DE1192266B

DE1192266B - Anordnung zur Unterdrueckung von Stoersignalen auf unsymmetrischen Verbindungsleitungen

Info

Publication number: DE1192266B
Application number: DEF39249A
Authority: DE
Inventors: Lothar Wichmann
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1963-03-15
Filing date: 1963-03-15
Publication date: 1965-05-06
Also published as: US3308309A; NL6402659A; GB1038652A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

H04m

Deutsche KL: 21 a2-36/15

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F 39249 Vm a/21 a2
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

Als Erfinder benannt:
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 T_z 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 T_z 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 T_z 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

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: R_t — 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 R_s 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

Patentansprüche:

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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