DE1190994B - Pilotgesteuerte Pegelregelvorrichtung mit Heissleiter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

H«4m

Deutsche Kl.: 21 a2 - 36/14

Nummer: 1190994

Aktenzeichen: N 2300Q VIII a/21 a2

Anmeldetag: 6. April 1963

Auslegetag: 15. April 1965

Die Erfindung betrifft eine Pegelregelvorrichtung für von einem Pilotsignal begleitete Signale, insbesondere in Trägerfrequenz-Fernsprechsystemen.

An derartige Pegelregelvorrichtungen werden hohe Anforderungen gestellt. Neben einer äußerst empfindlichen Pegelregelung wird auch eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Störungen gefordert.

Es ist bereits eine Pegelregelvorrichtung für von einem Pilotsignal begleitete Signale bekanntgeworden, die einen Signalverstärker und einen Pilotempfänger mit einem Pilotspannungsgleichrichter und einem Gleichspannungsregelverstärker enthält, an dessen Ausgang ein Heißleiter angeschaltet ist, dessen Widerstandswert zur Regelung der Verstärkung des Signalverstärkers über den Regelverstärker durch das dessen Eingang zugeführte gleichgerichtete Pilotsignal gesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Pegelregelvorrichtung zu verbessern, d. h. ihre Unempfindlichkeit gegenüber Störungen weiter heraufzusetzen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die am Ausgang des Regelverstärkers über dem Heißleiter erzeugte Spannung über eine Gegenkopplung zum Eingang des Regelverstärkers rückgekoppelt ist.

Eine solche Pegelregelvorrichtung weist gegenüber der bekannten Vorrichtung eine größere Unempfindlichkeit gegenüber Störspannungen und einen kleineren wirksamen Pegelbereich des Pilotsignals bei gleichbleibendem Aussteuerbereich des Heißleiters auf. Die Verkleinerung des Pegelbereiches hat ein günstigeres dynamisches Verhalten des gesamten Pegelregelsystems zur Folge und wirkt bei großen Pegelschwankungen des Pilotsignals einer Entregelung entgegen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Regelverstärker wenigstens zwei in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen auf.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Pegelregelvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Heißleiterkennlinie zur Erläuterung der Pegelregelvorrichtung nach der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung zur Pegelregelung für von einem Pilotsignal begleitete Signale bildet einen Teil eines so Verstärkeramtes in einem Trägerfrequenzfernsprechsystem, in dem die zu übertragenden Signale über Pilotgesteuerte Pegelregelvorrichtung mit
Heißleiter

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Willem Hermes, Hilversum (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 11. April 1962 (277106)

ein Übertragungskabel 1 einem Signalverstärker 2 zugeführt werden. Das Trägerfrequenzfernsprechsystem ist z. B. zum Übertragen von Trägerfrequenzfernsprechsignalen im Band von 60 bis 108 kHz und von einem zur Pegelregelung dienenden Pilotsignal von 84 kHz eingerichtet.

An den Ausgang des Signalverstärkers 2 ist ein zur Pegelregelung dienender Pilotempfänger angeschlossen, der nacheinander durch ein Pilotfilter 3, einen Pilotverstärker 4 und einen Pilotspannungsgleichrichter 5 gebildet wird. Am Ausgang des Gleichrichters 5 wird eine zur Pegelregelung dienende Pegelregelgleichspannung erzeugt, die den Widerstandswert eines im Gegenkopplungsweg 6 des Signalverstärkers 2 liegenden Heißleiters 7 mit negativem Temperaturkoeffizienten steuert, wobei auf diese Weise die Pegelregelung durch Steuerung des Gegenkopplungsfaktors des Signalverstärkers 2 bewirkt wird. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Heißleiter 7 im Querzweig eines T-Glieds des Gegenkopplungsnetzwerkes 6 eingeschaltet.

Die Pegelregelvorrichtung ist mit einem Gleichspannungsregelverstärker 8 versehen, dessen Eingang an den Ausgang des Gleichrichters 5 angeschlossen ist und der im Ausgang den im Gegenkopplungsweg 6 des Verstärkers 2 liegenden Heißleiter 7 enthält. Gemäß der Erfindung ist die über dem Heißleiter erzeugte Spannung über eine Gegenkopplung zum Eingang des Gleichspannungsregelverstärkers rückgekoppelt.

509 5E9/265

Der Regelverstärker enthält in der ersten Stufe so daß die vom Spannungsteiler 21,22 von der zwei Transistoren 9 und 10, deren Emitterelektroden Kollektorelektrode des Transistors 14 der Basis- über einen gemeinsamen Widerstand 11 mit Erde elektrode des Transistors 10 zugeführte Spannung verbunden sind und bei der die Kollektorelektrode ebenfalls eine im wesentlichen konstante Gleich- des Transistors 10 unmittelbar mit einer Speise- 5 Spannungskomponente aufweist. Der Spannungsteiler leitung 12 verbunden ist, der eine stabilisierte nega- 21, 22 ist derart eingestellt, daß die Spannung an tive Speisespannung zugeführt wird. Die Kollektor- der Basiselektrode des Transistors 10 gleich dem elektrode des Transistors 9 ist über einen Wider- Nennwert des der Basiselektrode des Transistors 9 stand 13 mit der Speiseleitung 12 verbunden. Das zugeführten gleichgerichteten Pilotsignals ist, so daß gleichgerichtete Pilotsignal wird zur Steuerung des io beim Nennwert des Pilotsignals der Strom durch Stromes durch den Transistor 9 dessen Basis- den Widerstand 11 gleichmäßig an die Transistoren 9 elektrode zugeführt. Im Pegelregelbereich führt der und 10 aufgeteilt wird. Die Basiselektroden der Widerstand 11 einen im wesentlichen konstanten Transistoren 14 und 15 sind beim Nennwert des Strom, der sich über die Transistoren 9 und 10 teilt. Pilotsignals mittels des Spannungsteilers 19,20 eben- Die Stromverteilung wird durch den Spannungs- 15 falls auf die gleiche Spannung eingestellt.
unterschied zwischen den Basiselektroden der beiden Wenn im Pegelregelbereich der Pegel des Pilot-

Transistoren gesteuert. Die Kollektorelektrode des signals zunimmt, so nimmt die der Basiselektrode des Transistors 9 ist unmittelbar an die zweite Stufe des Transistors 9 zugeführte negative Pegelregelspan- Regelverstärkers angeschlossen. Diese zweite Stufe nung im absoluten Wert zu, wodurch der Strom enthält zwei Transistoren 14 und 15, deren Emitter- 20 durch den Transistor 9 zunimmt. Hierdurch nimmt elektroden über einen gemeinsamen Widerstand 16 die Kollektorspannung gegenüber der Spannung der mit Erde verbunden sind. Die Kollektorelektrode Speiseleitung 12 zu und die Spannung der Basiselek- des Transistors 15 ist unmittelbar mit der Speise- trode des Transistors 14 gegenüber Erde ab, mit der leitung 12 verbunden, während die Kollektor- Folge, daß der Strom durch den Transistor 14 ab- elektrode des Transistors 14 über einen den Heiß- 25 nimmt. Dabei nimmt die dem Heißleiter 7 zugeführte leiter 7 enthaltenden Kreis mit der Speiseleitung 12 Leistung, die durch das Produkt der Spannung über verbunden ist. Die Ankopplung des Heißleiters 7 dem Heißleiter und des Stromes durch den Heißleiter an den Gegenkopplungsweg 6 des Signalverstärkers 2 gegeben wird, ebenfalls ab, mit der Folge, daß der erfolgt mittels eines mit semer Primärwicklung in Heißleiterwiderstand zunimmt. Dadurch ergibt sich Reihe mit dem Heißleiter 7 geschalteten Trans- 30 eine der Zunahme des Pegels des Pilotsignals ent- formators 17. Die so gebildete Reihenschaltung ist gegenwirkende Verstärkungsabnahme des Signalver- durch einen Kondensator 18 überbrückt, der für die stärkers 2. Umgekehrt wird eine Abnahme des Pegels Trägerfrequenzfernsprechsignale im Band von 60 bis des Pilotsignals eine Abnahme des Heißleiterwider- 108 kHz eine beträchtlich kleinere Impedanz auf- Standes bewirken, wodurch sich eine der Abnahme weist als der Widerstand des Heißleiters 7, so daß 35 des Pegels entgegenwirkende Verstärkungszunahme für diese Frequenzen der Heißleiter? unmittelbar ergibt.

parallel zum Transformator 17 geschaltet ist. Die Die erfindungsgemäße Pegelvorrichtung und ihre

Basiselektrode des Transistors 15 ist mittels des Vorteile werden jetzt näher erläutert. Die von der zwischen der Speiseleitung 12 und Erde ein- Pegelregelvorrichtung zu verringernden Pegelände- geschalteten Spannungsteilers 19, 20 auf eine im 40 rungen sind unter anderem eine Folge der sich mit wesentlichen konstante Spannung eingestellt. Im der Temperatur ändernden Dämpfung des Übertra- Pegelregelbereich führt der Widerstand 16 einen im gungskabels. Solche Änderungen finden in einem Zeit wesentlichen konstanten Strom, der sich über die intervall von wenigstens einigen 10 Minuten statt. Transistoren 14 und 15 teilt. Die Stromverteilung Der mit der Pegelregelspannung geregelte Heißleiterwird durch den Spannungsunterschied zwischen den 45 widerstand folgt diesen sehr langsamen Pegelände- Basiselektroden der beiden Transistoren gesteuert. rungen. Diese Pegeländerungen gehen so langsam Der Regelverstärker enthält weiter eine von den vor sich, daß die Heißleiterspannung der in Fig.2 Widerständen 21 und 22 gebildete Gegenkopplung. dargestellten Kennlinie folgt, die das Verhältnis zwi- Die Kollektorelektrode des Transistors 14 ist dazu sehen stationären Werten des Heißleiterstroms und über die Reihenschaltung der Widerstände 21 und 5° der Heißleiterspannung gibt. Die im Regelbereich 22 mit Erde verbunden, während der Verbindungs- wirksame Regelvorrichtung kann einer solchen lang- punkt der Widerstände an die Basiselektrode des samen Änderung des Pegels des Pilotsignals am Aus- Transistors 10 angeschlossen ist. Diese Schaltung gang des Signalverstärkers 2 bis auf eine maximale bewirkt, daß die über dem Heißleiter erzeugte Änderung von z. B. 4 db folgen und reduziert diese Spannung an den Eingang des Verstärkers rück- 55 Pegeländerung auf eine Änderung des Pegels des gekoppelt wird. Pilotsignals am Ausgang des Signalverstärkers 2 von

In der Heißleiterkennünie gemäß F i g. 2, in der 0,2 bis 0,3 db. Eine solche kleine Änderung im auf der Abszisse der Heißleiterstrom / und auf der Pegel der am Ausgang des Gleichrichters 5 er- Ordinate die Heißleiterspannung V aufgetragen ist, zeugten Regelspannung steuert den Heißleiter 7 voll erstreckt sich der Pegelregelbereich zwischen den 60 in dem in F i g. 2 von den Stromwerten I₁ und I₂ Stromwerten I₁ und I_s, zu denen die Spannungs- begrenzten Regelbereich aus. Diese zwei be werte V₁ und V_t gehören. Beim Nennwert des grenzenden Stromwerte können durch geeignete Be Pegels des Pilotsignals ist der Heißleiterstrom etwa messung der Schaltungsanordnung festgelegt werden. in der Mitte des Regelbereiches auf den Wert /₀ ein- Mit dem Widerstand 16 kann der maximale Stromgestellt, und die Heißleiterspannung hat den Wert V₀. 65 wert I₂ eingestellt werden und mit den Widerständen Wie aus der Heißleiterkennünie hervorgeht, hat die 21 und 22 der in dem Sperrzustand des Tran- Heißleiterspannung im Pegelregelbereich eine im sistors 14 den Heißleiter 7 durchfließende Strom wesentlichen konstante Gleichspannungskomponente, auf den Wert I₁.

Die besondere Strörungsunempfindlichkeit der Pegelregelvorrichtung, die in der Praxis unter anderem mittels einer stufenförmigen Änderung des Pilotniveaus untersucht wird, ist eine Folge der durch die Widerstände 21 und 22 bewirkten Gegenkopplung. Wie bereits erwähnt wurde, folgt die Heißleiterspannung bei den von Temperaturänderungen verursachten scheinbar stationären Änderungen des Pegels der Regelspannung der in F i g. 2 dargestellten Kennlinie. Hierbei ändert sich die Heißleiterspannung nicht und die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 21 und 22 bleibt ebenfalls konstant, mit der Folge, daß für scheinbar stationäre Pegeländerungen die Gegenkopplung unwirksam ist. Einer schnellen Änderung im Pegel der Regelspannung, z. B. einer stufenförmigen Änderung, kann nicht unmittelbar von dem Heißleiter in dem Sinne gefolgt werden, daß sein Widerstand sich unmittelbar ändert. Es ergibt sich daher eine stufenförmige Änderung der Heißleiterspannung. Hierdurch ändert sich die Spannung des Verbindungspunktes der Widerstände 21 und 22 ebenfalls stufenförmig. Die stufenförmige Spannungsänderung ist als Gegenkopplungsspannung an der Basiselektrode des Transistors 10 wirksam, denn diese Spannung nimmt in der gleichen Richtung zu oder ab wie die der Basiselektrode des Transistors 9 zugeführte Regelspannung, und die Aufteilung des den Widerstand 11 durchfließenden Stromes über die Transistoren 9 und 10 wird durch den Unterschied der beiden Spannungen gesteuert. Für schnelle Pegeländerungen ist die Gegenkopplung also effektiv wirksam, mit der Folge, daß diese schnellen Pegeländerungen beträchtlich weniger verstärkt werden also scheinbar stationäre Pegeländerungen. Es ergibt sich also eine besonders große Störungsunempfindlichkeit. Die Störungsunempfindlichkeit ist um so größer, je größer der Gegenkopplungsfaktor ist, so daß vorzugsweise die Gegenkopplung, wie an Hand des Beispieles beschrieben ist, über wenigstens zwei Verstärkerstufen erfolgt.

Die beschriebene Pegelregelvorrichtung hat außer dem Vorteil der besonderen Störungsunempfindlichkeit den Vorteil, daß die Genauigkeit, mit der der Pegel des Pilotsignals konstant gehalten wird, in hohem Maße unabhängig von Temperaturänderungen der verwendeten Transistoren ist. Die Transistoren 10 und 9 der ersten Stufe des Verstärkers 8 beeinflussen nämlich bei einer gleichen Änderung der Temperatur der Transistoren die am Verbindungspunkt der Emitterelektroden auftretende Stromteilung nicht und haben daher nur eine vernachlässigbar kleine Änderung des den Widerstand 11 durchfließenden Stromes zur Folge.

Wie bereits erwähnt, hat das Gegenkopplungsnetzwerk 21, 22 eine zusätzliche Funktion. Durch die Reihenschaltung der Widerstände 21 und 22 wird nämlich der Mindestwert des den Heißleiter 7 durchfließenden Stromes eingestellt, während der Höchstwert des den Heißleiter durchfließenden Stromes durch den gemeinsamen Emitterwiderstand 16 der Transistoren 14 und 15 eingestellt wird. Diese Maßnahmen zusammen gewährleisten, daß sogar übermäßige Pegeländerungen keine Entregelung der Regelvorrichtung verursachen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pegelregelvorrichtung für von einem Pilotsignal begleitete Signale, die einen Signalverstärker und einen Pilotempfänger mit einem Pilotspannungsgleichrichter und einem Gleichspannungsregelverstärker enthält, an dessen Ausgang ein Heißleiter angeschaltet ist, dessen Widerstandswert zur Regelung der Verstärkung des Signalverstärkers über den Regelverstärker durch das dessen Eingang zugeführte gleichgerichtete Pilotsignal gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang des Regelverstärkers über dem Heißleiter erzeugte Spannung über eine Gegenkopplung zum Eingang des Regelverstärkers rückgekoppelt ist.

2. Pegelregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsregelverstärker wenigstens zwei in Kaskade geschaltete Verstärkerstufen aufweist.

3. Pegelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichgerichtete Pilotsignal der Basiselektrode eines ersten Transistors (9) zugeführt wird, dessen Emitterelektrode zusammen mit der Emitterelektrode eines zweiten Transistors (10) über einen gemeinsamen Widerstand (11) mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden ist, und daß die Kollektorelektrode des ersten Transistors (9) über eine Widerstandskopplung (13) mit der Basiselektrode eines dritten Transistors (14) verbunden ist, der im Kollektorkreis den im Signalverstärker wirksamen Heißleiter (7) enthält, während die Kollektorelektrode des dritten Transistors (14) über eine Gegenkopplung (21, 22) mit der Basiselektrode des zweiten Transistors (10) verbunden ist.

4. Pegelregelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode des dritten Transistors (14) über einen Widerstand (21, 22) mit dem Punkt konstanten Potentials verbunden ist und eine Anzapfung des Widerstandes mit der Basiselektrode des zweiten Transistors (10) verbunden ist, während die Emitterelektrode des dritten Transistors (14) zusammen mit der Emitterelektrode eines vierten Transistors (15) über einen gemeinsamen Widerstand (16) mit dem Punkt konstanten Potentials verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1094 307; USA.-Patentschrift Nr. 2 752 571.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen