DE1192266B - Anordnung zur Unterdrueckung von Stoersignalen auf unsymmetrischen Verbindungsleitungen - Google Patents
Anordnung zur Unterdrueckung von Stoersignalen auf unsymmetrischen VerbindungsleitungenInfo
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Description
DEUTSCHES
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H04m
Deutsche KL: 21 a2-36/15
Nummer:
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Auslegetag:
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Anmeldetag:
Auslegetag:
F 39249 Vm a/21 a2
15. März 1963
6. Mai 1965
15. März 1963
6. Mai 1965
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Unterdrückung von Störsignalen, welche durch unterschiedliche
Erdpotentiale an den Enden einer unsymmetrischen Übertragungsleitung, ζ. Β. eines Koaxialkabels,
hervorgerufen werden. Die Störsignale werden in der Regel vom Netzwechselstrom hervorgerufen und
weisen daher dessen Frequenz auf. Wird die Leitung zur Übertragung von Signalen mit sehr niedriger
Grenzfrequenz, z. B. von Fernsehsignalen, benutzt, so überlagern sich die Störfrequenzen dem zu übertragenden
Signal.
Bei unmittelbarer Verbindung des keine Signalspannung gegen Erde führenden Leiters (beim Koaxialkabel
des Kabelmantels) mit den verschiedenes Potential aufweisenden Erdpunkten an den Enden der
Leitung fließt ein starker Ausgleichstrom über diesen Leiter (Kabelmantel), der das übertragene Nutzsignal
störend beeinflußt. Um die Größe dieses Ausgleichstromes auf unschädliche Werte herabzusetzen, ist es
bereits bekannt, auch den gegen Erde keine Signal-Spannung führenden Leiter über einen gegenüber dem
Kabelwiderstand hochohmigen Widerstand mit der Erdung des an das Kabel anzuschließenden Gerätes
zu verbinden. Die Störspannung tritt dann an beiden Leitern der Verbindungsleitung in gleicher Größe und
Phase gegenüber der örtlichen Erdung auf, während das Nutzsignal zwischen beiden Leitern vorhanden ist.
Zur Trennung der Störspannung vom Nutzsignal ist daher die Aufgabe zu lösen, die Differenz der
Spannungen zwischen den beiden Leitern der Verbindungsleitung und der örtlichen Erdung zu bilden,
wobei ein Pol der so gebildeten Ausgangsspannung auf dem Wechselpotential der örtlichen Erdung liegen
soll. Häufig ist es erwünscht, daß auch das Gleichspannungspotential des keine Signalspannung führenden
Ausgangsleiters gleich dem örtlichen Erdpotential ist.
Es ist bereits bekannt, die beiden Leiter der Verbindungsleitung an die Steuergitter von zwei Verstärkerröhren
anzulegen und die Differenz der von den beiden Verstärkerröhren gelieferten Ausgangsspannungen
dadurch zu bilden, daß der Ausgangsspannung der einen Röhre die Ausgangsspannung der
zweiten Röhre über eine Phasenumkehrstufe mit umgekehrter Polarität zugesetzt wird.
Bei einer Anordnung zur Unterdrückung von Störsignalen, welche durch unterschiedliche Erdpotentiale
an den Enden einer unsymmetrischen Verbindungsleitung auftreten, bei der am Leitungsende beide über
Widerstände mit Erde verbundene Leiter der Verbindungsleitung an die Steuerelektroden zweier Verstärkungselemente
angeschlossen sind, insbesondere Anordnung zur Unterdrückung von Störsignalen auf unsymmetrischen Verbindungsleitungen
Anmelder:
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6
Fernseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6
Als Erfinder benannt:
Lothar Wichmann, Mannheim
Lothar Wichmann, Mannheim
für Leitungen zur Übertragung von Fernsehsignalen einschließlich Farbfernsehsignalen, ist erfindungsgemäß
der eine Ausgangsleiter der Anordnung mit dem Kollektor eines ersten Transistors, der in Emitterschaltung
mit einem eine Gegenkopplung bewirkenden Emitterwiderstand arbeitet und dessen Basis an dem
nur Störspannung gegen Erde führenden Leiter liegt, und über einen Widerstand mit dem Emitter eines in
Kollektorschaltung arbeitenden zweiten Transistors, dessen Basis an dem Signalspannung und Störspannung
gegen Erde führenden Leiter liegt, verbunden, und der eine Gegenkopplung bewirkende Emitterwiderstand
des ersten Transistors hat dieselbe Größe wie der Widerstand, über den der Ausgangsleiter mit
dem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist.
Es sind zwar schon Gegenkontaktverstärker mit zwei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps bekannt,
bei welchen die Ausgangsleitung mit dem Kollektor des einen Transistors, der in Emitterschaltung mit
einem eine Gegenkopplung bewirkenden Emitterwiderstand arbeitet, und über einen Widerstand mit
dem Emitter des in Kollektorschaltung arbeitenden anderen Transistors verbunden ist, wobei die beiden
genannten Widerstände den gleichen Widerstandswert haben. Die beiden Transistoren werden durch zwischen
den Kollektor des zweiten Transistors und die Basiselektroden beider Transistoren angelegte gegenphasige
Wechselspannung gesteuert, die von zwei Sekundärwicklungen eines Eingangstranformators geliefert
werden. An der mit dem Kollektor des ersten Transistors verbundenen Ausgangsleitung tritt daher ein
Signal auf, das der Summe der beiden gegenphasigen Eingangssignale entspricht. Die Überlagerung gleichphasiger
Störspannungen auf die Basiselektroden der beiden Transistoren wird dabei durch die Anwendung
des Eingangstransformators verhindert.
Schließlich sind auch schon mit einer unsymmetrischen Leitung galvanisch gekoppelte Gegentakt-
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verstärker mit komplementären Transistoren bekannt, bei denen Eingangs- und Ausgangssignal der Leistungsoder Nutzverstärkerstufe außerdem jeweils die Transistoren
eines Differenzverstärkers steuern, dessen Ausgangssignal, über einen komplementären Gegentakt-Hilfsverstärker
verstärkt, denselben Lastwiderstand wie die Nutzverstärkerstufe speist. Damit soll
die Linearität der Verstärkerkennlinien im Bereich kleiner Signalamplituden verbessert werden. Im gemeinsamen
Emitterkreis der Transistoren des Differenzverstärkers liegt ein weiterer Transistor, dessen
Kollektor an den Emittern der Transistoren des Differenzverstärkers liegt und dessen Basis-Emitter-Kreis
mittels eines Spannungsteilers geeignet vorgespannt ist. Dieser Transistor stellt einen hohen
Wechselstromwiderstand bei niedrigem Gleichstromwiderstand im Emitterkreis der Transistoren des
Differenzverstärkers dar. Dieser Transistor erhält jedoch keine Steuerwechselspannung, weil die unsymmetrische
Eingangsleitung, an welcher ein Pol des Spannungsteilers liegt, und der Emitter, mit dem der
zweite Pol des Spannungsteilers verbunden ist, wechselstrommäßig das gleiche Erdpotential aufweisen.
Gegenüber den bekannten Anordnungen zur Unterdrückung von Störsignalen weist die erfindungsgemäße
Anordnung den Vorteil größerer Einfachheit auf, da sie lediglich zwei Verstärkungselemente benötigt
und keine zusätzliche Phasenumkehrstufe erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil, der insbesondere
bei der Übertragung von Farbfernsehsignalen nach dem NTSC-Verfahren von Bedeutung ist, besteht
darin, daß die differentielle Phasenänderung für den Farbhilfsträger sehr gering bleibt, weil der Kollektor
des die Signalspannung übertragenden Transistors für das Nutzsignal geerdet ist. Beim NTSC-Verfahren
ist dem Bildsignal bekanntlich ein Farbhilfsträger überlagert, der mit der Farbinformation bezüglich
Amplitude und Phase moduliert ist. Eine Änderung der Phasendrehung dieses Farbhüfsträgers in Abhängigkeit
von der Aussteuerung (differentielle Phasenänderung) würde eine Verfälschung der Farbinformation
ergeben und darf daher nur sehr gering sein. Bei den bisher bekannten Schaltungen wird das Nutzsignal
der Ausgangselektrode eines Verstärkers, bei einem Transistorverstärker dem Kollektor, entnommen.
Insbesondere bei Verwendung von Transistoren als Verstärker wird aber bei der Abnahme des Nutzsignals
vom Kollektor eines Transistors dessen Kollektor-Emitter-Spannung durch die Störspannung 5<>
moduliert. Da sich die Kennwerte des Transistors in Abhängigkeit von der Störspannung ändern, führt
dies zu einem differentiellen Phasenfehler, der über dem maximal zulässigen Wert liegt.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung gehen aus der Zeichnung in Verbindung
mit der zugehörigen Beschreibung hervor. Von diesen zeigt
Fig. die Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen
Anordnung, F i g. 2 deren Ersatzschaltung,
F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel mit gleichstromfreier Verstärkungsregelung,
F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einer anderen Möglichkeit einer gleichstromfreien Verstärkungsregelung,
F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel mit komplementären Transistoren in den beiden Verstärkerstufen und
F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit Einstellmöglichkeiten
für die Arbeitspunkte der als Verstärkungselemente dienenden Transistoren.
In F i g. 1 stellt 1 ein Koaxialkabel dar, dessen Anfang und Ende an verschiedenem Erdpotential
liegen. Dies ist in der Figur durch den fiktiven Generator 2 für die Störspannung Us angedeutet, wobei angenommen
ist, daß die Störspannung eine Wechselspannung niedriger Frequenz, z. B. Netzfrequenz, ist.
Am Anfang des Kabels wird der Innenleiter gegenüber dem Außenleiter mit dem Wellenwiderstand Z von
z. B. 75 Ω abgeschlossen und die Nutzspannung Un, z. B. ein Farbfernsehsignal, eingespeist, was durch den
fiktiven Generator 3 für die Nutzspannung Un in
Serie mit dem Abschlußwiderstand Z angedeutet ist. Am anderen Ende ist das Kabel wieder durch einen
Abschlußwiderstand Z in der Höhe des Wellenwiderstandes von z. B. 75 Ω abgeschlossen.
Über einen Trennkondensator C1 ist der Innenleiter
des Kabels mit der Basis eines Transistors T1 und der
Außenleiter über einen Trennkondensator C2 mit der
Basis des Transistors Tz verbunden. Durch einen Spannungsteiler mit den Widerständen R1, R2, i?3
zwischen dem Erdpunkt der Anordnung und der Betriebsspannung Ub werden die Basen der beiden
Transistoren T1 und Tz geeignet vorgespannt.
Der Ausgangsleiter 4 ist gemäß der Erfindung einerseits
mit dem Kollektor des Transistors T2 und andererseits
über den Widerstand i?4 mit dem Emitter des Transistors T1 verbunden. Dieser wirkt als Impedanzwandler,
sein Kollektor liegt hierzu direkt an der Betriebsspannung ZTb. Im Emitterkreis des anderen
Transistors Tz ist ein Widerstand R5 vorgesehen. Der
Ausgangsleiter 4 führt bei dieser Anordnung keine Störspannung gegen den Erdpunkt der Anordnung,
sondern nur die Signalspannung Un zwischen Innen-
und Außenleiter des Kabels 1. Diese von der Störspannung befreite Ausgangsspannung kann nun einem
beliebigen Verbraucher zugeführt werden, der durch den Widerstand i?6 versinnbildlicht ist. Der Widerstand
i?4 soll gemäß der Erfindung gleich groß wie der Widerstand R5 gewählt werden.
Die Wirkungsweise der Prinzipschaltung nach F i g. 1 geht aus der Ersatzschaltung nach F i g 2
und den daraus ableitbaren Beziehungen hervor. Demnach erhält die Ausgangsleitung vom Transistor T1
eine Spannung
-1 ^ ' R4 +R9
und vom Transistor T2 eine Spannung
Us Ri ■ R6
und vom Transistor T2 eine Spannung
Us Ri ■ R6
c/2 = --
Damit in der Ausgangsleitung gegenüber dem Erdpunkt keine Störspannung Us auftritt, muß die Bedingung
erfüllt sein:
R6 Us R4, · R6
Us·
i +
Daraus folgt: Rt — R5.
Als weiterer Vorteil der Schaltung ergibt sich daraus, daß ihre Wirkungsweise unabhängig von der Größe
des Belastungswiderstandes R6 ist, da dieser in der
Bedingungsgleichung für einen störspannungsfreien Ausgang nicht mehr vorkommt
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist für das Nutzsignal Un nur der als Emitterfolgestufe wirksame
Transistor T1 mit dem Emitterwiderstand R1 und Rs
wirksam, der als Gegenkopplungs- und Arbeitswiderstand geschaltet ist. Eine Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung
dieses Transistors als Folge der Störspannung Ug ist auf die differentielle Phasenänderung
praktisch ohne Einfluß.
In vielen Fällen ist es erwünscht, daß die Ausgangsspannung regelbar ist, z. B. um bei größerer Eingangsspannung
einen gewünschten Normpegel am Ausgang einstellen zu können. Dies kann nach F i g. 3 dadurch
geschehen, daß im Ausgang der Anordnung ein Potentiometer 5 angeordnet wird, an dessen Schleifer
der Ausgangsleiter 4 liegt. Dabei ist es häufig erwünscht, is
daß die Verstärkungsregelung gleichstromfrei erfolgt, wobei der keine Signalspannung führende Ausgangsleiter
auf dem örtlichen Erdpotential liegt. Dies läßt sich durch geeignetes Potential der Pole der Betriebsspannungsquelle
für die Transistoren 11 und 12 gegenüber dem örtlichen Erdpotential erreichen. Beispielsweise
kann der negative Pol der Betriebsspannungsquelle —12 V gegen das örtliche Erdpotential und der
positive +12V gegenüber diesem Potential haben. Die Widerstände 15 und 16, entsprechend den Widerständeni?4
und R5 der Prinzipschaltung nach Fig. 1,
können beispielsweise mit 1 kQ gewählt sein. Bei geeigneter Bemessung des Spannungsteilers mit den
Widerständen 17, 18, 19, entsprechend den Widerständen A1, R2, R3 der Fig. 1, läßt sich in diesem
Fall erreichen, daß der Ausgangsleiter, der zum Potentiometer 5 führt, keine Gleichspannung gegenüber
dem örtlichen Erdpotential aufweist. Der Abschlußwiderstand für das Kabel 1 ist in dieser Figur
mit 6, die Trennkondensatoren sind mit 13 und 14 bezeichnet.
F i g. 4 zeigt eine andere Art zur gleichstromfreien Verstärkungsregelung. Der Ausgangsleiter 4 ist über
einen Regelwiderstand 21 mit dem Emitter eines weiteren Transistors 20 verbunden, der über einen
Emitterwiderstand 23 am positiven Pol der Betriebsspannung und dessen Kollektor über den Widerstand
24 am negativen Pol der Betriebsspannung liegt. Die geregelte Ausgangsspannung wird zwischen dem an
den Kollektor des Transistors 20 angeschlossenen Ausgangsleiter 25 und Erde abgenommen. Die Widerstände
des Spannungsteilers 17, 18, 19 und die Basisspannung Ub des Transistors 20 werden so gewählt,
daß sich am Kollektor des Transistors 12 und am Emitter des Transistors 20 gleich große Gleichspannungen
von z. B. 0,3 V einstellen. Bei Veränderung des Widerstandes 21 wird daher nur die Wechselspannung
am Emitter des Transistors 20 unter Beibehaltung der mittleren Gleichspannung geändert.
F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung mit komplementären Transistoren
31, 32 für die beiden Verstärkerstufen. Beide Transistoren können dann mit der gleichen Betriebsspannung
von z. B. —12 V gegenüber dem örtlichen Erdpotential gespeist werden. Im übrigen entspricht
der Aufbau und die Wirkungsweise der Schaltung der ausführlich beschriebenen Prinzipschaltung nach
Fig. 1. Der Spannungsteiler besteht aus den Widerständen
27, 28 und 29.
F i g. 6 stellt schließlich eine praktisch ausgeführte Schaltung gemäß der Erfindung dar, bei der die
Arbeitspunkte der beiden Transistoren 40 und 50 durch einstellbare Spannungsteiler justiert werden
können. Hierbei sind die Basen beider Transistoren über Widerstände 41 und 51 mit dem Schleifer je eines
Potentiometers 42 bzw. 52 verbunden, die einerseits an das örtliche Erdpotential und andererseits über
Widerstände 43 bzw. 53 an die positive Betriebsspannung von z. B. 12 V bzw. an die negative Betriebsspannung
von z. B. —15 V angeschlossen sind.
Die Schaltung ist mit npn-Transistoren vom Typ N 708 aufgebaut und für diese und die vorstehend
angegebenen Betriebsspannungen folgendermaßen bemessen:
Kondensatoren 13,14 je 10 μΡ
Widerstand 6 75 Ω (für ein Koaxialkabell
mit 75 Ω Wellenwiderstand) Widerstände 41, 51 ... je 30 kΩ
Widerstände 42, 52 ... Potentiometer je 2,5 kΩ Widerstände 43, 53 ... je 1,5 kΩ
Widerstände 15,16 ... je 1 kΩ
Bei dieser Bemessung weist das Ausgangsnutzsignal am Ausgangsleiter 4 keine Gleichspannung
gegenüber dem örtlichen Erdpotential auf.
Claims (5)
1. Anordnung zur Unterdrückung von Störsignalen, welche durch unterschiedliche Erdpotentiale
an den Enden einer unsymmetrischen Verbindungsleitung auftreten, bei der am Leitungsende
beide über Widerstände mit Erde verbundene Leiter der Verbindungsleitung an die Steuerelektroden
zweier Verstärkungselemente angeschlossen sind, insbesondere für Leitungen zur Übertragung von Fernsehsignalen einschließlich
Farbf ernsehsignalen, dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Ausgangsleiter (4) der Anordnung mit dem Kollektor eines ersten Transistors (!T2), der in Emitterschaltung mit einem
eine Gegenkopplung bewirkenden Emitterwiderstand (R5) arbeitet und dessen Basis an dem nur
Störspannung gegen Erde führenden Leiter liegt, und über einen Widerstand (i?4) mit dem Emitter
eines in Kollektorschaltung arbeitenden zweiten Transistors (T1), dessen Basis an dem Signalspannung
und Störspannung gegen Erde führenden Leiter liegt, verbunden ist und daß der eine Gegenkopplung
bewirkende Emitterwiderstand (R5) des ersten Transistors (T2) dieselbe Größe hat wie der
Widerstand (R4), über den der Ausgangsleiter (4)
mit dem Emitter des zweiten Transistors (T1) verbunden
ist (Fig. 1).
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungselemente Transistoren
(31, 32) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps verwendet werden (F i g. 5).
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der Pole der
Betriebsspannungsquelle für die Verstärkungselemente gegenüber dem Erdpotential derart gewählt
wird, daß die Ausgangsleitung keine Gleichspannung gegen Erde führt (F i g. 3).
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsleiter (4) über
einen veränderbaren Widerstand (21) mit dem Emitter eines zusätzlichen Transistors (20) verbunden
ist, an dessen Kollektor die durch den Widerstand geregelte Ausgangsspannung abgenommen
wird (F i g. 4).
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter der Verbindungsleitung (1) über einen Kondensator (13,14) mit der
Basiselektrode eines Transistors (40, 50) verbunden ist, welche über einen Spannungsteiler (42, 43; 52
53) eine vorzugsweise einstellbare Vorspannung erhält, und daß die Kollektor-Emitter-Strecken
beider Transistoren unter Zwischenschaltung von Emitterwiderständen (15, 16) in der Reihe liegen
(Fig. 6).
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 138 107;
»Radio-Electronics«, August 1961, S. 51, 52.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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