DE1588780A1 - Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung mit einem feldeffelct-transistor

  Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem

  fcldeffelcttrans:stor, insbesondere für Stellglieder .in Re@cl-

  IIreiNcii oder für klirrarme Schalter, bei dem der Körper

  (Substrat) des Feldeffelcttransistors an den Abgriff eines

  zuischcn Anode und Kathode angeordneten, gegen den Kanalvri-

  ders-Land des I'eldc;ffelct tranwistors ausreichend hochohinigen,

  insbesondere ver@inderbaren Spannungsteilers gelegt ist und

  bei dein die Steuergleichspannung über hochohmige Schaltmittel

  dem Gitter des feldeffekttransistors zugeführt ist und dessen

  Gitter über einen Kondensator mit dein Körper verbunden ist,

  Feld(ffel.--t tr ansis-toren werden beispielsweise zum Steuern und

  Regeln der Verstärkung von TF-Verstärkern verwendet, wobei

  man den gi t-terseitig steuerbaren Kanalvriderstand der Aiioden-

  Ka-thoden-Strec'_.ce in das Gegeilkopplungsnetzvierk des Verstärkers

  einfügen kann, Durch die Nichtlinearität dieses Kaii"-il@-iider-

  standes entsteht dabei ein Klirrfaktor zweiter Ordnung, der

  insbesondere in Trägerfrequenzgeräten vermieden werden muß,

  wenn die für diese Geräte verlangten hohen Anforderungen

  eingelialton Herden sollen

  Es wurde zur Lösung dieses Problems 'bereits vorgeschlagen;

  eine Schaltungsanordnung finit einem Feldeffekttransistor als

  Stellglied in einem Regelkreis derart auszubilden, daß der

  Körper (Substrat) des Feldeffekttransistors an den Abgriff

  eines zwischen itnode und Kathode angeordneten, gegen den

  Kaliäl\-..ider:,-tand des Feldeffekttransistors ausreichend hoch-

  ohmigen Spannungsteilers angeordnet ist:

  insbesondere kann die Schaltungsanordnung nach diesem Vor-

  schlag ferner derart ausgebildet sein, daß die Steuergleichspannung über einen hochohmigen Widerstand dem Gitter des Feldeffekttraiisistors zugeführt ist und daß das Gitter über einen Kondensator mit dem Körper verbunden ist. Der Spannungsteiler läßt sich dabei je nach Einsatzfall entweder als ohmscher oder als kapazitiver Spannungsteiler ausbilden, wobei im letztgenannten Falle der Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers über einen ohmschen Widerstand mit dem Fußpunkt der Gleichspannungsquelle verbunden ist. .' Durch diese bereits vorgeschlagenen kaßnahmen wird erreicht, daß der durch die Nichtlinearität verursachte Klirrfaktor zweiter Ordnung vermieden wird, wodurch sich die Schaltungsanordnung besonders gut für den Einsatz in Trägerfrequenzsystemen verwenden läßt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung mit einem Feldeffekttransistor zu schaffen, die gegenüber der genannten Schaltungsanordnung mit noch einfacheren Mitteln realisierbar ist.
• Feldeffekttransistoicn können ferner als gesteuerte Schaltar, z.H. in einem Modulator oder zum Umschalten von Nachrichtenbändern vervrendet werden. Dabei wird zweckmäßigerweise zusätzlich zur Steuergleichspannung eine Wechselspannung oder eine Schaltspannung an das Gitter des Feldeffekttransistors gelegt.
• Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Feldeffekttranaistoren, die sowohl durch eine Gleichspannung als auch durch eine Wechselspannung steuerbar sind, Nichtlinearitäten des Kanalwiderstandes zu beseitigen.
• GemäA der Erfindung wird die Schaltungsanordnung mit einem Foldeffekttransistor, bei dem die Steuerspannung über hochohmige Schaltmittel dem Gitter zugeführt ist, derart ausgebildet, daß einer der im Spannungsteiler enthaltenen Widerstände durch die Schaltmittel gebildet ist. Dabei werden in vorteilhafter Weise die dem Gitter der Peldeffekttransistors vorgeschalteten Schaltmittel als Spannungsteilerwiderstand ..ib ausgenutzt, so daß sich ein mit besonders einfachen Mitteln realisierbarer Schaltungsaufbau ergibt.
• Die Steuerspannung kann dabei durch eine Gleichspannung und/ oder eine lYechselspannung gebildet sein.
• Es ist ferner zweckmäßig, den Spannungsteiler etwa derart zu 'bemessen, daß der durch die Nichtlinearität des Kanalwiderstandes entstehende Klirrfaktor zweiter Ordnung ein Minimum annimmt Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• .Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem durch eine Gleichspannung steuerbaren Feldeffekttransistor, Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem durch zwei in Serie geschaltete Spannungsquellen steuerbaren Feldeffekttransistor, Fig. 3 bis 5 Schaltungsanordnungen mit einem Feldeffekttransistor, der durch zwei Spannungsquellen steuerbar ist, deren gemeinsamer Fußpunkt an der Kathode des Feldeffekttransistors liegt.
• In den Figuren sind gleicharige Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei allen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen tritt der Kanalwiderstand R0 des Feldeffekt transistors 1 an einem Klemmenpaar auf. Der Körper (das Substrat@ des Feldeffekttransistors 1 ist jeweils über den Kondensator 2 an das Gitter des Feldeffekttransistors geführt. Bei der in I'igo 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist die Kathode des Feldeffekttransistors 1 über die Gleichspannungsquelle 3 und den dazu in Serie geschalteten rdiderstand 12 an das Gitter des feldeffekttransistors 1 geführt. Der Körper des Feldeffclcl, transistors 1 b---v,. des Substrats ist einerseits über den Kondensator 2 mit dem Gitter und andererseits über den Widerstand 11 mit der Anode verbunden. Zwischen Anode und Kathode ist der Kanalviiderstand R0 wirksam.
• Die rliderstände 11 und 12 bilden dabei einen Spannungsteiler, dar so bemessen ist, daß das Substrat und über den Kondensator 2 das Steuergitter wechselspannungsmäßig auf einen günstigen Bruchteil, insbesondere etvra auf der Hälfte, der Anoden-KathaUen-Spannung liegen: Es wird dabei erreicht, daß der hocliolir:ii-e, zur Eintkopplung der Gleichspannungsquelle 3 dienende Widerstand 12 zugleich als Spannungsteilervriderstand ausgebildet ist> Bei der Schaltungsanordnung nach Fig, 2 sind die Schaltmittel, über die dein Gitter des Feldeffekttransistors 1 die Steueri-,ccli.elspaiir:ung und GleichvorSpannung zugeführt wird, durch den Widerstand 12 gebildet, Das Gitter des Fcldeffekttransistors 1 ist dabei über eine aus dem Widerstand 12, der Wechsel Spannungsquelle 4 und der Gleichspannungsquelle 3 bestehende Serienschaltung an die Kathode geführt-. Der Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors wird daher neben der Gleichspannung zusätzlich durch eine Vlechscl Spannung gesteuert Die Schaltungsanordnung wirkt dabei als insbesondere pariodiscl_ veründerbe.r er Widerstand oder Schalter, der z .B n in Ylodul.atoranordnungen eingesetzt werden kann Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 liegt zwischen dem Gitter des Peldeffekttransistors 1 und der Kathode eine Serien-Schaltung aus der Gleichspannungsquellc 3 und dem Widerstand 14. Außerdem liegt pygrallel zur Gitter-Kathoden-Strecke des Feldeffekttransistors noch eine weitere Serienschaltung, die die Viechselspannungsquelle 4, den Kondensator 21 und den Widerstand 13 enthält. Hierbei wird die Funktion des Widerstandes 12 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.bztr. 2 durch die als Parallelschaltung wirkende Anordnung der Widerstände 13 und 14 übernommen. Diese Widerstände können durch die InnenwiderstUnde der Gleichspannungaquelle 3 und/oder der tYechsblspannungsquc:lle 4 verwirklicht vrerden. Der Kondensator 21 kann dabei als eine erforderliche gleichspannungsm#ißige Entkopplung der Wecüselspannungsquellc 4 dienen: Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ist in Serie zur Weehselspannungvquelle 4 der Kondensator 21 geschaltet. In Serie zur Gleichapannungsquelle 3 liegt der Widerstand 14. Beide Serienschaltungen sind einander parallel geschaltet und am gemeinsamen"Fußpunkt der Spannungsquellen 3 und 4 mit der Kathode des-Feldeffekttransiators verbunden: Sie sind ferner vom Verbindungspunkt des Kondensators 21 mit dem Yliderstand 14 aus über den weiteren Widerstand 12 an das Gitter des Feldef.tekttransistors 1 geführt.

  In dieser Schaltuli,-anordnung wird bei niederohmiger Weehsel-

  spannungsquelle 4 die erforderliche Spannungsteilung wie bei ,

  den Schaltungsanordnungen nach den Fig. 1 und 2 durch die

  l'lidcrstäi:dc 11 und 12 hergestellt. Abweichend von der Schal-

  tungsanordnung nach der fig, 2 kann hier jedoch die Gleich-

  spannung ;quelle 3 hochohlaig sein, d.h. der Widerstand 14 kann

  sehr große ';lerte annehmn. hcr Widerstand 14 kann andererseits

  auch so bemessen ;erden, daß er einen günstigen Abschlußvii-

  derstand für die Wechselspannungsquelle 4 bildet.

  Der ;Vider s tand 12 kann auch dann zweckmäßigerweise als Span-

  nungäteilerwiderstend dienen, wenn die Gleichspannungsquelle'

  3 niederolli:iig, d h. der Widerstand 14 klein ist, viobei der

  Tanenwiderstand der Vlechselspannungsquelle 4 bzw. die Impe-

  danz des Kcadensators 21 klein oder groß sein kann

  Hei der Schaltung-anordnung nach fig. 5 ist das Gitter des

  l:'cldeff@l:i;transi:@tors 1 über den Kondensator 22 lnit der

  Aiicde verbunden. Das Gitter des feldeffekttransistors 1 ist

  ferner sowohl über den Widerstand 15 und die dazu in Serie

  liegende Gluich:paanungsquelle 3 als auch über den Kondensa-

  tor 23 und die dazu in Serie liegende Vlechselspannungsquelle

  #r an die Kathode dez Feldeffekttransi stors 1 geführt. Das

  Substrat de.,.-; Feldeffekttransistors 1 ist über den Widerstand

  16 reit der lia-tlicde verbunden.

  Bei dieser Schaltungsanordnung wird die bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 mit ohmschen Widerständen hergestellte Spannungsteilung durch eine kapazitive Spannungsteilung, bestehend aus den Kondensatoren 22 und 23 realisiert. Die Gleichspannung wird über den hochohrnigen Widerstand 15 zugeführt. Das Fußpunktpotential der Spannungsquellen 3 und 4 ist über den hoehohmigen Widerstand 16 an das Substrat gelegte Diese Schaltungsanordnung Wird besonders zweckmäßig bei hohen Frequenzen eingesetzt, da ein kapazitiver Spannungsteiler phasenreiner ausgeführt werden bann als ein Spannungsteiler mit ohmschen Vlidcrständen.
• .Die Schaltmittel känncil iienigstens zum Teil durch den Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle 3 und/oder der echselspannungsaue-#le 4 gebildet sein.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1 , Schal Lungsünrodnung mi L einem Feldeffekttransistor, ins- besondere für Stellglieder in Regelkreisen oder für Iclirr- ariae Schalter, bei dein der Körper (Substrat) de." Feldef- fekt-transistors an den Abgriff eines zwischen Anode und Kathode üricordneten, gegen den Kanalwiderstand des Feld- e f e@:ttr@,n:i;@tors ausreichend hochohmigen, insbe;,oridere veränderbaren,Spannungsteiler: gelegt ist und bei dem die Steuer: paniiung über hochollilige Schal mit t,-#l der:: Gitter des Feldcffekttransistors zugeführt ist und dessen Gitter über einen Kondensator mit den Körper verbunden ist, da- durch gel@enlze:ichnet, daß einer der iin Spannungsteiler ent- halteilell @iridezstände (12, 13, 14) durch die Schaltriittel gebildet ist 2. Schaltun#sanordnund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß die Steuerspannung durch eine Gleichspannung und/oder eine Wechselspannung gebildet ist. 3. Schaltung sailordnund nach einer. der Ansprüche 1 oder 2, da.- durch eken?lzeichnet, daß der Spannungsteiler etwa derart beine ;sen ist, da ß der durch die des Ka:ia.- vriderstandes entstehende Klirrtaktor zweiter Ordnung ein 1@;@ini:r;uri annii;irrit , f - Sclialtuni;süiiordiiuiig 21^.c11 einem der Ansprüche 1 bis 3, da- durch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (3) und die 17ecliaelsliannungsquelle (4) in Serie zueinander zu und/den Schaltmitteln angeordnet und an die Kathode des i'eldefi'eltttransistirs ; 1 ) geführt sind (fig. 2). >. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4@ da- durch gellenii,-eieliiiet, daß die Gleichspannuiigsquelle t31) und die 1'lechselup annungsquelle "4) mit einem gemeinsamen 1?ul3puiil:.t an der Katlicde des Feldeffekttranoi;,toro liegen (hig 3. 4, 5) G . Schaltungsaiierdiiung nach Anspruch @, dadurch gekennzeichnet. daß in Serie zu der Gleichspannungsduelle (3) und zu der, insbesondere über einen Kondensator _2'j angeschlossenen, 'iecliselspaiinuni;squclle (.,1) jeweils ein Serienwiderstand (13. 14) liegt. und daß die Schaltmittel durch den aus den Serienv:ider:;tiiiden (13, 1A) , insbesondere zusammen mit dem 1,_onc;cn:-,-ttor (21 ) . bestehenden Schaltu:ig steil ge- bildet sind (Fii_- 3) . 7. Schaltungsanordnung nach eineu der Ansprüche 1 bis 6, da- durch Z.dal? bei niederohmiger Gleich- (3 ) und/oder fiiecli::.c:I;,l:annungsqu@llc (:1) die Schaltmittcl .en dem Gitter des F eldeffekttransistors (1) und eiiiei:i Schaltungspunkt, an den die Gleiehspannungsquelle (3), insbesondere über einen Widerstand (14i, und die tecliselspannunLsquelle (4'/, insbesondere über einen Kondensator (21), geführt sind, liegen (Fig. 4). 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, mit einem kapazitiven Spannungsteiler, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt-. mittel durch einen in Serie zur Vrechselspannungsquelle (4) geschalteten Kondensator (23) gebildet sind, und daß die Gleichspannung dem Gitter des Feldeffekttransistors (1) über einen weiteren hochohmigen Widerstand (15) zugeführt ist, und d aß der .Körper (das Substrat) des FeldeffekttransiatorG (1) über einen i-"eiteren Widerstand (16) an den Verbindungspunkt der Gleichspannungsquelle (3) mit der 1'lechselspannungsquelle (4) geführt ist (Fig. 5). . Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel wenigstens zum Teil durch den Innenwiderstand der Gleichspannungsquellc @3) und/oder der ;'lechselspannungsquelle (4) gebild-t sind 10; Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der in Serie zur Gleichspannungsquelle (3) geschaltete Widerstand (1.:) derart bemessen ist, daß er die Wechselspannungsquelle `4) in vorgegebener Weise abschließt (Fig: A