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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung von Hoch-
oder Zwischenfrequenzverstärkern mit Transistoren oberhalb eines Schwellenwertes
Bei Röhrenschaltungen für Rundfunkempfänger ist es bekannt, eine selbsttätige Verstärkungsregelung
mit Schwellenwert (auch verzögerte Schwundregelung genannt) dadurch zu erzielen,
daß entweder die zur Gewinnung der Regelspannung dienende Diode vorgespannt wird
oder daß die Regelspannung über eine Diode geleitet wird, die die Regelspannung
erst oberhalb eines Schwellenwertes wirksam werden läßt. Hierbei wird die Regelspannung
dem Fußpunkt des Eingangsschwingkreises der zu regelnden Röhre zugeführt.
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Die Erfindung wendet die letztere Schaltung so bei einem Transistorempfänger
an, daß ohne einen zusätzlichen Aufwand die im falschen Sinne auftretende Bandbreiteänderung
vermieden oder sogar im Sinne einer richtigen Bandbreiteänderung überkompensiert
wird. Die unerwünschte Bandbreiteänderung tritt dadurch auf, daß bei zunehmender
Regelspannung (positiv beim pnp-Transistor) im Sinne einer Herabsetzung der Verstärkung
(Ortsempfang) durch Verminderung des Emitterstromes gleichzeitig der Eingangs- und
Innenwiderstand des Transistors ansteigt, wodurch die Bedämpfung des eingangs- und
ausgangsseitigen Schwingungskreises abnimmt, während gerade bei herabgesetzter Verstärkung
(Ortsempfang) eine größere Bedämpfung gewünscht wird.
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Erfindungsgemäß wird die durch Demodulation gewonnene Regelspannung
zur Basis des zu regelnden Transistors über eine Diode geführt, die bis zum Schwellenwert
der Regelung durch eine Vorspannung gesperrt ist und die wechselstrommäßig parallel
zu einem so bemessenen Teil des Eingangsschwingungskreises des geregelten Transistors
geschaltet ist, daß die bei zunehmender Regelspannung auftretende Abnahme der Bedämpfung
des Schwingungskreises vom geregelten Transistor her durch den abnehmenden Wechselstromwiderstand
der Diode nahezu ausgeglichen oder überkompensiert wird. Um eine solche Regelung
recht wirksam zu machen, ist es zweckmäßig, die durch Demodulation gewonnene Regelspannung
zunächst zu verstärken, wozu in bekannter Weise die erste NF-Stufe ausgenutzt werden
kann.
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Die Verwendung einer Dämpfungsdiode in schwundgeregelten Transistorempfängern
ist an sich bekannt, jedoch dient hierbei die Diode nicht zugleich zur Erzielung
eines Schwellenwertes der Verstärkerregelung. Vielmehr wird der Basis eines Transistors
die Regelspannung ohne Schwellenwert zugeführt, und die an einem Widerstand im Kollektorstromkreis
des Transistors auftretende verstärkte Regelspannung dient zur Steuerung einer parallel
zu einem Schwingungskreis liegenden Diode, die so vorgespannt ist, daß sie erst
oberhalb eines Schwellenwertes der verstärkten Regelspannung leitend wird. Bei der
erfindungsgemäßen Schaltung wirkt dagegen nicht nur die Dämpfungsdiode, sondern
auch die Verstärkungsregelung erst oberhalb eines Schwellenwertes, so daß die bekannten
Vorteile einer Regelung mit Schwellenwert ohne Verwendung einer zusätzlichen Diode
erzielt werden.
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Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und
die zugehörigen Kennlinien.
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Fig. 1 veranschaulicht unter Fortlassung der für die Funktion der
Regelung unwichtigen Schaltmittel ein Ausführungsbeispiel eines zweistufigen ZF-Verstärkers
mit Demodulator, NF-Stufe und verzögerter Regelspannungserzeugung. Die erste ZF-Stufe
mit dem Transistor T1 soll verzögert geregelt werden. Die zweite ZF-Stufe, die durch
den Transistor T2 angedeutet ist, wird - wie bei Transistorempfängern üblich - nicht
geregelt. Mit Z2 ist der letzte ZF-Kreis bezeichnet. An einer Anzapfung der Schwingkreisspule
ist die Diode Dl angeschlossen, die wiederum mit der Basis des folgenden NF-Transistors
T3 direkt verbunden ist. Der aus R1 und R2 gebildete Spannungsteiler wird so bemessen,
daß die Gleichspannung am Kreis Z2 gleich der Basisgleichspannung des Transistors
T3 ist. Die Diode D1 soll also keine Vorspanneng
erhalten. Diese
Forderung wird durch den Widerstand R3 unterstützt; unter Umständen kann jedoch
auf R3 verzichtet werden. Alle mit C bezeichneten Kondensatoren dienen zur hochfrequenten
Abblockung. R4 stellt den Emitterwiderstand dar, R5 den Außenwiderstand, über den
die Kollektorspannung zugeführt wird.
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Gelangt eine modulierte ZF-Spannung UZF an die Diode Dl, so wird sie
durch diese gleichgerichtet und die mit der Niederfrequenz modulierte Richtspannung
der Basis des Transistors zugeführt. Die Diode D1 ist so zu polen, daß deren Richtspannung
den Arbeitspunkt des Transistors T3 zu höheren Strömen hin verschiebt. Vom Kollektor
kann, die durch T3 verstärkte NF-Spannung der nächsten NF-Verstärkerstufe zugeführt
werden. Wird auf Grund der Richtspannung der Emitterstrom von T3 größer, so sinkt
die Spannung an dessen Kollektor ab, wobei die Richtspannungsänderung durch den
Transistor T3 ebenfalls in bei Röhrenschaltungen bekannter Weise verstärkt wird.
Der Spannungsteiler Re, R7 gestattet die Teilung der gegensätzlich zur Richtspannung
schwankenden Kollektarspannung auf einen gewünschten Wert.
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Der zu regelnde Transistor T1 ist in, diesem Ausführungsbeispiel eingangsseitig
durch Aufteilung der Schwingkreiskapazität des ZF-Kreises Z1 in die Kapazitäten
C2 und C3 an diesen Kreis angepaßt. Die über den möglichst hochohmigen Spannungsteiler
R8, R9 an die Basis des Transistors T1 gelegte Gleichspannung bestimmt im Zusammenwirken
mit dem Spannungsteiler Rio, Rii am Emitter den Arbeitspunkt des Transistors T1.
Auf den Widerstand R" kann verzichtet werden, jedoch ist damit ein Verlust an Regelfähigkeit
verbunden. Die Regelspannung wird über die Diode D2 der Basis von T1 zugeführt.
Diese Diode wird so gepolt, daß sie erst leitend wird; wenn die an R7 eingestellte
Regelspannung die Basisvorspannung des Transistors T1 unterschreitet. Dann setzt
die Verstärkungsregelung der ersten ZF-Stufe ein, und eine weiterhin absinkende
Regelspannung gelangt über die nun leitende Diode D2 an die Basis von T1 und vermindert
dessen Emitterstrom und somit die Verstärkung dieser Stufe. Der Kondensator Ci bestimmt
zusammen mit dem ihm parallelliegenden wirksamen Ohmschen Widerstand die Zeitkonstante
der Regelung. Der bei Regelung ansteigende Eingangswiderstand des Transistors T1
wird durch den abnehmenden Durchlaßwiderstand der Diode D2 ausgeglichen, so daß
die Dämpfung des ZF-Kreises Z1 erhalten bleibt bzw. bei geeigneter Dimensionierung
der Schaltung sogar zunimmt.
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Fig. 2 veranschaulicht die Wirkung dieser Schaltung. Es ist hierin,
die ZF-Spannung UM an der Diode D1 in Abhängigkeit von der Antennenspannung
UAnt eine's Empfängers dargestellt. Die ausgezogene Kurve ist bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Regelschaltung gültig, während die strichpunktierte Kurve zu einer
herkömmlichen, uriverzögert geregelten Schaltungsanordnung gehört. Man erkennt,
daß die erfindungsgemäße Anordnung bis zum Einsetzen der Regelung eine volle Verstärkung
ermöglicht, um dann trotz Ansteigen der Antennenspannung UA"t über mehrere Dekaden
die ZF-Spannung an der Gleichrichterdiode UTF annähernd konstant zu halten, bis
das Höchstmaß an Regelfähigkeit erreicht ist.
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Ein Schaltungsbeispiel mit geregelter HF-Vorstufe, und geregelter
ZF Stufe ist in Fig. 3 dargestellt. Der Transistor T5 deutet die zwischen der Vorstufe
und der ersten ZF-Stufe befindliche Mischstufe an. Abweichend. zu Fig. 1 ist hier
die Verzögerungsdiode D2 nicht an die Basis der ersten ZF-Stufe T1, sondern an die
Basis der Vorstufe geschaltet, wobei die Spannungsteiler R12, RU und R14, R15 den
Arbeitspunkt des Vorstufentransistors T4 bis zum Einsatz der Regelung bestimmen.
T4 ist in diesem Beispiel über den Kondensator C4 an eine induktive Anzapfung des
Eingangskreises E angeschlossen. Infolge des bei Regelung abnehmenden Emitterstromes
des Vorstufentransistors T4 nimmt auch die Gleichspannung an dessen Emitter ab.
Dieses Absinken der negativen Spannung am Emitter wird in bekannter Weise zur Regelung
des ersten ZF-Transistors T1 im gleichen Sinne benutzt, indem die Basis des ZF-Transistors
T1 über die Induktivität des ZF-Kreises Z1 und einen Siebwiderstand R,6 mit dem
Emitter des Vorstufentransistors T4 verbunden wird. Diese Maßnahme hat den Vorteil,
daß die Regelspannungsquelle über D2 nur mit einem Transistor (T4) belastet wird,
obwohl zwei Transistoren geregelt werden. Allerdings wird der durch die Erfindung
bezweckte Vorteil nur in der Vorstufe bzw. in der ersten ZF-Stufe bei umgekehrter
Reihenfolge erzielt.
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Die Wirksamkeit der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist in Fig. 4
veranschaulicht. Gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 wird eine wesentliche Erweiterung
des Regelbereiches erzielt.
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Regelt man in der Schaltung nach Fig. 3 den ersten ZF-Transistor T1
in. bekannter Weise (Radio Mentor, 1956, S. 25 bis 27) im umgekehrten Sinn als den
Vorstufentransistor T4 durch Entnahme der Regelspannung für den Transistor T1 von
der Kollektorseite des Transistors T4 (Entnahme der Regelspannung vom Widerstand
RW wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet), so ergibt sich zwar eine etwas geringere
Regelwirkung, jedoch wirkt dann die sich ändernde Bedämpfung der Schwingungskreise
am Transistor T1 im richtigen Sinn. Die geringe Regelwirkung kann hier in Kauf genommen
werden, weil die Regelspannung in der NF-Stufe verstärkt wird und außerdem zwei
Stufen geregelt werden und auch noch eine dämpfende Wirkung der Diode D2 auftritt.
Bei der Regelung des Transistors T1 in umgekehrter Richtung wird die Tatsache ausgenutzt,
daß die Verstärkungsregelung bei einem Transistor im wesentlichen auf einer Umwandlung
der Anpassung in. eine mehr oder weniger große Fehlanpassung beruht.