstände 28, 29, 30 und einen Diodentransistor 31 zwischen Versorgungspotentialanschluß VCC und Bezugspotentialanschluß GND gebildet, wobei der Basisanschluß des Transistors 26 zwischen die Widerstände 28, 29 gelegt ist.

Zur Ansteuerung des Basisanschlusses des Transistors 27 ist eine Parallelschaltung umfassend zwei Bipolar-Dioden 32, 33 und einen Widerstand 34 vorgesehen. Eine Serienschaltung umfassend einen Transistor 35 und einen Widerstand 36 verbindet den Basisanschluß des Transistors 27 mit Masse GND. Der Basisanschluß des Transistors 35 ist mit dem Bezugspotentialanschluß BGP verbunden.

In Abhängigkeit von dem am Referenzanschluß BGP anliegenden Signal werden über jeweilige Stromspiegel 37, 38, 39, 40 die Ströme in die Eingangstransistoren 15, 16 des Operationsverstärkers und in die Differenzverstärker-Transistoren 13, 14 geliefert. Die Stromspiegel-Transistoren 37, 38, 39, 40 sind dabei emitterseitig miteinander und mit dem Versorgungspotentialanschluß VCC verbunden. Die Diodentransistoren 37 am Eingang des Stromspiegels werden mit einem Transistor 41 angesteuert, an dessen Basisanschluß der Referenzspannungsanschluß BGP angeschlossen ist und dessen Emitteranschluß über einen Widerstand 42 auf Masse gelegt ist. Der Kollektoranschluß des Transistors 41 ist mit dem Eingang 37 des Stromspiegels verbunden. Der Kollektoranschluß des Transistors 38, der den Ausgang eines Stromspiegels bildet, ist mit dem Emitteranschluß des Eingangstransistors 15 des Operationsverstärkers verbunden, analog hierzu ist der Kollektoranschluß des Transistors 40, der den Ausgang eines Stromspiegels bildet, mit dem Emitteranschluß des Eingangstransistors 16 des Operationsverstärkers verbunden. An den gemeinsamen Emitterknoten des Differenzverstärkers 13, 14 sind die Kollektoranschlüsse der Transistoren 39 eines Stromspiegels angeschlossen.

Abgesehen von der Kaskode-Stufe 26 sind die Ausgänge OUT1, OUT2 des in bipolarer Schaltungstechnik aufgebauten Operationsverstärkers 4 identisch ausgeführt und bilden zwei gleichlaufende Stromquellen, die jeweils ein Stromsignal liefern, welches proportional ist zu der Differenzspannung U_D am Eingang 2, 3 des Subtrahierers.

3 zeigt eine Schaltung, die an den Ausgang OUT2 des Operationsverstärkers 4 von 2 anschließbar ist und die dem Ausgangsstrom des Operationsverstärkers 4 eine Spannung U zuordnet, die proportional ist zur Differenzspannung U_D am Eingang der Subtrahiererschaltung von 1.

Über einen Stromspiegel 43 ist der Ausgang OUT2 des Operationsverstärkers 4 an einen ersten Eingang 44 eines weiteren Operationsverstärkers 45 angeschlossen. Der erste Eingang 44 des weiteren Operationsverstärkers 45 ist über zwei Widerstände 7', 8' auf Bezugspotential GND gelegt. Der Ausgang des weiteren Operationsverstärkers 45 ist unmittelbar und fest mit einem zweiten Eingang 46 des Operationsverstärkers verbunden und bildet zugleich den Ausgang 47 der gesamten Schaltung. Dieser Ausgang 47 ist über einen Widerstand 48 auf Bezugspotential GND gelegt.

In den vorliegenden Ausführungsbeispielen beträgt jeweils die Versorgungsspannung 2,9 V und die Referenzspannung 1,8 V.

Die Widerstände 7', 8' sollten eine möglichst gute Anpassung, englisch: matching, aufweisen mit den Widerständen 7, 8 an den Eingängen 5, 6 des Operationsverstärkers 4 von 1. Die Widerstände 7', 8' bewirken eine Strom-Spannungs-Umsetzung. Demnach wird der Ausgangsstrom am Ausgang OUT2 des Operationsverstärkers 4 über den Stromspiegel 43 und die Widerstände 7', 8' in eine Spannung U umgesetzt, die über den Pufferverstärker 45 als Ausgangsspannung zur Verfügung steht. Der Stromspiegel 43 bewirkt dabei, daß die Ausgangsspannung vorteilhafterweise auf Bezugspotential bezogen ist. Die Ausgangsspannung am Ausgang 47 weist eine exakte Proportionalität auf zu der Differenzspannung U_D an den Eingängen 2, 3 der Subtrahiererschaltung 1.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Subtrahiererschaltung gemäß dem vorgeschlagenen Prinzip auch in anderen Anwendungen als der Leistungsdetektion einzusetzen.