Schaltung zum Konstanthalten der Ausgangsspannung eines Oszillators oder Verstärkers
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Konstanthalten der Ausgangsspannung eines Oszillators oder Verstärkers, mit einem an dem Ausgang des Oszillators bzw.
Verstärkers angeschlossenen Spannungsteiler zum Abnehmen der Gegenkopplungsspannung, welche dem Eingang eines aktiven Bauelementes zugeführt wird.
Es ist beispielsweise bei Radioempfängern bekannt, dass man das HF-Signal gleichrichtet, glättet und dieses Signal als Regelsignal einer oder mehreren Eingangsstufen zum Regulieren des Verstärkungsgrades zuführt. Diese bekannte Regelschaltung genügt für die automatische Regelung eines Empfängers, wobei die Ausgangsspannung des Demodulators in einem Verhältnis von bis zu 1 :10 variieren kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schaltung zum Konstanthalten der Ausgangsspannung eines aktiven Vierpoles anzugeben, die gestattet, diese Ausgangsspannung weitgehend von der Eingangsspannung, den Schwankungen der Speisespannungen, und den Temperatureinflüssen unabhängig zu machen.
Die erfindungsgemässe Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Zweige des Spannungsteilers durch die Laststrecke eines aktiven Verstärkerelementes gebildet ist und dass die Steuerelektrode dieses Verstärkerelementes mit dem Ladekondensator einer an den Ausgang des Oszillators bzw. Verstärkers angeschlossenen Gleichrichterschaltung verbunden ist.
Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Wechselspannungsverstärker mit einem Spannungsteiler, wobei der Widerstand eines Zweiges dieses Spannungsteilers in Abhängigkeit der Ausgangsspannung dieses Verstärkers gesteuert wird, und
Fig. 2 einen Oszillator mit einem Spannungsteiler, wobei der Widerstand eines Zweiges dieses Spannungsteilers in Abhängigkeit der Ausgangsspannung dieses Oszillators gesteuert wird.
Die Fig. 1 zeigt eine Schaltung zum Konstanthalten der Ausgangsspannung eines Verstärkers 3. Über die Eingangsklemme 1 wird dem Eingang 2 des Verstärkers 3 eine Wech- selspannung zugeführt. Gleichzeitig ist der Eingang 2 über einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 4 und 5 an eine Vorspannung angeschlossen. Der Ausgang 6 des Verstärkers 3 ist mit einer Ausgangsklemme 7 verbunden, an welche ebenfalls ein Lastwiderstand 8 angeschlossen ist. Der Verstärker 3 ist vorzugsweise ein mehrstufiger Verstärker mit einem weiteren Eingang 9. Dieser ist mit dem Mittelabgriff eines an dem Ausgang 6 des Verstärkers 3 angeschlossenen Spannungsteilers, bestehend aus einem Widerstand 10, einem Kondensator 11 und der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors 12, verbunden.
Die dem Eingang 9 des Verstärkers 3 zugeführte Teilspannung ist von dem Widerstand der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 12 abhängig. Die zum Betrieb des Verstärkers 3 notwendige Speisespannung wird diesem über die Anschlüsse 13 und 14 zugeführt. Ein Kondensator 15 dient zur Kompensation der Schwingneigung der Ausgangsstufe des Verstärkers 3. Die Grösse dieses Kondensators 15 ist von der Art und der Grösse des Lastwiderstandes 8 abhängig.
An dem Ausgang 6 des Verstärkers 3 ist weiter eine eine Diode 16, einen Widerstand 17 und einen Ladekondensator 18 enthaltende Gleichrichterschaltung über einen Kopplungskondensator 19 angeschlossen. Die Spannung am Ladekondensator 18 ist proportional zur Ausgangsspannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3. Ein dieser Spannung am Ladekondensator 18 proportionaler Strom wird über einen Widerstand 20 und einen weiteren Widerstand 21 der Basis des Transistors 12 zugeführt. Deshalb ist der Widerstand der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 12 proportional zur Spannung am Entladekondensator 18 und proportional zur Ausgangsspannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3.
Wenn also die Spannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3 aus irgendeinem Grunde, sei es, weil die dem Eingang 2 zugeführte Spannung oder die Speisespannung ansteigt, grösser wird, so vergrössert sich der Widerstand der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 12, wobei am Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand 10, dem Kondensator 11 und der Kollektor-Emitterstrecke des Kondensators 12, abgegriffene Gegenkopplungsspannung ansteigt und damit der Verstärkungsgrad des Verstärkers 3 herabsetzt.
Der Anstieg der dem weiteren Eingang 9 des Verstärkers 3 zugeführten Gegenkopplungsspannung ist nicht proportional zur Zunahme der Ausgangsspannung des Verstärkers, sondern um einen Faktor grösser, der einerseits von der Stromverstärkung des Transistors 12 und dem Verhältnis des Spannungsteilers, bestehend aus dem Widerstand 10, dem Kondensator 11 und dem mittleren Widerstand der Emitter-Kollektorstrecke dieses Transistors abhängig ist.
Durch das Einspeisen der Gegenkopplungsspannung in den vom Eingang 2 entkoppelten weiteren Eingang 9 des Verstärkers 3 wird die Beeinflussung der an den Eingang 2 angelegten Eingangsspannung vermieden. Diese Eingangsspannung würde ansteigen, wenn die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 12 ebenfalls an den Eingang 2 angeschlossen wäre und würde daher dem Regelvorgang entgegenwirken, d. h. die Regelwirkung herabsetzen. Durch die Zuführung der Eingangsspannung und der Gegenkopplungsspannung an getrennte, von einander entkoppelte Eingänge kann eine einfache Regelschaltung mit nur einem Transistor verwendet werden und dennoch kann die Ausgangsspan nun' des Verstärkers in sehr engen Grenzen konstant gehalten werden, obwohl die Eingangsspannung und/oder die Speisespannungen in grossen Grenzen ändern.
In der Fig. 2 ist ein Oszillator dargestellt, der eine Schaltung zum Konstanthalten seiner Ausgangsspannung aufweist. Der Verstärkerteil weist denselben Verstärker 3 wie die Schaltung gemäss der Fig. 1 auf. Am Ausgang 6 des Verstärkers 3 ist ein Spannungsteiler, bestehend aus einem RC-Glied 22, 23 in Serieschaltung und einem RC-Glied 24, 25 in Parallelschaltung, angeschlossen. Die Teilspannung wird über einen Kondensator 26 als Rückkopplungsspannung dem Eingang 2 des Verstärkers zugeführt, damit der Oszillator schwingen kann. Der aus den oben genannten RC-Glieder bestehende Spannungsteiler ist der die Frequenz bestimmende Teil dieses Oszillators.
Am Ausgang 6 des Verstärkers 3 ist ein aus einem Widerstand 27, einem Potentiometer 28, einem Widerstand 29 und der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 12 bestehender, weiterer Spannungsteiler angeschlossen, wobei der Mittelabgriff des Potentiometers 28 mit dem weiteren Eingang 9 des Verstärkers 3 verbunden ist und diesem Eingang die Gegenkopplungsspannung zuführt.
Der Widerstand der Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 12 wird in Abhängigkeit der Grösse der Spannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3 verändert, indem der Basis dieses Transistors ein der Spannung am Ladekondensator 18 entsprechender Strom über den Widerstand 21 zugeführt wird. Diese Spannung am Ladekondensator 18 ist ihrerseits direkt proportional zur Spannung am Ausgang 6 des Verstärkers, da dieser über den Kopplungskondensator 19 und der Gleichrichterschaltung, bestehend aus der Diode 16 und dem Widerstand 17, mit dem Ladekondensator 18 verbunden ist. Mit dem Potentiometer 28 kann der Wert, auf dem die Spannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3 gehalten werden soll, eingestellt werden. Die vom Oszillator erzeugte Spannung kann an einem Potentiometer 30, das über einen Kondensator 31 ebenfalls am Ausgang 6 des Verstärkers angeschlossen ist, abgegriffen werden.
Damit der Widerstand der Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 12 in beiden Ausführungsformen (Fig. 1 und 2) nicht einen unendlichen Wert annimmt, wodurch dem Eingang 9 des Verstärkers 3 praktisch die volle Ausgangsspannung als Regelspannung zugeführt würde, wird der Basis dieses Transistors 12 über einen Vorwiderstand 32 ein Mindeststrom zum Verhindern des vollständigen Sperrens dieses Transistors zugeführt.
In beiden oben beschriebenen Ausführungsformen wurde der gleiche Verstärker 3 mit dem intervertierenden, zweiten Eingang 9 und dem nichtintervertierenden Eingang 2 verwendet. Wenn anstelle der Kondensatoren 11 und 19 in der Fig. 1 Widerstände eingesetzt werden, kann mit dieser Schaltung auch eine Gleichspannung am Ausgang 6 des Verstärkers 3 konstant gehalten werden.
Anstelle des Transistors 12 kann auch ein anderes aktives Verstärkerelement, z. B. eine Triode, eine Penthode oder ein Feldeffekttransistor eingesetzt werden. Wesentlich ist nur, dass die Impedanz dieses Elementes durch eine Steuerspannung nahezu leistungslos in relativ weiten Grenzen ver ändert werden kann.
Circuit for keeping the output voltage of an oscillator or amplifier constant
The invention relates to a circuit for keeping the output voltage of an oscillator or amplifier constant, with a circuit at the output of the oscillator or
Amplifier connected voltage divider for taking off the negative feedback voltage, which is fed to the input of an active component.
In radio receivers, for example, it is known that the HF signal is rectified, smoothed and this signal is fed as a control signal to one or more input stages for regulating the gain. This known control circuit is sufficient for the automatic control of a receiver, and the output voltage of the demodulator can vary in a ratio of up to 1:10.
It is the object of the invention to specify a circuit for keeping the output voltage of an active four-pole terminal constant, which allows this output voltage to be made largely independent of the input voltage, the fluctuations in the supply voltages, and the effects of temperature.
The circuit according to the invention is characterized in that at least one of the branches of the voltage divider is formed by the load path of an active amplifier element and that the control electrode of this amplifier element is connected to the charging capacitor of a rectifier circuit connected to the output of the oscillator or amplifier.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example.
Show it
1 shows an AC voltage amplifier with a voltage divider, the resistance of a branch of this voltage divider being controlled as a function of the output voltage of this amplifier, and
2 shows an oscillator with a voltage divider, the resistance of a branch of this voltage divider being controlled as a function of the output voltage of this oscillator.
1 shows a circuit for keeping the output voltage of an amplifier 3 constant. Via the input terminal 1, the input 2 of the amplifier 3 is supplied with an alternating voltage. At the same time, input 2 is connected to a bias voltage via a voltage divider consisting of resistors 4 and 5. The output 6 of the amplifier 3 is connected to an output terminal 7 to which a load resistor 8 is also connected. The amplifier 3 is preferably a multistage amplifier with a further input 9. This is connected to the center tap of a voltage divider connected to the output 6 of the amplifier 3, consisting of a resistor 10, a capacitor 11 and the collector-emitter path of a transistor 12.
The partial voltage fed to the input 9 of the amplifier 3 is dependent on the resistance of the collector-emitter path of the transistor 12. The supply voltage required to operate the amplifier 3 is fed to it via the connections 13 and 14. A capacitor 15 is used to compensate for the tendency of the output stage of the amplifier 3 to oscillate. The size of this capacitor 15 is dependent on the type and size of the load resistor 8.
A rectifier circuit containing a diode 16, a resistor 17 and a charging capacitor 18 is also connected to the output 6 of the amplifier 3 via a coupling capacitor 19. The voltage at the charging capacitor 18 is proportional to the output voltage at the output 6 of the amplifier 3. A current proportional to this voltage at the charging capacitor 18 is fed to the base of the transistor 12 via a resistor 20 and a further resistor 21. The resistance of the collector-emitter path of the transistor 12 is therefore proportional to the voltage at the discharge capacitor 18 and proportional to the output voltage at the output 6 of the amplifier 3.
So if the voltage at the output 6 of the amplifier 3 for any reason, be it because the voltage fed to the input 2 or the supply voltage increases, the resistance of the collector-emitter path of the transistor 12 increases, with the voltage divider, existing from the resistor 10, the capacitor 11 and the collector-emitter path of the capacitor 12, tapped negative feedback voltage increases and thus the gain of the amplifier 3 decreases.
The increase in the negative feedback voltage fed to the further input 9 of the amplifier 3 is not proportional to the increase in the output voltage of the amplifier, but is greater by a factor that is determined on the one hand by the current gain of the transistor 12 and the ratio of the voltage divider, consisting of the resistor 10, the capacitor 11 and the average resistance of the emitter-collector path of this transistor is dependent.
By feeding the negative feedback voltage into the further input 9 of the amplifier 3, which is decoupled from the input 2, the influencing of the input voltage applied to the input 2 is avoided. This input voltage would rise if the emitter-collector path of the transistor 12 were also connected to the input 2 and would therefore counteract the control process; H. reduce the control effect. By supplying the input voltage and the negative feedback voltage to separate, decoupled inputs, a simple control circuit with only one transistor can be used and the output voltage of the amplifier can still be kept constant within very narrow limits, even though the input voltage and / or the supply voltages change within wide limits.
In FIG. 2, an oscillator is shown which has a circuit for keeping its output voltage constant. The amplifier part has the same amplifier 3 as the circuit according to FIG. A voltage divider consisting of an RC element 22, 23 in series connection and an RC element 24, 25 in parallel connection, is connected to the output 6 of the amplifier 3. The partial voltage is fed as a feedback voltage to the input 2 of the amplifier via a capacitor 26 so that the oscillator can oscillate. The voltage divider consisting of the above mentioned RC elements is the part of this oscillator which determines the frequency.
A further voltage divider consisting of a resistor 27, a potentiometer 28, a resistor 29 and the emitter-collector path of a transistor 12 is connected to the output 6 of the amplifier 3, the center tap of the potentiometer 28 being connected to the further input 9 of the amplifier 3 and feeds the negative feedback voltage to this input.
The resistance of the emitter-collector path of the transistor 12 is changed as a function of the magnitude of the voltage at the output 6 of the amplifier 3, in that a current corresponding to the voltage at the charging capacitor 18 is fed to the base of this transistor via the resistor 21. This voltage at the charging capacitor 18 is in turn directly proportional to the voltage at the output 6 of the amplifier, since this is connected to the charging capacitor 18 via the coupling capacitor 19 and the rectifier circuit consisting of the diode 16 and the resistor 17. The potentiometer 28 can be used to set the value at which the voltage at the output 6 of the amplifier 3 is to be maintained. The voltage generated by the oscillator can be tapped off at a potentiometer 30, which is also connected to the output 6 of the amplifier via a capacitor 31.
So that the resistance of the emitter-collector path of the transistor 12 in both embodiments (Fig. 1 and 2) does not assume an infinite value, whereby the input 9 of the amplifier 3 would be fed practically the full output voltage as a control voltage, the base of this transistor 12 is a Series resistor 32 supplied a minimum current to prevent the complete blocking of this transistor.
In both embodiments described above, the same amplifier 3 with the interverting, second input 9 and the non-interverting input 2 was used. If resistors are used instead of the capacitors 11 and 19 in FIG. 1, a direct voltage at the output 6 of the amplifier 3 can also be kept constant with this circuit.
Instead of the transistor 12, another active amplifier element, e.g. B. a triode, a penthode or a field effect transistor can be used. It is only essential that the impedance of this element can be changed within relatively wide limits by a control voltage with almost no power.