DE1588780B2

DE1588780B2 - Einen feldeffekttransistor als steuerbaren widerstand enthal tende schaltungsanordnung insbesondere fuer stellglieder in regelkreisen oder klirrarme schalter in modulatoren von tf systemen

Info

Publication number: DE1588780B2
Application number: DE19671588780
Authority: DE
Inventors: Markus Dipl Ing 8032Gra feifing Taubmann Peter Dipl Ing 8000 München Gauß
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-09-29
Filing date: 1967-09-29
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE1588780A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine einen Feldeffekttran- vorteilhafter Weise die dem Gatter des Feldeffektsistor als steuerbaren Widerstand enthaltende Schal- transistors vorgeschalteten Schaltmittel als Spantungsanordnung, insbesondere für Stellglieder in nungsteilerwiderstand mit ausgenutzt, so daß sich ein Regelkreisen oder klirrarme Schalter in Modulatoren mit besonders einfachen Mitteln realisierbarer Schalvon TF-Systemen, bei der der Körper (Substrat) des 5 tungsaufbau ergibt.

Feldeffekttransistors an den Abgriff eines zwischen Die Steuerspannung kann dabei durch eine Gleich-

Senke und Quelle angeordneten, gegen den Kanal- spannung und/oder eine Wechselspannung gebildet widerstand des Feldeffekttransistors ausreichend sein.

hochohmigen, insbesondere veränderbaren Span- Es ist ferner zweckmäßig, den Spannungsteiler

nungsteilers gelegt ist und bei dem die Steuergleich- io etwa derart zu bemessen, daß der durch die Nichtspannung über hochohmige Schaltmittel dem Gatter linearität des Kanalwiderstandes entstehende Klirrdes Feldeffekttransistors zugeführt ist und dessen faktor zweiter Ordnung ein Minimum annimmt.
Gatter über einen Kondensator mit dem Körper ver- Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren

bunden ist. _ dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Feldeffekttransistoren werden beispielsweise zum 15 Es zeigt

Steuern und Regeln der Verstärkung von TF-Ver- Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem durch

stärkern verwendet, wobei - man den gatterseitig eine Gleichspannung steuerbaren Feldeffekttransistor, steuerbaren Kanalwiderstand in das Gegenkopp- F i g. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem durch

lungsnetzwerk des Verstärkers einfügen kann. Durch zwei in Serie geschaltete Spannungsquellen steuerdie Nichtlinearität dieses Kanalwiderstandes entsteht 20 baren Feldeffekttransistor,

dabei ein Klirrfaktor zweiter Ordnung, der insbeson- " Fig. 3 bis 5 Schaltungsanordnungen mit einem dere in Trägerfrequenzgeräten vermieden werden Feldeffekttransistor,- der durch zwei Spannungsmuß, wenn die für diese Geräte verlangten hohen quellen steuerbar ist, deren gemeinsamer Fußpunkt Anforderungen eingehalten werden sollen. an der Quelle des Feldeffekttransistors liegt.

Es wurde zur Lösung dieses Problems bereits vor- 25 In den Figuren sind gleichartige Elemente mit gleigeschlagen, eine Schaltungsanordnung mit einem chen Bezugszeichen versehen..Bei allen in den Figuren Feldeffekttransistor als Stellglied in einem Regelkreis dargestellten Ausführungsbeispielen tritt der Kanal-, derart auszubilden, daß der Körper (Substrat) des widerstand ,R₀ des Feldeffekttransistors 1 an einem Feldeffekttransistors an den Abgriff eines zwischen Klemmenpaar auf. Der Körper' (das Substrat) des Senke und Quelle angeordneten, gegen den Kanal- 30 Feldeffekttransistors 1 ist jeweils über den Konden- _widerstand_ des__ Feldeffekttransistors ausreichend sator 2 an das Gatter des Feldeffekttransistors geführt, hochohmigen Spannungsteilers angeordnet ist.' Bei der in F ig.' !"dargestellten Schaltungsanordnung

! Insbesondere, kann die-Schaltungsanordnung .nach :\^:; "ist-die Quelle des Feldeffekttransistors 1 über die diesem-Vorschlag ferner derart ausgebildet sein,, daß ., Gleichspannungsquelle 3 und den dazu in Serie gedie Steuergleichspannung, überfeinen ,hochohmigen 35 ■ schalteten Widerstand 12 an das Gatter des Feld-Widerstand" dem Gatter des Feldeffekttransistors zu- effekttransistors 1 geführt. Der Körper des Feldeffektgeführt ist und daß das Gatter über einen Konden- transistors 1 bzw. des Substrats ist einerseits über .den sator mit dem Körper verbunden ist. Der Spannungs- Kondensator 2 mit dem Gatter und andererseits über teiler läßt sich dabei je nach Einsatzfall entweder als den Widerstand H mit. der Senke verbunden. Zwiohmscher oder als kapazitiver Spannungsteiler aus- 40 scherfSenke und¹ Qüelle^:"ist'der'Kanalwiderstand R₀ bilden, wobei im letztgenannten-Fall, der Abgriff, des. . wirksam. .

kapazitiven Spannungsteilers über'erneh^öhmscheh" ''~ Die" Widerstände 11 "und Ϊ2" bilden dabei einen Widerstand mit dem Fußpunkt der Gleichspannungs- Spannungsteiler, der so bemessen ist, daß das Substrat quelle verbunden ist. und über den_ Kondensator 2 das Gatter wechsel-

Durch diese bereits vorgeschlagenen Maßnahmen 45 spannüngsmäßig'auf ■"etnertf'günstigen Bruchteil, inswird erreicht, daß der durch die Nichtlinearität ver- „besondere etwa auf der Hälfte, der Senken-Quellenursachte Klirrfaktor zweiter Ordnung gegenüber ver- Spannung liegen. Es wird dabei erreicht, daß der gleichbaren vorbekannten Anordnungen wesentlich ? hochohmige, zur Entkopplung der Gleichspannungsherabgesetzt wird,' wodurch;..sichOrdie;r.Schaltungs_Ti^;;'quelle"3 dienend^sWiderstand 12 zugleich als Spananordnung besonders_;gut_; für _vderrEinsatz, inrTräger-_r 50._::nungsteilerwiderstand ausgebildet ist.
frequenzsystemeh verwenden laßt. ..'"" * " ' ~_^l" — "" g_ej _der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind die

Feldeffekttransistoren können ferner als gesteuerte Schaltmittel, über die dem Gatter des Feldeffekttran-" Schälter, z. B. iii~einem"Mödülätör~ öder "zürn" Um- sistörs~l~die" Steuerwechselspannung- und- Gleichvorschalten von Nachrichtenbändern, verwendet ,werden. ■ spannung zugeführt .wird, durch den Widerstands Dabei wird zweckmäßigerweise zusätzlich zur Steuer- 55""gebildet. * Das Gatter des Feldeffekttransistors 1 ist gleichspannung eine Wechselspannung oder eine dabei über eine aus dem Widerstand 12, der Wechsel-Schaltspanriung an das Gatter des Feldeffekt- Spannungsquelle 4 und der Gleichspannungsquelle 3 transistors gelegt. bestehende Serienschaltung an die Quelle geführt. Der

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungs- Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors wird daher anordnung mit einem Feldeffekttransistor zu schaffen, 60 neben der Gleichspannung zusätzlich durch eine die gegenüber der genannten Schaltungsanordnung Wechselspannung gesteuert. Die Schaltungsanordnung mit noch einfacheren Mitteln realisierbar ist. wirkt dabei als insbesondere periodisch veränderbarer

Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanord- Widerstand oder Schalter, der z. B. in Modulatornung mit einem Feldeffekttransistor, bei dem die anordnungen eingesetzt werden kann.
Steuerspannung über hochohmige Schaltmittel dem 65 Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 liegt Gatter zugeführt ist, derart ausgebildet, daß einer zwischen dem Gatter des Feldeffekttransistors 1 und der im Spannungsteiler enthaltenen Widerstände der Quelle eine Serienschaltung aus der Gleichspandurch die Schaltmittel gebildet ist. Dabei werden in nungsquelle 3 und dem Widerstand 14. Außerdem

liegt parallel zur Gatter-Quellen-Strecke des Feldeffekttransistors noch eine weitere Serienschaltung, die die Wechselspannungsquelle 4, den Kondensator 21 und den Widerstand 13 enthält. Hierbei wird die Funktion des Widerstandes 12 in der Schaltung?- anordnung nach Fig. 1 bzw. 2 durch die als Parallelschaltung wirkende Anordnung der Widerstände 13 und 14 übernommen. Diese Widerstände können durch die Innenwiderstände der Gleichspannungsquelle 3 und/oder der Wechselspannungsquelle 4 ver- wirklicht werden. Der Kondensator 21 kann dabei als eine erforderliche gleichspannungsmäßige Entkopplung der Wechselspannungsquelle 4 dienen.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ist in Serie zur Wechselspannungsquelle 4 der Kondensator 21 geschaltet. In Serie zur Gleichspannungsquelle 3 liegt der Widerstand 14. Beide Serienschaltungen sind einander parallel geschaltet und am gemeinsamen Fußpunkt der Spannungsquellen 3 und 4 mit der Quelle des Feldeffekttransistors verbunden. Sie sind ferner vom Verbindungspunkt des Kondensators 21 mit dem Widerstand 14 aus über den weiteren Widerstand 12 an das Gatter des Feldeffekttransistors 1 geführt.

In dieser Schaltungsanordnung wird bei niederohmiger Wechselspannungsquelle 4 die erforderliche Spannungsteilung wie bei den Schaltungsanordnungen nach den F i g. 1 und 2 durch die Widerstände 11 und 12 hergestellt. Abweichend von der Schaltungsanordnung nach der Fig. 2 kann hier jedoch die Gleich-Spannungsquelle 3 hochohmig sein, d. h., der Widerstand 14 kann sehr große Werte annehmen. Der Widerstand 14 kann andererseits auch so bemessen werden, daß er einen günstigen Abschlußwiderstand für die Wechselspannungsquelle 4 bildet.

Der Widerstand 12 kann auch dann zweckmäßigerweise als Spannungsteilerwiderstand dienen, wenn die Gleichspannungsquelle 3 niederohmig, d. h. der Widerstand 14 klein ist, wobei der Innenwiderstand der Wechselspannungsquelle 4 bzw. die Impedanz des Kondensators 21 klein oder groß sein kann.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 ist das Gatter des Feldeffekttransistors 1 über den Kondensator 22 mit der Senke verbunden. Das Gatter des Feldeffekttransistors 1 ist ferner sowohl über den Widerstand 15 und die dazu in Serie liegende Gleichspannungsquelle 3 als auch über den Kondensator 23 und die dazu in Serie liegende Wechselspannungsquelle 4 an die Quelle des Feldeffekttransistors 1 geführt. Das Substrat des Feldeffektransistors 1 ist über den Widerstand 16 mit der Quelle 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 hochohmigen Widerstand 15 zugeführt. Das Fußpunktpotential der Spannungsquellen 3 und 4 ist über den hochohmigen Widerstand 16 an das Substrat gelegt.

Diese Schaltungsanordnung wird besonders zweckmäßig bei hohen Frequenzen eingesetzt, da ein kapazitiver Spannungsteiler phasenreiner ausgeführt werden kann als ein Spannungsteiler mit ohmschen Widerständen.

Die Schaltmittel können wenigstens zum Teil durch den Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle 3 und/oder der Wechselspannungsquelle 4 gebildet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Einen Feldeffekttransistor als steuerbaren Widerstand enthaltende Schaltungsanordnung, insbesondere für Stellglieder in Regelkreisen oder klirrarme Schalter in Modulatoren von TF-Systemen, bei der der Körper (Substrat) des Feldeffekttransistors an den Abgriff eines zwischen Senke und Quelle angeordneten, gegen den Kanalwiderstand des Feldeffekttransistors ausreichend hochohmigen, insbesondere veränderbaren Spannungsteilers gelegt ist und bei dem die Steuerspannung über hochohmige Schaltmittel dem Gatter des Feldeffekttransistors zugeführt ist und dessen Gatter über einen Kondensator mit dem Körper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der im Spannungsteiler enthaltenen Widerstände (12, 13, 14) durch die Schaltmittel gebildet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung durch eine Gleichspannung und/oder eine Wechselspannung gebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß der Spannungsteiler etwa derart bemessen ist, daß der durch die Nichtlinearität des Kanalwiderstandes entstehende Klirrfaktor zweiter Ordnung ein Minimum annimmt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (3) und die Wechselspannungsquelle (4) in Serie zueinander und zu den Schaltmitteln angeordnet und an die Quelle des Feldeffekttransistors (1) geführt sind (Fig. 2).

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle (3) und die Wechselspannungsquelle (4) mit einem gemeinsamen Fußpunkt an der Quelle des Feldeffekttransistors liegen (Fig. 3, 4, 5).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu der Gleichspannungsquelle (3) und zu der, insbesondere über einen Kondensator (21) angeschlossenen Wechselspannungsquelle (4) jeweils ein Serienwiderstand (13, 14) liegt und daß die Schaltmittel durch den aus den Serienwiderständen (13, 14), insbesondere zusammen mit dem Kondensator (21), bestehenden Schaltungsteil gebildet sind (Fig. 3).

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei niederohmiger Gleich- (3) und/oder Wechselspannungsquelle (4) die Schaltmittel zwischen dem Gatter des Feldeffekttransistors (1) und einem Schaltungspunkt, an den die Gleichspannungsquelle (3), insbesondere über einen Widerstand (14), und die Wechselspannungsquelle (4), insbesondere über einen Kondensator (21), geführt sind, liegen (Fig. 4).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem kapazitiven Spannungsteiler, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel durch einen in Serie zur Wechselspannungsquelle (4) geschalteten Kondensator (23) gebildet sind und daß die Gleichspannung dem Gatter des Feldeffekttransistors (1) über einen weiteren hochohmigen Widerstand (15) zugeführt ist und daß der Körper (das

Substrat) des Feldeffekttransistors (1) über einen weiteren Widerstand (16) an den Verbindungspunkt der Gleichspannungsquelle (3) mit der Wechselspannungsquelle (4) geführt ist (F i g. 5).

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel wenigstens zum Teil durch den Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle

(3) und/oder der Wechselspannungsquelle (4) gebildet sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in Serie zur Gleichspannungsquelle (3) geschaltete Widerstand (14) derart bemessen ist, daß er die Wechselspannungsquelle (4) in vorgegebener Weise abschließt (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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