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Dokumentenidentifikation DE69827096T2 20.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000909022
Titel Verstärkungssteuerungsschaltung
Anmelder Alps Electric Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Tanaka, Ryoichi, Soma-shi, Fukushima-ken, JP
Vertreter Klunker, Schmitt-Nilson, Hirsch, 80797 München
DE-Aktenzeichen 69827096
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 29.09.1998
EP-Aktenzeichen 983078957
EP-Offenlegungsdatum 14.04.1999
EP date of grant 20.10.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse H03G 1/00

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Verstärkungssteuerungsschaltungen, die in Eingangsschaltungen von Fernsehempfängern, etc. verwendet werden.

Eine herkömmliche Verstärkungssteuerungsschaltung wird unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt die Struktur einer herkömmlichen Verstärkungssteuerungsschaltung, und 5 zeigt die Dämpfungscharakteristika der herkömmlichen Verstärkungssteuerungsschaltung.

In 4 weist eine Verstärkungssteuerungsschaltung 21 auf: eine variable Dämpfungsschaltung 22 und eine Verstärkungsschaltung 23 mit variabler Verstärkung (nachfolgend kurz variable Verstärkungsschaltung). Die variable Dämpfungsschaltung 22 ist zwischen einem Signaleingangsende 21a und der variablen Verstärkungsschaltung 23 vorgesehen. Eine gemeinsame Verstärkungssteuerungsspannung Va wird an die variable Dämpfungsschaltung 21 und an die variable Verstärkungsschaltung 23 geliefert.

Die variable Dämpfungsschaltung 22 weist auf: eine erste PIN-Diode 24, die in Serie in einen Signalübertragungspfad 22a geschaltet ist, der das Eingangsende 21a und die variable Verstärkungsschaltung 23 verbindet; und eine zweite PIN-Diode 25. Die Kathode der zweiten PIN-Diode 25 ist an die Anode der ersten PIN-Diode 24 angeschlossen. Die Kathode der ersten PIN-Diode 24 ist über einen Widerstand 26 gleichspannungsmäßig an die Masse angeschlossen. Eine Spannung, die durch Teilen einer Versorgungsspannung B mit den Spannungsteilerwiderständen 27 und 28 erhalten wird, wird als eine feste Vorspannung über einen Widerstand 29 an die Anode der zweiten PIN-Diode 25 angelegt.

Ein Ende einer Hochfrequenzsperrdrosselinduktivität 30 ist an die Anode der ersten PIN-Diode 24 und die Kathode der zweiten PIN-Diode 25 angeschlossen, und ein anderes Ende der Drosselinduktivität 30 ist an den Emitter eines Emitterfolgertransistors 31 angeschlossen. Eine gemeinsame Verstärkungssteuerungsspannung Va wird an die Basis des Emitterfolgertransistors 31 geliefert.

Bei der variablen Verstärkungsschaltung 23 wird ein Dual-Gate-Feldeffekttransistor (FET) (nicht gezeigt) als ein Verstärkerelement verwendet. Ein Signal, das durch die variable Verstärkungsschaltung 22 gelaufen ist, wird auf ein erstes Gate des Dual-Gate-FET gegeben, und die gemeinsame Verstärkungssteuerungspannung Va wird an ein zweites Gate des Dual-Gate-FET geliefert.

Die Verstärkungssteuerungsspannung Va verringert sich ab 4 V. Wenn sie 4 V ist, sind, wie in 5 gezeigt ist, eine Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung 22 und eine Verstärkungsdämpfung durch die variable Verstärkungsschaltung 23 ungefähr 0 dB, und die Dämpfung erhöht sich, während die Verstärkungssteuerungsspannung Va abnimmt.

In anderen Worten, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung Va beispielsweise 4 V ist, fließt ein ausreichender Strom über den Emitterfolgertransistor 31 und die Drosselinduktivität 31 in die erste PIN-Diode 24 und den Widerstand 26, während in die zweite PIN-Diode 25 kein Strom fließt, weil die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 27 und 28 derart bestimmt sind, dass an die zweite PIN-Diode 25 eine Sperrspannung angelegt wird. Demgemäß beträgt die Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung 22 ungefähr 0 dB. Während die Verstärkungssteuerungsspannung Va bei 4 V abnimmt, nehmen die Spannungen der Anode der ersten PIN-Diode 24 und der Kathode der zweiten PIN-Diode 25 ab, und der Strom der ersten PIN-Diode 24 nimmt ab. Gleichzeitig beginnt ein Strom in der zweiten PIN-Diode 25 zu fließen. Daher wird das Signal gedämpft, das an das Eingangsende 21a geliefert wird, bevor es in die variable Verstärkungsschaltung 23 eingespeist wird.

In diesem Fall ist der in der ersten PIN-Diode 24 fließende Strom die Summe eines Stroms von dem Emitterfolgertransistor 31, der auf der Verstärkungssteuerungsspannung Va basiert, und des in der zweiten PIN-Diode 25 fließenden Stroms.

Während die Verstärkungssteuerungsspannung Va abnimmt, nimmt zusätzlich auch in der variablen Verstärkungsschaltung 23 der Drain-Strom ab und nimmt die Steilheit ab, so dass die Verstärkung abnimmt.

In 5 sind die Dämpfungscharakteristika der variablen Dämpfungsschaltung 22 und die Dämpfungscharakteristika der variablen Verstärkungsschaltung 23 gezeigt. Die Kurve A stellt die Dämpfungscharakteristika der variablen Dämpfungsschaltung 22 dar und die Kurve B stellt die Dämpfungscharakteristika der variablen Verstärkungsschaltung 23 dar. Die Kurve C stellt einen Gesamtbetrag (die Summe) der Dämpfungscharakteristika dar. Man sieht aus 5, dass eine Änderung der Dämpfung bezüglich der gleichen Verstärkungssteuerungsspannung, nämlich eine Neigung der Dämpfung, bei der variablen Dämpfungsschaltung 22 geringer ist. Der Grund, dass die Dämpfungscharakteristik der variablen Dämpfungsschaltung 22 geringer ist, ist, dass ein Strom über die zweite PIN-Diode 25 in die erste PIN-Diode 24 fließt, selbst wenn die Verstärkungssteuerungsspannung Va abnimmt.

Daher ist hinsichtlich eines bestimmten Bereichs der Verstärkungssteuerungsspannung Va der Anteil der Dämpfung durch die variable Verstärkungsschaltung 23 an der Gesamtdämpfung größer, und die Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung 22 ist umgekehrt kleiner. Demgemäß ist der Pegel des Signals, das in die variable Verstärkungsschaltung 23 eingespeist wird, hoch, was die in der variablen Verstärkungsschaltung 23 erzeugte Verzerrung erhöht.

Hinsichtlich des FET selbst als ein Verstärkerelement, das in der variablen Verstärkungsschaltung 23 verwendet wird, ist bekannt, dass eine Dämpfung von ungefähr 100 dB oder mehr die Verzerrung erhöht. Falls eine Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung 22 niedrig ist, wenn ein derartiges Verstärkerelement verwendet wird, verschlechtert sich weiter die Gesamtverzerrung.

Wie zuvor beschrieben ist bei der herkömmlichen Verstärkungssteuerungsschaltung 21 eine Neigung der Dämpfungscharakteristika infolge der variablen Dämpfungsschaltung 22 in einer Stufe vor der variablen Verstärkungsschaltung 23 geringer als die der Dämpfungscharakteristika der variablen Verstärkungsschaltung 23. Das verursacht eine hohe Verzerrung.

Weitere Details bezüglich herkömmlicher Verstärkungssteuerungsschaltungen können in JP-A-54150056 gefunden werden.

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verstärkungssteuerungsschaltung zum Reduzieren einer Verzerrung bei dem Vorgang der Verstärkungssteuerung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird eine Verstärkungssteuerungsschaltung bereitgestellt, aufweisend: eine variable Dämpfungsschaltung und eine variable Verstärkungsschaltung, die einen FET als ein Verstärkerelement aufweist, wobei die Dämpfung der variablen Dämpfungsschaltung und die Verstärkung der variablen Verstärkungsschaltung unter Verwendung einer gemeinsamen Verstärkungssteuerungsspannung gesteuert werden und die variable Dämpfungsschaltung zwischen einem Signaleingangsende und der variablen Verstärkungsschaltung vorgesehen ist; und einen Emitterfolgertransistor, wobei zwischen dessen Emitter und der Masse ein Kondensator vorgesehen ist; wobei die variable Dämpfungsschaltung eine erste Diode, die in Serie in einen Signalübertragungspfad zwischen dem Eingangsende und der variablen Verstärkungsschaltung geschaltet ist, und eine zweite Diode aufweist, die zwischen dem Signalübertragungspfad und der Masse vorgesehen ist, wobei an deren Anode eine feste Vorspannung angelegt wird; und wobei die Verstärkungssteuerungsspannung an die variable Verstärkungssschaltung und an die Basis des Emitterfolgertransistors und von dem Emitter des Emitterfolgertransistors über eine Induktivität an die Anode der ersten Diode geliefert wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode der zweiten Diode an die Kathode der ersten Diode angeschlossen ist, und zwar an einem Punkt in dem Signalübertragungspfad, der zwischen der ersten Diode und der variablen Verstärkungsschaltung liegt, wobei die Kathoden der beiden Dioden gleichstrommäßig über einen Widerstand mit der Masse verbunden sind, und dass der in der ersten Diode fließende Strom aufgrund einer Abnahme der Verstärkungssteuerungsspannung abnimmt.

Vorzugsweise ist die erste Diode eine PIN-Diode und ist die zweite Diode eine PIN-Diode. Eine Richtung, in der ein in der ersten Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt, ist einer Richtung entgegengesetzt, in der ein in der zweiten Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt.

Erfindungsgemäß ist eine variable Verstärkungsschaltung mit dem Ausgang einer variablen Dämpfungsschaltung verbunden, so dass die Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung einsetzt, nachdem die Verstärkungsdämpfung durch die variable Verstärkungsschaltung einsetzt, wodurch eine Neigung der Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung steiler ist als die der Verstärkungsdämpfung durch die variable Verstärkungsschaltung. Folglich ist der Dämpfungsbetrag durch die variable Dämpfungsschaltung für die gleiche Verstärkungssteuerungsspannung größer, wodurch der Pegel des Signals, das in die variablen Verstärkungsschaltung eingespeist wird, abnimmt, was die in der variablen Verstärkungsschaltung erzeugte Verzerrung unterdrückt.

Erfindungsgemäß ist eine Richtung, in der ein in einer ersten PIN-Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt, einer Richtung entgegengesetzt, in der ein in einer zweiten PIN-Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt, wodurch bei dem Vorgang der Verstärkungssteuerung der in der zweiten PIN-Diode fließende Strom nicht in die erste PIN-Diode fließt. Folglich reduziert nur eine Abnahme der Verstärkungssteuerungsspannung den in die erste Diode fließenden Strom. Daher nimmt der Widerstandswert der ersten PIN-Diode schnell zu, und der Dämpfungsbetrag nimmt auch schnell zu.

Erfindungsgemäß kann durch Einstellen einer festen Vorspannung eine Verstärkungssteuerungsspannung eingestellt werden, die erhalten wird, wenn ein Strom in eine zweite PIN-Diode zu fließen beginnt. Daher kann bei der Verstärkungssteuerungsspannung, die erhalten wird, wenn eine Verzerrung in einer variablen Verstärkungsschaltung ansteigt, der Dämpfungsbetrag erhöht werden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass das Einsetzen der Dämpfung durch eine variable Dämpfungsschaltung einfacher verzögert wird als das Einsetzen der Verstärkungsdämpfung durch eine variable Verstärkungsschaltung.

Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei gilt:

1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Verstärkungssteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist eine graphische Darstellung, welche die Verstärkungsdämpfung durch eine Verstärkungssteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.

3 ist eine graphische Darstellung, die Charakteristika einer Verzerrung in einer Verstärkungssteuerungsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt.

4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine herkömmliche Verstärkungssteuerungsschaltung zeigt.

5 ist eine graphische Darstellung, die Verstärkungsdämpfung durch eine herkömmliche Verstärkungssteuerungsschaltung zeigt.

Eine erfindungsgemäße Verstärkungssteuerungsschaltung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt die Struktur einer erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung. 2 und 3 zeigen Dämpfungscharakteristika bzw. eine Verzerrungscharakteristik der erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung.

In 1 weist eine Verstärkungssteuerungsschaltung 1 eine variable Dämpfungsschaltung 2 und eine variable Verstärkungsschaltung 3 auf. Die variable Dämpfungsschaltung 2 ist zwischen einem Signaleingangsende 1a und der variablen Verstärkungsschaltung 3 vorgesehen. Eine gemeinsame Verstärkungssteuerungsspannung Va wird an die variable Verstärkungsschaltung 1 und die variable Verstärkungsschaltung 3 geliefert.

Die variable Verstärkungsschaltung 2 weist auf: eine erste PIN-Diode 4, die in Serie in einen Signalübertragungspfad 2a geschaltet ist, der das Eingangsende 1a und die variable Verstärkungsschaltung 3 verbindet; und eine zweite PIN-Diode 5, die in Serie zwischen den Signalübertragungspfad 2a und die Masse geschaltet ist. Die Kathode der zweiten PIN-Diode 5 ist mit der Kathode der ersten PIN-Diode 4 verbunden. Die Kathode der ersten PIN-Diode 4 und die Kathode der zweiten PIN-Diode 5 sind über einen Widerstand 6 gleichspannungsmäßig an die Masse angeschlossen. Eine Spannung, die unter Verwendung von Spannungsteilerwiderständen 7 und 8 durch Teilen einer Versorgungsspannung B erhalten wird, wird als eine feste Vorspannung über einen Widerstand 9 an die Anode der zweiten PIN-Diode 5 geliefert.

Ein Ende einer Hochfrequenzsperrdrosselinduktivität 10 ist mit der Anode der ersten PIN-Diode 4 verbunden, und deren anderes Ende ist an den Emitter des Emitterfolgertransistors 11 angeschlossen, wodurch die gemeinsame Verstärkungssteuerspannung Va an die Basis des Emitterfolgertransistors 11 geliefert wird.

Bei der variablen Verstärkungsschaltung 3 wird ein Dual-Gate-FET (nicht gezeigt) als ein Verstärkerelement verwendet. Ein Signal, das durch die variable Verstärkungsschaltung 2 gelaufen ist, wird auf ein erstes Gate des FET gegeben, und die gemeinsame Verstärkungssteuerungsspannung Va wird an ein zweites Gate des FET geliefert. Die gemeinsame Verstärkungssteuerungsspannung Va verringert sich ab 4 V. Wenn sie 4 V ist, sind, wie in 2 gezeigt ist, der Dämpfungsbetrag durch die variable Dämpfungsschaltung 2 und der Verstärkungsdämpfungsbetrag durch die variable Verstärkungsschaltung 3 ungefähr 0 dB, und der Dämpfungsbetrag erhöht sich, während die Verstärkungssteuerungsspannung Va abnimmt.

In anderen Worten, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung Va 4 V ist, fließt ein ausreichender Strom über den Emitterfolgertransistor 11 und die Drosselinduktivität 10 in die erste PIN-Diode 4 und einen Widerstand 6, während kein Strom in die zweite PIN-Diode 5 fließt, weil die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 7 und 8 derart festgelegt sind, dass eine Sperrspannung an die zweite PIN-Diode 5 angelegt wird. Demgemäß ist der Dämpfungsbetrag ungefähr 0 dB. Während die Verstärkungssteuerungsspannung Va ab 4 V abnimmt, nimmt die Kathodenspannung der ersten PIN-Diode 4 ab, und ein Strom beginnt in die zweite PIN-Diode 5 zu fließen. Daher wird das Signal, das in das Eingangsende 1a eingespeist wird, gedämpft, bevor es in die variable Verstärkungsschaltung 3 eingespeist wird.

In diesem Fall werden der in der ersten PIN-Diode 24 fließende Strom und der in der zweiten PIN-Diode 25 fließende Strom addiert, und die Summe fließt in den Widerstand 6.

Während die Verstärkungssteuerungsspannung Va abnimmt, nehmen auch der Drain-Strom der variablen Verstärkungsschaltung 3 und deren Steilheit ab, so dass die Verstärkung abnimmt.

Bei der variablen Dämpfungsschaltung 2 in der erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung 1 fließt bei dem Vorgang der Verstärkungssteuerung der in der zweiten PIN-Diode 5 fließende Strom nicht in die erste PIN-Diode 4. Folglich nimmt der in der ersten PIN-Diode fließende Strom nur aufgrund einer Abnahme der Verstärkungssteuerungsspannung Va ab. Demgemäß nimmt der Widerstandswert der ersten PIN-Diode 4 schnell zu, und der Dämpfungsbetrag nimmt schnell zu, wie durch die in 2 gezeigte Kurve "a" dargestellt ist. Die in 2 gezeigte Kurve "b" stellt die Verstärkungsdämpfungscharakteristika der variablen Verstärkungsschaltung 3 dar. Der Vergleich zwischen den Kurven "a" und "b" zeigt, dass bei einer Dämpfung von ungefähr 5 dB oder mehr, die Neigung der Dämpfungscharkteristika der variablen Dämpfungsschaltung 2 steiler ist als die Dämpfungscharkteristika der variablen Verstärkungsschaltung 3. Die Kurve C stellt die Summe der Dämpfung durch die variable Dämpfungsschaltung 2 und die Verstärkungsdämpfung durch die variable Verstärkungsschaltung 3 dar.

Folglich ist der Dämpfungsbetrag durch die variable Dämpfungsschaltung 2 im Bereich einer Dämpfung von ungefähr 5 dB hoch. Folglich nimmt der Pegel des Signals ab, das in die variable Verstärkungsschaltung 3 eingespeist wird, um die in der variablen Verstärkungsschaltung 3 erzeugte Verzerrung zu unterdrücken.

3 zeigt den Vergleich zwischen Verzerrungen der dritten Ordnung (IM3) der herkömmlichen Verstärkungssteuerungsschaltung 21 und der erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung 1. In 3 stellen die Kurven F0, F1, F2 und F3 die Eingangs- und Ausgangscharkteristika der Grundwellen dar, die erhalten werden, wenn der Gesamtdämpfungsbetrag 0 dB, 10 dB, 20 dB bzw. 30 dB ist. Die Kurven D1, D2 und D3 stellen die Charkteristika der Verzerrung der dritten Ordnung in der herkömmlichen Verstärkungssteuerungsschaltung 21 dar, die erhalten werden, wenn der Gesamtdämpfungsbetrag 10 dB, 20 dB bzw. 30 dB ist. Die Kurven d1, d2 und d3 stellen die Charkteristika der Verzerrung der dritten Ordnung in der erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung 1 dar, die erhalten werden, wenn der Gesamtdämpfungsbetrag 10 dB, 20 dB bzw. 30 dB ist. Wie man von dem Vergleich versteht, verbessert sich bei der erfindungsgemäßen Verstärkungssteuerungsschaltung im Einklang mit einer Erhöhung des Dämpfungsbetrages ein Schnittpunkt von D10 nach d10, D20 verbessert sich nach d20 bei einer Dämpfung von 20 dB, und D30 verbessert sich nach d30 bei einer Dämpfung von 30 dB.


Anspruch[de]
  1. Verstärkungssteuerungsschaltung (1), aufweisend:

    eine variable Dämpfungsschaltung (2) und eine variable Verstärkungsschaltung (3), die einen FET als ein Verstärkerelement aufweist, wobei die Dämpfung der variablen Dämpfungsschaltung und die Verstärkung der variablen Verstärkungsschaltung unter Verwendung einer gemeinsamen Verstärkungssteuerungsspannung (Va) gesteuert werden und die variable Dämpfungsschaltung zwischen einem Signaleingangsende (1a) und der variablen Verstärkungsschaltung vorgesehen ist;

    und einen Emitterfolgertransistor (11), wobei zwischen dessen Emitter und der Masse ein Kondensator vorgesehen ist;

    wobei die variable Dämpfungsschaltung eine erste Diode (4), die in Serie in einen Signalübertragungspfad (2a) zwischen dem Eingangsende (1a) und der variablen Verstärkungsschaltung geschaltet ist, und eine zweite Diode (5) aufweist, die zwischen dem Signalübertragungspfad (2a) und der Masse vorgesehen ist, wobei an deren Anode eine feste Vorspannung angelegt wird;

    und wobei die Verstärkungssteuerungsspannung (Va) an die variable Verstärkungsschaltung und an die Basis des Emitterfolgertransistors und von dem Emitter des Emitterfolgertransistors über eine Induktivität (10) an die Anode der ersten Diode (4) geliefert wird;

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Kathode der zweiten Diode an die Kathode der ersten Diode angeschlossen ist, und zwar an einem Punkt in dem Signalübertragungspfad (2a), der zwischen der ersten Diode und der variablen Verstärkungsschaltung liegt, wobei die Kathoden beider Dioden gleichstrommäßig über einen Widerstand (6) an die Masse angeschlossen sind, und dass der in der ersten Diode fließende Strom aufgrund einer Abnahme der Verstärkungssteuerungsspannung abnimmt.
  2. Verstärkungssteuerungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Diode eine PIN-Diode und die zweite Diode eine PIN-Diode ist und eine Richtung, in der ein in der ersten Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt, einer Richtung entgegengesetzt ist, in der ein in der zweiten Diode fließender Strom zunimmt oder abnimmt.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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