DE3012823A1 - Two=way rectifier as integrated circuit - has controllable conversion characteristics by including difference amplifiers with controllable gain formed by push=pull transistors - Google Patents
Two=way rectifier as integrated circuit - has controllable conversion characteristics by including difference amplifiers with controllable gain formed by push=pull transistorsInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
"Doppelweggleichrichterschaltung" Die Erfindung betrifft eine Doppelweggleichrichterschaltung zur präzisen Gleichrichtung von Wechselspannungen."Full-wave rectifier circuit" The invention relates to a full-wave rectifier circuit for precise rectification of alternating voltages.
Präzise Gleichrichterschaltungen sind aus der Technik "Elektronischer Analogrechner" bekannt. Ein Beispiel hierfür zeigt FIG. 1, das aus dem Blatt mit Anwendungsbeispielen der Fa. Knott Elektronik, München (1965) entnommen ist.Precise rectifier circuits are from the technology "Electronic Analog computer ". An example of this is shown in FIG. 1, which is taken from the sheet with Application examples from Knott Elektronik, Munich (1965) is taken.
Die bekannte Gleichrichterschaltung erfordert neben den beiden Operationsverstärkern V1 und V2 präzise Hochohmwiderwände. Hochohmige und außerdem genaue Widerstände, sowie festes Bezugspotential bedeuten für Schaltungen, die monolithisch integriert werden sollen, erhebliche Schwierigkeiten.In addition to the two operational amplifiers, the known rectifier circuit requires V1 and V2 precise high-resistance resistors. High-ohmic and also precise resistances, as well as a fixed reference potential mean for circuits that are monolithically integrated are to be faced with considerable difficulties.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere soll eine Doppelweggleichrichterschaltung der eingangs genannten Art angegeben werden, die sich problemlos und ohne großen Aufwand als integrierte Schaltung realisieren läßt, deren Umwandlungskennlinie steuerbar ist und deren Eingangs- und/oder Ausgangspotential weitgehend frei wählbar ist.The invention is therefore based on the object of the prior art to improve. In particular, a full-wave rectifier circuit of the initially specified type, which can be easily and without much effort as a Can realize integrated circuit whose conversion characteristic is controllable and whose input and / or output potential is largely freely selectable.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erfindung gelöst. Differenzverstärker mit hohem Ausgangswiderstand sind einfach als integrierte Schaltung herstellbar. Gegenüber ihrem hohen Innenwiderstand (Ausgangswiderstand) ist die Nichtlinearität der an ihrem Ausgang angeschlossenen Gleichrichter praktisch ohne Einfluß. Die Verstärkung von Differenzverstärkern läßt sich in einfacher Weise steuern, wie weiter unten näher erläutert wird, so daß sich die Umwandlungskennlinien in gewünschter Weise einstellen lassen, Eingangs- und Ausgang potentiale der Differenzverstärker erlauben die Schaltungsanordnung an die jeweiligen Verhältnisse anzupassen.The object is achieved by the invention mentioned in claim 1. Differential amplifiers with high output resistance are simply an integrated circuit manufacturable. Compared to its high internal resistance (output resistance), the Non-linearity of the rectifiers connected to their output practically without Influence. The gain of differential amplifiers can be controlled in a simple way, as will be explained in more detail below, so that the conversion characteristics are in Set the input and output potentials of the differential amplifiers as required allow the circuit arrangement to be adapted to the respective conditions.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß Anspruch 2 werden als Differenzverstärker mit Vorteil solche mit zwei Gegentakttransistoren vorgesehen, in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine Stromquelle geschaltet ist und welche als Lastwiderstände eine Stromspiegelschaltung aufweisen. Ist nur eine der Stromquellen der Differenzverstärker steuerbar, so lassen sich die Kennlinien beider Differenzverstärker exakt gleich einstellen. Sind dagegen beide Stromquellen steuerbar, so ist außerdem die Steigung der Umwandlungskennlinie einstellbar, wie es beispielsweise bei sprachgesteuerten Schaltungen (Freisprechanlagen) erforderlich ist.Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the subclaims. According to claim 2 are used as a differential amplifier those with two push-pull transistors are advantageously provided, in their common Emitter feed a current source is connected and which as load resistors have a current mirror circuit. Is just one of the power sources of the differential amplifier controllable, so the characteristics of both differential amplifiers can be exactly the same to adjust. If, on the other hand, both current sources are controllable, the slope is also the conversion characteristic adjustable, as it is for example at voice-controlled circuits (hands-free systems) is required.
Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 3 faßt jeweils zwei Gegentakttransistoren der Differenzverstärker zu einem Doppelkollektortransistor zusammen, wodurch sich realisiert als integrierte Schaltung eine vorteilhafte Schaltungsvereinfachung und Platzeinsparung ergibt.The embodiment of the invention according to claim 3 comprises two each Push-pull transistors of the differential amplifier to a double collector transistor together, as a result of which an advantageous circuit simplification is realized as an integrated circuit and saves space.
Wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 4 weitergebildet, so sind die Ausgangskennlinien verschiebbar, indem ihnen eine positive oder negative Gleichstromkomponente überlagert wird.If the circuit arrangement according to the invention is developed according to claim 4, so the output characteristics can be shifted by giving them a positive or negative DC component is superimposed.
Sollten die Kennlinien bis zur Ausgangsspannung Null aussteuerbar sein, so ist die Erfindung gemäß Anspruch 5 weiterzubilden. Diese Weiterbildung ist leicht so abwandelbar, daß die Ausgangskennlinien zusätzlich bei einem bestimmten maximalen Ausgangswert unabhängig von der Kennlinienverschiebung begrenzt werden.Should the characteristics be controllable up to an output voltage of zero be, the invention is to be developed according to claim 5. This training can easily be modified in such a way that the output characteristics are additionally given for a certain maximum output value can be limited regardless of the shift in the characteristic.
Die Erfindung wird nun anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: FIG. 2: Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Doppelweggleichrichterschaltung; FIG. 3: Ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei getrennten Differenzverstärkern; FIG. 4: Kennlinien der in FIG. 3 dargestellten Schaltung; FIG. 5: Ein zweites Ausführungsbeispiel mit durch Doppelkollektortransistoren zusammengefaßten Differensverstärkern und einer ersten Schaltung zur Kennlinienverschiebung; FIG. 6: Kennlinien der in FIG. 5 dargestellten Schaltung; FIG. 7: Ein drittes Ausführungsbeispiel mit zusammengefaßten Differenzverstärkern und einer anderen Schaltung zur Kennlinienverschiebung; FIG. 8: Kennlinien der in FIG. 7 dargestellten Schaltung bei Umschaltung gemäß Beschreibung.The invention will now be explained with reference to exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail. They show in detail: FIG. 2: Basic circuit of the invention Full wave rectifier circuit; FIG. 3: A first embodiment with two separate differential amplifiers; FIG. 4: Characteristic curves of the in FIG. 3 shown Circuit; FIG. 5: A second embodiment with double collector transistors combined differential amplifiers and a first circuit for shifting the characteristic curve; FIG. 6: Characteristic curves of the in FIG. 5 shown circuit; FIG. 7: A third embodiment with combined differential amplifiers and another circuit for shifting the characteristic curve; FIG. 8: Characteristic curves of the in FIG. 7 shown circuit when switching according to description.
In FIG. 2 ist die Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Doppelweggleichrichterschaltung dargestellt. Sie zeigt zwei Differenzverstärker 1 und 2, die über je einen Gleichrichter 16 bzw. 26 mit dem Ausgang A der Doppelweggleichrichterschaltung verbunden sind. Am Ausgang A ist gegen Bezugspotential, im Ausführungsbeispiel OV, ein Lastwiderstand RL geschaltet, an welchem die gleivdgerichtete Spannung abgreifbar ist.In FIG. 2 is the basic circuit of the full-wave rectifier circuit according to the invention shown. It shows two differential amplifiers 1 and 2, each with a rectifier 16 and 26 are connected to the output A of the full wave rectifier circuit. At output A there is a load resistance against reference potential, in the exemplary embodiment OV RL switched, at which the equidistant voltage can be tapped.
Beide Verstärker sollen einen möglichst hohen Ausgangswi derstand (Innenwiderstand) aufweisen, damitdie Nichtlinearitäten der Gleichrichter 16 und 26, die als Halbleiter-Dioden oder als Diode geschaltete Transistoren realisiert sein können, ohne Einfluß auf den Ausgangsstrom, und damit bei einem ohmschen Lastwiderstand RL auf die Ausgangsspannung, bleiben.Both amplifiers should have the highest possible output resistance (Internal resistance), so that the non-linearities of the rectifiers 16 and 26, which are implemented as semiconductor diodes or transistors connected as diodes without affecting the output current, and thus with an ohmic load resistance RL on the output voltage, stay.
Der nichtinvertierende Eingang des ersten Differenzverstärkers 1 ist wie ersichtlich zum einen mit dem invertierenden Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2 und zum anderen mit einem ersten Eingang El verbunden.The non-inverting input of the first differential amplifier 1 is as can be seen on the one hand with the inverting input of the second differential amplifier 2 and on the other hand connected to a first input El.
Der invertierende Eingang des ersten Differenzverstärkers 1 ist zum einen mit dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten Differenzverstärkers 2 und zum anderen mit einem zweiten Eingang E2 der Doppelweggleichrichterschaltung verbunden.The inverting input of the first differential amplifier 1 is for one to the non-inverting input of the second differential amplifier 2 and on the other hand connected to a second input E2 of the full wave rectifier circuit.
Zur Vereinfachung werden im folgenden die Eingangsklemmen und die Spannungen an den Eingangsklemmen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, da hierdurch keine Verwechslungen eintreten. Ist z.B. die Spannung E2 größer als die Spannung El,. so steuert der Verstärker 2 den Gleichrichter 26, andernfalls der Verstärker 1 den Gleichrichter 16 leitend.To simplify matters, the input terminals and the Voltages at the input terminals are denoted by the same reference numerals, since this means that there is no confusion. For example, if the voltage E2 is greater than the Voltage El ,. so the amplifier 2 controls the rectifier 26, otherwise the Amplifier 1 conducts the rectifier 16.
Durch die bteuerspPnnungen Ueti und U5t2 -in FIG. 2 ist angedeutet, daß mindestens einer der beiden Differenzverstärker 1 oder 2 in seiner Verstärkung steuerbar sein soll. Ist nur ein Verstärker steuerbar, so sind zwei völlig gleichartige Kennlinien einstellbar. Sind dagegen beide Verstärker steuerbar, so ist die Steilheit der Ausgangskennlinien in gewünschter Weise einstellbar.The control voltages Ueti and U5t2 in FIG. 2 is indicated, that at least one of the two differential amplifiers 1 or 2 in its gain should be controllable. If only one amplifier can be controlled, two are completely alike Adjustable characteristics. If, on the other hand, both amplifiers are controllable, then the slope is the output characteristics can be adjusted as required.
Diese Steuerung wird ausführlicher im Ausführungsbeispiel der FIG. 3 mit zugehörigen Kennlinien 4 näher erläutert.This control is explained in more detail in the embodiment of FIG. 3 explained in more detail with associated characteristic curves 4.
Wie FIG. 3 zeigt, sind die beiden Differenzverstärker 1 und 2 der FIG. 2 hier als Transistorverstärker mit zwei Gegentakttransistoren 11 und 12 bzw. 21 und 22 realisiert, in deren gemeinsamer Emitterzuleitung eine Stromquelle 13 bzw. 23 geschaltet ist. Mindestens eine der beiden Strom- quellen ist steuerbar. Als Arbeitswiderstand in den Kollektorzuleitungen der beiden Gegentakttransistoren ii und 12 des ersten Differenzverstärkers ist eine erste Stromspiegelschaltung bestehend aus den Transistoren 14 und 15 vorgesehen und in den Kollektorzuleitungen der beiden Gegentakttransistoren 22 und 21 des zweiten Differenzverstärkers eine zweite Stromspiegelschaltung mit den Transistoren 24 und 25.As FIG. 3 shows the two differential amplifiers 1 and 2 of the FIG. 2 here as a transistor amplifier with two push-pull transistors 11 and 12 or 21 and 22, a current source 13 in their common emitter lead or 23 is switched. At least one of the two power sources is controllable. As a working resistance in the collector leads of the two push-pull transistors ii and 12 of the first differential amplifier is a first current mirror circuit consisting provided from transistors 14 and 15 and in the collector leads of the two Push-pull transistors 22 and 21 of the second differential amplifier form a second current mirror circuit with transistors 24 and 25.
Die Wirkung der Stromspiegelschaltung sei beim ersten Differenzverstärker näher erläutert. Der Kollektorstrom des Transistors 11 fließt in den als Diode geschalteten Transistor 14 der Stromspiegelschaltung. Der Spannungsabfall am als Diode geschalteten Transistor 14 steuert die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 15 der Stromspiegelschaltung. Wird diese Schaltung integriert und werden auf dem Halbleiterplättchen die Transistoren gleichartig, also mit gleichen Emitter- und Kollektorflächen auagebildet, so wird vom Tran sistor 14 der Transistor 15 so gesteuert, daß bei Kollektor spannungen des Transistors 15 oberhalb seiner Restspannung (> 0,2 V) sein Kollektorstrom gleich dem Kollektorstrom des Transistors ii ist.The effect of the current mirror circuit is assumed for the first differential amplifier explained in more detail. The collector current of the transistor 11 flows into the connected as a diode Transistor 14 of the current mirror circuit. The voltage drop on the switched as a diode Transistor 14 controls the base-emitter path of transistor 15 of the current mirror circuit. If this circuit is integrated and the transistors become on the semiconductor die similarly, that is to say with the same emitter and collector surfaces, it is from the Tran sistor 14 of the transistor 15 controlled so that voltages at collector of transistor 15 above its residual voltage (> 0.2 V) its collector current is equal to the collector current of transistor ii.
Die Eollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 12 und 15 sind beide hochohmig, so daß der am gemeinsamen Kollektor der Transistoren 12 und 15 angeschlossene Gleichrichter 16 hochohmig ausgesteuert wird.The collector-emitter paths of transistors 12 and 15 are both high resistance, so that the connected to the common collector of transistors 12 and 15 Rectifier 16 is controlled with high resistance.
Der zweite Differenzverstärker ist genauso aufgebaut wie der erste. Lediglich die Eingangsleitungen zu den Transistoren 21 und 22 sind gegenüber dem ersten Differenzverstärker vertauscht an den Eingangsklemmen E2 bzw. El angeschlossen.The second differential amplifier has the same structure as the first. Only the input lines to the transistors 21 and 22 are opposite the first differential amplifier interchanged connected to the input terminals E2 and El.
Je nach der Polarität der Eingangsspannung (E2 - E1) fließt in den Ausgang A der Gleichrichterschaltung ein der bingangsspannung proportionaler gleichgerichteter Strom unabhängig von der Höhe der Ausgangsspannung am Lastwiderstand RL und zwar solange, wie diese in den Grenzen Min 0,2 V und UMax (Uo U - 0,2 V) bleibt, wobei UO die Betriebsspannung der Stromquellen 13 und 23, U13 der Spannungsabfall an der Stromquelle 13, der gleich dem Spannungsabfall an der Stromquelle 26 sein möge, und 0,2 V die Restspannung der Transistoren 15 bzw. 13 ist.Depending on the polarity of the input voltage (E2 - E1) flows into the Output A of the rectifier circuit is a rectified one proportional to the input voltage Current regardless of the level of the output voltage at the load resistor RL, namely as long as this remains within the limits Min 0.2 V and UMax (Uo U - 0.2 V), whereby UO the operating voltage of the current sources 13 and 23, U13 the voltage drop across the Current source 13, which may be equal to the voltage drop across current source 26, and 0.2 V is the residual voltage of transistors 15 and 13, respectively.
Wird für die Stromquellen 13 und 23 z.B. eine aus gesteuerten PNP-Transistoren bestehende Stromquelle verwendet (A. Grebene: Analog Integrated Circuit Design (1972), S. 115, Fig. 4.2), so liegt der minimal zulässige Spannungsabfall ebenfalls bei etwa 0,2 V, so daß die in FIG. 3 gezeigte Gleichrichterschaltung bereits mit sehr niedrigen Betriebsspannungen U arbeiten kann. Ein parallel zum Last-0 widerstand Rt geschalteter Kondensator C beeinflußt den in den Ausgang A fließenden gleichgerichteten Strom nicht.For the current sources 13 and 23, e.g. one of controlled PNP transistors existing power source is used (A. Grebene: Analog Integrated Circuit Design (1972), P. 115, Fig. 4.2), the minimum permissible voltage drop is also included about 0.2 V, so that the voltage shown in FIG. 3 shown rectifier circuit already with very low operating voltages U can work. A parallel to the load-0 resistor Rt switched capacitor C influences the rectified flowing into output A. Electricity not.
In einer Stromspiegelschaltung, beispielsweise der aus den Transistoren 14 und 15 bestehenden, ist der Kollektorstrom des Transistors 15 gleich dem des Transistors 11. Der gleichgerichtete, in den Ausgang A fließende Strom ist folglich der Differenzstrom der Kollektorströme der Transistoren ii und 12 bzw. 21 und 22. Wegen der hohen Verstärkung der Differenzverstärker (etwa 55 dB) und deren hohem Innenwiderstand hat die gekrümmte Kennlinie der Gleichrichter 16 und 26 keinen Einfluß auf die Stromumwandlungskennlinien.In a current mirror circuit, for example that made up of the transistors 14 and 15 existing, the collector current of transistor 15 is equal to that of the Transistor 11. The rectified current flowing into output A is consequently the differential current of the collector currents of transistors ii and 12 or 21 and 22. Because of the high gain of the differential amplifiers (about 55 dB) and their high The curved characteristic of the rectifiers 16 and 26 has no influence on internal resistance on the current conversion characteristics.
In FIG. 4 ist als otromumwandlungskennlinien die Gleichrichterkennlinie IA = f (E2 - E1) dargestellt. Bis auf einen Restfehler von +1 mV bezogen auf die Eingangsspannung (2 - El) ist die Kennlinie linear. Ihre Steigung ist durch die Ströme der Stromquellen 13 und 23 (FIG. 3) bestimmt, weil die Steilheit einer Transistorkennlinie dem Emitterstrom proportional ist. Werden z. B. beide Stromquellen auf einen niedrigeren Strom 113 g I23 gesteuert, so ändert sich die Steigung der Kennlinien von Kennlinie a auf Kennlinie b (FIG. 4). Bei gleichen Eingangsspannungen der Gleichrichterschaltung (E2 - Ei = konst) ist der Ausgangsstrom 1A proportional I13 bzw. 1230 Die Kennlinien münden bei zunehmender Aussteuerung der Differenzverstärker oberhalb von +100 mV in einen konstanten Ausgangsstrom, da oberhalb von +100 mV die Dif.renzverstärker übersteuert werden. Dieser maximale Ausgangsstrom ist gleich dem Strom der Stromquelle 13 bzw. 23.In FIG. 4 is the rectifier characteristic as the electric power conversion characteristic IA = f (E2 - E1) shown. Until a residual error of +1 mV The characteristic curve is linear in relation to the input voltage (2 - El). Your slope is determined by the currents of the current sources 13 and 23 (FIG. 3), because the slope a transistor characteristic is proportional to the emitter current. Are z. B. both Current sources controlled to a lower current 113 g I23, the changes Slope of the characteristics from characteristic a to characteristic b (FIG. 4). With the same input voltages the rectifier circuit (E2 - Ei = const) the output current 1A is proportional I13 or 1230 The characteristics lead to increasing modulation of the differential amplifiers above +100 mV into a constant output current, since above +100 mV the differential amplifiers are overdriven. This maximum output current is the same the current of the current source 13 or 23.
Die Begrenzung des Ausgangs stromes ist von großem Vorteil bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung in sprachgesteuerten Schaltungen, z. B. in Freisprecheinrichtungen oder Gegensprechanlagen, in denen ein Sprachsignal gleichgerichtet wird zur S.uerung von Dämpfungsgliedern, die jeweils eine tbertragungsrichtung bevorsugen. Die dort erforderlichen Regelkreise sollen schnell auf kleine Signalspannungen ansprechen. Bei dieser Anwendung ist die hohe Linearität der Gleichrichterkenn-,linien der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung in Verbindung mit der geringen Welligkeit der Ausgangsgleichspannung am Kondensator C bei tbersteuerung und der dadurch bedingten Strombegrenzung von besonderem Vorteil. Durch die Steuerbarkeit der Kennlinien über die Stromquellen lassen sich die Gleichrichterkennlinien an die Sprechlautstärken optimal anpassen.The limitation of the output current is of great advantage in the Use of the rectifier circuit according to the invention in voice-controlled circuits, z. B. in hands-free kits or intercom systems in which a voice signal is rectified to control attenuators, each with a direction of transmission prevent. The control loops required there should quickly respond to low signal voltages speak to. In this application, the high linearity of the rectifier characteristics is essential the rectifier circuit according to the invention in connection with the low ripple the DC output voltage at the capacitor C in the event of overload and the resulting Current limitation of particular advantage. Due to the controllability of the characteristics over the power sources adjust the rectifier characteristics to the speaking volumes adapt optimally.
Außerdem läßt sich die Strombegrenzung gut zur Reduktion von Uberstellerungseffekten verwenden. Ein linearer Gleichrichter würde nämlich bei einem vorübergehend sehr lauten Geräusch und damit einer sehr großen Eingangsspannung am Gleichrichter einen Ladekondensator, wie z.B. C in FIG. 3, stark aufladen, so daß eine große Erholzeit verginge, bis die zu regelnde Spannung wieder ihren Sollwert erreicht hat.In addition, the current limitation can be used to reduce the effects of overriding use. A linear rectifier would temporarily become very loud noise and thus a very high input voltage at the rectifier Charge capacitor, such as C in FIG. 3, strongly charge, so that a great recovery time elapsed until the voltage to be regulated has reached its setpoint again.
Die in FIG. 3 gezeigte Schaltung ist in vorteilhafter Weise recht flexibel. So sind bei Bedarf durch unterschiedliche Steuerung der Stromquellen 13 und 23 für negative Eingangsspannungen (E2 - 31) andere Kennliniensteigerungen erzielbar als für positive. Ist eine präzise Einweggleichrichterschaltung gewünscht, so kann der zweite Differenzverstärker inklusive Gleichrichter 26 eingespart werden.The in FIG. 3 is advantageously right flexible. If necessary, the current sources 13 are controlled in different ways and 23 for negative input voltages (E2 - 31) other increases in characteristic can be achieved than for positive. If a precise half-wave rectifier circuit is desired, then the second differential amplifier including rectifier 26 can be saved.
In FIG. 5 ist gezeigt, wie in einfacher Weise eine Doppelweggleichrichterschaltung gemäß FIG. 3 als integrierte Schaltung realisiert werden kann, wenn für beide Kennlinienzweige gleiche Steigung erwünscht ist. In dieser Weiterbildung sind die Gegentakttransistoren 11 und 12 bzw. 21 und 22 der FIG. 3 jeweils als Doppelkollektortransistoren 111 bzw. 211 ausgebildet. Der erste Kollektor des ersten Doppelkollektortram istors 111 ist mit dem als Diode geschalteten Transistor 14 der ersten Stromspiegelschaltung verbunden.In FIG. 5 is shown how in a simple manner a full wave rectifier circuit according to FIG. 3 can be implemented as an integrated circuit if for both branches of the characteristic curve same slope is desired. In this development, the push-pull transistors are 11 and 12 or 21 and 22 of FIG. 3 each as double collector transistors 111 and 211 respectively. The first collector of the first double collector tram 111 is connected to the diode-connected transistor 14 of the first current mirror circuit tied together.
Der zweite Kollektor des ersten Doppelkollektortransistors 111 ist mit dem gesteuerten Transistor 25 der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden. Der erste Kollektor des zweiten Doppelkollektortransistors 211 ist mit dem als Diode geschalteten Transistor 24 der zweiten Stromspiegelschaltung verbunden. Der zweite Kollektor des zweiten Doppelkollektortransistors.211 ist an den gesteuerten Transistor 15 der ersten Stromspiegelschaltung angeschlossen und fernerhin ist der jeweilige zweite Kollektor eines Doppelkollektortransistors zusätzlich über einen Gleichrichter 16 bzw. 26 mit dem Ausgang A verbunden.The second collector of the first double collector transistor 111 is connected to the controlled transistor 25 of the second current mirror circuit. Of the The first collector of the second double collector transistor 211 is used as a diode switched transistor 24 of the second current mirror circuit tied together. The second collector of the second double collector transistor. 211 is connected to the controlled Transistor 15 connected to the first current mirror circuit and furthermore is the respective second collector of a double collector transistor additionally via one Rectifier 16 or 26 connected to output A.
Durch diese Zusammenfassung der beiden Differenzverstärker entfällt auch die Stromquelle 23 (FIG. 3). Die steuerbare Stromquelle 13 muß dafür einen doppelt so hohen Strom liefern und ist in FIG. 5 mit 113 bezeichnet.This combination of the two differential amplifiers is no longer necessary also the current source 23 (FIG. 3). The controllable power source 13 must be a deliver twice as high current and is shown in FIG. 5 denoted by 113.
In FIG. 5 ist ferner eine erste Möglichkeit gezeigt, um die Gleichrichterkennlinien der erfindungsgemäßen Gleichrichterschaltung parallel zu verschieben, indem dem Ausgangsstrom ein konstanter Gleichstrombetrag hinzugefügt oder abgezogen wird. Hierzu ist ein weiterer Differenzverstärker mit einer Stromspiegelschaltung am Ausgang A angeschlossen, dessen Eingänge E3 und E4 mit einer'in FIG. 5 nicht gezeigten Steuerspannungsquelle verbunden sind.In FIG. 5 also shows a first possibility for the rectifier characteristics to move the rectifier circuit according to the invention in parallel by the Output current a constant amount of direct current is added or subtracted. For this purpose, there is another differential amplifier with a current mirror circuit at the output A connected, the inputs E3 and E4 with a'in FIG. 5 control voltage source, not shown are connected.
Je nach Vorzeichen der Steuerspannung (E - E3) fließt ein Zusatzgleichstrom in positiver oder negativer Richtung in den Ausgang A der Gleichrichterschaltung, der die in FIG. 6 gezeigten Gleichrichterkennlinien der in FIG. 5 gezeigten Schaltung nach oben bzw. unten verschiebt.Depending on the sign of the control voltage (E - E3), an additional direct current flows in positive or negative direction into output A of the rectifier circuit, the one shown in FIG. 6 shown rectifier characteristics of the in FIG. 5 circuit shown moves up or down.
In FIG. 6 sind die Kennlinien UA = f (E2 - El) dargestellt, für den Fall, daß die Gleichrichterschaltung der FIG. 5 rein ohmisch belastet ist (C - 0). Für die Kennlinie a ist E3 . B4. Die Steigung und der Wert der Spannungsbegrenzung der Kennlinien werden durch die Größe des Stromes der Stromquelle 113 bestimmt. Wird z.B. E3 negativer als E4, so wird der Transistor 31 stärker aus gesteuert und die Kennlinie a verschiebt sich in Richtung der Kennlinie d.In FIG. 6 shows the characteristics UA = f (E2 - El) for the In the event that the rectifier circuit of FIG. 5 is loaded purely ohmically (C - 0). For the characteristic curve a is E3. B4. The slope and value of the voltage limit the Characteristic curves are determined by the magnitude of the current from the current source 113. Will E.g. E3 more negative than E4, the transistor 31 is controlled more strongly and the Characteristic curve a shifts in the direction of characteristic curve d.
Wird dagegen E3 positiver als E4 gesteuert, so verschiebt sich die Kennlinie a in Richtung der Kennlinie c.If, on the other hand, E3 is controlled more positively than E4, the shifts Characteristic curve a in the direction of characteristic curve c.
Wie ersichtlich, hat diese Art der Kennlinienverschiebung den Nachteil, daß für kleine Gleichspannungen am Ausgang a die Restspannung URest des Transistors 34 der dritten Stromspiegelschaltung störend ist, wodurch die Kennlinien nicht bis zur Ausgangsspannung UA = 0 durchgesteuert werden können.As can be seen, this type of characteristic curve shift has the disadvantage that for small DC voltages at the output a, the residual voltage URest of the transistor 34 of the third current mirror circuit is troublesome, so that the characteristics are not up to can be controlled through to output voltage UA = 0.
In FIG. 7 ist eine vorteilhafte Weiterbildung gezeigt, bei der dieser Nachteil vermieden ist. Die linke Hälfte der in FIG. 7 gezeigten Schaltung ist identisch mit der linken Hälfte der in FIG. 5 gezeigten. Der weitere Differenzverstärker ist jedoch nicht am Ausgang A angeschlossen, sondern speist zwei Zusatzgleichströme in die zusammengefaßten Differenzverstärker ein.In FIG. 7 shows an advantageous development in which this Disadvantage is avoided. The left half of the in FIG. 7 is identical with the left half of the in FIG. 5 shown. The other differential amplifier is however, it is not connected to output A, but feeds two additional direct currents into the combined differential amplifiers.
Die Eingänge E3 und E4 des weiteren Differenzverstärkers sind wiederum mit einer in der FIG. 7 nicht dargestellten Steuerspannungsquelle verbunden. Bei diesem weiteren Differenzverstärker ist ein Gegentakttransistor als ein dritter ,Doppelkollektortransistor 311 ausgebildet. Der andere Gegentakttransistor 32 ist mit dem als Diode geschalteten Transistor 35 einer dritten Stromspiegelschaltung verbunden. Dieser als Diode. geschalteter Transistor 35 steuert jedoch diesmal zwei Transistoren 341 und 342 der Stromspiegelschaltung. Die Kollektoren der Transistoren 341 und 342 sind an Je einem Kollektor des dritten Dopppelkollektortransistors 311 angeschlossen. Je ein Kollektor des dritten Doppelkollektortransistors 311 ist ferner über einen Gleichrichter 16 bzw. 26 mit dem Ausgang A der Doppelweggleichrichterschaltung verbunden.The inputs E3 and E4 of the further differential amplifier are again with one in FIG. 7 connected control voltage source, not shown. at this further differential amplifier is a push-pull transistor as a third , Double collector transistor 311 is formed. The other push-pull transistor 32 is with the diode-connected transistor 35 of a third current mirror circuit tied together. This one as a diode. however, switched transistor 35 controls two this time Transistors 341 and 342 of the current mirror circuit. The collectors of the transistors 341 and 342 are each connected to a collector of the third double collector transistor 311 connected. One collector of each of the third double collector transistor 311 is furthermore via a rectifier 16 or 26 to the output A of the full-wave rectifier circuit tied together.
Die als Gleichrichter verwendeten Dioden oder Transistoren 16 und 26 sollen eine Schleusenspannung haben, die etwa gleich der Restspannung der Transistoren 341 bzw. 342 ist.The diodes or transistors 16 and 16 used as rectifiers 26 should have a lock voltage that is approximately equal to the residual voltage of the transistors 341 and 342, respectively.
Die erzielbaren Gleichrichterkennlinien verlaufen nun wie in FIG. 6 strichliert angegeben, also bis zur Ausgangsspannung UA S OV. Da in FIG. 7 identische Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in FIG. 5, entspricht die Beschreibung der Kennlinien a, c und d der FIG. 6 der Beschreibung der Kennlinien zu FIG. 5, nur daß statt der Einspeisung des Zusatzstromes nach den Gleichrichtern 16 und 26 (FIG. 5) in FIG. 7 zwei > iche Zusatzströme vor den Gleichrichtern 16 und 26 eingespeist werden.The rectifier characteristics that can be achieved now run as in FIG. 6 indicated by dashed lines, i.e. up to the output voltage UA S OV. Since in FIG. 7 identical Parts are provided with the same reference numerals as in FIG. 5, corresponds to the description the characteristics a, c and d of FIG. 6 of the description of the characteristics for FIG. 5, only that instead of feeding the additional current to rectifiers 16 and 26 (FIG. 5) in FIG. 7 two additional currents upstream of rectifiers 16 and 26 be fed in.
Aus FIG. 6 ist entnehmbar, daß die Einspeisung des Zusatzgleichstromes auch die obersteuerungßgrenzen verschiebt.From FIG. 6 it can be seen that the feed of the additional direct current the upper control limits are also shifting.
Stellt dieses einen Nachteil dar, so ka:n gemäß einer Schaltungsvariante der FIG. 7 dieser Nachteil vermieden werden. Hierzu ist in FIG. 7 der erste Kollektor 37 des dritten Doppelkollektortransistors 311 nicht mit Punkt 17 sondern mit dem ersten Kollektor 27 des zweiten Doppel-.kollektortransistors 211 und der zweite Kollektor 38 des dritten Doppelkollektortransistors 311 nicht mit Punkt 28 sondern mit dem ersten Kollektor des ersten Doppelkollektortransistors 111 zu verbinden.If this represents a disadvantage, then ka: n according to a circuit variant of FIG. 7 this disadvantage can be avoided. For this purpose, FIG. 7 the first collector 37 of the third double collector transistor 311 not with point 17 but with the first collector 27 of the second double .kollektortransistor 211 and the second Collector 38 of the third double collector transistor 311 does not have point 28 but to be connected to the first collector of the first double collector transistor 111.
Durch diese Schaltungsmaßnahmen kann der Zusatzgleichstrom lediglich die als Diode geschalteten Transistoren 14 bzw.By means of these switching measures, the additional direct current only the transistors connected as a diode 14 resp.
24 beeinflussen Der maximale Ausgangsgleichstrom und die Steigung der Gleichrichterkennlinien ist durch den Strom der Stromquelle 113 gegeben. Dies ist in FIG. 8 dargestellt.24 affect the maximum output direct current and the slope the rectifier characteristic is given by the current of the current source 113. this is in FIG. 8 shown.
In FIG. 8 sind die Gleichrichterkennlinien UA = f (E2 - E1) für die abgewandelte Schaltung der FIG. 7 für den Fall C -0 gezeigt. Die Kennlinie a entsteht bei der Steuerspannung (E4 - E3) = O. Für E3 negativer als E4 wird der Transistor 311 stärker ausgesteuert. Seine höheren Kollektorströme fließen durch die als Diode geschalteten Transistoren 14 und 24, so daß die von diesen Transistoren gesteuerten Transistoren 15 bzw. 25 höhere Ströme ziehen, welche die Ausgangsströme.durch die Schaltungspunkte 17 und 28 reduzieren, wodurch die Kennlinie a sich in Richtung auf die Kennlinie c verschiebt. Die Strombegrenzung bzw. Spannungsbegrenzung tritt bei der Kennlinie c durch Ubersteuerung des Differenzverstärkers durch Eingangsspannungen (E2 - El) > 100 mV auf.In FIG. 8 are the rectifier characteristics UA = f (E2 - E1) for the modified circuit of FIG. 7 for the case C -0. The characteristic curve a is created at the control voltage (E4 - E3) = O. For E3, the transistor becomes more negative than E4 311 more heavily driven. Its higher collector currents flow through it as a diode switched transistors 14 and 24, so that the controlled by these transistors Transistors 15 and 25 draw higher currents, which the output currents through the Reduce switching points 17 and 28, as a result of which the characteristic curve a moves in the direction of shifts to the characteristic curve c. The current limitation or voltage limitation occurs in the case of characteristic curve c due to overdriving of the differential amplifier by input voltages (E2 - El)> 100 mV.
Ist E3 positiver als E4, so werden die Transistoren 15 und 25 weniger stark ausgesteuert. Dadurch verschiebt sich die Kennlinie a zur Kennlinie f. Die Strombegrenzung bzw. Spannungsbegrenzung wird durch den konstanten Strom der steuerbaren Stromquelle 113 bewirkt.If E3 is more positive than E4, the transistors 15 and 25 become fewer heavily driven. Characteristic curve a is thereby shifted to characteristic curve f Current limitation or voltage limitation is controlled by the constant current Current source 113 causes.
Bs sei nochmals darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Gleichrichterschaltung eine Stromquelle für gleichgerichtete Eingangsspannungen darstellt. Daher spielt das Ausgangspotential des. Ausgangs A im Rahmen der Aussteuerungsgrenzen der Gleichrichterschaltung keine Rolle. Der Ausgang A kann daher auch an einen vorgespannten Verstärkereingang angeschlossen werden.It should be pointed out again that the rectifier circuit according to the invention represents a current source for rectified input voltages. Hence plays the output potential of the output A within the control limits of the rectifier circuit not matter. Output A can therefore also be connected to a biased amplifier input be connected.
Die erfindungsgemäße DoppelweggleichrichterschaMung wurde lediglich an Ausführungsbeispielen erläutert. Die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch entsprechende Schaltungen mit komplementären Transistoren.The full-wave rectifier circuit according to the invention was only explained using exemplary embodiments. The invention of course also includes corresponding circuits with complementary transistors.
Ein zusätzlicher Vorteil der in den Figuren 3, 5 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele ist es, daß sie auch bei Aussteuerung der Gleichrichterschaltung keinen pulsierenden Gleichstrom sondern einen konstanten Gleichstrom aus der Betriebsspannungsquelle UO aufnehmen, so daß keine zusätzlichen Siebmittel erforderlich sind.An additional advantage of the exemplary embodiments shown in FIGS. 3, 5 and 7 it is that even when the rectifier circuit is modulated, it does not pulsate Direct current but a constant direct current from the operating voltage source Absorb UO, so that no additional sieve media are required.
Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803012823 DE3012823A1 (en) | 1980-04-02 | 1980-04-02 | Two=way rectifier as integrated circuit - has controllable conversion characteristics by including difference amplifiers with controllable gain formed by push=pull transistors |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19803012823 DE3012823A1 (en) | 1980-04-02 | 1980-04-02 | Two=way rectifier as integrated circuit - has controllable conversion characteristics by including difference amplifiers with controllable gain formed by push=pull transistors |
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| DE3012823C2 DE3012823C2 (en) | 1988-08-11 |
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ID=6099105
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| DE19803012823 Granted DE3012823A1 (en) | 1980-04-02 | 1980-04-02 | Two=way rectifier as integrated circuit - has controllable conversion characteristics by including difference amplifiers with controllable gain formed by push=pull transistors |
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| DE (1) | DE3012823A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1294088A3 (en) * | 2001-08-28 | 2005-01-26 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Circuit for signal rectification |
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| DE2853421A1 (en) * | 1977-12-20 | 1979-06-21 | Ebauches Electroniques Sa | LOW POWER CONSUMPTION QUARTZ OSCILLATOR FOR A TIMING DEVICE |
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1980
- 1980-04-02 DE DE19803012823 patent/DE3012823A1/en active Granted
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| DE-Fa.schrift: Knott Elektronik, Anwendungsbei- spiele Philbrick-Rechenverstärker, München 1965 * |
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| EP1294088A3 (en) * | 2001-08-28 | 2005-01-26 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Circuit for signal rectification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3012823C2 (en) | 1988-08-11 |
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