Verstärkerstufe, die mittels einer Kippschaltung ein- und ausschaltbar
ist Die Erfindung betrifft einen einstufigen Wechselstrom- oder Wechselspannungsverstärker,
der durch eine von außen zugeführte Gleichspannung mit Hilfe einer Kippschaltung
ähnlich einer Schmitt-Trigger zwischen den Betriebszuständen »volle Verstärkung«
und »Verstärkung etwa gleich null« umschaltbar ist. Anwendung findet eine solche
Schaltung z. B. bei sogenannten Rauschsperrenschaltungen, bei denen die zur Umschaltung
benutzte Kippschaltung von einer aus dem Rauschen im Empfänger gewonnenen Gleichspannung
gesteuert wird. Bei Vorhandensein eines bestimmten Rauschpegels wird die Steuergleichspannung
so groß, daß sie die Kippschaltung betätigt. Diese sperrt dann den Verstärker, so
daß Signale mit geringem Rauschabstand unterdrückt werden.Amplifier stage that can be switched on and off by means of a toggle switch
The invention relates to a single-stage AC or AC voltage amplifier,
by means of an externally supplied direct voltage with the help of a flip-flop circuit
similar to a Schmitt trigger between the operating states "full gain"
and "gain approximately equal to zero" can be switched. Such is used
Circuit z. B. in so-called squelch circuits, in which the switch
used flip-flop circuit from a DC voltage obtained from the noise in the receiver
is controlled. In the presence of a certain noise level, the control voltage becomes
so big that it operates the toggle switch. This then blocks the amplifier, like this
that signals with a low signal-to-noise ratio are suppressed.
Man kann bei solchen Schaltungen natürlich auch die Steuergleichspannung
zur direkten Sperrung des Verstärkerelementes benutzen, wie es z. B. die Deutsche
Patentschrift Nr. 1082 944 beschreibt. Dies hat aber den wesentlichen Nachteil,
daß zwischen den beiden angestrebten Schaltzuständen ein übergangsbereich entsteht,
in welchem das Signal stark verzerrt wird, weil zwar das Eingangssignal konstant
bleibt, aber infolge Änderung der Vorspannung eine Steilheitsänderung bewirkt wird.
Dieser Nachteil wird bei Verwendung einer Kippschaltung vermieden, weil diese eine
vorgegebene Schwelle besitzt und bei Gleichspannungen, die über dieser Schwelle
liegen, anspricht und den Verstärker dann sofort sperrt. In gleicher Weise wird
beim Unterschreiten der Schwelle der Schaltzustand »volle Verstärkung« wieder hergestellt.You can of course also use the DC control voltage for direct blocking of the amplifier element in such circuits, as z. B.. 1082 944 describes the German Patent no. However, this has the major disadvantage that a transition area arises between the two desired switching states in which the signal is heavily distorted because, although the input signal remains constant, a change in slope is brought about as a result of a change in the bias voltage. This disadvantage is avoided when using a flip-flop circuit because it has a predetermined threshold and responds to DC voltages above this threshold and then immediately blocks the amplifier. In the same way, when the threshold is undershot, the "full gain" switching state is restored.
Mit der Verwendung einer Kippschaltung tritt aber eine Verteuerung
des Gerätes auf, da zusätzlich neben den linearen Schaltungselementen zwei relativ
teure nichtlineare Schaltelemente, z. B. Röhren oder Transistoren, benötigt werden.
Diesen Nachteil bei gleicher Schaltungsgüte wenigstens teilweise zu beseitigen,
ist der Zweck der Erfindung.However, the use of a flip-flop makes it more expensive
of the device, since in addition to the linear circuit elements, two relative
expensive non-linear switching elements, e.g. B. tubes or transistors are required.
To at least partially eliminate this disadvantage with the same circuit quality,
is the purpose of the invention.
Eine Verbilligung des Verstärkers wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß das Verstärkerelement der Verstärkerstufe gleichzeitig als eines der nichtlinearen
Elemente der Kippschaltung geschaltet ist. Als nichtlineare Schaltelemente bzw.
Verstärkerelemente können sowohl Röhren als auch Transistoren verwendet werden.
Die Verstärkerstufe selbst kann z. B. als Niederfrequenzspannungsverstärker Verwendung
finden, aber auch als leistungsarme Niederfrequenzendstufe eingesetzt werden. Ein
weiterer Vorteil der Schaltung sind sehr kurze Schaltzeiten.According to the invention, the amplifier is made cheaper by
that the amplifier element of the amplifier stage simultaneously as one of the non-linear
Elements of the flip-flop is switched. As non-linear switching elements or
Both tubes and transistors can be used for amplifier elements.
The amplifier stage itself can, for. B. use as a low frequency voltage amplifier
but can also be used as a low-power low-frequency output stage. A
Another advantage of the circuit is the very short switching times.
An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll
der Aufbau sowie die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert werden.
Mit 1 ist eine Tonfrequenzquelle bezeichnet, deren Innenwiderstand das Bezugszeichen
2 trägt. über den Koppelkondensator 3 gelangt das Signal zum Transistor
6 und wird in ihm verstärkt. Am Kollektorwiderstand 7 baut sich die
Ausgangsspannung auf. Diese wird über den Kondensator 8 ausgekoppelt und
steht am Lastwiderstand 18 zur Verfügung. Die bis jetzt beschriebenen Teile
dienen der Spannungsverstärkung des Signals aus der Quelle 1, 2. Zur Erzeugung
der zur Verstärkung notwendigen Vorspannung dienen die zum Basisspannungsteiler
geschalteten Widerstände 4, 5. Parallel zu dem unteren Teil des Spannungsteilers,
also zum Widerstand 5, liegt ein Schalttransistor 13, der durch den
Strom der Gleichstromquelle 11 mit dem Innenwiderstand 12 geschaltet wird.
Der Innenwiderstand 12 der Gleichstromquelle 11 soll möglichst klein sein.
Die beiden Elemente - Transistor 6 und Transistor 13 - sind
über den Rückkopplungswiderstand 14 miteinander verkoppelt. Der Widerstand 14 ist
einmal Emitterwiderstand des Transistors 13 und zum andern ein Teil des aus
den drei Widerständen 9, 15 und 14 gebildeten Emitterwiderstandes des Transistors
6. Mit den Widerständen 14 und 15 und dem zusätzlich eingebauten Widerstand
16 werden Spannungsschwellen erzeugt, die beim Schalttransistor
13 bewirken, daß er erst dann den Kippvorgang einleitet, wenn die Steuerspannung
aus der Quelle 11, 12 größer ist als die am Teilerwiderstand abfallende Spannung.
Der Verstärkertransistor 6
ist derart vorgespannt, daß er im gekippten Zustand
sicher sperrt. Der Emitterwiderstand 9 dient der Temperaturstabilisierung.
Der
Kondensator 10 legt den Emitter des Transistors 6 wechselstrommäßig
auf Masse. Mit 17 ist die Betriebsspannungsquelle bezeichnet.The design and the mode of operation of the arrangement according to the invention are to be explained using the exemplary embodiment shown in the drawing. 1 with an audio frequency source is designated, the internal resistance of which bears the reference number 2. The signal reaches the transistor 6 via the coupling capacitor 3 and is amplified in it. The output voltage builds up at the collector resistor 7. This is coupled out via the capacitor 8 and is available at the load resistor 18 . The parts described so far are used to amplify the voltage of the signal from the source 1, 2. The resistors 4, 5 connected to the base voltage divider are used to generate the bias voltage required for amplification. A switching transistor is parallel to the lower part of the voltage divider, i.e. the resistor 5 13, which is switched by the current of the direct current source 11 with the internal resistance 12. The internal resistance 12 of the direct current source 11 should be as small as possible. The two elements - transistor 6 and transistor 13 - are coupled to one another via the feedback resistor 14. The resistor 14 is once emitter resistance of the transistor 13 and to the other part of the emitter resistor formed by the three resistors 9, 15 and 14 of the transistor 6. The resistors 14 and 15 and the additionally built-in resistor 16 be generated voltage thresholds during the switching transistor 13 cause it to initiate the tilting process only when the control voltage from the source 11, 12 is greater than the voltage drop across the divider resistor. The amplifier transistor 6 is biased in such a way that it locks safely in the tilted state. The emitter resistor 9 serves to stabilize the temperature. The capacitor 10 connects the emitter of the transistor 6 to ground in terms of alternating current. The operating voltage source is designated by 17.
Im folgenden sollen nun die einzelnen Schaltvorgänge näher betrachtet
werden. Wenn die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Schaltspannung die am
Widerstand14 stehende Schwellenspannung und die Basisemitterspannung des Schalttransistors
13
überschreitet, so zieht dieser Strom und vermindert damit die Basisspannung
des Verstärkertransistors 6.
Als Folge hiervon wird dessen Strom kleiner.
Damit sinkt aber auch automatisch die am Widerstand14 abfallende Schwellenspannung.
Hierdurch wird wiederum die wirksame Basisemitterspannung des Schalttransistors
13 vergrößert. Das Ineinandergreifen dieser Vorgänge hat zur Folge, daß die
aus den Transistoren 13 und 6 gebildete Kippschaltung in den anderen
Zustand kippt, was eine Sperrung des Transistors 6 zur Folge hat. In diesem
Zustand verharrt nun die Schaltung, bis die Steuergleichspannung die Schwellenspannung
unterschreitet. In sehr kurzer Zeit kippt die Schaltung dann wieder in den Ausgangszustand,
d. h., der Verstärkertransistor 6 hat wieder seinen vollen Verstärkungsfaktor.In the following, the individual switching operations will now be considered in more detail. If the switching voltage supplied by the DC voltage source exceeds the threshold voltage at resistor 14 and the base-emitter voltage of switching transistor 13 , this draws current and thus reduces the base voltage of amplifier transistor 6. As a result, its current becomes smaller. However, this also automatically sinks the threshold voltage drop across resistor 14. This in turn increases the effective base-emitter voltage of the switching transistor 13 . The interlocking of these processes has the consequence that the flip-flop formed from the transistors 13 and 6 toggles into the other state, which results in the transistor 6 being blocked. The circuit now remains in this state until the DC control voltage falls below the threshold voltage. In a very short time the circuit then switches back to the initial state, i.e. That is, the amplifier transistor 6 has its full gain again.
In der Praxis kann die Signalquelle 1, 2 z. B. ein Demodulator
sein. Bei Verwendung der Schaltung als Rauschsperrenschaltung tritt an Stelle der
Gleichspannungsquelle 11 ein Glied, welches in Abhängigkeit von der Rauschspannung
eine Gleichspannung erzeugt. Aus der Beschreibung erkennt man, daß trotz Einsparung
eines nichtlinearen Schaltelementes die Vorteile, die eine Verstärkerstufe zusammen
mit einer Kippschaltung hat, erhalten bleiben. Der Verstärker kann auch -als Gegentaktverstärker
ausgebildet werden. In practice, the signal source 1, 2 z. B. be a demodulator. When the circuit is used as a squelch circuit, the DC voltage source 11 is replaced by an element which generates a DC voltage as a function of the noise voltage. From the description it can be seen that despite the saving of a non-linear switching element, the advantages that an amplifier stage has together with a flip-flop circuit are retained. The amplifier can also be designed as a push-pull amplifier.