DE2548961A1 - Antireziprokes netzwerk - Google Patents

Description

Dr. IÜrfcert Scholz 2 5 4 B 9 6 1

r:?!.·:.P :..■_ä'-j.i.'--:¹-AMPyiFABRIEKEN

PIIN 7BO±

£0.10.73

"Antireziprokes Netzwerk" .

Die Erfindung bezieht sich auf ein antireziprokes Netzwerk mit mindestens einem ersten und einem zweiten Gatter mit je zwei AnschIusspunkten, welche Gatter in eine geschlossene Schleife aufgenommen sind, die ausserdem mindestens drei Inrpedanze leinen te enthält, während das Netzwerk weiter iiwei Verstärker enthält, die mit den beiden Gattern gekoppelt sind ς,

Dabei sei bemerkt, dass unter¹ einem antireziproken Netzwerk mit zwei Gattern ein Netzwerk
zu vortiteilen idt, das an dem einen Gatter eine Im-

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podanz von +k/Z (k ^> θ) aufweist, wenn das andere Gatter mit einer Impedanz Z abgeschlossen ist. Netzwerke dieser Art sind Gyratoren. Ein Gyrator wandelt bekanntlich die an das eine Gatter angeschlossene Kapazität in eine künstliche Induktivität um, die mit der an das andere Gatter angeschlossenen Kapazität einen Resonanzkreis bildet. Dabei weist der Gyrator* die bekannte Eigenschaft auf, dass die Grosse der künstlichen Induktivität grundsätzlich einfach durch Änderung der Gyratorkonstante k geändert werden kann, was bedeutet, dass dtarch Änderung der Einstellung von Widerständen auf besonders einfache Weise eine Abstirmnänderung des Gyratorresonanzkreises bewirkt werden kann.

Als Massstab für die Brauchbarkeit einer derartigen Vorrichtung gilt allgemein die Grosse des Gütefaktors Q des mit Hilfe des Gyrators gebildeten Resonanzkreises. Indem auf vorteilhafte Weise bipolare monolithische Konstruktionen benutz t werden, ist es möglich geworden, Gyrat orre s onanzkrei s θ zu bilden, die über mehrere Oktaven in der Frequenz abstimmbar sind und ausserdem einen verhältnismässig hohen Gütefaktor besitzen.

Ein antireziprokes Netzwerk der obengenannten Art ist aLis "Proceedings I.E.E.E.", Band 116, Nr. 11, November 1°69, S. 1842, Fig. 9d bekannt.

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Bei diesem bekannten antireziprokon Netzwerk, das vom Gyratortyp ist, worden die Verstärker durcli Operationsverstärker gebildet. Die geschlossene Schleife enthält nacheinander einen ersten Anschlusspunkt eines ersten * Gatters, ein erstes Impedanzelement, ein zweites Impedanzelement, ein drittes Impedanz el einent, einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt eines zweiten Gatters, ein viertes Impedanzelement und den zweiten Anschlusspunkt des ersten Gatters. Zwischen dem ersten Anschlusspunkt des ersten Gatters und dem ersten Anschlusspuiikt des zweiten Gatters ist ein Ycrstär¹-ker angebracht. Zwischen dem zweiten Anschlusspuiikt des zweiten Gatters und dem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Iinped.anzelemen.ts ist ein zweiter Verstärker angebracht.

Dieser bekannte Gyrator ist mit zwei Operationsverstärkern aufgebaut. Bekanntlich enthalten diese Operationsverstärker oft mehrere Transistorverstärkerstufen hintereinander. Da das zu verarbeitende Signal alle diese Stufen durchlaufen muss, wird das genannte Signal eine Verzögerung erfahren, die von der Anzahl verwendeter Verstärkerstufen abhängig ist. Dies hat zur Folge, dass die Gesamtgrenzfrequenz des Verstärkers, die mit der genannten Verzögerung zusammenhängt, auch von der Anzahl verwendeter Ver— stärkerstufen abhängig wird. Je grosser die Anzahl

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verwendeter Verstärkerstufon ist, desto niedriger wird «liese Gesamtgrenzfrequenz sein. Bekanntlicli kann die Grenzfrequenz pro Transistor und damit also auch die Gesamtgrenzfi-equenz des Yei-stäi-kers durch Vergrösserung des Ruhestroms der Transistoren vergrössert werden. Dies bringt jedoch mit sich_p dass die Verlustleistung des Verstärkers vergrössert werden wird, was nachteilig ist, insbesondere wenn der genannte Verstärker auf einem Scheibchen (chip) integriert wird. Weiter· sind die Trans is tor vers tärker in eine Schleife aufgenommen. Um Hochfrequenzschwingungen zu vermeiden, dürfen die Verstärker um nicht mehr als 6 dB/Oktave abfallen. Dies bedeutet, dass in einem bestimmten Frequenzbereich nur eine Zeitkonstante wirksam sein soll. Das heisst, dass die Zeitkonstanten der verschiedenen Verstärkerstufen in genügendem Masse voneinander verschieden sein müssen. Die Gesamt^grenzfrequenz wird durch die Transistorstufe mit der niedrigsten Grenzfrequenz bestimmt, Zusammenfassend lässt sich sagen, dass infolge der Tatsache, dass Operationeverstärker' als Verstärker verwendet werden und dass diese Operationsverstärker in eine Schleife aufgenommen sind, der bekannte Gyrator für bestimmte Zwecke, für die ein verhältnismässig hoher Gütefaktor bei einer hohen Frequenz und einer vorgeschriebenen höchstzulässigen

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Verlustleistung verlangt wird, weniger geeignet ist. Ausserdera weist die Komplexität der Operationsverstärker den Nachteil auf, dass, wenn der Gyrator auf einem Schoibclien integriert wird, ein grosser Teil der Oberfläche dieses Scheibchens in Anspxmch genommen werden wird.

Die Erfindung bezweckt, ein antireziprokes Ne tzwei"k zu schaffen _f das die obengenannten Nachteile in geringerem Masse aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Verstärker durch einen Transistor gebildet wird, wobei die geschlossene Schleife nacheinander durch den ersten Anschlusspunkt des ersten Gattors, ein erstes Impedanzelement, ein zweites Impedanzelement, den erstenund den zweiten Anschlußspunkt des zweiten Gatters, ein drittes Impedanzelement und den zweiten Anschlusspunkt des ersten Gatters gebildet wird, wobei zwischen dem zweiten Anschlusspunkt des zweiten Gatters und dem ersten Anschlusspunkt des ersten Gatters die Basis-Kollektox'-Strecke eines ersten Transistors angebracht ist, wobei zwischen dem ersten Anschlusspunkt des zweiten Gatters und dem zweiten Anschlusspunkt des ersten Gatters die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors angebracht ist, dessen Basis mit dem von dein ersten Anschluss punk t abgekehrten Anschlusspunkt der ersten Impedanz verbundon ist.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsfprm ist die Basis des zweiten Transistors mit einem ersten Anschlusspunkt eines dritten Gatters und ist der von dem Kollektor des zweiten Transistors abgekehrte Anschlusspunkt des zweiten Impedanzelements mit einem zweiten Anschlusspunkt eines dritten Gatters verbunden. Das antireziproke Netzwerk ist dann ein Zirkulator.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsforiii ist die Basis des zweiten Transistors über ein viertes Impedanzelement- mit dem von dem Kollektor· des zweiten Transistors abgekehrten Anschlusspunkt des zweiten Impedanzelements verbunden. Das antireziproke Mctzwerk ist dann ein Gyrator.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mit Hilfe von vier Widerständen und zwei Verstärkern zwölf verschiedene Gyratoren gebildet werden können, wobei nur einer dieser zwölf möglichen Gyratoren die Möglichkeit besitzt, mit nur zwei Transistoren aufgebaut zu werden, ohne dass zusätzliche Mittel für die Speisung, wie Stromquellen und eine Vielzahl zusätzlicher Widerstände, erforderlich sind.

Einige Ausführungsfoi-men der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 erläuterungsweise ein antireziprokes Netzwerk mit drei Gattern,

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Fig. £ ein antireziprokes Netzwerk vom Gyrator typ nach der Erfindung,

Fig. 3 ein antireziprokes Netzwerk vom Zirkulator typ nach der Erfindung,

Fig. K einen künstlichen Transistor zur Anwendung in den Netzwerken nach den Figuren 2 und 3> und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines antireziproken Netzwerks vom Gyratortyp nach der Erfindung .

In Fig. 1 ist ein antireziprokes Netzwerk dargestellt, das die Gatter 1,2, 3» ^ und 5»6 aufweist. Das antireziproke Netzwerk ist vom Zirkulatortyp* Ein Zirkulator weist die Eigenschaft auf, dass Signalübertragung zwischen jeweils zwei Gattern nur in einer Richtung möglich ist. Wenn ein Eingangssignal dem Gatter 3,h angeboten wird, erscheint nur an dem Gatter 1,2 ein Ausgangssignal. Am Gatter 5» 6 wird dann gax¹ nichts gemessen. Dies ist mit dem Pfeil a angegeben. Wenn dem Gatter 1,2 ein Eingangssignal angeboten wird, erscheint nur an dem Gatter 5»6 ein Ausgangssignal. An dem Gatter 3,4 wird in diesem Falle gar nichts gemessen. Dies ist mit dem Pfeil b angegeben. Wenn dem Gatter 5,6 ein Eingangssignal angeboten wird, erscheint nur an den Gatter 3»h ein Ausgangssignal. An dem Gatter

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1,2 wird in diesem Falle gar nichts gemessen. Der genannte Zirkulator kann z.B. in Fernsprechschaltxmgen als sogenannte Gabelschaltung verwendet werden. Venn eines der Gatter 1,2, 3,h oder 5>6 mit einem Widerstand abgeschlossen wird, ist das antireziproke Netzwerk ein Gyrator, -der, wie oben bereits erwähnt wurde, die an das eine Gatter angeschlossene Kapazität in eine künstliche Induktivität umwandelt, die mit der an das andore Gatter angeschlossenen Kapazität einen Resonanzkreis bildet. '

Der Gyrator nach Fig. 2 enthält einen ersten Transistor 10 und einen zweiten Transistor 11. Die geschlossene Schleife enthält nacheinander den ersten Anschlusspunkt 2 des ersten Gatters 1,2, einen Widerstand 15» einen Widerstand 14, einen Widerstand 12, das zweite Gatter 3,h_} den Widerstand 13 und den zweiten Anschlusspunkt 1 des ersten Gatters 1,2. Der Verbindungspixnkt der Widerstände 12 und lh ist mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Die Basis des Transistors 11 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände -14 und 15 verbunden. Der Kollektor des Transistors 11 ist mit dem Anschlusspunkt 3 des zweiton Gatters 3,h verbunden. Der Emitter des Transistors 11 ist einerseits mit dem Anschlusspunkt 1 des ersten Gatters 1,2 und andererseits über den Widerstand 13 mit dem Anschluss-

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.3-

punkt h des zweiten Gatters verbunden. Dor Anschlusspunkt, h des zweiten Gatters ist einerseits über einen Widerstand . 16 mit einem Punkt konstanten Potentials und andererseits mit der Basis des Transistors 10 verbunden. Der Emitter des Transistors 10 ist mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden und der Kollektor dieses Transistors ist mit dem Anschlusspunkt 2 des ersten. Gatters 1,2 verbunden. Die Wirkungsweise des Gyrators nach Fig. 2 ist folgende. Es sei dabei bemerkt, dass das Vechselstromverhalten des Gyrators näher betrachtet wird, was bedeutet, dass die Punkte konstanten Potentials + und - als miteinander verbunden zu betrachten sind. Die Spannung über dem Widerstand 12 wird dann gleich V₁ Volt sein, wobei angenommen \v^rird, dass die Basis-Emitter-Signalspanrmng des Transistors 10 vernaclilässigbar klein ist. Durch den Widerstand 12 wird also ein Strom gleich V₁Zr(IS) Amperes fliesson, wobei R(12) gleich dom Widerstandswert des Widerstandes 12 ist- Dieser- Strom fliesst von dem Kollektor des Transistors 11 zu dem Punkt + konstanten Potentials. Von dem Anschlusspunkt 3 fliesst ein Strom i zu dem Kollektor des Transistors 11. Der Strom i , der zu dem Anschlusspunkt -i fliesst, fliesst unter Vernachlässigung des Basiss üroüis des Transistors 10 auch durch den Widerstand 13 in der angegebenen Richtung. Dor Strom durch den

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Transistor 11 ist also gleich i - i = i » V /r(12). Daraus folgt die Beziehung:

¹Z ⁼

Z ⁼ R(12) (¹^

Der Strom durch den Widerstand 15 ist gleich V /r(15)> wobei r(15) der Widers tandswer-t des Widei-standes ist. Unter Vernachlässigung des Basisstroms des Transistors 11 wird dieser Strom auch den Widerstand durchfliessen, wodurch die Spannung über diesem Widerstand gleich

R(U)

y Volt

² R(15)

sein wird. Über dem Widerstand 13 wird die gleiche Spannung auftreten. Infolge diesel' Spannung wird durch den Widerstand 13 ein Strom fliessen, der gleich dieser Spannung geteilt durch R(13) ist, wobei R(13) eier Widerstandswert dos Widerstandes 13 ist. Dieser Strom ist gegensinnig gleich dem Strom i , wodLirch die nachstehende Beziehung gilt:

Eine einfache Berechnung mit Hilfe der Beziehungen (1) und (2) zeigt, dass, wenn eines der Gatter mit einer Impedanz Z abgeschlossen wird, am anderen Gatter eine Impedanz gemessen wird, die gleich

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R(12)r(13)R(15) 1 k

^P R(1/O Z Z

ist. Aus der Beziehung' (3) geht hervor, dass, wenn an das Gatter 1,2 eine Kapazität angeschlossen wird, an dem Gatter 3,h eine Induktivität gemessen wird. Wenn nun auch an das Gatter 3,h eine Kapazität angeschlossen wird, wird ein Gyratorresonaiizkreis erhalten. Für diesen Resonanzkreis gelten die nachstehenden Beziehungen, wenn R(12) - R(15) = R und R(13) = R(14) = 2R ist:

1 ι
ο _RG ^ SR

Λ k 3 2

— = —y? + — + ————— (5).

Q p SR SR(16)

In diesen Beziehungen ist (M die Resonanzfrequenz, Q der Gütefaktor, C der Kapazitätswert der an die beiden Gatter angeschlossenen Kapazitäten, S die Steilheit der Transistoren 10 und 11, /3 der Basis-Kollektor-Stromverstärkungsfaktor und R(i6) der Widerstandswert des Widerstandes 16. Der Gütefaktor Q kann praktisch unabhängig von der Frequenz gemacht werden, indem zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 11 eine Kapazität 17 angeordnet wird. Aus der Beziehung (4) geht hervor, dass die Resonanzfrequenz von dem /y des Transistors unabhängig ist.

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Weiter kann die Resonanzfrequenz auch noch von der Steilheit S des Transistors unabhängig gemacht werden, indem in Reihe mit dem Widerstand 14 einige Dioden angeordnet werden. In Fig. 2 sind die Dioden 20, 21 und 22 dargestellt. Durch die letztere Massnahme ist die Resonanzfrequenz von allen Transistorparaiuetem unabhängig geKordon. Der in Fig. 2 g*e-zeigte Gyrator zeichnet sich durch Einfaclilaoit aus und lässt sich dadurch besonders gut integriei^en. Weiter¹ wird die Verlustleistung bei einem verhältnismässig hohen Gütefaktor bei einer bestimmten Frequenz sehr gering sein.

Wenn in Fig. 2 der Widerstand lh fortgelassen, und ein Gatter· 5» 6 zwischen der Basis des Transistors 11 und dem Punkt konstanten Potentials angebracht wird, wird ein Zirkulator erhalten (siehe Fig, 3)' Eine ähnliche Berechnung wie für den Gyrator nach Fig. 2 ergibt die nachstehenden Beziehungen:

^V2

"2 R(TzJ
^V1

3 " R(13) '

Bei dieser Berechnung sind der Einfachheit halber

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die Basisströme Agv Transistoren 10 mid 11 suwie die Basis-Einitter-Spannungen dieser Transistoren vernachlässigt.

Statt der einfachen Transistoren 10 und 11 lassen sich auch künstliche Transistoren verwenden. Fig. h zeigt einen möglichen künstlichen Transistor. Itear künstliche Transistor umfasst die Transistoren und 21. J)ie Emitter-Kollektor—Strecke des pnp-Transistors 21 ist zwischen dem lollektorauschlusDpunkt C und dem EinitteranschlusspTiiikt E des künstlichen Transistors angebracht. Die Kollektoi'-Emitter-Strecke des Transistox*s 20 ist »wischen der Basis und dem Kollektor des Tritnsistors 21 angebracht. Zwischen der Basis mul dem Emitter des Transistors 21 ist der Widerstand 17 angebracht. Bio Basis B des Transistors 20 bildet zugleich die Basifi des künstlichen Titansi s t or s .

Weiter kann es notwendig sein, statt Widerstände als Impedanz el einen te verifickfltere Impedanzelemente zu verwenden, die aus Widerständen und Kapazitäten aufgebaut sind. Dies kann 7,.¹B. erforderlich sein, um Phasendrehung«^ von Transistoren auszugleichen .

Der Gyrator nach Fig. 5 enthält einen ersten Τϊ:· ausist ox* 10 und einen zweiten Transistor 11. Die geschlossene Schleife enthält nacheinander den ersten

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Anschlusspuiikt 2 des eisten"" Gatters 1,2, einen Widerstand 15» einen Widerstand 1^1, einen Widerstand 12, das zweite Gatter 3i^» den Widerstand 13 und den zweiten Anschlusspunkt 1 des ersten Gatters 1,2. Der Verbindungspunkt der Widerstände 12 und 14 ist mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Die Basis des Transistors 11 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 14 und 15 verbunden. Der Kollektor des Transistors 11 ist mit dem Anschlusspunkt 3 des zweiten Gatters 3,h verbunden. Der Emitter des Transistors 1 1 ist einerseits mit dem zweiten Anschlusspunkt 1 des ersten Gatters 1,2 und andererseits über den Widerstand 13 mit dem Anschlusspunkt 4 des zweiten Gatters verbunden. Der Anschlusspunkt 4 des zweiten Gatters ist einerseits mit der Basis des Transistors 10 und andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (23) mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden· Der Emitter des Transistors 10 ist mit einem Punkt konstanten Potentials und der Kollektor des Transistors 10 ist mit dem ersten Anschlusspunkt 2 des ersten Gatters 1,2 verbunden. Die Basis des Transistors 23 ist einerseits über die Diode 21 mit einem Punkt konstanten Potentials und andererseits über* die Reihenschaltung der" Diode 20 und des Widerstandes 18 mit einem anderen Punkt konstanten Potentials verbunden.

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Zwischen dem ersten Anschlusspunkt 2 des ersten Gatters und dem ersten Anschlusspunkt 3 des zweiten Gatters ist die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 22 angebracht. Der Emitter des TTansistors 22 ist über den Widerstand 19 mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden. Das erste Gatter 1,2 ist mit der Kapazität 17 und das zweite Gatter 3>^ ist mit der Kapazität 16 abgeschlossen. Die Wirkungsweise des Gyrators nach Fig. 5 ist wie folgt. Dabei sei bemerkt, dass das Wechselstromverhalten des Gyrators näher¹ betrachtet werden wird, was bedeutet, dass die Punkte konstanten Potentials + und- als miteinander verbunden zu betrachten sind. Die Spannung über dem Widerstand 12 wird dann gleich V₁ Volt sein, wobei angenommen wird, dass die Basis-Emitter-Signalspannung des Transistors 10 vernachlässigbar klein ist. Durch den Widerstand 12 wird also ein Strom fliessen, der gleich V../R(12) Amperes ist. wobei R(12) gleich dem Widerstandswert des Widerstandes 12 ist. Dieser Strom fliesst von dem Kollektor des Transistors 11 zu dem Punkt + konstanten Potentials. Vom Anschlusspunkt 3 fliesst" ein Strom i.. zu dem Kollektor des Transistors 11. Der Strom X₁, der zu dem Anschlusspunkt h fliesst, fliesst unter Vernachlässigung des Basisstroms des Transistors 10 auch durch den Widex¹-stand 13 in der angegebenen Richtung. Der Strom durch

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den Transistor 11 ist also gleich ± ~± ~ ⁱi~^Vi/^R(¹²)· Darau? folgt die Beziehung:

Der Strom durch den Widerstand 15 ist gleich V„/r(15)> wobei R(15) der Widerstandswert des Widerstandes ist. Unter Vernachlässigung des Basisstroms des Transistors 11 wird dieser Strom auch den Widerstand 14 durchfHessen, wodurch die Spannung über diesem Widerstand gleich

V Volts

² R(15)

sein wird. Über dem Widerstand 13 wird die gleiche Spannung auftreten. Infolge dieser Spannung wird den Widerstand 13 ein Strom durchfliessen, der gleich dieser Spannung geteilt durch R(13) ist, wobei R(13) der Widerstandswer-t des Widerstandes 13 ist.. Dieser Strom ist gegensinnig gleich dem Strom χ , wodurch die nachstehende Beziehung gilt:

R(15)

Eine einfache Berechnung mit Hilfe der Beziehungen (6) und (7) zeigt, dass, wenn eines der Gatter· mit einer Impedanz Z abgeschlossen wird, an dem anderen Gatter eine Impedanz gemessen wird, die gleich

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R(12)R(13)R(15) , _k

() ^{L Z}

ist. Aus dei' Beziehung (8) geht hervor, dass, wenn an das Gatter 1,2 eine Kapazität 17 angeschlossen wird, an dem Gatfcer.3»^ eine Induktivität gemessen wird. Venn nun an das Gatter ^ ,h auch eine Kapei^ität 16 angeschlossen wirclj, wird ein Gyratorresonanz kreis erhalten. Für diesen Resonanzkreis gelten die nachstehenden Beziehungen, wenn

R(12) = R(15) = R und R(13) = R(i4) = 2R ist.

Q β SR

In diesen Beziehungen ist UJ die Resonanzfrequenz, Q der Gütefaktor, C der Kapassitätswert der an die beiden Gatter angeschlossenen Kapazitäten, S die Steilheit der Transistoren 10 und 11, ß> der· Basis-Kollektoar-Stromverstärkungsraktor und R(i6) del" Impedanzwert der Stromquelle 23»

Aus der Beziehung (ΐθ) geht hervor, deiss der Wert des Gütefaktors Q durch den nicht-idealen Zustand der verwendeten Transistoren beschränkt ist. In der Beziehung (1O) kommen die Stoi llieit S und der Basis-

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Kollektor-Stromveirstärkungsf aktor /> vor, weiche Grossen eine endliche Grosse besitzen. Eine einfache Berechnung zeigt, dass der Strom i durch die Emitter-Kollektor-Stx^ecke . des Transistors 22 gleich

. |i+R(i'4)/R(i5)j V₁

3 RC 19) ' R( 12) * Wc ^v

wobei C der Kapazitätswert der Kapazitäten 16 und 17₅ R(19) der Widerstandswert des Widerstandes 19 und 10 die Kreisfrequenz ist. Weiter zeigt eine einfache Bez^eclinung, dass, indem der Strom i„ dem Kollektor des Transistors 11 zugeführt wird, eine Verbesserung des Gütefaktors erhalten wird. Der Gütefaktor entspricht, wie gefunden wurde, nach dem Anbringen des Transistors 22 den nachstehenden Beziehungen:

1.1 _f

- = - + teb
Q' Q

tg ö =

R(19)

wobei Q¹ der auftretende Gütefaktor und Q dei- Güte faktor nach der Beziehung (ΐθ) ist.

Statt des Transistors 23 kann auch ein ohmseher Widerstand verwendet werden, der dann zwi schen der Basis des Transistors 10 und dem Punkt negativen konstanten Potentials angeordnet wird.

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PKN 7304C

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Xndem der Widerstandswert dea Widerstandes 18 gleich der Summe der Widerstandswerte der Widerstände 13 und Ik gewählt wird, wird erreicht, dass bei verschieden gewählten Speisespannungen der Strom in den beiden Zweigen des Gyrators automatisch gleich bleibt. Dabei sei bemerkt, dass der erste Zweig durch die Reihenschaltung des Widerstandes 12, dex¹ Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11, des Widerstandes 13 und der Kollektor^Emitter-Strecke des Transistors 23 und der zweite Zweig durch die Reihenschaltung des Widerstandes lh, des Widerstandes 15 und der Kollektor-Emitter~Strecke des Transistors 10 gebildet wird. Der Gütefaktor Q kann weiter praktisch unabhängig von der Frequenz gemacht werden, dadurch, dass zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors eine Kapazität 33 angeordnet wird. Aus der Beziehung (9) geht hervor,' dass die Resonanzfrequenz unabhängig von dem /> des Transistors ist. Welter kann die Resonanzfrequenz auch noch unabhängig von der Steilheit S des Transistors gemacht werden, dadurch, dass in Reihe mit dem Widerstand 14 einige Dioden angeordnet werden. In Fig. 5 sind die Dioden 4θ, 41 und 42 dargestellt. Durch die letztere Massnahme ist die Resonanzfrequenz unabhängig von aJ.len Transistorparametern geworden. Der Gyrator nach Fig. 5 zeichnet sich durch seine Einfachheit aus und lässt sich da-

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-ZO-

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durch, sehr gut integriei^en." Ferner wird die Verlustleistung bei verhältnismässig hohem Q bei einer bestimmten Frequenz sehr niedrig sein.

¥enn in Fig. J5 der Widerstand 14 fortgelassen und ein Gatter zwischen der Basis des Transistors 11 und dem Punkt konstanten Potentials angebracht wird, wird ein Zirkulator erhalten.

Statt der einfachen Transistoren 10 und 11 können auch künstliche Transistoren von dem in Fig. h gezeigten Typ verwendet werden.

Veiter kann es notwendig sein, statt Widerstände als Impedanzelemente verwickeitere Impedanzelemente zu verwenden, die aus Widerständen., und Kapazitäten aufgebaut sind. Dies kann z.B. erforderlich sein, um Phasendi-elnmgen von Transistoren auszugleichen .

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Claims (1)

1. HiN "i «Ο 'ι C

   Pat on t-anspreche ;

   t.\ Antireziprokes Netzwerk mit mindestens einem ersten "und einem zweiten Gatter mit ja zwei Anschluss— punkten, welche Gatter in eine geschlossene Schleife aufgenommen siiKl_t die ansserdea mindestens drei Ikpedaazelemente enthalt, wähi'end das Ketzvcrk Weiter zii-.'ei Verstärker enthält, die mit den beiden Gattern gekoppelt sind, dadurch gekennsteiciuiot, dass jeder der Verstärker durch einen Transistor gebildet wird, wobei die geschlossene Schleife durch nacheinander den ort.ton Aiisehlusspmilit (?) dos ersten Gatters (1,2), ein erstes Impedanzelement (ΐ5)* οin zweites Impedanz— element (i2)_f d&n ersten und den zweiten Anschluss— punkt des zweiten Gatters (3_f^)» ein drittes Impedanz— element (13) tmd den zweiten Anschlusspiijikt ties erster* Gatters (l_r2) gebildet wird, wobei zwischen dem zweiten -Aiischlusspxinkt des zweiten Gatters {3%?l} itnfi dowi ersten Aiisclilnssptintt (li) des ersten Gatters (1,2^ die Basis-Kollektor—Strecke eines ersten Transistors (io) angebracht ist, wobei, zwischen dem ersten Anschlusspunkt des zweiten Gattex'o (3j^) und dem zweiten Anschliisspunkt des ersten Gatters (l,2) dlo Kollektor—Emitter-Strecke eines zweiten Transistors ("Si) aiigobrcicht ist, dessen Rar-is mit dem voj.« dem ersten An&chl"tjsspiinkt (2) abgckelirteii AiiscIi.ltJS.spnriI;t der ersten Impedειηζ (i5) verhunden ist.

   S0982t/OS64

   PHN 7

   2548961 20.10.75

   2« Antii*eziprokes Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des ziieiten Transistors 0 0 mit; einem ersten Anschlusspunkt (6) eines dritten Gatters (5,6) verbunden ist, wobei der von dem Kollektor des zweiten Transistors (11) abgekehrte Anschlusspmxkt des zweiten Impodaiizelements (i2) mit einem zweiten Anschlixsspunkt (5) eines dritten Gatters (5»6) verbunden ist.

   3· Antireziprokes Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des zweiten Transistors (ii) über ein viertes Impedanz el einen t-(ΐΊ) mit dem von dem Kollektor des zweiten Transistors (il) abgekehz-ten Anschlusspunkt des zweiten Impedanzelements (12) verbunden ist.

   4. Antirezoprokes Netzwerk; nach Anspruch 1_r 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des ersten Transistors (io) über einen Widerstand (13) mit dem Emitter des zweiten Transistors (ii) verbunden ist, wobei der Yerbindungspunkt des Emitters und dieses Widerstandes (13) mit einem Punkt konstanten Potentials (i) verbunden ist. (Fig. 5) 5« Antireziprokes Ketzwer?: nach einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Impedanzelomente durch Widerstände gebildet sind .
   6. Aiitireziprokes Netzwerk nach einem der An-

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   - as -

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   sprüclie 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass der erste (1O) und der zweite (11) Transistor durch je einen künstlichen Transistor gebildet werden, der je einen ex-sten Transistor (21) und einen zweiten Transistor (20) enthält, wobei die Emitter-Kollektor-Strecke, des ersten Transistors zwischen dem Kollektoranschlusspunkt (c) und dem Emitteranschlusspunkt (E) des künstlichen -Transistors angebracht ist, wobei parallel zu der Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors (21) die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (20) angebr-acht ist, wob.o:L z\vi~ sehen der Basis und dem Kollektor des ersten Transistors (21) ein Widerstand (17) angebracht ist, und wobei die Basis des zweiten Transistors (20) mit dem Basisanschlusspunkt (b) des künstlichen Transistors verbunden ist. (Fig. *l ) .

   7. Antireziprokes Netzwerk nach einem dor Λη-sprüche 3 t>is 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Impedanzeleinont durch einen Widerstand (i4) in Reihe mit einer Anzahl von Halbleiterdioden (kO,ki_th2) gebildet wird. (Fig. 5)

   8. Antireziprokes Netzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dei" Basis und dem Kollektor des zweiten Transistors (11) eine Kapazität (33) angebracht ist.

   9. Antireziprokes Netzwerk nach einem der

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   - au -

   I³ViN 780'!C

   2 548961 20.10.75

   Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Anschlusspunkt (2) des ersten Gatters ( 1 , 2) und dem ersten Anschlusspunkt des zwei'ton Gatt ex's die Basis-Kollektoi"-Strecke eines dritten Transistors (22) angebracht ist, wobei der Emitter des letzteren Transistoz's (22) über eine Impedanz (19) mit einem Punkt koinst anteil Potentials verbunden ist (Fig. 5)· 10. Antireziprokes Notzuerk nacli Anspx-uch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des Transistors (1O) übe3." die Kollektor-Emitter--S tr ecke eines Transistors (23) mit einein Punkt kon«tauten Potentials verbunden ist, wobei die Basis-Emitter-Strecke dieses Transistors (23) von einer Diode (21) überbrückt ist₅ und .wobei die Basis dieses Transistors (23) zugleich über die Reihenschaltung einer Diode (20) und eines Widerstandes (18) mit einem anderen Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

   2b'

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