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Schaltungsanordnung zum Verstärken von Wechselspannungen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Verstärken von Wechselspannungen, bestehend aus einem Verstärker mit einer selbsttätig geregelten Verstärkerstufe und aus einer Regelschleife, bei der die Ausgangsspannung des Verstärkers über einen Detektor, einen Tiefpass und einen Gleichspannungsverstärker mit niederohmigemAusgang der Basis eines Transistors zwecks Erzeugung des Regelsignals zugeführt wird.
Es ist bekannt, mit einer vom Verstärkerausgang über einen Detektor und einen Tiefpass abgeleiteten Gleichspannung, die bei Bedarf mit einem Transistor verstärkt wird, eine Regelspannung zu erzeugen.
Diese Regelspannung wird an eine Diode gelegt, die mit einer zweiten Impedanz einen Spannungsteiler bildet, dessen Teilerverhältnis durch die Vorspannung der Diode steuerbar ist. Dieser Spannungsteiler ist ein Teil des Verstärkungspfades. Bei geschlossener Regelschleife stellt sich die Verstärkung derart ein, dass das Eingangssignal innerhalb eines gewissen Spannungsbereiches auf eine konstante Ausgangsspannung verstärkt wird.
Bei dieser Anordnung zeigt sich, dass die Schleifenverstärkung der Regelschleife vom Arbeitspunkt der Regeldioden und somit vom Pegel der Eingangsspannung abhängt.
Erfindungsgemäss wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass der Transistor am Emitter mit einer niederohmigen Gleichspannungsquelle vorgespannt ist und dessen als Regelstrom wirkender Kollektorstrom durch eine oder mehrere Dioden geleitet wird, die in der selbsttätig geregelten Verstärkerstufe wechselstrommässig als variable Arbeitswiderstände die Verstärkung beeinflussen.
Die Erfindung ist durch ein Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulicht, die ein schematisches Schaltbild eines selbsttätig geregelten Wechselspannungsverstärkers zeigt.
Die gesamte Schaltungsanordnung wird hiebei von einem Wechselspannungsverstärker V und dem Regelzweig gebildet. Der Verstärker V besteht aus der Kaskadenschaltung eines ersten Verstärkers VI, eines Transistors Tl, eines Breitbandübertragers Ü und eines zweiten Verstärkerteiles V2, sowie aus zwei in Reihe geschalteten Dioden Dl, D2, deren Verbindungspunkt über einen Kondensator Cl an den Kollektor des Transistors Tl geschaltet ist. Die andern Enden der Dioden Dl, D2 sind über Kondensatoren C2, C3 geerdet. Ausserdem ist die Diode Dl an den positiven Pol der Spannungsquelle angeschlossen, und die Diode D2 ist mit dem Kollektor des Transistors T2 des Regelzweiges verbunden.
Der als Regelstromquelle wirkende Transistor wird bei dem gemäss der Erfindung ausgebildeten geregelten Verstärker als nichtlineares Element betrieben, in dem der nichtlineare Zusammenhang zwischen Basis-Emitter-Spannung und Kollektorstrom ausgenutzt wird. Der Regelzweig wird von einem Detektor Dt, einem Tiefpass TP, einem Gleichspannungsverstärker GV mit niederohmigem Ausgang und dem Transistor T2 in Kaskade gebildet. Der Detektor Dt ist an den Ausgang des Wechselspannungsverstärkers V angeschlossen und der Emitter des Transistors T2 ist über eine Vorspannungsquelle Q geerdet. Der Emitter des Transistors Tl liegt an Erde, die Primärwicklung des Übertragers Ü am positivenPol der Spannungsquelle. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Übertragers Ü ist an Erde geführt, das andere Ende speist den Verstärkerteil V2.
Dem Eingang E des Wechselspannungsverstärkers V wird eine Wechselspannung, z. B. modulierte Hochfrequenzspannung, zugeführt, und am Ausgang A wird die verstärkte Eingangsspannung entnommen. Aus dieser gewinnt der Detektor Dt ein der Amplitude der Wechselspannung proportionales
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Gleichspannungssignal, das über den Tiefpass TP an den Eingang des Gleichspannungsverstärkers GV gelangt. Die Ausgangsspannung des Gleichspannungsverstärkers GV ist an die Basis des gleichspannungsmässig im Emitter vorgespannten Transistors T2 angeschlossen.
Der Kollektorausgangsstrom des Transistors T2 steuert die Dioden Dl, D2, die wechselstrommässig als variable Arbeiüwiderstände die Wechselspannungsverstärkung des Wechselspannungsverstärkers V in der gewünschten Weise beeinflussen, d. h. derart, dass die Schleifenverstärkung des Regelkreises nahezu unabhängig von der Amplitude des Eingangswechselspannungssignals konstant bleibt.
Eine Regelung der obigen Art mit konstante Schleifenverstärkung genügt der Differentialgleichung
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
EMI2.4
wobei io und uo Konstanten sind.
Für den Kollektorstrom des Transistors T2 gilt demnach :
EMI2.5
wobei C (. 1 die Stromverstärkung des Transistors T2 ist.
Unter der Voraussetzung, dass der differentielle Wechselstromwiderstand der Regeldioden viel kleiner als die parallelgeschaltete Impedanz des durch die Eingangsimpedanz des Verstärkerteiles V2 belasteten Übertragers Ü und des Kollektorwiderstandes des Transistors Tl ist, entspricht der Zusammen- hang zwischen dem Regelstrom i und der Verstärkung der den Transistor T1 enthaltenden Stufe dem Gesetz
EMI2.6
wobei vu, il und k Konstanten sind. Die Voraussetzung eines hochohmigen Kollektorwiderstandes des Transistors Tl wird bei Frequenzen über 1 MHz in einfacher Weise erfüllt, wenn für Tl ein Transi-
EMI2.7
EMI2.8
Nach den Gleichungen (4) und (5) gilt :
EMI2.9
Wenn die Konstanten so normiert werden, dass
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EMI3.1
EMI3.2
gleichung (2).
Der Transistor T2 beginnt Strom zu liefern, sobald die vom Gleichspannungsverstärker GV ge- lieferte Spannung dieRegelschwelle überschreitet und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 zum Leiten bringt.
Zur Erhöhung der Regelwirkung kann die Wechselstromverstärkung in mehreren Stufen des Wechselspannungsverstärkers beeinflusst werden. Auch kann der Regelstrom des selbsttätig geregelten Verstärkers zur Steuerung weiterer in andern Kanälen einer Übertragungsanlage liegenden Verstärker derart verwendet werden, dass die Verstärkungsgrade der weiteren Verstärker ungefähr proportional dem Verstärkungsgrad des selbsttätig geregelten Verstärkers sind.