DE2457549C2 - Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Wechselspannungen unterhalb eines vorgegebenen Amplitudenschwellwertes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Schaltungen dieser Art finden vor allem auf dem Gebiet der NF-Technik Anwendung.

Eine bekannte Schaltung dieser Art zeigt die beigefügte Fig. 1. Zwischen zwei Eingängen IA und IS sind eine Unterdrückungsdiode 2, ein Lastwiderstand 3 sowie eine Vorspannungsquelle 4 zur Einstellung der Unterdrückungsschaltung in Reihe geschaltet Vom Widerstand 3 sind zwei Ausgänge 5 A, 5Bherausgeführt

Bezeichnt mand ie Durchlaßspannung der Diode 2 mit Vb und mit Vo die Spannung der Vorspannungsquelle 4, dann wird die Diode 2 leitend, wenn die Eingangsspannung Vi die Bedingung Vi > Vo+ V₀ erfüllt. Unter dieser Bedingung fließt ein Strom durch den Lastwiderstand 3, so daß man an den Ausgängen 5a und 5B eine Ausgangsspannung Vj entsprechend dem schraffierten Teil in F i g. 1 erhält.

Für die Schaltung der Fig. 1 gilt für die Unterdrükkung folgende Beziehung;

V₂=V₁-Vd-V₀.

Der durch die Diode 2 fließende Strom / läßt sich durch die folgende Beziehung ausdrucken:

Die Beziehung zwischen der Eingangsspannung Vi und der Ausgangsspannung Vj wird daher bei der Bedingung von Via Vd+ Vo nichtlinear.

Um Signalverzerrungen zu vermeiden, sollte die Vr V2-Kennlinie jedoch linear verlaufen und außerdem einstellbar sein. Diese Forderungen lassen sich jedoch mit der erläuterten bekannten Schaltung nicht erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung der eingangs genannten Art so zu verbessern, ίο daß sich eine verzerrungsfreie einstellbare Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal ergibt

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltun-V5 gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die vorgeschlagene Ausführung wird erreicht, daß die Spannung der Vorspannungsquelle in Abhängigkeit von der Durchlaßspannung am Halbleiterübergang geändert wird. Dadurch läßt sich der Amplitudenschwellwert bzw. die Unterdrückungsschwelle einstellen, lsi die Spannung der veränderlichen Vorspannungsquelle gleich der Durchlaßspannung der Diode, so erhält man eine lineare Beziehung zwischen Ein- und Ausgangssignal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 2 bis 5 beispielsweise erläutert Es zeigt

F i g. 2 eine Prhrzipdarstellung der Unterdrückungsschaltung,

F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung und

F i g. 4 und 5 Schaltbilder praktischer Ausführungsformen.

Anhand von F i g. 2 sei nun ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Unterdrückungsschaltung erläutert. Hierbei ist 1 eine Signalquelle, 1/4, 15 sind Eingänge, 2 eine Unterdrückungsdiode. 3 ein Lastwiderstand sowie 4 eine Vorspannungsquelle zur Einstellung einer Unterdrückungsschweüe. Außerdem ist eine veränderbare Vorspannur.gsque.ie 6 in Reihe zur Spannungsquelle 4 bzw. zur Signalquelle 1 geschaltet; eine Detektorschaltung 7 liegt parallel zur Diode 2 zur Ermittlung einer Spannung an der Diode 2. Ein Ausgangssignal der Detektorschaltung 7 wird der veränderbaren Vorspannungsquelle 6 zugeführt und steuert diese. Ausgänge 5Λ und 5Ssind wie im Falle der F i g. 1 mit den bieden Enden des Widerstandes 3 verbunden.

Bezeichnet man die Spannung der Vorspannungsquelle 6 mit« Vd (wobei α eine Konstante ist) und wählt man im übrigen die selben Symbole Vo, Vi, Vj und Vo wie bei der Schaltung der Fig. 1, so gelten für die Unterdrückungsschaltung der Fig. 2 folgende Gleichungen:

" V₁ = h - (I - a) V_n- V₁

/ - Λ exp

Es ergeben sich damit die in F i g. 3 dargestellten Vi* Vj-Kennlinien mit α als Parameter. Der Fall <x = 0 in Fig.3 entspricht dem Falle der Fig. 1, wobei in der Nähe der Unterdrückungsschwelle eine Nichtjinearität vorhanden ist Bei

A=IgUtV₂-Vi-V₀;

die V\' VrKennlinie wird daher streng linear. Im Fälle

«>1 ist die Vr VrCharakteristik umgekehrt gekrümmt gegenüber dem Fall der Fig. 1. Wird daher bei der Schaltung nach F i g. 2 die Vorspannungsquelle 6 mit dem Ausgangssignal der Detektorschaltung 7 so gesteuert, daß die Spannung der Vorspannungsquelle 6 einer Spannung <xVd entspricht, die proportional zur Spannung Vb an der Diode 2 ist, so erhält man eine Unterdrückungsschaltung, deren V_r Vo-Charakteristik wie in F i g. 3 dargestellt verläuft Wird insbesondere die Schaltung n-.it oc=l gesteuert, macht mast also die Spannung der Vorspannungsquelle 6 gleich der Spannung Vd an der Diode 2, so erhält man eine lineare VrVi-Kennlinie.

Somit wird die Unterdrückungsschwelle, die bestimmt wird durch die Spannung V₀ der Spannungsquelle 4 und die Spannung der Vorspannungequelle 6, in Abhängigkeit von der Spannung Vb an der Diode 2 variiert, um die gewünschte Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Kennlinie zu erhalten.

F i g. 4 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der Unterdrückungsschaltung. Ein Eingangsanschluß \A ist über die Reihenschaltung einer Diode 10, eines Lastwiderstandes 11 und eines Widerstandes 12 mit Masse verbunden. Ein Differenzverstärker 20 ermittelt eine Spannung Vb an der Diode 10. Dieser Differenzverstärker 20 enthält einen Transistor 21, dessen Basis mit dem Eingangsanschluß \A und dessen Kollektor über einen Widerstand 13 mit einer Spannungsquelle 31 (Spannung + V_1x) verbunden ist Ferner enthält dieser Differenzverstärker 20 einen Transistor 22, dessen Basis an den Verbindungspunkt zwischen Diode 10 und Widerstand 11 angeschlossen ist, dessen Kollektor mit dem Spannungsquellenanschluß 31 verbunden ist und dessen Emitter über einen Widerstand 14 mit dem Emitter des Transistors 21 und über einen Widerstand

15 an Masse angeschlossen ist.

Um mit dem vom Differenzverstärker 20 ermittelten Signal die Unterdrückungsschwelle der Unterdrükkungsschaltung zu steuern, sind Transistoren 24 und 25 vorgesehen. Der Kollektor des Transistors 21 ist an die Basis des Transistors 24 angeschlossen, dessen Kollektor mit dem Spannungsquellenanschluß 31 verbunden ist und dessen Emitter über die Reihenschaltung von Widerständen 16 und 17 an Masse liegt; die Basis des Transistors 25 ist an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 16 und 17 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 25 ist mit dem Spannungsquellenanschluß 31 und der Emitter des Transistors 25 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 11 und 12 verbunden.

In dieser Schaltung wirkt der von den Transistoren 24 und 25 gebildete Schaltungsteil als Vorspannungsquelle 4 sowie als veränderbare Vorspannungsquelle 6, um zusammen mit der Spannung am Widerstand 12 die Unterdrückungs^chwelle festzulegen. Man erhält somit ein abgeschnittenes Ausgangssignal am Widerstand 11. In diesem Falle wird die Spannung Vp an der Diode 10 durch den Differenzverstärker 20 ermittelt, und es wird eine Spannung entsprechend dieser ermittelten Spannung Vo über die als Emitterfolger geschalteten Transistoren 24, 25 dem Widerstand 12 zugeführt Werden die Widerstandswerte der Widerstände 13,14,

16 und 17 geeignet gewählt, So kann man am Widerstand il ein Ausgangssignal mit einer beliebigen gewünschten Kennlinie (entsprechend einer der Kennlinien in F i g. 3) ktikten.

Bezeichnet man die Widerstandswerte der Wider· itllnde 13,14,16 und W mit R₃, R₄, Re und R₇ und wählt man für die Spannungen an den einzelnen Teilen bzw. Punkten die in F i g, 4 angegebenen Symbole, vernachläßigt man schließlich die Basisströme der Transistoren, so gilt folgende Beziehung:

(V Vbex - V_BE2)
Man erhält daraus folgende Beziehung:
V_n = Vcc - IeiRj

= Vcc-~V_D
Der Strom I_E4 läßt sich damit wie folgt ausdrucken:

τ / T/ J/ \ I f D _l_ D \

¹EA ~ \^VC\ "BE4 ) ' {^6 "** ^Λ7 )

■ - - I\ J J_{1 ΛΤ} ι/η , π ,

Für die Spannung V_{E 5} erhält man dann nachstehende Beziehung:

% - Vbes

= (Vcc - jj Vd- V_beJ RiZ(R₆ +R,)- V_BE5

= -V₀-R₃- R₁-Ri(R₆ +R₁)

Vbe*) RiIU\ + R₁)- V_BEi

Für die Ausgangsspannung V₂ gilt dann:
V₂ = V_x-V₀- V_Ei

= V_x-[I-Ri R₇ZR₄ (R₆ +R₁)) V₀ - (Vcc - V₈^)R₁I(R₆ + R₁) - V_BES

Da die Transistoren 24 und 25 in ihrem aktiven Bereich betrieben werden, sind die Spannungen V_BE4 und Vbes bei einer schwachen Änderung ihrer Kollektorströme konstant Da bei der Diode 10 der Übergang vom nichtleitenden in den leitenden Zustand ausgenutzt wird, wird die Spannung V_D an der Diode 10 veränderbar. Bezeichnet man eine Änderung der Eingangsspannung V· mit Δ V\ und eine Änderung der Avgangsspannung V₂ mit AV₂, so gilt die folgende Beziehung:

AV₂= AV_x-(l-a) V_D

a = R₃-R₁ZR₄ (R₆ + R₇)

Werden die Widerstands werte R₃, R₄, R₆ und R₇ der Widerstände 13,14,16 und 17 geeignet gewählt, so kann man jede der Unterdrückungskennlinien atr Fig.3 erzielen. Wählt man beispielsweise die V/iderstandswerte so, daß die Bedingung «=1 erfüllt ist, so wird AV₂=AV_x.

Man kann daher eine Eingangsspannungs-Ausgangsspannungs-Kennlinie einstellen, die nicht von der Kennlinie der Diode 10 abhängt

Mit der Schaltung erzielt man somit eine beliebige gewünschte Unterdrückungskennlinie, insbesondere auch eine solche mit guter Linearität. Wird hierfür nicht eine spezielle Diode benötigt; das Problem wird vielmehr mit einer ganz einfachen Schaltung gelöst, die sich außerdem leicht als integrierte Schaltung ausführen läßt.

Fig.5 zeigt das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles. Anstelle der Diode 10 (Fig.4) ist in Fig.5 ein Transistor 27 in Emitterfolgeschaltung verwendet; seine Basis^Emitter-Grenzschicht wird in der gleichen Weise wie in Fig.4 zum Unterdrücken benutzt. Da die Funktion der Schaltung gemäß Fig.5 anhand der obigen Beschreibung des Ausführungsbeispieles der Fig.4 ohne weiteres verständlich sein dürfte, kann von einer nochmaligen detaillierten Erläuterung abgesehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Wechselspannungen unterhalb eines vorgegebenen Amplitudenschwellwertes, bestehend aus der Reihenschaltung eines Halbleiterelementes mit einem Halbleiterübergang, einem Widerstand und einer Vorspannungsquelle, wobei der Reihenschaltung ein Eingangssignal zugeführt und am Widerstand ein Ausgangssignal abgenommen wird, gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker (20), dessen Eingänge mit den beiden Anschlüssen des Halbleiterelementes (2) verbunden sind und dessen Ausgangsspannung die Vorspannungsquelle (4, 6) proportional der Spannung über dem Halbleiterübergang steuert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement (2) eine Diode (10) ist

3. Schaitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement die Eminer-Basis-Strecke eines Transistors (27) ist

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle (4, 6) aus einem ersten Transistor (25) besteht, dessen Kollektor mit einer Betriebsspannungsquelle (+ Vcc), dessen Emitter mit dem Widerstand (11) der Reihenschaltung und über einen zusätzlichen Widerstand (12) mit dem Bezugspotential der Schaltung und dessen Basis über einen Widerstand (16) mit dem Emi:.er eines weiteren Transistors (24) verbunden ist, dessen KolHctor mit der Betriebsspannungsquelle (+ Vrc) und dessen Basis mit dem Ausgang des Differenzverst.,?^-kers (20) verbunden ist