NL8302438A - Dubbel-gebalanceerde mengschakeling. - Google Patents

Description

« * ? EHN 10.728 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Dubbel-gebalanceerde mengschakeling".

De uitvinding heeft betrekking qp een dubbel-gebalanceerde mengschakeling omvattende een eerste verschilpaar met een eerste en een tweede transistor/ waarvan de emitters met een gemeenschappelijk eerste emitteraansluitpunt zijn verbonden, een tweede verschilpaar 5 net een derde en een vierde transistor, waarvan de emitters met een gemeenschappelijk tweede emitteraansluitpunt zijn verbonden, waarbij de bases van de eerste en vierde transistor en de bases van de tweede en derde transistor met respektievelijk een gemeenschappelijk eerste ai tweede basisaansluitpunt zijn gekoppeld, tussen welke basisaansluitpunten 10 een mengsignaal kan warden aangelegd en een spanningsstrocmcmzetter met _ „ , met tenminste een ingang voor het toevoeren van een ingangssignaal en/twee uitgangen, welke zijn gekoppeld met respektievelijk het eerste en tweede emitteraansluitpunt.

Een dergelijke mengschakeling kan bijvoorbeeld worden toege-15 past in radio- en televisie-ontvangers en in ontvangers voor mobiele automatische telefonie.

Een dergelijke mengschakeling kan in het bijzonder warden toegepast in een op één chip geïntegreerde ïM-ontvanger, zoals beschreven in de niet-vcorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 82.00.959, 20 welke kcmmercieel verkrijgbaar is als geïntegreerde schakeling TDA 7000.

Bij deze ontvanger wordt het van de antenne afkomstige hoogfrequente signaal toegevoerd aan de ingang van een spanningsstrocm-cmzetter, die dit antennesignaal versterkt en in tegenfase toevoert aan het gemeenschappelijke eerste en tweede emitteraansluitpunt van het eerste en 25 tweede verschilpaar. Met behulp van een aan het eerste en tweede gemeenschappelijke basisaansluitpunt toegevoerd oscillatorsignaal wordt het hoogfrequente antennesignaal naar een middenfreguentsignaal cmlaagge-mengd.

Een belangrijke grootheid voor de kwaliteit van een ontvanger 30 is het dynamisch bereik van de ontvanger. Hieronder wordt het verschil verstaan, uitgedrukt in dB's, tussen het voor waarneembare ontvangst benodigde minimale s ignaalvermogen en het maximale s ignaalvermcgen, waarvoor een niet door intermodulatieprcdukten gestoorde ontvangst 8302438 4 ·» * * j PHN 10.728 2 mogelijk is. Doordat bij de bekende ontvanger de antenne bijna rechtstreeks qp de ingang van de mengschakeling is aangesloten, wordt het dynamische bereik van de ontvanger bijna volledig bepaald door het dynamische bereik van de mengschakeling. Ruis en intermodulatieprodukten 5 die in de mengschakeling worden gegenereerd, kunnen immers niet meer van het antennesignaal. worden onderscheiden. Nu is bij dergelijke schakelingen gebleken, dat tot zeer hoge frequenties de kwaliteit van de mengschakeling wordt bepaald door de kwaliteit van de spanningsstrocm-amzetter.

10 Bij de bekende ontvanger wordt de spanningsstrocmcmzetter gevormd door een verschilversterker, die enkelzijdig door het radiofrequente signaal wordt aangestuurd en waarvan de kollektoren met het eerste en tweede gemeenschappenjke emitteraansluitpunt van het eerste en tweede verschilpaar zijn gekoppeld. Het is gebleken, dat een derge-15 lijke verschilversterker een ruis- en met name een intermodulatiegedrag vertoont, waarmee niet aan hoge eisen kan worden voldaan, die gesteld worden aan toepassing van de schakeling in bijvoorbeeld autoradio's.

De intermodulatie wordt veroorzaakt door de niet-lineariteit van de verschilversterker. Nu kan de lineariteit van de verschilversterker warden 20 verbeterd door het opnemen aan weerstanden, in de emitterleidingen van de transistoren van de verschilversterker, maar dit heeft echter een slechter ruisgedrag tot gevolg.

Voorts is het uit het Duitse Offenlegungsschrift 31.40.417 bekend om de verschilversterker weg te laten. In plaats daarvan is in 25 de gemeenschappelijke emitter leiding van elk van de verschilparen van de mengschakeling een weerstand qpgencmen. Het radio-frequente signaal wordt daarbij via koppelkondensatoren over deze weerstanden aangelegd. Deze schakeling heeft echter het bezwaar, dat door de direkte signaalweg tussen de oscillatoringang en de antenne storende straling op de antenne-30 aansluiting afkomstig van de oscillator verschijnt, welke straling wordt veroorzaakt door het oscillatorsignaal en harmonischen daarvan.

Het is dan ook het doel van de uitvinding een mengschakeling aan te geven, die zowel een goed intermodulatie- als ook een goed ruisgedrag vertoont. Een dubbel-gebalanceerde mengschakeling van een in de 35 aanhef genoemde soort wordt daartoe gekenmerkt, doordat de spannings-strocmcmzetter wordt gevormd door een gebalanceerde geaarde-bas is-scha-keling, die is voorzien van een vijfde en een zesde transistor, waarvan de bases signaalstrocmmatig zijn geaard, de kollektoren zijn gekoppeld 8302438 Λ » HJN 10.728 3 met respektievelijk het eerste en tweede emitteraansluitpunt en de emitters elk via een stroanleverelement zijn gekoppeld met een gemeenschappelijk voedingsaansluitpunt, welke emitters de ingangen van de spanningsstrocmanzetter vannen.

5 De uitvinding is gebaseerd qp het inzicht/ dat een gebalan ceerde geaarde basisschakeling een betere lineariteit en daardoor een beter intermodulatiegedrag vertoont dan een verschilversterker, terwijl deze bovendien een kleiner ruisgetal dan een verschilversterker bezit.

Het ingangssignaal dient in tegenfase aan de emitters van de 10 vijfde en zesde transistor te werden toegevoerd. In het geval de signaal-spanningsbren -zwevend is uitgevoerd/ kan deze rechtstreeks tussen de Quitters worden aangesloten. Indien van de signaalspanningsbron één pool een vaste spanning voert, doordat deze bijvoorbeeld aan massa is gelegd, kan volgens een uitvoeringsvorm het ingangssignaal worden'toege-15 voerd aan de ene aansluiting van de primaire wikkeling van een transformator, waarbij de andere aansluiting van de primaire wikkeling met een aansluitpunt is gekoppeld, dat een vaste spanning voert, welke transformator is voorzien van twee sekundaire wikkelingen, die een gemeenschappelijke aansluiting bezitten, en waarvan de andere aansluitingen met de 2o emitters van respektievelijk de vijfde en zesde transistor zijn gekoppeld.

De gemeenschappelijke aansluiting van de twee sekundaire wikkelingen kan met het genoemde aansluitpunt op een vaste spanning worden gekoppeld, maar kan ook zwevend worden uitgevoerd, daar door de gemeenschappelijke aansluiting geen signaalstrocm loopt.

25 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van bij- gaande tekening, die een dubbel-gebalanceerde mengschakeling volgens de uitvinding toont.

De dubbel-gebalanceerde mengschakeling bevat een eerste ver-schilpaar, dat wordt gevormd door de trans istoren en T2 met een ge- 3Q meenschappelijk eerste emitteraansluitpunt 3, en een tweede verschil-paar, dat wordt gevormd door de trans istoren en T4 met een gemeenschappelijk tweede emitteraansluitpunt 4. De basis van de transistoren en T4 zijn gekoppeld met een gemeenschappelijk eerste basisaansluitpunt 1, terwijl de bases van de trans istoren T2 en zijn gekoppeld met een ge-35 meenschappelijk tweede basisaansluitpunt 2. De kollektor van transitcr is gekoppeld met de kollektor van transistor , die door een impedantie 5 met de positieve voedingsspanningslijn 7 is verbonden. Evenzo is de kollektor van transistor T2 gekoppeld met de kollektor van trans is- 8302438 ψ ·» * ΡΗΝ 10.728 4 tor Τ^, die door een impedantie 6 met de positieve voedingsspanningslijn 7 is verbonden. Aan de basisaansluitpunten 1 en 2 wordt een oscillator-signaal toegevoerd, waarmee de transistoren van het eerste en tweede verschilpaar worden geschakeld. Het van de antenne afkomstige radiofre-5 quente signaal wordt gesuperponeerd op de emitterstrcmen van het eerste en tweede verschilpaar, die worden toegevoerd aan de emitteraansluit-punten 3 en 4. Door de mengschakeling worden het oscillatorsignaal en het radiofrequente signaal met elkaar vermenigvuldigd, waardoor qp de koliek toren van de verschilparen signalen met de son en het verschil van 10 de frequenties van het oscillatorsignaal en het radiofrequente signaal verschijnen. Met behulp van een band- of een laagdoorlaatfilter kan het signaal met het verschil van de frequenties, dat een midden-frequent signaal is, worden verkregen.

Doordat het radiofrequente signaal in de vorm van een spanning 15 van de antenne beschikbaar komt en als een stroom op de emitterstrcmen van de verschilparen moet worden gesuperponeerd, is een spanningsstrocmr-anzetter benodigd. Deze spanningsstrocmcmzetter wordt gevormd door de trans is toren Tg en Tg, waarvan de kollektoren zijn gekoppeld respéktieve-lijk het emitteraansluitpunt 3 en 4. De trans is toren Tg en Tg worden 2o signaalstrocmmatig in geaarde basisschakeling bedreven. De bases van de transistoren Tg en Tg voeren een vaste spanning en zijn in dit geval aan massa gelegd. In de emitterleidingen van de transistoren Tg en Tg zijn stroombronnen 8 en 9 opgencmen, die elk een streamsterkte I bezitten. De stroombronnen 8 en 9 zijn verder met het negatieve voedingsaansluit-25 punt 13 gekoppeld. Opgemerkt wordt, dat de stroombronnen 8 en 9 ook als weerstanden kunnen worden uitgevoerd. Het radiofrequente ingangssignaal wordt in tegenfase toegevoerd aan de emitters van de transistoren Tg en Tg. Het radiofrequente ingangssignaal is gewoanlijk afkomstig van een spanningsbron 10 met bronimpedantie 11, waarbij één pool van de bron 30 aan massa ligt. Voor het aansturen van de emitters van de transistoren Tg en Tg is echter een zwevende bron benodigd. Dit wordt gerealiseerd door middel van een symmetrische transfonnator 12, die het radiofrequente ingangssignaal in twee signalen met tegengestelde fase omzet. De transformator 12 bevat een primaire wikkeling 12a, waarbij aan de ene aan-35 sluiting het ingangssignaal wordt toegevoerd en waarvan de andere aansluiting een vaste spanning voert en in dit geval aan massa is gelegd.

De transformator 12 is voorzien van twee secundaire wikkelingen 12b en 12c, die een gemeenschappelijk aansluitpunt. bezitten, dat een vaste span- 8302438 EHN 10.728 5 ning voert en in dit geval eveneens aan massa is gelegd. De andere aansluitingen van de secundaire wikkelingen 12b en 12c zijn gekoppeld met de emitter van respektievelijk transistor T5 en T6. De gemeenschappelijke aansluiting van de secundaire wikkelingen 12b en 12c kan qp voordelige 5 wijze zwevend worden uitgevoerd aangezien door deze aansluiting geen signaalstroan loopt.

Opgemerkt wordt, dat in het geval het radiofrequente signaal van een zwevende bron afkomstig is, deze bron rechtstreeks tussen de emitters van de transistoren en Tg kan worden aangesloten.

10 De transistoren Tg en Tg vormen met deze wijze van aansturen een gebalanceerde uitvoering van een geaarde-basisschakeling. Het is gebleken, dat met deze schakeling een betere lineariteit en daardoor een beter intermodulatiegedrag en ook een beter ruisgedrag kan worden verkregen dan met een verschilversterker, die gewocnlijk als sparmings-15 strocmcmzetter in dubbel-gebalanceerde mengschakelingen wordt toegepast.

Hierdoor wordt ook een groter dynamisch bereik van de totale mengschake-ling verkregen, daar dit bereik bijna volledig bepaald wordt door het dynamische bereik van de gebalanceerde geaarde-basisschakeling. Voor het verkrijgen van een optimaal ruisgedrag en of een optimaal intermodulatie-20 gedrag kan de lineariteit van de schakeling worden ingesteld met behulp van de verharding van de ingangsimpedantie van de geaarde basisschakeling en de door de transformator 12 omgezette hranimpedantie 11 van de ingangsspanningsbron 10. De grootte van de ingangs impedantie van de geaarde-basisschakeling kan worden geregeld met behulp van de grootte van 25 de instelstrcmen I van de stroombronnen 8 en 9. De grootte van de getransformeerde broninpedantie 11 kan worden geregeld met behulp van de transformatieverhcuding van de transformator 12. Voor het verkrijgen van een grote lineariteit dient de getransformeerde brcnimpedantie groter te worden gekozen dan de ingangs impedantie van de geaarde-basisschakeling.

30 De uitvinding is niet beperkt tot de getoonde uitvoeringsvorm.

Zo is het mogelijk cm in plaats van met een transformator ook qp andere wijzen een eenzijdig geaarde signaalbron cm te zetten in een zwevende signaalbrcn bijvoorbeeld met behulp van een verschilversterker met een differentiële uitgang. Verder is het mogelijk cm een tweetal transistoren 35 met de transistoren Tg en Tg in cascode te schakelen In verband met bijvoorbeeld stralingscnderdrukking. Voorts is de mengschakeling niet beperkt tot toepassing in radio-ontvangers maar kan ock warden toegepast bijvoorbeeld in televisie-cntvangers en in ontvangers bij mobiele auto- * 8302438 * PHN 10.728 6 'y· ·

V

matische telefonie. Bij de getoonde uitvoeringsvorm zijn de transistoren alle NïN-transistoren. In plaats daarvan kunnen natuurlijk ook ENP-tran-sistoren worden toegepast. Het is ook goed mogelijk om veldeffekt-tran-sistoren toe te passen, waarbij in deze aanvrage dan voor emitter, koliek-5 tor en basis respektievelijk source, drain en gate gelezen moet worden.

10 15 20 25 30 8302438 35

Claims (2)

1. Dubbel-gebalanceerde mengschakeling omvattende een eerste verschilpaar met een eerste en een tweede transistor, waarvan de emitters met een gemeenschappelijk eerste emitteraansluitpunt zijn verbonden, een tweede verschilpaar met een derde en een vierde transistor, waarvan 5 de emitters net een gemeenschappelijk tweede emitteraansluitpunt zijn verbonden, waarbij de bases van de eerste en vierde transistor en de bases van de tweede en derde transistor met respektievelijk een gemeenschappelijk eerste en tweede basisaansluitpunt zijn gekoppeld, tussen welke basisaansluitpunten een mengsignaal kan worden aangelegd en een 10 spanningsstroomcmzetter met tenminste êên ingang voor het toevoeren met van een ingangssignaal en/twee uitgangen, welke zijn gekoppeld met respektievelijk het eerste en tweede emitteraansluitpunt, met het kenmerk, dat de spanningsstrocnonzetter wordt gevormd door een gebalanceerde geaarde-basisschakeling, die is voorzien van een vijfde en een zesde 15 transistor, waarvan de bases signaalstroormatig zijn geaard, de koliek-toren zijn gekoppeld met respektievelijk het eerste en tweede emitteraansluitpunt en de emitters elk via een stroanleverelement zijn gekoppeld met een gemeenschappelijk voedingsaansluitpunt, welke emitters de ingangen van de spaimingsstrocmcmzetter vormen. 20

2. Dubbel-gebalanceerde mengschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ingangssignaal wordt toegevoerd aan de ene aansluiting van de primaire wikkeling van een transformator, waarbij de andere aansluiting van de primaire wikkeling met een aansluitpunt is gekoppeld dat een vaste spanning voert, welke transistor is voorzien 25 van twee secundaire wikkelingen, die een gemeenschappelijke aansluiting bezitten en waarvan de andere aansluitingen met de emitters van respektievelijk de vijfde en zesde transistor zijn gekoppeld. 30 8302438 35