DE1108277B - Anordnung zur Verstaerkungsregelung von Funknachrichtenempfaengern mit mindestens zwei durch einen Resonanz-kreis gekoppelten Transistor-Verstaerkerstufen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

J11173 VHIa/21a*

ANMELDETAG: 13. JANUAR 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER

auslegeschrift: 8. JUNI 1961

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung von Funkempfängern, die aus zwei durch einen Schwingkreis gekoppelten Transistor-Verstärkerstufen und einer parallel zum Schwingkreis geschalteten Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors besteht, dessen Basis die Regelspannung zugeführt wird. Vor allem ist die Erfindung für Rundfunkempfänger geeignet, die Transistoren zur Verstärkung benutzen.

Es sind Schaltungen zur Verstärkungsregelung bekannt, in denen parallel zu einem Schwingkreis eine Diode oder ein anderer nichtlinearer Widerstand liegt, dessen dynamischer Dämpfungswert durch eine Regelspannung oder von der Signalspannung selbst gesteuert wird. Der Regelbereich dieser Anordnungen ist jedoch gring und der Bedarf an Steuerleistung groß.

Es ist auch bekannt, eine Röhre oder einen Transistor als regelbaren Dämpfungswiderstand einem Schwingkreis parallel zu schalten. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß bei starker Regelung der Regeltransistor überbelastet und die vorangehende Stufe übersteuert wird.

Schließlich gibt es auch eine Transistorschaltung, die sich als L-Glied darstellen läßt, dessen Querwiderstand durch Änderungen der Betriebsspannungen in weiten Grenzen geändert werden kann. Diese Regelung ist aber für Hochfrequenzverstärker nicht geeignet. Auch die in der Röhrentechnik üblichen Methoden der automatischen Verstärkungsregelung lassen sich nicht ohne weiteres bei Transistor-Verstärkern anwenden, da diese eine nur geringe Steuermöglichkeit und sehr niedrige Eingangsimpedanzen aufweisen.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des zur Dämpfung dienenden Transistors mit dem Kollektor des vorgeschalteten Verstärkertransistors direkt verbunden ist und daß die Kollektorspannung beider Transistoren über einen Widerstand zugeführt wird, der so bemessen ist, daß bei hoher Signalspannung die Überlastung des Regeltransistors und die Übersteuerung des vorgeschalteten Verstärkertransistors vermieden wird.

Durch die Anwendung der an sich bekannten Dämpfungsregelung kann auch der Vorteil ausgenutzt werden, daß die Bandbreite des Koppelkreises bei schwachen Signalen mit geringem Störabstand klein und bei starken Signalen mit gutem Störabstand groß ist. Somit ergibt sich bei geringen Eingangspegeln eine Verminderung der Störspannungen am Ausgang des Empfängers und bei hohen Eingangspegeln eine Verbesserung der Wiedergabequalität. Die An-Anordnung zur Verstärkungsregelung

von Funknachrichtenempf ängern mit mindestens zwei durch einen Resonanzkreis gekoppelten Transistor-Verstärkerstufen

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 20. Januar 1955

Arthur E. Brewster, London, ist als Erfinder genannt worden

Ordnung gestattet es auch, den Regeleinsatz und die Regelverstärkung veränderbar zu machen, wie es bei Schaltungen zur Arbeitspunktregelung üblich ist.

Der Regelbereich ist sehr groß und kann für eine Stufe bis zu 60 db betragen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines zweistufigen Zwischenfrequenzverstärkers, dessen Verstärkung durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme geregelt wird;
Fig. 2 zeigt eine Alternativausführung zu einem Teil der Schaltung nach Fig. 1.

Bei den Ausführungsbeispielen werden N-P-N-Flächentransistoren benutzt, aber es können stattdessen auch Spitzentransistoren benutzt werden. Die Emitter-, Basis- und Kollektorelektroden der Transistoren sind mit e, b und c bezeichnet.

In der Schaltung nach Fig. 1 sind zwei die Transistoren 1 und 2 aufweisende ZF-Stufen und die Demodulatorstufe 3 vorgesehen. Die Emitterelektrode des Transistors 1 ist über einen Kondensator 5 an eine vorhergehende (nicht dargestellte) Verstärkeroder Frequenzumsetzerstufe angeschlossen und erhält über den Widerstand 6 an eine kleine Vorspan-

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nung von z.B. 1,5VoIt von der Spannungsquelle7. Die Basiselektrode ist mit Masse verbunden und die Kollektorelektrode über eine veränderbare Induktivität 9 und einen Widerstand 10 an den negativen Pol der Spannungsquelle 8 mit z. B. 24 Volt angeschlossen. Die gemeinsame Verbindung der Induktivität 9 mit dem Widerstand 10 ist über einen Ableiterkondensator 11 an Masse gelegt.

Die Kollektorelektrode des Transistors 1 ist weiterhin über einen Kondensator 12 und einen kleinen Widerstand 13 von ungefährt 100 Ω an die Emitterelektrode des Transistors 2 geschaltet. Diese erhält ebenfalls aus der Spannungsquelle 7 eine Vorspannung über den Widerstand 14. Die Basiselektrode ist mit Masse verbunden.

Die Induktivität 9 und die Kapazität 12 bilden einen auf die Zwischenfrequenz abgestimmten Resonanzkoppelkreis, der durch den Widerstand 13 und den Emitter-Basis-Widerstand des Transistors 2 bedämpft ist. Der Betrag der durch diese Widerstände bewirkten Dämpfung ist derart gewählt, daß der Koppelkreis die gewünschte Bandbreite aufweist.

Die Kollektorelektrode des Transistors 2 ist über die Primärwicklung eines Transformators 15, der den Eingang des Demodulators 3 bildet, an die Spannungsquelle 8 angeschlossen. Die Primärwicklung ist mit Hilfe der Kapazität 16 auf die Zwischenfrequenz abgestimmt.

Die Verstärkung der beiden ZF-Stufen wird mit Hilfe der Kollektor-Emitter-Impedanz eines Transistors 20 geregelt, dessen Kollektorelektrode an die Kollektorelektrode des Transistors 1 angeschlossen und dessen Emitterelektrode an Masse geschaltet ist. Der Transistor 20 arbeitet wie eine nichtlineare Impedanz, die parallel zur Induktivität 9 liegt und durch eine an die Basiselektrode angelegte Steuerspannung veränderbar ist. Diese Basiselektrode ist über eine Kapazität 21 an Masse gelegt. Die Steuerspannung für die Basiselektrode wird von der Kapazität 22 abgenommen, die vom Demodulator 3 in irgendeiner bekannten Weise in Abhängigkeit von der ZF-Amplitude negativ aufgeladen wird. Die zur Regelverzögerung benötigte Spannung wird der Spannungsquelle 24 entnommen und kann durch den veränderbaren Widerstand 23 eingestellt werden.

Wenn keine ZF-Spannung über den Kondensator 5 angeliefert wird, so wird der Transistor 20 durch eine kleine positive Spannung gesperrt, die von der Spannungsquelle 24 über die Widerstände 23 und 25 an die Basiselektrode gelangt. Demgemäß wird die Kollektor-Emitter-Impedanz des Transistors 20 sehr hoch, so daß die Dämpfung des Resonanzkoppelkreises sehr gering ist. Wenn jedoch ZF-Spannungen wachsender Amplitude die Kapazität 5 erreichen, so wird zuerst die positive Ladespannung des Kondensators 22 durch die aus dem Demodulator 3 kommende negative Gleichspannung fortschreitend verkleinert, bis der Kondensator entladen ist, so daß das an die Basiselektrode des Transistors 20 angelegte Potential den Wert Null erreicht, und dieser leitend wird. Steigt der Pegel der ZF-Spannung weiter an, so wird der Kondensator 22 negativ aufgeladen. Die an den Transistor 20 angelegte anwachsende negative Vorspannung verringert fortschreitend die Kollektor-Emitter-Impedanz, wodurch die Dämpfung desResonanzkoppelkreises anwächst, und die wirksame Verstärkung der beiden ZF-Stufen entsprechend abnimmt. Der Pegel der ZF-Spannung am Ausgang des Transistors 2 wird schließlich auf einen von der Größe des Kondensators 21 und des Widerstandes 25 abhängigen Wert stabilisiert.

Die Zeitkonstante der Regelung wird durch die Wahl der Werte des Kondensators 21 und des Widerstandes 25 bestimmt. Die Empfindlichkeit der Regelung hängt von der Stromverstärkung des Transistors 20 (d. h. von dem Verhältnis der Änderung des Kollektorstromes zu der des Basisstromes) und von dem Wert des einstellbaren Widerstandes 23 ab. Wie bereits erläutert wurde, beginnt die Regelung erst dann, wenn der Pegel der ZF-Spannung am Ausgang des Transistors 2 so groß ist, daß die vom Demodulator 3 gelieferte negative Spannung gleich oder größer als die positive Vorspannung der Quelle 24 ist. Man kann somit durch Wahl des Potentials der Quelle 24 und der Größe des Widerstandes 23 sowohl eine bestimmte Regelempfindlichkeit als auch einen bestimmten Ausgangspegel der ZF, bei dem die Regelung einsetzen soll, einstellen. Reicht das Potential der Quelle 7 als positive Vorspannung für die Basiselektrode des Transistors 20 aus, dann kann die Spannungsquelle 24 entfallen und der Widerstand 23 an die positive Klemme der Spannungsquelle 7 gelegt werden. Soll der Regeleinsatz nicht verzögert sein, so ist der Widerstand 23 direkt an Masse zu legen.

Der Regelbereich mit HiKe des Transistors 20 kann sehr groß gemacht werden. Dabei nimmt bei hoher ZF-Spannung die Kollektor-Emitter-Impedanz sehr kleine Werte an, und der Strom durch den Transistor wird sehr groß. Um diesen Strom zu begrenzen, ist der Widerstand 10 eingeschaltet. Wenn der Kollektorstrom des Transistors 20 anwächst, wird durch die Einwirkung des Widerstandes 10 auch das effektive Kollektorpotential des Transistors 1 verringert. Dieses kann so klein werden, daß der Arbeitspunkt in den nichtlinearen Teil der Kennlinie verschoben wird. Da jedoch unter diesen Bedingungen die durch den Transistor 20 gebildete Belastungsimpedanz sehr klein ist, treten keinerlei nennenswerte Verzerrungen auf.

In einer Regelschaltung nach Fig. 1 konnte bei einer Basisstromänderung des Transistors 20 von 0 bis 120 μΑ ein Regelbereich von wenigstens 60 db erzielt werden.

Der Widerstand 13 hat den Zweck, den Resonanzkoppelkreis auf eine geeignete Bandbreite zu bedampfen. Obwohl die Emitter-Basis-Impedanz des Transistors 2 hierfür oft ausreicht, ist es in der Praxis ratsam, den Widerstand 13 einzufügen, um den prozentualen Bereich der vielfach großen Exemplarstreuungen einzuengen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung des Resonanzkoppelkreises, der zur Anpassung an die nachfolgende Stufe eine Impedanztransformation bewirkt. Hier ist die veränderbare Induktivität 9 (Fig. 1) durch eine feste, mit einem Abgriff versehene Induktivität 26 ersetzt. An den Abgriff ist der Kondensator 12 angeschlossen. Mit dem veränderbaren Kondensator 27 wird der Koppelkreis auf die ZF abgestimmt. Der Transistor 20 ist, wie im vorhergehenden Beispiel, zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 1 und Masse geschaltet, wodurch er gleichzeitig parallel zur Induktivität 26 liegt. Die Anordnung arbeitet in der bereits erläuterten Weise.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten NPN-Transistoren könnten natürlich auch durch PNP-Tran-

sistoren ersetzt werden, wobei lediglich die Polung der Quellen 7, 8 und 24 zu vertauschen ist. Es ist auch möglich, zusätzliche ZF-Verstärkerstufen hinzuzufügen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung von Funkempfängern, bestehend aus zwei durch einen Schwingkreis gekoppelten Transistor-Verstärkerstufen und einer parallel zum Schwingkreis geschalteten Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors, dessen Basis die Regelspannung zugeführt wird, dadurch gekennzeich net, daß der Kollektor des zur Dämpfung dienenden Transistors mit dem Kollektor des vorgeschalteten Verstärkertransistors direkt verbunden ist und daß die Kollektorspannung beider Transistoren über einen Widerstand zugeführt wird, der so bemessen ist, daß bei hoher Signalspannung die Überlastung des Regeltransistors und die Übersteuerung des vorgeschalteten Verstärkungstransistors vermieden wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschriften Nr. 413 383, 438 565,

   258;

   USA.-Patentschriften Nr. 1949 848, 1984 400;
   »Principles of Transistor Circuits« von Richard

   F. Shea, New York, 1953.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 10a 610/297 5.61