DE1935611C - Aktiver Gegentaktmodulator - Google Patents

Description

DIo Erfindung betrifft einen durch sinusförmige , Trllgorspunnungen ansteuerbaren, aktiven Gegentaktmodulator mit sprungartig umschaltenden Schaltelementen.

Der, Modulator cntliillt in an sich bekannter Weise S zwei oder im Falle des Doppel-Gogentnktmodulators vier Schaltelemente, im allgemeinen Transistoren, die für die den Modulator steuernde Trägerfrequenz parallel und für die umzusteuernde Signalfrequenz im Gegentakt geschaltet sind. Gesteuert durch die TrIl- xo gerfrequenz sollen die Schaltelemente Im Falle des Gegentaktmodulator als Ein-VAus-Schaltcr, im Falle des Doppel-Gegentaklmodulators paarweise als Umschalter wirken. Der insbesondere mit Rücksicht auf die Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukte wesentlichen Wirkung der Schaltelemente als idealer Schalter, d. h. dem im Vergleich zur Periodendaucr der Trägerfrequenz raschen Umschalten von einem in den anderen Schaltzustand, steht die gekrümmte Kennlinie der Transistoren wie auch der so früher in Modulatoren verwendeten Dioden entgegen, die die Schallelemente erst nach dem Überschreiten einer physikalisch gegebenen Schwellenspannung leitend werden laßt.

Um einen raschen Übergang vom einen in den anderen Zustand der Schaltelemente zu erreichen, wurden lange Zeit sehr hohe, im allgemeinen sinusförmige Triigerspannungen verwendet, zu deren Erzeugung verhältnismäßig aufwendige Verstärker mit naehgeschaltetcn Filtern notwendig sind.

Eine andere Möglichkeit zum raschen Umschalten der Schaltelemente besteht in der Verwendung von gegenüber dem genannten Verfahren verhältnismäßig kleinen, jedoch rechteckförmigen Trägerspannungen, zu deren Erzeugung ebenfalls ein zusätzlicher Aufwand notwendig ist. Geeignete pulsumformende Schaltungen zum Erzeugen rechtcckförmigcr Trägerspannungen aus anders geformten Schwingungen sind vor allem mono- oder bistabile Kippschaltungen oder die z. B. als Schmitt-Trigger bekannten Schaltungen, die erst beim Überschreiten einer bestimmten Spannungsschwelle ein kräftiges Signal abgeben.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 1 591 608), die aktiven Schaltelemente eines Gegentaktmodulator für eine als Impulsformerstufe dienende Schaltstufe mitzuverwenden.

Es bestand die Aufgabe, Schaltungsanordnungen der letztbeschriebenen Art technisch zu verbessern und möglichst auch in wirtschaftlicherer Weise auf- so zubauen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe verwendet Differenzverstärker zur Verstärkung und Umformung einer der Trägerfrequenz entsprechenden Sinusschwingung in die den Modulator steuernde Rechteckspannung und ist-dadurch gekennzeichnet, daß eines der aktiven Elemente der Differenzverstärker zugleich eines der aktiven Schaltelemente des Gegentaktmodulator bildet, wobei die Trägerfrequenz unmittelbar nur die zweiten der aktiven EIemente der Differenzverstärker steuert.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dazu zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Gegentaktmodulator,

F i g. 2 die Anwendung der Erfindung für zwei mit derselben Frequenz gesteuerte Gegentaktmodulator«;^

Flg.3 einen erflndungsgemilßen Doppel-Gegentaktmodulator.

In Fig. 1 bilden die Transistoren TsI und Ts3 mit don Transformatoren TrX und Tr 2 die an sich bekannte Grundschaltung eines Gegentaktmodulator, mit dem Signaleingang E und dem Ausgang A 1 für das umgesetzte Signal. Die Enden der Sekundärwicklung des Transformators TrI sind jeweils mit der Basis eines der Transistoren Ts2 bzw. Ti3 verbunden. Abweichend von den bekannten Schaltungen liegt nicht nur der Miitelabgriff der Primärwicklung des Transformators Tr2, sondern auch der Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators TrI, dieser über einen Kondensator C 2 an Masse. Der Transistor Ts 2 bildet zusammen mit dem zusatzlichen Transistor Ti 1 und dem beiden Transistoren gemeinsamen Emittervorwiderstand R I einen ersten und der Transistor Ts3 zusammen mit dem zusätzlichen Transistor Ts4 und dem beiden Transistoren gemeinsamen Emittervorwiderstand R 2 einen zweiten Differenzverstärker. Die Basen der die Transistoren Ts2 bzw. Ts3 zu Differenzverstärkern ergänzenden Transistoren Ts 1 und Ts4 liegen parallel und über einen Kondensator C1 am Trägereingang T. Die Basen aller Transistoren haben die gleiche Vorspannung, die im gezeigten Beispiel über einen gemeinsamen, aus den Widerständen R S und R 6 bestehenden Basisspannungsteiler gewonnen wird. Die zwischen dem Abgriff des Basisspannungsteilers R S, R 6 einerseits und den Basen der Transistoren Ts 2 und Ts3 bzw. den Basen der Transistoren TsI und Ts4 liegenden Widerstände Λ3 und A4 dienen der Entkopplung der Basen der Transistoren Ti2 und Ti 3 des eigentlichen Modulators gegenüber den Basen der Transistoren Tv 1 und Ts4. Die Basisvorspannung der vier Transistoren ist so gewählt, daß ohne zugeführte Trägerfrequenz die Transistoren einen einheitlichen mittleren Strom ziehen. Die über den Trägereingang T zugeführte Träger-Wechselspannung erhöht bzw. erniedrigt die Basisspannung der Transistoren TvI und Ts4 gleichphasig und erhöht bzw. erniedrigt damit die Leitfähigkeit dieser Transistoren. Infolge der bekannten Eigenschaften der Differenzverstärker genügt eine sehr kleine Erhöhung der Leitfähigkeit des angesteuerten Transistors eines Differenzverstärkers, daß dieser den gesamten, über den gemeinsamen Emittervorwiderstand fließenden Strom übernimmt, weil dabei die Emitterspannung des zweiten Transistors so weit absinkt, daß dieser sperrt. Umgekehrt übernimmt bei einer sehr kleinen Erniedrigung der Leitfähigkeit des angesteuerten Transistors der zweite Transistor den gesamten Strom über den Emittervorwiderstand, so daß der angesteuerte Transistor vollständig sperrt. Es genügt daher.eine kleine Träger-Wechselspannung, um die Transistoren Ti2 und Ts3 des eigentlichen Modulators bei raschem Übergang vom einen in den anderen Zustand entweder voll durchzusteuern oder vollständig zu sperren, wobei die ergänzenden Transistoren Ti 1 und Ti 4 jeweils den anderen Zustand einnehmen.

Als Vorteil der in F i g. 1 wiedergegebenen Schaltung ergibt sich auf der Eingangsseite eine gegenüber bekannten Schaltungen wesentlich bessere Dämpfung der Trägerfrequenz.

Eine Weiterentwicklung der Anordnung nach F i g. 1 ist in F i g. 2 dargestellt. Dabei bilden die die aktiven Schaltelemente 7'i2 und Ts3 eines ersten

Gegentaktmodulator zu DiiTerenzverstUrkern ergUnzenden aktiven Elemente TiI und Ts4 die aktiven Schaltelemente eines zweiten mit derselben Frequenz gesteuerten Gegentaktmodulator zur Umsetzung «ines zweiten Signals. Der erste Gegentaktmodulator a besteht aus den Transistoren TsZ und Ts3 und den Transformatoren Tr 1 und TrZ mit dem Eingang £1 und dem Ausgang A 1, der zweite Gegentaktmodulator aus dui Transistoren TsI und Ts4 und den Transformatoren 7>3 und TrA mit dem Eingang £2 und dem Ausgang A 2. Jeweils ein Transistor eines der Gcgentaktmodulatoren bildet mit einem Transistor des zweiten Gegentaktmodulator einen Differenzverstärker mit einem für beide Transistoren gemeinsamen Emittervorwiderstand Λ1 bzw. R 2. Nur einer der zwei Gegentaktmodulator, im gezeigten Beispiel der zweite, wird durch die Trägerfrequenz unmittelbar gesteuert. Zu jedem Zeitpunkt sind nur die Transistoren eines der zwei Gegentaktmodulatoren leitend, die Transistoren des anderen Gegentakt- ao modulators gesperrt. Vergleichbare Teile sind in den F i g. 1 und 2 gleich bezeichnet.

Der Vorteil der Anwendung nach Fig. 2 ergibt sich durch die Einsparung, insbesondere von aktiven Bauelementen zum Erzeugen der rechteckförmigen as Steuersignale.

Rechteckförmige Signale zum Steuern weiterer Gegentaktmodulator mit derselben Frequenz können an einem gemeinsamen Kollektorvorwiderstand Rl der die Transistoren Ts2 bzw. Ts3 des Gegentaktmodulators nach F i g. 1 zu DifTerenzverstärkern ergänzenden Transistoren TsI und Ts 4 am Ausgang abgenommen werden.

Dieses Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Anzahl der mit derselben Frequenz zu steuernden Modulatoren ungerade ist.

Die Anwendung der Erfindung auf einen an sich bekannten Doppel-Gegentaktmodulator zeigt die F i g. 3. Der Doppel-Gegentaktmodulator besteht aus den Transistoren Ts 2 und Ts 3 in den Längszweigen, den Transistoren TsI und Ts 4 in den Diagonalzweigen, dem Transformator Tr 1 mit zwei Sekundärschaltungen und dem Transformator Tr 2. Jeweils ein Transistor Ts 2, Ts 3 der Längszweige bildet mit einem Transistor der Diagonalzweige TsI, Ts4 in Verbindung mit einem gemeinsamen Emittervorwiderstand RX bzw. R2 einen Differenzverstärker. Nur entweder die Transistoren Ts 2, Ts3 in den Längszweigen oder, wie im gezeigten Beispiel, die Transistoren TsI, Ts4 in den Diagonalzweigen werden von der Trägerfrequenz über ihre Basen un-' mittelbar gesteuert. Die gegenphasige Steuerung der Transistoren der anderen Zweige erfolgt über die miteinander verbundenen und über einen gemeinsamen Vorwiderstand gekoppelten Emitter je eines der Transistoren eines Längs- und eines Diagonalzweiges. Vergleichbare Teile sind in Fig. 3 ebenso bezeichnet wie in den F i g. 1 und 2.

Neben dem Vorteil der Einsparung von Bauelementen für einen getrennten Former für die BiI-dung einer rechteckförmigen Trägerfrequenz hat die Schaltung des Doppel-Gegentaktmodulator» den weiteren, erheblichen Vorteil, daß dafür nicht wit, bei Üblichen Doppcl-Gogentuktmodulutoron ein weiterer Transformator für die Trägerfrequenz zur gogenphttsigen Steuerung der aktiven Schaltelemente in den LUngs- bzw. Diagonalzweigen erforderlich ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Aktiver Gegentaktmodulator mit sprungartig umschaltenden Schaltelementen, bei dem die die Schaltelemente steuernden Spannungen durch zwei mit einer Sinusspannung angesteuerte Differenzverstärker gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eines der aktiven Elemente der Differenzverstärker (Tv 2, Ts3; zugleich eines der aktiven Schaltelemente des Gegentaktmodulator bildet, wobei die Trägerfrequenz unmittelbar nur die zweiten der aktiven Elemente (TsI, 7s4) der Differenzverstärker steuert (Fig. 1).

2. Aktiver Gegentaktmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten der aktiven Elemente der Differenzverstärker (TsI, T.v4) zugleich die aktiven Schaltelemente eines zweiten, mit derselben Frequenz gesteuerten Gegentaktmodulator bilden (Fig. 2).

3. Aktiver Gegentaktmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die /weiten der aktiven Elemente (TvI, Tv4) der Differenzverstärker als aktive Schaltelemente in den Diagonalzweigen des Gegentaktmodulator liegen und mit diesem einen Doppel-Gegentaktmodulator bilden (F i g. 3).

4. Aktiver Gegentaktmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten der aktiven Elemente (TsI, Ts4) der Differenzverstärker an einem gemeinsamen Kollektorvorwiderstand (Λ7) eine verstärkte, rechteckförmige Trägerspannung zur Steuerung weiterer Gegentaktmodulatorcn liefern (Fig. 1).

5. Aktiver Gegentaktmodulator nach den Ansprüchen 1,2,3 und 4 mit Transistoren als aktive Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren eine solche Basisvorspannung erhalten, daß sie ohne steuernde Frequenz einheitlich einen mittleren Kollektor-Emitter-Strom ziehen, daß jeweils nur einer der zwei Transistoren jedes der zwei Differenzverstärker durch die steuernde Frequenz über seine Basis angesteuert und die gegenphasige Steuerung des zweiten Transistors desselben DifTerenzverstärkers durch die miteinander verbundenen und über einen gemeinsamen Vorwiderstand gekoppelten Emitter der Transistoren desselben DifTerenzverstärkers bei konstant gehaltener Basisspannung des zweiten Transistors erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen