DE1105917B - Anordnung zur automatischen Regelung des Verstaerkungsgrades einer Transistorstufe - Google Patents

Description

• Anordnung zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades einer Transistorstufe In Nachrichtenübertragungsanlagen ist es in vielen Fällen erwünscht, ein Empfangssignal so zu verstärken, daß trotz schwankenden Eingangspegels ein konstanter Ausgangspegel erhalten wird. Eine entsprechende Regelung kann entweder durch ein mit dem Verstärker kombiniertes regelbares Dämpfungsnetzwerk oder durch eine veränderbare Gegenkopplung innerhalb des Verstärkers erzielt werden.
• Regelbare Dämpfungsnetzwerke sind auch in Gestalt von Spannungsteilern realisiert worden, die einen nichtlinearen, von einem aus der Eingangsspannung oder der Ausgangsspannung abgeleiteten Gleichstrom gesteuerten Widerstand enthalten. Ein dem Verstärker vor- oder nachgeschaltetes Dämpfungsrnetzwerk verursacht in jedem Falle einen Leistungsverlust.
• Eine Verstärkungsregelung durch Änderung der Gegenkopplung kann mit Hilfe von temperaturabhängigen Widerständen vorgenommen werden. In diesem Falle kann die Verstärkungsregelung jedoch nur langsamen Pegelschwankungen exakt folgen. Die Verwendung von nichtlinearen Widerständen, z. B. Dioden, ermöglicht zwar eine schnellere Verstärkungsregelung, verursacht aber verhältnismäßig große nichtlineare Verzerrungen und damit einen hohen Klirrfaktor.
• Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades einer Transistorstufe mittels eines nichtlinearen Widerstandes, der durch eine Regelgleichspannung gesteuert wird, ist eine leistungsabhängige Verstärkungsregelung ohne zusätzliche Leistungsverluste mit niedrigem Klirrfaktor möglich. Erreicht ist dies dadurch, daß der nichtlineare Widerstand in Reihe mit einem ohmschen Widerstand parallel zur Steuerstrecke der Transistorstufe geschaltet ist und somit deren Arbeitspunkt und Eingangsscheinwiderstand beeinflußt, wobei die Regelgleichspannung aus der Signaleingangsspannung abgeleitet ist.
• Durch diese gleichstrommäßig hervorgerufene Arbeitspunktverschieburig wird der Aussteuerbereich der Transistorstufe geändert. Da gleichzeitig der Eingangswiderstand geändert wird, ist die Verstärkung umgekehrt proportional zur Eingangsleistung, so daß eine konstante oder nahezu konstante Ausgangsleistung erhalten wird.
• Bekannt ist bereits ein Transistorverstärker mit Verstärkungsregelung, bei dem ein von der Ausgangsspannung über einen Gleichrichter bezüglich seiner Vorspannung gesteuerter Transistor als veränderbarer Widerstand zwischen die Kollektoren und die Speisespannungsquelle geschaltet ist. Dieser veränderbare Widerstand bewirkt also eine von der Ausgangssignalamplitude abhängige Änderung der Kollektorspannung. Diese Schaltung ist für selektive bzw. abgestimmte Verstärker gedacht, so daß die bei größeren Eingangsamplituden auftretenden Verzerrungen bzw. Klirrprodukte wegen der Siebung keinen erheblichen Nachteil darstellen. Bei Breitbandverstärkern dagegen ist eine derartige Regelung praktisch nicht anwendbar.
• Bei einem anderen bereits bekannten Transistorregelverstärker mit Änderung der Vorspannungen der Eingangsstufe und damit des Arbeitspunktes dieser Stufe wird die vom Ausgang gewonnene Regelgleichspannung über RC- bzw. LC-Glieder gesiebt, wodurch eine verhältnismäßig hohe Zeitkonstante der Regelung entsteht. Dadurch ist diese Anordnung nicht in der Lage, schnelle Eingangs- bzw. Ausgangspegelschwankungen auszuregeln.
• Nach einer Weiterbildung der Erfindung dient als nichtlinearer Widerstand die Kollektor - Emitter-Strecke eines zusätzlichen Transistors.
• Wird gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die zu regelnde Verstärkerstufe in Emitterschaltung betrieben und der Spannungsteiler im Basis-Emitter-Kreis der Stufe angeordnet, so kann die Regelwirkung wesentlich dadurch unterstützt werden, daß dieSignalspannung der Basis über einen Widerstand zugeführt wird, der etwa doppelt so groß oder größer als der größtmögliche Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors ist. Dadurch wird eine Spannungsteilung der Eingangsspannung in Abhängigkeit von dem veränderbaren Widerstand der Basis-Emitter-Strecke erzielt.
• Zur Trennung des Regelkreises vom Eingangskreis und zur Verstärkung der Regelspannung kann eine weitere Transistorstufe verwendet werden. Wenn eine Stabilisierung der Verstärkerschaltung gegenüber Temperatur- und Speisespannungsschwankungen gewünscht ist, so kann ein Teil der Signalausgangsspannung in den Gleichspannungs-Steuerkreis gegengekoppelt werden.
• Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher erläutert. Es ist dargestellt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelverstärkers, in Fig.2 ein Kennlinienfeld eines zur Regelung geeigneten Transistors.
• Die Verstärkerstufe des Regelverstärkers besteht aus dein Transistor Ti- 1, dem Eingangsübertrager Ü 1 und den für die Zuführung der Versorgungsspannungen und die Abnahme der Ausgangsspannung notwendigen Schaltungselementen. Von der Wicklung III des Übertragers i"1 wird eine Spannung abgenommen, im Transistor Tr 3 verstärkt und einem Übertrager Ü2 zugeführt. Die Wechselspannung wird an der Wicklttttg 2 des Übertragers L`2 gleichgerichtet und dann der Basis eines Transistors Tr 2 zugeführt. Die Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors bildet zusammen mit dem Widerstand R 1 einen Spannungsteiler im Basiskreis des Transistors Trr 1. Der Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tr2 wird entsprechend der seiner Basis zugeführten Steuerspannung geändert. Dadurch wird auch die Basisvorspannung des Transistors Tr 1 und damit der Arbeitspunkt der Verstärkerstufe geändert. Mit der Vorspannung ändert sich gleichzeitig der Eingangswiderstand der Verstärkerstufe. Bei kleinem Eingangswiderstand entsteht so einerseits ein größerer Leistungsverbrauch der Steuerleistung und andererseits ein geringerer Aussteuerbereich der Verstärkerstufe.
• Diese Verhältnisse sind aus den Kennlinien in Fig.2 leicht zu ersehen. Die Abhängigkeit des Kollektorstromes von der Kollektorspannung, d. h. der Aussteuerbereich, ändert sich mit dem als Parameter aufgetragenen Basisstrom_ Der Aussteuerbereich am ArheitspunktA1 ist wesentlich kleiner als am Arbeitspunkt A2.
• Durch Einfügung des Vorwiderstandes R2 kann die Regelwirkung erheblich vergrößert werden. Der Widerstand R2 bildet zusammen mit dem Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Trl einen Spannungsteiler im Wechselstrom-Eingangskreis des Verstärkers. Da sich der Basis-Emitter-Widerstand in Abhängigkeit von der Steuergleichspannung ändert, ist auch infolge dieser Spannungsteilung die zur Aussteuerung zur Verfügung stehende Eingangsleistung veränderlich. Der Spannungsteilerwiderstand .R 1 rnuß groß gegenüber dem Basi.s-Emitter-Widerstand sein, damit er die veränderbare Spannungsteilung zwischen dem Widerstand R2 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors Ty 1. nicht beeinflußt. Der Klirrfaktor des Verstärkers ist niedrig, da keine nichtlinearen Schaltelemente im Wechselstromkreis liegen. Soll eine Stabilisierung z. B. gegenüber Temperaturschwankungen erzielt werden, so kann über einen Spannungsteiler im Ausgangskreis des Verstärkers eine Spannung abgegriffen und der Wicklung 3 des Übertragers Z'2 zugeführt werden. Eine Rückwirkung dieser Spannung auf den Eingangskreis wird durch die Trennstufe Tr3 verhindert. Bei entsprechender Wahl des Übersetzungsverhältnisses ist auch eine Rückwirkung der an der Wicklung 1 liegenden Steuersp«tmung auf den Ausgangskreis nicht vorhanden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades einer Transistorstufe mittel eines nichtlinearen Widerstandes, der durch eine Regelgleichspannung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare @,#'iderstand in Reihe mit einem ohmschen Widerstand (R1) parallel zur Steuerstrecke der Transistorstufe (Trl) geschaltet ist und somit deren Arbeitspunkt und Eingangsscheinwiderstand beeinflußt und daß die Regelgleichspannung aus der Signaleingangsspannung abgeleitet ist.
2. 2. Anordnung nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dar die Verstärkerstufe in Emitterschaltung betrieben und der Spannungsteiler im Basis-Etnitter-Kreis angeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dar als nichtlinearer Widerstand die Kollektor-Emitter-Strecke eines zusätzlichen Transistors (Tr2) dient.
4. 4. Anordnung nach .Anspruch 2 oder- 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspannung der Basis über einen Widerstand (R2) zugeführt wird, der etwa doppelt so groß oder größer als der größtmögliche Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors (Ty l.) ist.
5. 5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorübergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Signalspannung abgeleitete Steuergleichspannung über einen Transistor (Tr3) entnommen wird, der gleichzeitig als Verstärker-und als Trennstufe wirkt.
6. 6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der.Signalausgangsspannung in den Gleichspannungs-Steuerkreis gegengekoppelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr- :698 455; österreichische Patentschrift Nr. 181630; USA.-Patentschrift N=. 2 751446-; französische Patentschrift Nr. 1 136 865; Radio Mentor, 1957 H. 7, 5. 459; Proc. of the IRE, September 1955, S- 1119 bis 1127; IRE Trans. an Circuit Theary., Juni 1955, S. 191 bis 1'96.