專利名稱：通過變壓器的電路偏置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一個變壓器的信號處理電路，該變壓器有一個鐵芯，它備有一個用于接收輸入信號的初級繞組和一個用于將被轉(zhuǎn)換的輸入信號加到位于所說信號處理電路中的電氣部件對的次級繞組。
這樣的一個信號處理電路可以例如是一個CATV放大器組件或任何一種用于處理高頻信號的其他組件。
1979年由J.K.Hardy撰寫，由Reston出版公司出版的書《高頻電路設(shè)計》(“High Ferquency Circuit Design”)，在其316頁上

圖10-6中描述了一種平衡式混頻器電路。該電路有一個變壓器，用于將一個非平衡的輸入信號轉(zhuǎn)換成加到差分-或平衡的-晶體管級的平衡的信號。該變壓器的初級繞組具有一個施加參考電壓的端和用于接收欲與振蕩信號“OSC”混頻的輸入信號“RF”的另一端。次級繞組的兩端連接到差分級的晶體管的各自的基極。該次級繞組有一個施加參考電壓的抽頭。結(jié)果，基極被偏置在該參考電壓上。
在原理上，在所引用的書中的平衡混頻電路能對寬范圍的輸入信號頻率起作用，只要該變壓器具有足夠?qū)挼念l帶。在所引用的書的181-186頁上描述了寬帶變壓器。在寬帶變壓器中，該初級繞組的每圈保持在非?？拷摯渭壘€圈之一個線圈，即，該初級和次級繞組的導(dǎo)線靠在一起，例如，就像兩個導(dǎo)線絞合在一起那樣。
然而，制造其一個繞組有一個抽頭的寬帶變壓器是相當復(fù)雜的，因此是昂貴的。絞合初次級繞組需要局部中斷。此外，這樣一種中斷將不可避免地影響到該變壓器的高頻性能，特別影響平衡信號的對稱性。不良的對稱性對偶次失真導(dǎo)致相當差的性能。
本發(fā)明的目的在于提供一種在開始章節(jié)確定的那種信號處理電路，它很容易制作。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在這樣一種信號處理電路中的變壓器的鐵芯備有一個輔助繞組，其兩端將DC(直流)連接到接收被轉(zhuǎn)換了的輸入信號的電氣部件對，所說輔助繞組具有一個抽頭，該抽頭將DC耦合到電壓源，用于對電氣部件對進行偏置。
這樣，該變壓器包括三個繞組。這三個繞組中之兩個-初級和次級繞組-提供AC輸入信號轉(zhuǎn)換，而另一個輔助繞組-疊加共模(commonmode)DC偏壓于被轉(zhuǎn)換了的AC輸入信號上。鐵芯上的輔助繞組在電氣部件和DC偏置電壓源之間提供高頻去耦合。這種去耦合將防止不希望出現(xiàn)的AC輸入信號的衰減，這種衰減將導(dǎo)致該信號處理電路的不可接受的噪聲系數(shù)。
該輔助繞組可以是繞在鐵芯部分上的單根導(dǎo)線，這部分鐵芯既不由初級繞組占據(jù)，也不由次級繞組占據(jù)，由于其線圈不需要靠近其他繞組的線圈，所以容易在輔助繞組上形成抽頭。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在一鐵芯上具有初級繞組和次級繞組的變壓器還具有一個輔助繞組，該輔助繞組與所說次級繞組并聯(lián)電學(xué)耦合，并且該輔助繞組具有一個抽頭。這種變壓器能方便地應(yīng)用在許多信號處理電路中。
在從屬的權(quán)利要求中確定附加的特征。
有益的是，輔助繞組的線圈實際上與初級繞組和次級繞組的線圈是分開的。這種實際上的分開意味著輔助繞組與初級繞組和/或次級繞組之間的漏電感和漏電容是十分小的，由此防止了在感興趣的頻段內(nèi)的任何有意義的耦合。因此，輸入信號的轉(zhuǎn)換基本上不受該輔助繞組的影響。
有益的是，輔助繞組的抽頭位于該繞組的中心，防止了鐵芯的磁化。
有益的是，輔助繞組的圈數(shù)是偶數(shù)。在此情況下，抽頭容易定位。
有益的是，在其上面配置繞組的鐵芯的磁性材料在基本上低于輸入信號的頻率上具有最大的導(dǎo)磁率。在此情況下，輔助繞組和次級繞組的匝數(shù)可以不相同，這樣只有很小的電抗性電流在變壓器中出現(xiàn)。
參照以下描述的實施例將了解本發(fā)明的這些和其他方面的情況和優(yōu)點。
在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種CATV組件的方框示意圖。
圖2是按本發(fā)明，也是在圖1中所表示的一種變壓器的結(jié)構(gòu)。
圖1表示實施本發(fā)明的一種CATV組件。這種CATV組件放大在輸入端接收的非平衡信號ISU，以便在輸出端OUT提供一個非平衡的輸出信號OSU。該CATV組件分別包括寬帶輸入變壓器TI，放大器對AMPA和AMPB，以及寬帶輸出變壓器TO。輸入變壓器TI將非平衡信號ISU轉(zhuǎn)換成施加到放大器對AMPA和AMPB的平衡的輸入信號ISB。響應(yīng)這個平衡的輸入信號ISB，放大器對AMPA和AMPB提供平衡輸出信號OSB。輸出變壓器TO轉(zhuǎn)換該平衡輸出信號OSB而得到非平衡的信號OSU。
更具體地，圖1中所示的輸入變壓器TI分別包括在鐵芯CO上的三個繞組W1，W2和W3。非平衡信號ISB加在繞組W1上。該繞組W1同繞組W2呈感性和容性耦合。結(jié)果繞組W2在一個寬的頻帶上響應(yīng)該非平衡信號ISU提供平衡輸入信號ISU。相反地，繞組W3和繞組W1和/或W2之間的感性和容性耦合是很微弱的，使得在感興趣的頻帶內(nèi)防止任何信號的轉(zhuǎn)移。
圖1分別表示放大器對AMPA和AMPB的輸入晶體管QA和QB。放大器的這些輸入晶體管QA和QB的基極接收由繞組W2提供的平衡的輸入信號ISB。為了使放大器對AMPA和AMPB起到適當?shù)淖饔?。?yīng)當向晶體管的基極施加一定的DC偏置電壓VB。這樣的一個DC偏置電壓VB是由在圖1中所示的參考電壓部分RVS提供的。該參考電壓部分RVS由電源電壓VSUP提供DC偏置電壓。
放大器輸入晶體管QA和QB通過輸入變壓器TI的第三繞組W3接收所要求的DC偏置電壓VB。如在圖1中所示，繞組W3具有一個抽頭XT，來自參考電壓部分RVS的DC偏置電壓VB加到這個抽頭上。此外該繞組W3的一端被DC耦合到晶體管QA的基極，而另一端DC耦合到晶體管QB。
圖2表示圖1中所表示的輸入變壓器TI的結(jié)構(gòu)模式。鐵芯CO是環(huán)形的，最好是4B1型的磁性材料。繞組W1的導(dǎo)線畫成填充成黑的，繞組W2的導(dǎo)線畫成無填充物的，而繞組W3的導(dǎo)線畫成填充條紋的。導(dǎo)線方格的填充部分指示局部絕緣材料被去除掉，使導(dǎo)線在這些位置上能形成電接觸。
在圖2中，繞組W1和W2有5圈，而繞組W3有6圈。繞組W1和W2的導(dǎo)線絞合后再繞在鐵芯上，以便得到寬帶非平衡-平衡信號轉(zhuǎn)換。相反，繞組W3的圈離W1和W2繞組有一定距離。繞組W2和W3的各端點彼此間形成電接觸。結(jié)果，如圖1所示那樣，這些繞組在電氣上是并聯(lián)耦合的。
繞組W3上的抽頭處在該繞組的中央。這意味著抽頭到繞組兩端的圈數(shù)相等，該抽頭XT可以例如用這樣的方法形成，即形成基本上比鐵芯CO的外圍大的一圈，該圈從鐵芯CO延伸，然后自身絞合。在絞合之前去除該延伸部分的絕緣材料，如圖2所示那樣，這就形成了抽頭的電氣接觸。
現(xiàn)在參照已通過例子表示的實施例將著重強調(diào)本發(fā)明的某些方面和優(yōu)點。
在圖1中所示的CATV組件中通過輸入變壓器TI的第三繞組W3的偏置具有一些優(yōu)點。
首先，在鐵芯CO上的繞組W3對于感興趣的頻率形成相對高的阻抗。由此，對于次級繞組W2的負載阻抗則主要由晶體管QA和QB的基極-發(fā)射極阻抗確定。通過選擇繞組W1和W2的圈數(shù)，能得到自輸入端INP到晶體管QA和QB基極的具有良好對稱性的寬帶轉(zhuǎn)換特性，甚至到高頻。由于好的對稱性，圖1中所示的CATV模式的實際的實施例具有非常滿意的低的二級失真。
其次，繞組W3也在晶體管QA和QB的基極和提供DC偏置電壓VB的參考電壓源RVS的輸出之間提供一個相對高的阻抗。只有很小部分的平衡信號ISB通過該參考電壓源RVS漏到信號地。因此，如圖2中所示的那樣，由于晶體管QA和QB的基極的偏置，只存在很小的信號損失。對于圖1中所示的CATV組件而言，欲取得滿意的噪聲系數(shù)是需要這樣低的信號損失的。
第三，繞組W3本身實際上是無噪聲的。此外，由于其相對高的阻抗，繞組W3將防止例如在由該參考電壓源RVS產(chǎn)生的DC偏置電壓VB上的大量的噪聲損害平衡的輸入信號ISB。所有這些述及的因素都對圖1中所示CATV組件的實際實施例的良好的噪聲系數(shù)作出貢獻。
在圖1和2中所示實施例中已考慮了下列設(shè)計方面。DC電流通過繞組W3從參考電壓源RVS流到晶體管QA和QB的基極。通過一個繞組流動的DC電流產(chǎn)生能磁化在其上面存在該繞組的鐵芯的靜態(tài)磁場。為防止輸入變壓器TI的鐵芯CO的這種磁化，在繞組W3上的抽頭XT基本上處在該繞組的中間。結(jié)果，由晶體管QA的基極電流產(chǎn)生的靜態(tài)磁場補償了由晶體管QB的基極電流產(chǎn)生的靜態(tài)磁場。繞組W3最好具有偶數(shù)圈數(shù)以使抽頭XT指向外部。
在圖1和2所示實施例中，一方面要使寬帶非平衡到平衡輸入信號轉(zhuǎn)換最佳化，另一方面要防止鐵芯磁化，這導(dǎo)致繞組W2和W3圈數(shù)不同。由于這些繞組在電氣上是并聯(lián)耦合，因此存在電抗性電流流過這些繞組的危險。為防止這個電抗性電流，輸入變壓器TI的鐵芯主要包括磁性材料4B1。
該材料具有這樣一種導(dǎo)磁率-頻率特性，即在感興趣的CATV頻帶中，基本上無信號從繞組W1傳送到繞組W3。這就防止了繞組2和繞組3起到兩個并聯(lián)的具有不相等電壓值的信號源的作用，而后者可能引起電抗性電流的流動。
概括地說，已通過一個例子描述了一種CATV放大器組件，其中，輸入變壓器TI將一個非平衡輸入信號ISU轉(zhuǎn)換成一個平衡的輸入信號ISB，該平衡輸入信號ISB被耦合到一放大器對AMPA，AMPB。除用于輸入信號轉(zhuǎn)換的繞組W1和W2之外，變壓器TI的鐵芯CO備有用于偏置放大器對AMPA，AMPB的一個輔助繞組W3。一個DC偏置電壓VB施加到該輔助繞組W3上的抽頭XT，該輔助繞組W3的兩端被DC耦合到放大器對AMPA，AMPB的輸入晶體管QA，QB。
這并非說明很多另外的實施都可能處在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
本發(fā)明可以應(yīng)用在例如接收機混頻器電路中，除了CATV放大器組件以外。通常，本發(fā)明可使用在具有輸入信號轉(zhuǎn)換器的任何類型的信號處理電路中。
二極管或電子管能替換放大器或晶體管通過該輔助繞組加偏置。通常，本發(fā)明可以用于偏置任何類型的電子器件，該電子器件通過一個變壓器接收輸入信號。
在例中已顯示的電路參數(shù)對不同的實施例是不相同的。例如，繞組的不同的圈數(shù)對一個放大器組件的頻帶是好的，但對CATV并不好。同樣，鐵芯材料并非4B1可以用來取得最佳的實際結(jié)果。
在權(quán)利要求中圓括號之間的任何參考標記都不能認作為對相關(guān)權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種信號處理電路，包括一個變壓器(TI)，該變壓器具有一個磁性鐵芯(CO)，該鐵芯備有一個用于接收輸入信號(ISU)的初級繞組(W1)以及用于將一個被轉(zhuǎn)換的輸入信號(ISB)加到所說信號處理電路中的一對電子器件(Q1，Q2)上的次級繞組(W2)，其特征在于該磁性鐵芯(CO)還備有一個輔助繞組(W3)，其兩端被DC耦合到所說電子器件對(Q1，Q2)，所說輔助繞組(W3)有一個抽頭(XT)連接到DC電壓源(RVS)用于對所說電子器件對(Q1，Q2)進行偏置。
2.如權(quán)利要求1所述的信號處理電路，其中在所說鐵芯(CO)上的該輔助繞組(W3)實際上是和所說初級繞組和所說次級繞組(W1，W3)是分開的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的信號處理電路，其中所說抽頭(XT)是在所說輔助繞組(W3)的中心。
4.如權(quán)利要求3所述的信號處理電路，其中所說輔助繞組(W3)具有偶數(shù)圈數(shù)。
5.如以上任一權(quán)利要求所述的信號處理電路，其中鐵芯(CO)的磁性材料在基本上低于所說輸入信號的頻率上具有其最大的導(dǎo)磁率。
6.一個變壓器(TI)，在鐵芯(CO)上具有一個初級繞組(W1)和次級繞組(W2)，變壓器(TI)還具有一個并聯(lián)電耦合到所說次級繞組(W2)的輔助繞組(W3)，輔助繞組(W3)具有一個抽頭(XT)。
7.如權(quán)利要求6所述的變壓器，其中輔助繞組的圈數(shù)實際上和所說初級繞組和所說次級繞組的圈數(shù)分開。
全文摘要
在一個放大器組件電路中，一個輸入變壓器(TI)將一輸入信號(ISU)轉(zhuǎn)換成被變換的輸入信號(ISB)，該信號被加到一個放大器對(AMPA，AMPB)。除用于輸入信號轉(zhuǎn)換的繞組(W
文檔編號H01F19/06GK1158180SQ96190722
公開日1997年8月27日 申請日期1996年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者M·H·W·范德維斯特勞 申請人:菲利浦電子有限公司