DE1151024B

DE1151024B - Schaltungsanordnung mit einem Verstaerker fuer Pegelvorrichtungen in Traegerfrequenzanlagen

Info

Publication number: DE1151024B
Application number: DEN18590A
Authority: DE
Inventors: Willhem Hermes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-07-11
Filing date: 1960-07-08
Publication date: 1963-07-04
Also published as: US3187265A; BE592790A; NL100364C; FR1262265A; GB922862A; NL241196A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a² 36/14

INTERNATIONALE KL.

H03f;H04m

N18590Vma/21a²

ANME LDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

8. JULI 1960

4. JULI 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Pegelregelvorrichtungen in Trägerfrequenzanlagen mit einem Verstärker, der eine eine veränderliche Ausgangsbelastung speisende Endverstärkerstufe hat. Der Verstärker ist mit einer Gegenkopplung versehen, die an den Ausgang der Endverstärkerstufe angeschlossen ist, und es ist weiter eine Überwachungsvorrichtung vorgesehen, welche den Pegel des Eingangssignals des Verstärkers überwacht. Der Verstärker kann mit Röhren oder Transistoren bestückt sein, während als Überwachungsvorrichtung ein Anzeigeinstrument, ein Alarmkreis u. dgl. benutzt werden kann, wobei beim Überschreiten bestimmter Grenzwerte des Eingangspegels ein Alarmsignal erzeugt wird.

Solche Anordnungen lassen sich für verschiedene Zwecke benutzen, z. B. in Pilotempfängern in Trägerfrequenzfernsprechsystemen, die eine veränderliche Belastung in Form einer Pegelregelvorrichtung speisen, während gleichzeitig der Pilotpegel genau überwacht werden soll. Für diesen Zweck, nämlich für die Pegelregelung und Pilotüberwachung, werden in Trägerfrequenzanlagen zwei getrennte Verstärker angewendet, da durch die veränderliche Ausgangsbelastung der Verstärker für die Pegelregelung nicht geeignet ist, um die besonders strengen Erfordernisse der genauen Pegelüberwachung zu erfüllen.

Es ist bereits bekannt, in einem Verstärker den Einfluß der veränderlichen Ausgangsbelastung durch Anwendung einer positiven Stromrückkopplung aufzuheben, wodurch der Innenwiderstand des Verstärkers praktisch auf Null herabgesetzt wird, jedoch muß dabei besondere Sorgfalt dem Aufbau des positiven Rückkopplungskreises gewidmet werden, insbesondere mit Rücksicht auf die Phasencharakteristik, da hierdurch leicht Instabilitäten in den Verstärker eingeführt werden können.

Die Erfindung bezweckt eine andere Konzeption eines derartigen Verstärkers, bei der zusammen mit einer sehr genauen Pegelüberwachung die erwähnten Schwierigkeiten behoben sind und die sich außerdem durch ihre überraschende Einfachheit auszeichnet.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Endverstärkerstufe außer der Gegenkopplung ein Kompensationswiderstand angeschlossen ist, dessen Größe praktisch gleich dem ausgangsseitigen Innenwiderstand des gegengekoppelten Verstärkers ist, und daß die Überwachungsvorrichtung zwischen Endverstärkerstufe und Kompensationswiderstand angeschaltet ist.

Entsprechend der Erfindung wird also an den Aus-Schaltungsanordnung mit einem Verstärker

für regelvorrichtungen

in Trägerfrequenzanlagen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 11. Juli 1959 (Nr. 241196)

Willem Hermes, Hilversum (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden

gang des Verstärkers die veränderliche Ausgangsbelastung und außerdem die Pegelüberwachungsvorrichtung angeschlossen, deren Anzeige trotz starker Änderungen der Ausgangsbelastung hierdurch nicht beeinflußt wird.

In einer ersten Ausführungsform, die vorteilhaft bei spannungsgegengekoppelten Verstärkern angewendet werden kann, besteht der Kompensationswiderstand aus einem in Reihe mit der Ausgangsbelastung der Endverstärkerstufe angeschlossenen Widerstand, und parallel zu dieser Reihenschaltung aus Kompensationswiderstand und Ausgangsbelastung ist die Überwachungsvorrichtung geschaltet.

In einer weiteren Ausführungsform, die vorteilhaft bei stromgegengekoppelten Verstärkern anwendbar ist, besteht der Kompensationswiderstand aus einem parallel zur Ausgangsbelastung geschalteten Widerstand, und in Reihe mit dieser Parallelschaltung aus Kompensationswiderstand und Ausgangsbelastung ist die Überwachungsvorrichtung geschaltet.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem spannungsgegengekoppelten Verstärker, und

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem stromgegengekoppelten Verstärker.

309 619/162

Fig. 1 zeigt eine Anordnung nach der Erfindung mit Transistoren, die einen Zweistufenverstärker enthält, bei dem die Eingangssignale über Eingangsklemmen 1 und einen Reihenwiderstand 2 dem Eingang des Verstärkers zugeführt werden; weiter ist eine Überwachungsvorrichtung 3 in Formeines Spannungsmeßwerkes zum Überwachen des Pegels der eintreffenden Signale vorgesehen.

Der Verstärker enthält einen Vorverstärker 4 mit einem Transistor in Emitterschaltung, und die verstärkten Ausgangssignale werden über ein .RC-Netzwerk 5, 6 der Basiselektrode der Endverstärkerstufe 7 in Emitterschaltung zugeführt, welche über einen Transformator 8 mit einer veränderlichen Ausgangsbelastung 9 gekoppelt ist; die Ausgangsbelastung 9 kann z. B. zwischen 1500 und 3000 Ohm schwanken. Der Verstärker ist weiter mit einem zwischen dem Ausgang und dem Eingang liegenden Spannungsgegenkopplungskreis 10 versehen, der die Reihenschaltung eines Trennkondensators 11 und eines mit der Basis des Transistors 4 verbundenen Reihenwiderstandes 12 enthält, welche Schaltung über einen Widerstand 12' an die Minusklemme einer Speisespannungsquelle angeschlossen ist. Durch passende Bemessung der Größe des Reihenwiderstandes 12 mit Rücksicht auf die Größe des Widerstandes 2 ist der Gegenkopplungsfaktor auf einen gewünschten Wert eingestellt; bei dem dargestellten Verstärker beträgt die Gegenkopplung z. B. etwa 20 db.

Gemäß der Erfindung wird der geschilderte Verstärker außerdem zur Speisung der Überwachungsvorrichtung 3 benutzt, ohne daß die Anzeige der Überwachungsvorrichtung 3 durch die veränderliche Belastung 9 beeinflußt wird, da in dem Ausgangskreis der Endverstärkerstufe 7 außer dem Gegenkopplungskreis 10 ein Kompensationswiderstand 13 enthalten ist, dessen Größe gleich dem ausgangsseitigen Innenwiderstand des gegengekoppelten Verstärkers 4 bis 7 ist, wobei die Überwachungsvorrichtung 3 an einer Stelle angeschlossen ist, die zwischen der Endverstärkerstufe 7 und dem Kompensationswiderstand 13 liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Kompensationswiderstand aus einem in Reihe mit der veränderlichen Belastung 9 geschalteten Reihenwiderstand 13, der z. B. 150 Ohm beträgt, während parallel zu dieser Schaltung aus Kompensationswiderstand 13 und veränderlicher Belastung 9 die Überwachungsvorrichtung 3 gelegt ist. Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert. In dem Ersatzschaltbild kann der spannungsgegengekoppelte Verstärker 4 bis 7 in Abwesenheit des Kompensationswiderstandes durch eine Spannungsquelle mit einer elektromotorischen Kraft (EMK) F,- und einem Innenwiderstand R₁ dargestellt werden, welcher Widerstand durch die Gegenkopplung um einen Faktor gleich dem Gegenkopplungsfaktor verringert ist, während die veränderliche Ausgangsbelastung 9 dieser Spannungsquelle durch R_u bezeichnet wird. Die EMK V₁ der Spannungsquelle, die proportional zu der Eingangsspannung des Verstärkers ist, und der durch die Ausgangsbelastung R_u fließende Strom / haben die Beziehung

sich mit dem Belastungswiderstand 9 ändern. Trotz dieser starken Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Endverstärkerstufe 7 von der Ausgangsbelastung 9 kann gemäß der Erfindung dem Ausgang der Endverstärkerstufe 7 dennoch eine Spannung entnommen werden, die vollkommen unabhängig von der Ausgangsbelastung 9 ist, so daß sie für Überwachungszwecke benutzt werden kann. Zu diesem Zweck ist in Reihe mit dem Belastungswiderstand 9 außerhalb des Gegenkopplungskreises 10 der Kompensationswiderstand 13 gelegt, dessen Größe nahezu gleich dem ausgangsseitigen Innenwiderstand des gegengekoppelten Verstärkers 4 bis 7 ohne Kompensationswiderstand 13 ist, so daß diese Größe gleich R_t ist, während die von der Ausgangsbelastung 9 unabhängige Spannung der Reihenschaltung des Kompensationswiderstandes 13 und der veränderlichen Ausgangsbelastung 9 entnommen wird.

Wird nämlich der Innenwiderstand des Spannungsgenerators errechnet, der durch den gegengekoppelten Verstärker 4 bis 7 und den damit in Reihe gelegten, außerhalb des Gegenkopplungskreises 10 liegenden Kompensationswiderstand 13 gebildet wird, so ist dieser Innenwiderstand praktisch gleich dem Wert des Innenwiderstandes R₁ des spannungsgegengekoppelten Verstärkers 4 bis 7 ohne Kompensationswiderstand 13 geblieben, so daß für diese Einrichtung gelten bleibt:

= IR₁ +IR₁₁.

(X)

Die Ausgangsspannung der Endverstärkerstufe IR₁₁ wird durch die Größe der EMK V₁ und die Größe der Ausgangsbelastung R₁₁ bedingt, d. h., die Ausgangsspannung IR_U der Endverstärkerstufe 7 wird

d. h. die vorstehend angegebene Beziehung (1). Da der Kompensationswiderstand 13 gleich dem Innenwiderstand .Rj- des gegengekoppelten Verstärkers 4 bis 7 ist, ist die Spannung über der Reihenschaltung des Kompensationswiderstandes 13 und der Ausgangsbelastung 9:

IRi+ IR₁₁, (2)

und gemäß der Beziehung (1) ist diese Spannung gleich der EMK V₁, so daß die Anzeige des Spannungsmeßwerkes 3 ausschließlich durch den Pegel der Eingangssignale des Verstärkers bedingt wird.

Durch die Anordnung nach der Erfindung wird auf einfache Weise eine von Belastungsänderungen weitgehend unabhängige Anzeige der Überwachungsvorrichtung 3 erhalten; bei Belastungsschwankungen beispielsweise um den Faktor 2 zeigt es sich, daß noch keine meßbare Abweichung (0,1 %) in der Anzeige des Spannungsmeßwerkes 3 auftritt. Außer der überraschend einfachen und zuverlässigen Überwachung des Eingangspegels hat die geschilderte Anordnung noch den Vorteil, daß der Kompensationswiderstand nur einen geringen Bruchteil der vom Endverstärker 7 gelieferten Leistung aufnimmt, z. B. 10 «/0.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung, wobei auf ähnliche Weise, wie in Fig. 1 angegeben ist, die Eingangssignale über die Eingangsklemmen 14 und den Reihenwiderstand 15 dem Eingang eines Transistorvorverstärkers 16 in Emitterschaltung zugeführt werden.

Der Ausgang des Vorverstärkers 16 ist in diesem Falle über ein .RC-Netzwerk 17, 18 mit der Basis der Endverstärkerstufe 19 in Kollektorschaltung verbunden, welche über einen Transformator 20 mit einer veränderlichen Ausgangsbelastung 21 gekoppelt ist. Der Zweistufenverstärker ist stromgegengekoppelt,

d. h., in Reihe mit der Ausgangsbelastung 21 ist ein durch den Ausgangsstrom durchflossener Gegenkopplungswiderstand 22 gelegt, der über einen Gegenkopplungskreis 23 mit der Reihenschaltung eines Trennkondensators 24 und eines Reihenwiderstandes 25 mit der Emitterelektrode des Transistors 16 verbunden ist, die über einen Widerstand 25' an die Minusklemme der Speisespannungsquelle angeschlossen ist; in der dargestellten Ausführungsform beträgt die Gegenkopplung z. B. 20 db. Es ist an sich bekannt, daß der Innenwiderstand R_t des stromgegengekoppelten Verstärkers 16 bis 19 sich um einen Faktor gleich dem Gegenkopplungsfaktor vergrößert.

Zur Überwachung des Pegels der eintreffenden Signale, dessen Anzeige unabhängig von Änderungen der Ausgangsbelastung sein soll, ist in der dargestellten Anordnung parallel zu der Ausgangsbelastung 21 ein Kompensationswiderstand 26 geschaltet, dessen Größe praktisch gleich dem ausgangsseitigen Innenwiderstand R_t des stromgegengekoppelten Verstärkers 16 bis 19 ohne Kompensationswiderstand ist, während in Reihe mit dieser Parallelschaltung 21, 26 als Überwachungsvorrichtung ein Strommeßwerk 27 aufgenommen ist. Die Anzeige des Strommeßwerkes wird hier nur durch den Pegel der den Eingangsklemmen zugeführten Signale bedingt.

Die an Hand der Fig. 2 geschilderte Anordnung ist der in Fig. 1 dargestellten Anordnung analog, die vorstehend bereits ausführlich beschrieben wurde. Auf ähnliche Weise, wie es an Hand der Fig. 1 geschehen ist, kann dargelegt werden, daß, indem parallel zu der veränderlichen Ausgangsimpedanz 21 der Kompensationswiderstand 26 gleich dem Innenwiderstand Ri des stromgegengekoppelten Verstärkers 16 bis 19 geschaltet wird, das Strommeßwerk 27 einen Strom erhält, der lediglich durch den Pegel der den Eingangsklemmen 14 zugeführten Signale bedingt wird.

Es sei hier noch bemerkt, daß die Anordnung nach Fig. 1 insbesondere vorteilhaft ist bei spannungsgegengekoppelten Verstärkern, während die Anordnung nach Fig. 2 vorzugsweise bei stromgegengekoppelten Verstärkern verwendet wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung für Pegelregelvorrichtungen in Trägerfrequenzanlagen mit einem Verstärker, der eine eine veränderliche Ausgangsbelastung speisende Endverstärkerstufe und eine an den Ausgang der Endverstärkerstufe angeschlossene Gegenkopplung sowie eine den Pegel der Eingangssignale überwachende Vorrichtung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der Endverstärkerstufe außer der Gegenkopplung ein Kompensationswiderstand angeschlossen ist, dessen Größe praktisch gleich dem ausgangsseitigen Innenwiderstand des gegengekoppelten Verstärkers ist, und daß die Überwachungsvorrichtung zwischen Endverstärkerstufe und Kompensationswiderstand angeschaltet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem vorzugsweise spannungsgegengekoppelten Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationswiderstand aus einem in Reihe mit der Ausgangsbelastung (9) der Endverstärkerstufe (7) geschalteten Widerstand (13) besteht und daß parallel zu dieser Reihenschaltung aus Kompensationswiderstand und Ausgangsbelastung die Überwachungsvorrichtung (3) geschaltet ist (Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem vorzugsweise stromgegengekoppelten Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationswiderstand aus einem parallel zur Ausgangsbelastung (21) gelegten Widerstand (26) besteht und daß in Reihe mit dieser Parallelschaltung aus Kompensationswiderstand und Ausgangsbelastung die Überwachungsvorrichtung (27) geschaltet ist (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 634 666;
»Bulletin SEV«, 1959, Nr. 6, S. 233 bis 239.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen