DE1283892B - Kaskodenschaltung mit Transistoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kaskodenschaltung mit Kollektorwiderstand an eine positive Potentialquelle zwei Transistoren, bei der eine Sättigung des in Basis- +V angeschlossen. Der Verbindungspunkt des Kolschaltung betriebenen ersten Transistors verhindert lektors des Transistors 12 mit dem Kollektorwiderwird, wenn der in Emitterschaltung betriebene zweite stand 16 ist an die Ausgangsleitung 18 angeschlossen. Transistor in Richtung auf den nichtleitenden Zu- 5 Die Basis des Transistors 14 liegt direkt an festem stand gesteuert wird. Potential, während der Emitter über einen Emitterin vielen Anwendungsgebieten, wie z. B. Verstär- widerstand 20 an einer negativen Potentialquelle — V ker, Mischer, logische Schaltungen, bieten Kaskoden- liegt. Der Emitter eines dritten Transistors 22 ist dischaltungen besondere Vorteile. Diese Vorteile liegen rekt mit dem Emitter des Transistors 14 verbunden, in günstigen Anpassungsbedingungen, in der Ver- 10 während der Kollektor des dritten Transistors 22 über besserung der Verstärkungseigenschaften, Verringe- , dem Kollektorwidprstand 24 ebenfalls mit der positirung des Rauschens und bei Verwendung als Schalt- ven Potentialquelle +V verbunden ist. Die Basen glied darin, daß unipolare Eingangssignale als Schalt- des Transistors 12 und des dritten Transistors 22 sind variable Verwendung finden können. Diese Vorteile jeweils an einen Signaleingang 26, 28 angeschlossen, werden aber beim Übergang zu höheren Frequenzen 15 Die hieran angelegten Eingangssignale können ent- bzw. zu höheren Schaltgeschwjndigkeiten durch den weder den positiven Pegel e_t oder einen negativen Nachteil überwogen, daß bei extrem hohen Eingangs- Pegel — e₂ einnehmen.

Signaländerungen Überschwingeigenschaften auf- Wenn den Eingangsklemmen 26 und 28 jeweils ein

treten, die durch Transistorsättigungserscheinungen negativer Signalpegel — e₂ zugeführt wird, dann sind bedingt sind. 20 die beiden Transistoren 12 und 22 nichtleitend. Beim

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, Anlegen eines negativen Potentials an der Basis des eine Kaskodenschaltung der genannten Art bereitzu- Transistors 12 ist .sein Emitterpptential infolge des stellen, ohne daß Sättigungserscheinungen bei den Emitter-Basis-Dioden-Spannurigsabfalls etwas stärker verwendeten Transistoren auftreten können, so daß negativ als der Wert des negativen Pegels —e₂. Das insbesondere eine Verwendung als Schaltglied bei ex- 25 sich dabei ergebende negative Potential gegenüber trem hohen Umschaltgeschwindigkeiten möglich ist. der Basis des Transistors 14 spannt seinen Koljektor-Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge- _; ,Basis-Übergang in Vorwärtsrichtung vor, was löst, daß bei einer Kaskodenschaltung zwischen dem zu einer Sättigung führt. Da nun aber der Transistor Verbindungspunkt der beiden Transistoren und der 12^: im nichtleitenden Zustand ist, kann auch kein über einem Widerstand auf festem Potential liegen- 30 Strom durch den Transistor 14 fließen, den Basis des ersten Transistors die Emitter-Kollek- Wird nun hingegen ein positiver Pegel e_x an der

tor-Strecke eines dritten Transistors geschaltet ist, Eingangsklemme 26 wirksam, dann wird der Trandessen Basis auf festem Potential liegt, -sistor 12 leitend, so daß.das dann wirksam werdende

Mit Hilfe des über den Widerstand gespeisten drit- Emitterpotential den Transistor 14 aus der Sättigung ten Transistors wird nämlich im einfachsten Fall 35 bringt. Sowie der Transistor 14 aus der Sättigung gebeim Nichtleiten des zweiten Transistors ein vorher langt, wird der Strom durch den Transistor 12 auf bestimmtes Potential am Kollektor des ersten Tran- den in Sperrichtung eingestellten Kollektorstrom sistors eingestellt, während gleichzeitig das Basis- durch den Transistor 14 begrenzt, potential des ersten Transistors derart abgesenkt Wird nun angenommen, daß ein hohes Potential e_t

wird, daß sich am zugeordneten PN-Übergang keine 40 an der Eingangsklemme 28 anliegt, dann wird der Raumladung ausbilden kann. dritte Transistor 22 leitend, indem sich gleichzeitig

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfin- sein Emitterpotential erhöht. Hierdurch wird der dungsgemäßen Kaskodenschaltung ergibt sich beim Emitter-Basis-Übergang des Transistors 14 in Sperr-Einsatz als Verknüpfungsglied,, bei dem die erste richtung vorgespannt, so daß dieser nichtleitend wird, Schaltvariable der Basis des zweiten Transistors und 45 indem gleichzeitig der Stromfluß durch den Trandie zweite Schaltvariable dem Emitter des ersten sistor 12 unterbrochen wird.

Transistors zugeführt wird. In diesem Fall ist dann Diese bekannte Schaltungsanordnung arbeitet zuselbstverständlich ein Kollektorwiderstand für den friedenstellend bei relativ geringen Schaltgeschwinzweiten Transistor und ein Emitterwiderstand für den digkeiten, wohingegen sich Schwierigkeiten.. zeigen, ersten Transistor vorgesehen, während das Ausgangs- 50 wenn zu höheren Schaltgeschwindigkeiten übergegansignal am Kollektorwiderstand abgegriffen wird, In gen wird. Wie oben gezeigt, wird bei niedrigen Pean sich bekannter Weise kann dabei die zweite Schalt- gein — e₂ an den Eingangsklemmen 26 und 28 der variable über einen Emitterfolger zugeführt werden, Transistor 14 infolge, der Vorwärtsvorspannung seidessen Emitterwiderstand gleichzeitig den Emitter- nes Kollektor-Basis-Übergangs im Sättigungszustand widerstand der Kaskodenschaltung bildet. 55 gehalten. Dies hat jedoch zur Folge, daß sich eine

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nicht vernachlässigbare Raumladung am Kollektorder nachfolgenden Beschreibung, die an Hand eines Basis-Übergang des Transistors 14 bildet. Werden Ausführungsbeispiels mit Hilfe der nachstehend auf- nun gleichzeitig hohe Potentiale e_x gleichzeitig den geführten Zeichnungen die Erfindung näher erläu- Eingangsklemmen 26 und 28 zugeführt, dann läßt tert, und aus den Patentansprüchen. Es zeigt 60 _sj_ch keine Änderung im Ausgangspotential auf der

F i g. 1 einen Schaltkreis in bekannter Ausführung, Ausgangsleitung 18 feststellen. Im einzelnen zeigt F i g. 2 einen Schaltkreis gemäß vorliegender Er- sich nämlich, daß, während Transistor 12 infolge des ■ findung. an der Eingangsklemme 26 wirksamen hohen Poten-

Bei der in F i g. 1 gezeigten bekannten Schaltungs- tials leitend wird und der Transistor 22 ebenfalls leianordnung ist der Emitter des Transistors 12 direkt 65 tend wird, der hierdurch bedingte Strom den Emittermit dem Kollektor des Transistors 14 verbunden, so Basis-Übergang des gesättigten Transistors 14 in daß beide Transistoren eine Kaskodenschaltung bil- Sperrichtung vorspannt. Auf Grund dieses Vorgangs ' den. Der Kollektor des Transistors 12 ist über einem wird ein Stromfluß durch den Transistor 12 verhin-

Claims (3)

1. 3 4

   dert und damit ein Potentialabfall auf der Ausgangs- ter-Basis-Übergang des Transistors 34 in Sperrichtung leitung 18. Tatsächlich ergibt sich, wenn der Tran- vorzuspannen, so daß dieser dann keinen Einfluß auf sistor 14 bei in den leitenden Zustand gelangtem die Schaltungsanordnung besitzt. Als Ergebnis ist das Transistor 22 nichtleitend wird, daß der leitende Zu- an die Basis des Transistors 14 über die Leitung 30 stand des Transistors 12 einen idealen Strompfad zur 5 angelegte Potential auf Grund des Basisstromes geAufladung der Kollektor-Basis-Kapazität des Tran- ringfügig kleiner als Erdpotential, so daß die Kassistors 14 darstellt. Auf Grund der Tatsache, daß sich kodenschaltung in normaler Weise wirksam ist. Der eine spürbare negative Raumladung am Kollektor- in diesem Fall durch den Transistor 12 fließende Basis-Übergang des Transistors 14 während des An- Strom gelangt also über den Transistor 14 und seinen liegens eines niedrigen Potentials — e₂ an der Basis io Emitterwiderstand20 zur Potentialquelle —F.
   des Transistors 12 bildet, ergibt sich beim Leitend- Wird nun das Potential an der Eingangsklemme 26 werden des Transistors 12 ein Stromfluß über den auf den negativen Pegel — e₂ gebracht, dann wird der Kollektorwiderstand 16, so daß diese negative La- Emitter-Basis-Ubergang des Transistors 12 in Sperrdung abgeleitet wird. Hierdurch wird ein nennens- richtung vorgespannt, so daß dieser nichtleitend wird, werter Abfall im Potential auf der Ausgangsleitung 15 Das hat zur Folge, daß das Potential am Verbin-18 herbeigeführt, bis die Ladung am Kollektor-Basis- dungspunkt 36 auf einen Pegel absinkt, der stärker Übergang des Transistors 14 durch den Ladestrom negativ als der Wert — e<, ist, und zwar um einen Beüber den Kollektorwiderstand 16 ausgeglichen ist. trag, der gleich dem Spannungsabfall an der Emitter-Diese unerwünschte Wirkung läßt sich nicht fest- Basis-Diode des Transistors 12 ist. Das sich damit stellen, wenn die Anstiegsflanken der an die Ein- 20 am Verbindungspunkt 36 ergebende Potential ist hingangsklemmen 26 und 28 angelegten Eingangssignale reichend negativ gegenüber Erdpotential, so daß der hinreichend abgeflacht sind. Beim Anlegen solcher Emitter-Basis-Übergang des Transistors 34 in Vor-Eingangssignale, deren Anstiegsflanken nicht so steil wärtsrichtung vorgespannt wird und der Transistor sind, steht ein ausreichendes Zeitintervall zur Ent- damit leitend wird. Durch diesen Vorgang wird der ladung der Kollektor-Basis-Kapazität des Transistors 25 Verbindungspunkt 36 auf einem Potential gehalten, 14 zur Verfügung, so daß das obenerwähnte negative das negativ gegenüber Erdpotential ist, und zwar um Überschwingen auf der Ausgangsleitung 18 nicht auf- den Betrag der sich aus dem Spannungsabfall an der treten kann. Emitter-Basis-Diode des Transistors 34 ergibt. Außer-

   Zur Erläuterung der Schaltungsanordnung nach dem fließt ein Strom Z₁ über den Strompfad: Wider-F i g. 2 wird zunächst darauf hingewiesen, daß gleiche 30 stand 32, Transistor 34, Transistor 14, Widerstand 20. Schaltelemente wie in Fig. 1 in gleicher Weise be- Dieser Strom läßt das Potential auf der Leitung30 zeichnet sind. Schaltungsmäßig ergibt sich allerdings abfallen, so daß das Basispotential des Transistors 14 der Unterschied, daß die Basis des Transistors 14 gegenüber dem festgehaltenen Kollektorpotential am über eine Leitung 30 und den Widerstand 32 an Erde Verbindungspunkt 36 entsprechend absinkt. Anstatt liegt. Die Leitung 30 ist andererseits mit dem Kollek- 35 nun, wie für den gleichen Fall bei der bekannten tor eines vierten Transistors 34 verbunden, dessen Schaltungsanordnung beschrieben, eine Vorwärtsvor-Basis an Erde liegt und dessen Emitter am Verbin- spannung zu erhalten, wird die Vorspannung in Sperrdungspunkt 36 sowohl mit dem Emitter des Tran- richtung am Kollektor-Basis-Übergang des Transistors 12 als auch mit dem Kollektor des Transistors sistors 14 erhöht und damit seine Sättigung verhindert. 14 verbunden ist. 40 Wird das Potential an der Eingangsklemme 26

   Wie im Zusammenhang mit der Erläuterung der wiederum auf den hohen Potentialpegel e_t erhöht, Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 dann steigt das Potential am Verbindungspunkt 36 bereits festgestellt, treten dort die Hauptschwierig- an, so daß der Transistor 34 nichtleitend wird und keiten auf, wenn die Basis des Transistors 12 ein damit der Stromfluß durch den Widerstand 32 unternegatives Potential — <?₂ erhält. Bei dieser Bedingung 45 brachen wird. Das hat dann wiederum zur Folge, daß ist dann der Transistor 12 nichtleitend, so daß dann das Basispotential des Transistors 14 nahezu auf auch dessen Emitter auf negativem Potential liegt. Erdpotential ansteigt. Aus dem oben beschriebenen Das bedeutet hinwiederum, wie bereits ebenfalls ge- Vorgang ist ersichtlich, daß die Sättigungssteuerungssagt, daß im Fall der Fig. 1 der Kollektor-Basis- wirkung des Transistors 34 nur dann wirksam ist. Übergang des Transistors 14 in Vorwärtsrichtung 50 wenn das Potential an der Eingangsklemme 26 auf vorgespannt und damit der Transistor gesättigt ist. einem niedrigen Pegel ist. Während aller anderen Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 hingegen Zeitabschnitte bleibt der Transistor 34 im wesentverhindert der vierte Transistor 34 im Zusammen- liehen ohne Einfluß auf die Schaltungsanordnung,
   wirken mit dem Widerstand 32, daß sich ein solches Wenn in obenstehender Erläuterung nicht weiter Ergebnis einstellen kann. Bei der nachfolgenden Be- 55 auf die Wirkungsweise des Transistors 22 eingeganschreibung ist vorausgesetzt, daß der Transistor 22 gen wird, dann läßt sich darauf hinweisen, daß hiernichtleitend ist und damit also ohne Einfluß ist. Das mit im wesentlichen die gleiche Funktion durchgebedeutet, daß der Transistor 14 in den leitenden Zu- führt wird, wie es bereits für die Schaltungsanordstand gelangen kann, wenn immer der Transistor 12 nung nach F i g. 1 beschrieben ist.
   leitend wird. 60

   Beim Anlegen eines positiven Potentials an der Patentansprüche:
   Eingangsklemme 26, also eines Pegels e_v wird der

   Emitter-Basis-Übergang des Transistors 12 in Vor- 1. Kaskodenschaltung mit zwei Transistoren, wärtsrichtung vorgespannt, so daß der Transistor 12 bei der eine Sättigung des in Basisschaltung beleitend wird. Unter diesen Voraussetzungen ist das 65 triebenen ersten Transistors verhindert wird, wenn sich am Verbindungspunkt 36 einstellende Potential der in Emitterschaltung betriebene zweite Tranunter der Wirkung des positiven Potentials an der sistor in Richtung auf den nichtleitenden Zustand Eingangsklemme26 ausreichend hoch, um den Emit- gesteuert wird, dadurch gekennzeich-

   net, daß zwischen dem Verbindungspunkt (36) der beiden Transistoren (12, 14) und der über einem Widerstand (32) auf festem Potential liegenden Basis des ersten Transistors (14) die Emitter-Kollektor-Strecke eines dritten Transistors (34) geschaltet ist, dessen Basis auf festem Potential liegt.
2. 2. Kaskodenschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in logischen Verknüpfungsschaltungen.
3. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen