DE1033243B - Begrenzer-Verstaerker mit Transistoren, insbesondere fuer frequenzmodulierte Telegrafiezeichen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Frequenzmodulierte Signale, die über eine Trägerfrequenz-Übertragungsleitung gegeben werden, werden im allgemeinen infolge der Übertragungseigenschaften der Leitung in ihrer Amplitude schwanken. Am Eingang des in der Empfangsstelle vorhandenen Diskriminators wird jedoch eine konstante Amplitude gefordert. Es ist daher üblich, vor den Diskriminator einen Begrenzer-Verstärker zu schalten. Für diese Schaltungen wurden bisher im allgemeinen Röhren verwendet.

Es ist naheliegend, für derartige Verstärker Transistoren zu verwenden, wegen ihrer allgemein bekannten Vorzüge. Die Amplitudenbegrenzung wird bei diesen Schaltungen dadurch erreicht, daß die Transistoren abwechselnd im stromlosen und Maximalstromzustand betrieben werden. Wenn nun der Strom im Emitter für einen Teil einer Halbwelle aussetzt, werden die Signale teilweise gleichgerichtet, und dadurch werden bestimmte Kondensatoren im Eingangskreis aufgeladen. Die Entladung erfolgt verhältnismäßig langsam über Widerstände. Damit entsteht ein Potential, das dem Gleichspannungspotential des Emitters entgegengesetzt ist, so daß der Eingangssignalstrom nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer einer Halbwelle fließen kann und die Ausgangssignale darum unsymmetrisch werden. Wenn der Eingangspegel absinkt, fließt so lange kein Ausgangsstrom, bis der Kondensator bis zu einem genügenden Wert entladen ist.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, könnte der Transistor für einen Teil der Zeitdauer einer Halbwelle stromlos gemacht werden, während die andere Halbwelle durch Maximalstromaussteuerung einer vorhergehenden Stufe begrenzt wird durch genaue Einstellung der Vorspannung, so daß in der Emitterdiode eine symmetrische Kurvenform des Stromes entsteht. Bei dieser Anordnung muß aber die Vorspannung der Stufen unabhängig voneinander eingestellt werden. Außerdem wird die optimale Verstärkung nicht erzielt, und bei großen Ätnplitudenschwankungen wird eine wirksame Begrenzung nicht erreicht.

Die Aufladung des Kondensators auf ein dem Potential des Emitters entgegengesetztes Gleichspannungspotential wird nach der Erfindung vermieden. Bei einem Verstärker mit Transistoren, der zur Verstärkung und Begrenzung von Spannungen, insbesondere von frequenzmodulierten Telegrafiezeichen dient, und der zum Zwecke der Begrenzung in Abhängigkeit der empfangenen Signale abwechselnd im stromlosen und Maximalstromzustand betrieben wird, sind erfindungsgemäß die Eingangselektroden einer Transistorverstärkerstufe von einer Diode so überbrückt, daß eine bei großen Eingangsamplituden durch die Gleichrichterwirkung der Transistor-Eingangselektro-Begrenzer-Verstärker mit Transistoren,

insbesondere für frequenzmodulierte

Telegrafiezeichen

Anmelder:

International Standard Electric
ίο Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

^X5 Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. April 1955

Arthur J. Radcliffe jun. und Arthur R. Denz,
Chicago, 111. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

den mögliche unerwünschte Aufladung des im Eingangskreis vorhandenen Kondensators vermieden ist.

Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung liegt die Kompensationsdiode parallel zu -dem Kondensator und der Emitterdiode und ist zu dieser entgegengesetzt gepolt. Zur Kompensation des Transistorbasiswiderstandes kann in Serie mit der Kompensationsdiode ein Widerstand geschaltet sein.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstärkers ist die Kompensationsdiode in Serie mit dem der Ankopplung an die vorhergehende Stufe dienenden Kondensator und dem zu einem Widerstand parallel geschalteten Ladekondensator angeordnet.

An Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen soll nun die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Endeinrichtung zur Verbindung einer Niederfrequenzträgerübertragungsleitung mit einem Fernschreiber;

Fig. 2 zeigt den Begrenzer-Verstärker nach der Erfindung mit einer im einzelnen dargestellten Stufe;

Fig. 3 zeigt eine andere mögliche Einschaltung der Kompensationsdiode;

Fig. 4 zeigt eine Stufe des Begrenzer-Verstärker in einer anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Endeinrichtung dargestellt, die einen Übertragungsteil 11 und einen Empfangsteil 12 enthält, der zwischen einer Niederfrequenzträger-

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leitung und einem Fernschreiber 13 liegt. Für diese Endeinrichtung kann der Begrenzer benutzt werden. Während der Sendung sind die Sendekontakte 43 des Fernschreibers 13 über die Leitung 23 an den Übertragungsteil 11 angeschlossen. Die Signale werden in Tonfrequenzsignale nach dem Frequenzverschiebuingsverfahren umgewandelt und über die Leitung 21 in den' Kondensator 41 der Niederfrequenzleitung zugeführt.

des Kondensators erfolgt wie beschrieben. Wenn während der positiven Halbwelle der Augenblickswert des Stromes abnimmt, wird der Strom in der Emitterdiode für einen Teil der Halbwelle gesperrt, und es 5 findet eine geringe Rückladung des Kondensators statt. Der Kondensator erhält daher eine positive Ladung, und nach einer gewissen Zeit wird der Punkt 92 ein positives Potential von der Größenordnung des Spitzenwertes der Wechselsignale erreichen. Der Kon-

kungswert. Der Amplitudenbereich der Eingangssignale, in dem eine befriedigende Arbeitsweise garantiert werden kann, wird stark eingeschränkt.

Erfindungsgemäß wird nun die Diode 61 zwischen den Punkt 92 und Erde geschaltet, parallel zürn Kondensator 65. Die Diode 61 und die Emitterdiode des Transistors 54 liegen entgegengesetzt parallel zur Gleichspannungsquelle. Während der negativen HaIb-

Die über die NF-Leitung und, für die Eigenkopie, io densator entlädt sich langsam über den Widerstand über die Leitung 21 empfangenen Signale werden über 62 und die Gleichspannungsquelle. Der Signalstrom den Kondensator 42 der Empfangsstation 12 züge- fließt nur während eines Teiles der Halbperiode im führt. Sie werden in dem Begrenzungs-Verstärker 31 Emitter, so daß der Ausgangsstrom im Kollektor und verstärkt und begrenzt und an den Diskriminator 32 Übertrager 55 stark unsymmetrisch wird. Die Vergegeben, der die Tonfrequenzsignale in Gleichstrom- 15 Stärkung des Grundsignals wird reduziert. Bei Abimpulse umsetzt. Die Impulse werden im Verstärker sinken des Eingangspegels ist der Ausgang so lange 33 verstärkt und dem Wählmagneten 44 des Fern- gesperrt, bis der Kondensator sich entsprechend diesem Schreibers 13 zugeführt. Pegel entladen hat.

Wenn die Eingangssignale niedrigen Pegel haben, Das Entstehen dieses Gegenpotentials während der

werden sie im Begrenzerverstärker 31 proportional 20 negativen Halbwelle kann vermieden werden, wenn verstärkt und an eine für einen bestimmten Schwell- die positive Halbwelle durch Maximalstrom im Kolwert durchlässige Schaltungsanordnung 34 gegeben. lektor der ersten Stufe begrenzt wird. Dann muß aber Wenn die Signale unterhalb eines bestimmten Schwell- die Vorspannung der einzelnen Stufen sorgfältig abwertes liegen, so regelt die Begrenzerstufe 34 den geglichen werden, und der optimale Wert der VorVers tärker 33 so, daß keine Verstärkung mehr statt- 25 spannungen zur Erzeugung eines symmetrischen Ausfindet und damit am Ausgang der normale Ruhestrom gangsstromes ergibt nicht den optimalen Verstärfließt.

In Fig. 2 ist der Begrenzer-Verstärker 31 im einzelnen dargestellt. Frequenzmodulierte, in der Amplitude schwankende Signale gelangen über den Über- 30
trager 51 an die erste Stufe 52. Der Begrenzer-Verstärker enthält drei Transistor stuf en 52., 54 und 56
in Basisschaltung. Zwischen den einzelnen Transistorstufen liegen die Übertrager 53 bzw. 55. Eine Transistorstufe in Kollektorschaltung verbindet die Stufe 35 welle des Eingangssignales fließt Strom durch die 56 mit dem Ausgang. Die Signale am Ausgang sollen Diode 61 und die Sekundärwicklung des Übertragers symmetrisch sein und konstante Amplitude haben. Der 53 zum Emitter. Während der positiven Halbwelle für einen unteren Grenzwert (Schwellwert) dimensio- fließt der Strom zum Kondensator 65. Am Punkt 92 nierten Begrenzerstufe 34 werden Signale aus der entsteht das gewünschte mittlere Gleichspannungs-Stufe 54 über die Leitung 26 zugeführt. Eingangs- 40 potential. Im Emitter fließt der volle Eingangsstrom, signale mit niedrigem Pegel, der aber oberhalb des der in gewünschter Weise begrenzt sein kann. Im Kollektor fließt der Maximalstrom, der die positive HaIbwelle begrenzt. Dadurch kann mit dem Verstärker eine lineare, optimale Verstärkung bei niedrigem Eingangs-45 pegel und bei größeren Signalamplituden eine konstante Begrenzung erzielt werden.

Der Ausgang der Stufe 54 ist über den Übertrager 55 an die nächste Stufe 56 angeschlossen. Der Eingang der Begrenzerstufe 34 ist mit dem Punkt 93 und Übertragers 53. Eine positive Gleichspannung von 50 Erde verbunden. 45 V wird dem Kollektor über die Widerstände 63 In Fig. 3 ist eine andere Schaltungsanordnung der

und 64 und die Primärwicklung des Übertragers 55 Transistorstufe dargestellt. Die Diode 61' liegt zugeführt. Der Kondensator 65 liegt parallel zu der zwischen dem Punkt 91 und Erde. Bei geringem Ein-Spannungsquelle und dem Widerstand 62 im Ein- gangspegel ist der Stromfluß durch die Diode 61' vergangskreis, und der Kondensator 66 liegt im Aus- 55 nachlässigbar, und der Stromfluß im Emitter des Trangangskreis parallel zu der Spannungsquelle und dem sistors 54 ist wie beschrieben. Bei einem die Span-Widerstand 64. nung der Gleichspannungsquelle übersteigenden Ein-Es sei zunächst angenommen, daß die Diode 61 gangspegel fließt der Strom während des Teiles der nicht vorhanden ist und die Eingangssignale den Wert Halbwelle, in dem der Emitter gesperrt wird, durch des Emittergleichstromes nicht überschreiten. Wäh- 60 die Diode 61'. Daher ist der Strom durch die Sekunrend der negativen Halbwelle steigt der Augenblicks- därwicklung des Übertragers 53 und den Kondensawert des· Emitterstromes an, und ein Entladungs-strom tor 65 für jede Halbwelle gleich, und das Potential am fließt vom Kondensator 65. Während der positiven Punkt 92 hat den gewünschten Gleichspannungs-Halbwelle wird der Kondensator 65 wieder aufgela- mittelwert. In Serie zu der Diode 61' kann ein kleiner den. Das mittlere Gleichspannungspotential am Punkt 65 Widerstand 69 liegen, um den Basiswiderstand des 92 bleibt daher konstant. Transistors zu kompensieren und einen konstanten Bei höherem Eingangspegel übersteigt der Spitzen- Eingangswiderstand zu erzielen.

wert des Signals den Gleichspannungswert der Quelle. In Fig. 4 ist eine andere Schaltungsanordnung des

Während der negativen Halbwelle steigt der Augen- Begrenzer-Verstärkers in Emitterschaltung und mit blickswert des Emitterstromes an, und die Entladung 70 Kondensatorkopplung dargestellt. Der Gleichstrom

Schwellwertes der Stufe 34 liegt, sollen proportional verstärkt werden, daher müssen die Stufen 52 und 54 für diesen Bereich lineare Verstärkung aufweisen. Die Verstärkung soll optimal sein.

Die Verstärkerstufe 54 ist im einzelnen dargestellt. Die Gleichstromversorgung für den Emitter erfolgt von einer negativen Spannungsquelle (—45 V) über den Widerstand 62 und die Sekundärwicklung des

aus der positiven Vorspannungsquelle fließt über die Widerstände 82, 83 und 84 nach Erde. Der Kollektor ist über den Widerstand 85 an den Verbindungspunkt der Widerstände 82 und 83 angeschlossen und der Emitter über die Emitterdiode des Transistors 74 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 83 und 84 und über den Widerstand 86 mit Erde verbunden. Der Kondensator 87 liegt parallel zum Widerstand 86 im Eingangskreis und der Kondensator 88 im Ausgangskreis. Die Eingangssignale werden über den Kondensator 73 der Basis des Transistors 74 zugeführt, und die Ausgangssignale werden vom Kollektor über den Kondensator 75 an die Leitung 59' und die Leitung 26 für den Begrenzer 34 angekoppelt.

Ohne die Diode 81 würden bei hohem Eingangspegel der Koppelkondensator 73 und Parallelkondensator 87 aufgeladen und damit die Unsymmetrie des Ausgangsstromes wie beschrieben auftreten. Wenn erfmdungsgemäß die Diode 81 eingeschaltet ist, wird der Eingangsstrom entweder durch den Transistor oder durch die Diode fließen, wie in der Schaltung nach Fig. 3.

Obwohl die Erfindung an Hand eines Beispieles näher erläutert wurde, stellt dies jedoch keine Einschränkung des Anwendungsgebietes dar.

Claims (4)

Pa T E N T A N S P R 0 C H E:

1. Verstärker mit Transistoren zur Verstärkung und Begrenzung von Spannungen, insbesondere von frequenzmodulierten Telegrafiezeichen, der zum Zwecke der Begrenzung in Abhängigkeit der empfangenen Signale abwechselnd im stromlosen und Maximalstromzustand betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektroden (E bzw. B) einer Transistorverstärkerstufe (54 bzw. 74) von einer Diode (61 bzw. 81) so überbrückt sind, daß eine bei großen Eingangsamplituden durch die Gleichrichterwirkung der Transistoreingangselektroden mögliche unerwünschte Aufladung des im Eingangskreis vorhandenen Kondensators (65 bzw. 87) vermieden ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsdiode (61) parallel zu dem Kondensator (65) und der Emitterdiode des Transistors (54) angeordnet ist, die Kompensationsdiode jedoch entgegengesetzt gepolt ist wie die Emitterdiode des Transistors.

3. Verstärker nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Kompensationsdiode (61') ein Widerstand (69) zur Kompensation des Transistorbasiswiderstandes geschaltet ist.

4. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsdiode (81) in Serie mit dem der Ankopplung an die vorhergehende Stufe dienenden Kondensator (73) und dem zu einem Widerstand (86) parallel geschalteten Ladekondensator (87) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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