DE1183136B - Regelstufe zur automatischen Verstaerkungsregelung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 g

Deutsche Kl.: 21 a2-18/07

Nummer: 1183 136

Aktenzeichen: J 23569 VIH a/21 a2

Anmeldetag: 19. April 1963

Auslegetag: 10. Dezember 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelstufe zur automatischen Verstärkungsregelung mit Kompensation der Regelspannungskomponente in der Ausgangsspannung.

Es sind bereits eine große Anzahl von Regelschaltungen bekannt, durch die z. B. die Ausgangsamplitude konstant gehalten werden kann, wenn sich die Eingangsamplitude ändert. Bei diesen Anordnungen beeinflußt eine von der Ein- bzw. der Ausgangsspannung abgeleitete Regelspannung den Verstärkungsgrad eines Verstärkers in dem Sinne, daß der gewünschte Effekt eintritt, jedoch ist dann die Regelspannung auch stets als Komponente in der geregelten Ausgangsspannung mit enthalten.

Um möglichst geringe Verzerrungen und eine möglichst hohe Stabilität und Linearität zu erzielen, ist es erstrebenswert, diese Regelspannungskomponente in der geregelten Ausgangsspannung zu unterdrücken.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, für eine automatische Verstärkungsregelung eine Regelstufe anzugeben, bei der die Regelspannungskomponente in der Ausgangsspannung kompensiert ist.

Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Kompensation der Regelspannungskomponente in der Ausgangsspannung die von den Amplituden der zu regelnden bzw. geregelten Wechselspannung abgeleitete Regelspannung je einer Steuerelektrode zweier jeweils zwei verstärkende Elemente enthaltende, als grundelektrodengekoppelte Phasenumkehrstufen an sich bekannter Verstärkerstufen zugeführt wird, während die anderen Steuerelektroden dieser beiden Stufen eine gemeinsame, feste Vorspannung erhalten, daß in bezug auf die angelegte Steuerspannung gegenphasige Ausgangselektroden der beiden Verstärkerstufen miteinander verbunden sind und gemeinsame Arbeitswiderstände aufweisen, daß die zu regelnde Wechselspannung den miteinander verbundenen Grundelektroden der einen Verstärkerstufe zugeführt wird, während die andere Stufe von der Wechselspannung nicht mitgesteuert wird, daß ferner die geregelte Wechselspannung an einem der gemeinsamen Arbeitswiderstände abgenommen wird und daß die Werte der Bauelemente so gewählt sind, daß Änderungen der Amplitude der Regelspannung bei den mit ihren Ausgangselektroden miteinander verbundenen verstärkenden Elementen im Betrag gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Stromänderungen hervorrufen.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigt hierbei F i g. 1 ein Blockschaltbild einer üblichen automa-Regelstufe zur automatischen Verstärkungsregelung

Anmelder:

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

Vertreter:

ίο Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart 1, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:
Weldon Wayne Greutmann, Hicksville,
Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. April 1962
so (189 071)

tischen Verstärkungsregelungsanordnung mit Rückwärtsregelung,

F i g. 2 die erfindungsgemäße Regelstufe für eine Anordnung nach F* i g. 1.

In F i g. 1 ist nun eine übliche automatische Lautstärkeregelanordnung mit Rückwärtsregelung dargestellt. Eine Regelstufe 1 ist einem Verstärker 2 vorgeschaltet, dessen Ausgang 3 einmal mit dem Verbraucher, andererseits mit einer Gleichrichtereinrichtung 4 verbunden ist, die auf die Regelstufe 1 einwirkt. Wie üblich, liegt das Eingangssignal am Eingang der Regelstufe 1, wird dann weiter durch den Verstärker 2 verstärkt. In der Gleichrichtereinrichtung 4 wird aus dem Signal eine Gleichspannung gewonnen, die der Regelstufe 1 als Regelspannung zugeführt wird und deren Verstärkungsgrad so beeinflußt, daß die Änderungen der Amplitude des Eingangssignales ausgeglichen werden.

Fig. 2 zeigt nun die erfindungsgemäße Transistorregelstufe 1 für die in Fig. 1 dargestellte, an sich bekannte Regelungsanordnung. Diese Regelstufe enthält vier Transistoren 5, 6, 7 und 8. Die Emitter 9 und 10 der Transistoren 5 und 6 sind miteinander verbunden und liegen über die Reihenschaltung eines Widerstandes 11 mit einem Widerstand 12 am Pluspol 13 der Verorgungsspannung. Das Eingangssignal liegt über einen Kondensator 15 an dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 12.

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Der Kollektor 16 des Transistors 5 liegt über einen Widerstand 18 an dem negativen Pol 17 der Versorgungsspannung, während der Kollektor 19 des Transistors 6 über die Reihenschaltung der Widerstände 20 und 21 am Minuspol liegt, wobei Widerstand 21 durch den Kondensator 22 wechselstrommäßig gegen die Bezugsleitung überbrückt ist. Das Ausgangssignal wird dem am Kollektor 19 des Transistors 6 liegenden Ausgang 23 entnommen.

Die von der Gleichrichtereinrichtung 4 gelieferte Regelspannung liegt über den Eingang 25 an der Basis 24 des Transistors 5, während die Basis 26 des Transistors 6 entweder an der Bezugsleitung oder an einer Vergleichsspannung liegt.

Die Emitter 27 und 28 der Transistoren 7 und 8 sind miteinander verbunden und liegen über die Reihenschaltung der Widerstände 29, 30 und 31 an dem Pluspol 13 der Versorgungsspannung. Die Widerstände 30 und 31, wovon 31 in seinem Ohmwert einstellbar ist, sind gegen die Bezugsleitung wechselstrommäßig durch den Kondensator 32 überbrückt.

Die Basis 33 des Transistors 7 ist mit der Basis 26 des Transistors 6 verbunden, wogegen die Basis 36 des Transistors 8 mit der Basis 24 des Transistors 5 verbunden ist. Der Kollektor 34 des Transistors 7 ist mit dem Kollektor 16 des Transistors 5 und der Kollektor 35 des Transistors 8 mit dem Kollektor 19 des Transistors 6 zusammengeschaltet.

Vorzugsweise wird die Transistorregelstufe mit vier gleichen Transistoren 5, 6, 7 und 8 ausgerüstet. Es ist dann die Summe der Widerstände 11 und 12 gleich der der Widerstände 29, 30 und 31.

Der durch die Widerstände 11 und 12 fließende Gleichstrom teilt sich auf die Transistoren 5 und 6 und ihre Kollektorwiderstände 18 bzw. 20 und 21 auf. Das Maß der Aufteilung hängt von den Impedanzen der Transistoren 5 und 6 ab, die wiederum abhängig sind von der an der Basis 24 anliegenden Regelspannung. Wenn die an der Basis der beiden Transistoren 5 und 6 anliegende Spannung 0 Volt beträgt, ist der Stromfluß durch die beiden Transistoren gleich. Wenn die Basis 24 des Transistors 5 positiv wird, fließt durch den Transistor 5 weniger Strom und durch den Transistor 6 mehr, das Umgekehrte ist der Fall, wenn die Basis 24 negativ wird. In gleicher Weise ändert sich auch der Kollektorstrom des Kollektors 19 und damit auch der den Arbeitswiderstand 20 durchfließende Strom.

Es sollen nun die beiden Transistoren 7 und 8 mit den Transistoren 5 und 6 so verbunden werden, daß der den Arbeitswiderstand 20 durchfließende Gleichstrom konstant bleibt, wenn sich der Kollektorstrom des Transistors 6 ändert. Der Strom durch die Widerstände 29, 30 und 31 teilt sich auf die beiden Transistoren 7 und 8 in Abhängigkeit von den Impedanzen dieser Transistoren in der gleichen Weise auf, wie es für die Transistoren 5 und 6 beschrieben wurde. Das Maß der Aufteilung kann durch Ändern der Vorspannung der Basis 36 beeinflußt werden. Nun ist die Basis 36 mit der Basis 24 des Transistors 5 verbunden, es ändern sich also die Impedanzen der Transistoren 5 und 8 gleichmäßig. Ebenso sind aber auch die Basen der Transistoren 6 und 7 miteinander verbunden, so daß sich auch ihre Impedanzen gleichmaßig ändern. Wird das Gleichstrompotential der Steuerleitung 25 gegenüber dem Emitter 9 niedriger, wird der Stromfluß durch die Transistoren 5 und 8 vermindert und der durch die Transistoren 6 und 7 entsprechend erhöht. Bei einem Ansteigen des Kollektorstromes 19 sinkt also der Kollektorstrom 35 um den gleichen Betrag. Wenn also beide Kollektoren 19 und 35 einen gemeinsamen Arbeitswiderstand 20 haben, so ändert sieb der Gleichstromfluß in diesem nicht. Entsprechend ist der Vorgang, wenn das Potential zwischen 25 und 9 wächst, der Kollektorstrom 19 also ansteigt. Eine ίο Änderung des Wertes der Steuerspannung auf der Leitung 25 hat also praktisch keine Änderung des Gleichstromflusses durch den Widerstand 20 zur Folge.

Wenn nun bei der beschriebenen Anordnung an die Klemmen 37 des Einganges 14 ein Wechselstromsignal angelegt wird, so wird alleinig der Gleichstrom durch die Transistoren 5 und 6 durch dieses moduliert, am Widerstand 20 und damit am Ausgang 23 steht ein analoges Signal an. Wenn nun entsprechend ao der Fig. 1 in einer Gleichrichtereinrichtung4 eine Steuerspannung aus der Ausgangsamplitude abgeleitet wird, verursacht ein Anwachsen der Ausgangsamplitude am Widerstand 20 eine Abnahme der Verstärkung des Transistors 6 in der Weise, daß die Amplitude am Ausgang 23 konstant gehalten wird. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das an den Klemmen 37 anliegende Wechselstromsignal nicht die Transistoren 7 und 8 mitsteuert.

Ohne die beiden Transistoren 7 und 8 würde eiste Änderung der Regelspannung am Eingang 25 eine Änderung des Kollektorstromes 19 und damit eine Änderung der über den Widerstand 20 abfallenden Spannung bewirken. Ein an den Klemmen 37 aB-stehendes Wechselstromsignal wäre am Ausgang 23 diesen den Regelspannungsänderungen entsprechenden Gleichspannungsschwankungen über den Widerstand 20 überlagert, es würde also das Ausgangßsignal auch die Regelspannungsänderungen als KoEaponente enthalten.

Zusammenfassend sei gesagt: Die Transistoren 5 und 6 dienen zur Verstärkungsregelung, die Transistoren 7 und 8 dagegen zur Kompensation der durch die Regelspannung verursachten Ausgangsgleichstromänderungen. Der die Widerstände 11 und 12 durchfließende Strom teilt sich auf die Transistoren 5 und 6 auf in Abhängigkeit von ihrem Leitwert. Wenn an den Eingang 14 ein Wechsalstromsignal angelegt wird, überlagert es sich dem Gleichstrom durch die Widerstände 11 und 12, und es wird im gleichen Verhältnis aufgeteilt. Der durch den Transistor 6 fließende Anteil bestimmt durch dea am Kollektor 19 angeschlossenen Arbeitswiderstand 20 die Spannung am Ausgang 23. Die Höhe einer ea die Basis 24 des Transistors 5 angelegten Regelspannung beeinflußt die Amplitude des am Widerstände 20 stehenden Ausgangssignals. Ohne die kompensierenden Transistoren 7 und 8 würde das Ausgang^· wechselstromsignal eine dem zeitlichen Verlauf der Regelspannungsamplitude entsprechende Glekb-Stromkomponente aufweisen. Die dem zeitlicbea Verlauf der Regelspannungsamplitude entsprechende Änderung dieser Gleichstromkomponente wird kompensiert mittelß der Transistorea 7 und 8, iadem diese Transistoren ebenfalls von der Regelspannuag mit gesteuert werden und gleich große, aber eatgegengesetzt gerichtete Kollektorstromaodeniagen aufweisen wie die Transistorea 5 bzw. 6, mit deaea sie, zusammengeschaltet, gleiche Arbeitswidenstäade

Claims (2)

1. 5 6

   bzw. 20 aufweisen. Die Transistoren 7 und 8 wer- Amplituden der zu regelnden bzw. geregelten den hierbei nicht durch das Wechselstromsignal be- Wechselspannung abgeleitete Regelspannung je einflußt. Der veränderbare Widerstand 31 dient hier- einer Steuerelektrode (25, 36) zweier jeweils zwei bei zum Ausgleich der Transistorstreuwerte. verstärkende Elemente (5, 6 bzw.- 7, 8) ent-Obwohl die erfindungsgemäße Regelstufe prak- 5 haltende, als grundelektrodengekoppelte Phasentisch mit allen für den jeweils gewünschten Frequenz- umkehrstufen an sich bekannter Verstärkerstufen bereich zur Verfügung stehenden Verstärkertran- zugeführt wird, während die anderen Steuereleksistoren aufgebaut werden kann, sei noch die Dirnen- troden (26, 33) dieser beiden Stufen eine gemeinsionierung für ein mit dem amerikanischen Tran- same, feste Vorspannung erhalten, daß in bezug sistor 2 N 1377, der etwa dem deutschen Typ OC 44 io auf die angelegte Steuerspannung gegenphasige entspricht, aufgebautes Ausführungsbeispiel ange- Ausgangselektroden (16, 34 bzw. 19, 35) der geben: beiden Verstärkerstufen miteinander verbunden , ,„~ „._T1-„_ sind und gemeinsame Arbeitswiderstände (20 Transistoren 5, 6, 7 und 8 Type 2N 1377 _{bzw 18) aufweiseilj daß die m regelnde} Wechsel-Widerstand 11 10 000 Ohm ₁₅ spannung den miteinander verbundenen Grund-Widerstand 12 33 000 Ohm elektroden (9,10) der einen Verstärkerstufe zuKondensator 15 1 Mikrofarad geführt wird, während die andere Stufe von der

   Widerstand 18 22 000 Ohm Wechselspannung nicht mitgesteuert wird, daß

   Widerstand 20 15 000 Ohm ferner die geregelte Wechselspannung an einem

   Widerstand 21 5 600 Ohm ²⁰ der gemeinsamen Arbeitswiderstände (20 bzw.

   Kondensator22 ......... 100Mikrofarad ¹⁸) abgenommen wird und daß die Werte der

   Widerstand 29 10 000 Ohm Bauelemente so gewählt sind, daß Änderungen

   ,,,.. _tn j ~_{n oo} nnn <-.,,„ der Amplitude der Regelspannung bei den mit

   Widerstand 30 22 000 Ohm Ausgangselektroden (16, 34 bzw. 19, 35)

   Widerstand 31 20 000 Ohm ^ miteinander verbundenen verstärkenden Elemen-

   Kondensator 32 1 Mikrofarad _ten ^ _{7 bzw 6 8}) ^ _Betrag g_{eich ffoß}^ _aber

   entgegengesetzt gerichtete Stromänderungen her-

   Patentansprüche: vorrufen.
2. 2. Transistorregelstufe zur automatischen Ver-

   1. Regelstufe zur automatischen Verstärkungs- 30 Stärkerregelung nach Anspruch 1, dadurch ge-

   regelung, dadurch gekennzeichnet, daß kennzeichnet, daß die verstärkenden Elemente

   zur Kompensation der Regelspannungskompo- (5, 6, 7, 8) vorzugsweise wertgleiche Transistoren

   nente in der Ausgangsspannung die von den des gleichen Leitfähigkeitstyps sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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