DE1153083B

DE1153083B - Circuit for regulating and limiting the amplitude of alternating voltages

Info

Publication number: DE1153083B
Application number: DED30046A
Authority: DE
Inventors: Robert Ernest Blaise
Original assignee: DICTAPHONE Co Ltd
Current assignee: DICTAPHONE Co Ltd
Priority date: 1958-02-25
Filing date: 1959-02-20
Publication date: 1963-08-22

Description

Schaltung zur Regelung und Begrenzung der Amplitude von Wechselspannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Regelung und Begrenzung der Amplitude von Wechselspannungen, die besonders geeignet ist, den Spannungspegel von Tonfrequenzsignalen zu begrenzen, z. B. von Fernsprechsignalen, die einer Einrichtung zur Aufzeichnung von Telefongesprächen zugeführt werden, um eine automatische Pegelregelung zur Herabsetzung der höheren Signalpegel zu erhalten.Circuit for regulating and limiting the amplitude of alternating voltages The invention relates to a circuit for regulating and limiting the amplitude of alternating voltages, which is particularly suitable, the voltage level of audio frequency signals to limit, e.g. B. of telephone signals, a device for recording of telephone calls are fed to an automatic level control for reduction to get the higher signal level.

Die Schaltung gemäß der Erfindung geht von einem Verbundtransistor aus, der mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke als elektronisch steuerbare Impedanz in Serie mit einem Widerstand als Potentiometer an der zu begrenzenden Spannung liegt, wobei die begrenzte Ausgangsspannung von einem Teil des Potentiometers abgenommen wird.The circuit according to the invention is based on a composite transistor with its emitter-collector path as an electronically controllable impedance in series with a resistor as a potentiometer on the voltage to be limited with the limited output voltage taken from part of the potentiometer will.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei der zur Regelung einer Spannung eine nicht mechanische veränderbare Impedanz in Form einer Vakuumröhre verwendet wird. Bei dieser Schaltung wird jedoch eine Anodenspannungszuführung benötigt, die zugleich eine Bezugsgröße für den Arbeitspunkt der Röhre schafft. Außerdem wird bei dieser bekannten Schaltung das Ausgangssignal zur Steuerung der Impedanz zwischen Leitungen verwendet, die durch eine Röhrenschaltung gebildet wird. Hierdurch wird die Schaltungsanordnung verhältnismäßig kompliziert, so daß sie sich für den oben angeführten Zweck nicht eignet.A circuit arrangement has already become known in which to Regulation of a voltage a non-mechanically changeable impedance in the form of a Vacuum tube is used. In this circuit, however, an anode power supply is used needed, which at the same time creates a reference value for the operating point of the tube. In addition, in this known circuit, the output signal is used to control the Impedance used between lines, which is formed by a tube circuit. As a result, the circuit arrangement is relatively complicated, so that they not suitable for the above-mentioned purpose.

Es sind ferner Transistorschaltungen zur Gleichspannungsstabilisierung bekanntgeworden, die die Aufgabe einer elektronischen Glättung haben. Weiterhin ist eine Transistorschaltung zur Erzeugung einer Gleichspannung bekanntgeworden, die von einer vorgegebenen Gleichspannung nach einem gewünschten Gesetz abhängig ist und z. B. dazu benutzt werden kann, die Skala eines Meßgerätes zu linearisieren. Die beiden letztgenannten Schaltungen sind jedoch nicht darauf gerichtet, eine begrenzte Wechselspannung zu liefern.There are also transistor circuits for DC voltage stabilization become known, which have the task of electronic smoothing. Farther a transistor circuit for generating a DC voltage has become known, which depends on a given DC voltage according to a desired law is and z. B. can be used to linearize the scale of a measuring device. The latter two circuits, however, are not intended to be a limited one Supply alternating voltage.

Demgegenüber soll der Spannungsbegrenzer gemäß der Erfindung auf Grund der begrenzten reversiblen Charakteristik eines Transistors einen konstanten Wechselspannungsausgangspegel aus einer sich ändernden Eingangswechselspannung liefern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß der Arbeitspunkt des Transistors in den Bereich des Nullpunkts seiner Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinien gelegt, und zur Änderung der Neigung der in ihrem zum Nullpunkt symmetrischen Bereich ausgenutzten Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinie und damit der Impedanz des Transistors wird die Basisvorspannung in Abhängigkeit von der zu begrenzenden Spannung geregelt.In contrast, the voltage limiter according to the invention is due to the limited reversible characteristics of a transistor provide a constant AC voltage output level supply from a changing AC input voltage. To solve this problem is the operating point according to the invention in a circuit of the type mentioned of the transistor in the area of the zero point of its collector current-collector voltage characteristics placed, and to change the inclination of in their area symmetrical to the zero point utilized collector current-collector voltage characteristic and thus the impedance of the transistor is the base bias depending on the limit to be limited Voltage regulated.

Es ist zwar schon eine Bezugsspannungsquelle mit Transistoren bekanntgeworden, bei der die momentane Spitzenspannung begrenzt wird; die bekannte Schaltung läßt sich jedoch nicht mit der Schaltung gemäß der Erfindung vergleichen, da die vorbekannte Schaltung als Begrenzer wirkt, der die Spitzenamplitude einer Sinuswelle beschneidet und daher Verzerrungen ergibt, während bei der Schaltung gemäß der Erfindung die mittlere Wechselausgangsspannung geregelt und begrenzt wird, wodurch wesentlich geringere Verzerrungen auftreten.A reference voltage source with transistors has already become known, at which the instantaneous peak voltage is limited; the known circuit leaves however, do not compare with the circuit according to the invention, since the previously known Circuit acts as a limiter that cuts off the peak amplitude of a sine wave and therefore results in distortion, while in the circuit according to the invention the mean alternating output voltage is regulated and limited, making it essential lower distortions occur.

Eine besondere Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung zur Begrenzung des Signalpegels von Tonfrequenzspannungen, welche der Primärwicklung eines Transformators zugeführt werden, besteht darin, daß der Widerstand in Serie mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Verbundtransistors an mindestens einen Teil der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist und daß die begrenzte Ausgangsspannung an Kollektor und Emitter des Transistors abgenommen wird, während an der Basis des Transistors eine gleichgerichtete und geglättete Spannung liegt, die von mindestens einem Teil der Sekundärwicklung des Transformators abgenommen wird. Die Schaltung gemäß der Erfindung soll durch die Figuren an Hand von Diagrammen und einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltung näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 ein Diagramm, Fig. 2 ein Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung in der Anwendung auf eine Telefonanschlußeinheitfür eine Telefongesprächsaufzeichnungseinrichtung, Fig. 3 ein weiteres Diagramm.A particular embodiment of the circuit according to the invention for Limitation of the signal level of audio frequency voltages which the primary winding of a transformer is that the resistor is in series with the emitter-collector path of the composite transistor to at least one part the secondary winding of the transformer is connected and that the limited output voltage at the collector and emitter of the transistor is removed, while at the base of the Transistor has a rectified and smoothed voltage, which is of at least part of the secondary winding of the transformer is removed. the Circuit according to the invention is intended by the figures with reference to diagrams and a preferred embodiment of a circuit are explained in more detail. It shows 1 shows a diagram, FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the invention in the application to a telephone connection unit for a telephone call recording device, 3 shows another diagram.

Für die Emitterschaltung eines Verbundtransistors vom p-n-p-Typ ergibt sich bei Verlängerung der Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinien für unterschiedliche feste negative Basisspannungswerte in dem positiven Kollektorspannungsbereich, daß die Kennlinien sich etwa bei der Nullbasisspannung und der Nullkollektorspannung schneiden. Im Schnittbereich ist die Neigung der Kollektorstrom-Kollektorspannungs-Kennlinien durch Änderung des Basisstromes steuerbar, und daher kann der Transistor als elektrisch gesteuerter, veränderbarer Widerstand ausgenutzt werden. Der Bereich der Widerstandswerte, die mit einem Mullard-0C70-Transistor erreichbar sind, der ein. typischer Verbundtransistor des p-n-p-Legierungstyps geringer Leistung ist, wird in Fig. 1 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Impedanz der Kollektor-Emitterstrecke rasch anwächst und ein Maximum erreicht, sobald der Basisstrom 1 b etwas positiv wird.For the emitter circuit of a compound transistor of the p-n-p type results when the collector current-collector voltage characteristic curves are extended for different fixed negative base voltage values in the positive collector voltage range that the characteristics are approximately at the zero base voltage and the zero collector voltage cut. The slope of the collector current-collector voltage characteristic curves is in the intersection area controllable by changing the base current, and therefore the transistor can be considered electrical controlled, changeable resistance can be used. The range of resistance values, achievable with a Mullard 0C70 transistor that has a. typical compound transistor is of the low performance p-n-p alloy type is shown in FIG. It can be seen that the impedance of the collector-emitter path increases rapidly and reaches a maximum, as soon as the base current 1 b becomes somewhat positive.

Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung einer Telefonanschlußeinheit für eine Telefonaufzeichnungseinrichtung, z. B. einen Magnetbandaufzeichner, bei der die Erfindung zur automatischen Regelung des Aufzeichnungspegels durch Herabsetzen der höheren Signalpegel angewendet wird.Fig. 2 shows the circuit arrangement of a telephone connection unit for a telephone recorder, e.g. B. a magnetic tape recorder the invention for automatically regulating the recording level by reducing it the higher signal level is applied.

Die Telefonleitung ist an die Klemmen 1 und 4 der Primärwicklung eines Trenntransformators angeschlossen. Ein blockierender Kondensator und ein Widerstand zur Begrenzung der Einfügungsdämpfung sind in Serie an die Klemmen 2 und 3 gelegt. Die Signalausgangsklemmen 5 und 6 eines Teiles der Sekundärwicklung des Transformators sind mit dem Kollektor C und dem Emitter E des Transistors T verbunden, wobei der Anschluß zum Kollektor über einen festen Widerstand 8 führt, derart, daß der Widerstand 8 und der Transistor T als Potentiometer an den Klemmen 5 und 6 liegen.The telephone line is connected to terminals 1 and 4 of the primary winding of one Isolation transformer connected. A blocking capacitor and a resistor To limit the insertion loss, terminals 2 and 3 are connected in series. The signal output terminals 5 and 6 of part of the secondary winding of the transformer are connected to the collector C and the emitter E of the transistor T, the Connection to the collector via a fixed resistor 8 leads, so that the resistor 8 and the transistor T as a potentiometer are connected to terminals 5 and 6.

Die Signalspannung, die an den Klemmen 5 und 6 auftritt, wird somit zwischen dem Widerstand 8 und dem zwischen dem Kollektor C und dem Emitter E des Transistors vorhandenen Widerstand im Verhältnis derer Werte geteilt. Der wirksame Widerstand zwischen Kollektor und Emitter des Transistors ist abhängig von der Gleichspannung, die der Basis B zugeführt wird, und entsprechend der Erfindung wird die Basisspannung in Abhängigkeit von der Signalspannung so gesteuert, daß die Ausgangssignalspannung an den Klemmen 9 und 10 begrenzt wird. Die Basisgleichspannung wird durch Gleichrichten der Signalspannung erhalten, die von den Klemmen 6 und 7 der Sekundärwicklung des Trenntransformators am Gleichrichter 11 abgenommen wird, wobei die gleichgerichtete Spannung der Basis B über ein Filter zugeführt wird, welches aus dem Widerstand 12, dem Kondensator 13 und dem Widerstand 14 besteht. Somit führt ein Anwachsen der Signalspannung zu einem Anwachsen der Basisspannung und damit zu einer Herabsetzung des Widerstandes zwischen Kollektor und Emitter, wodurch der Signalspannungsverlust im Widerstand 8 anwächst und die Ausgangsspannung für die Telefonaufzeichnungseinrichtung begrenzt und konstant gehalten wird.The signal voltage that appears at terminals 5 and 6 is thus between the resistor 8 and that between the collector C and the emitter E des Transistor's existing resistance is divided in the ratio of their values. The effective one Resistance between collector and emitter of the transistor depends on the DC voltage, which is supplied to the base B, and according to the invention, the base voltage becomes controlled in dependence on the signal voltage so that the output signal voltage is limited at terminals 9 and 10. The base DC voltage is obtained by rectifying of the signal voltage obtained from terminals 6 and 7 of the secondary winding of the Isolation transformer is removed from the rectifier 11, the rectified Voltage to the base B is fed through a filter, which is made up of the resistor 12, the capacitor 13 and the resistor 14 consists. Thus leads to growth the signal voltage to an increase in the base voltage and thus to a decrease of the resistance between the collector and emitter, which reduces the signal voltage loss increases in resistor 8 and the output voltage for the telephone recorder limited and kept constant.

Der Widerstand 14 begrenzt den maximalen Basisstrom aus dem Kondensator 13 und erzeugt mit dem Leckstrom zwischen Kollektor und Basis eine Gegenkopplung, durch welche die Verzerrungen herabgesetzt werden. 15 ist ein Ladekondensator. Der Widerstand 16 reduziert die Entladezeit der Kondensatoren.The resistor 14 limits the maximum base current from the capacitor 13 and generates a negative feedback with the leakage current between the collector and the base, which reduces the distortion. 15 is a charging capacitor. The resistor 16 reduces the discharge time of the capacitors.

Fig. 3 zeigt die Eingangs- zu Ausgangscharakteristik der beschriebenen Schaltung, wenn der Widerstand 8 einen Wert von 47 kOhm hat. Der Begrenzungsbereich kann durch Änderung des Wertes des Widerstandes 8 im Verhältnis zur Belastungsimpedanz geändert werden, die zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T im Nebenschluß liegt.Fig. 3 shows the input to output characteristics of the described Circuit when the resistor 8 has a value of 47 kOhm. The boundary area can be achieved by changing the value of resistor 8 in relation to the load impedance be changed that to the collector-emitter path of the transistor T in the shunt lies.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit for regulating and limiting the amplitude of alternating voltages in which a composite transistor with its emitter-collector path as an electronically controllable impedance in series with a resistor as a potentiometer is due to the voltage to be limited and the limited output voltage of a Part of the potentiometer is removed, characterized in that the operating point of the transistor in the area of the zero point of its collector current-collector voltage characteristics is placed and that to change the inclination of the symmetrical in their to the zero point Area of utilized collector current-collector voltage characteristic and thus the impedance of the transistor, the base bias as a function of the voltage to be limited is regulated.

2. A circuit according to claim 1 for limiting the level of audio frequency voltages, which are fed to the primary winding of a transformer, characterized in that that the resistor (8) in series with the emitter-collector path of the composite transistor (T) connected to at least part (5, 6) of the secondary winding of the transformer and that the limited output voltage at the collector (C) and emitter (E) of the Transistor (T) is removed, while at the base (B) of the transistor a rectified and smoothed voltage applied by at least a portion (6, 7) of the secondary winding of the transformer is removed. Publications considered: German Auslegeschriften Nos. 1003 803, 1014 224; British Patent No. 732,555; french U.S. Patent No. 1,155,310; "Telecommunications Journal", 1957, No. 4, p.197 and 198.