DE1220483B - Schaltungsanordnung fuer geregelte Verstaerker - Google Patents

Schaltungsanordnung fuer geregelte Verstaerker

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DE1220483B
DE1220483B DES94385A DES0094385A DE1220483B DE 1220483 B DE1220483 B DE 1220483B DE S94385 A DES94385 A DE S94385A DE S0094385 A DES0094385 A DE S0094385A DE 1220483 B DE1220483 B DE 1220483B
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DE
Germany
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capacitor
transistor
circuit arrangement
voltage
emitter
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DES94385A
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Dipl-Ing Heinrich Schreiber
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3005Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers

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  • Multimedia (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung für geregelte Verstärker Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für geregelte Verstärker, die im Regelkreis mindestens einen Kondensator mit einer relativ großen Entladezeitkonstante enthalten, der durch eine von der Ausgangswechselspannung des Verstärkers abgeleitete Spannung aufladbar ist und dessen Spannung den Verstärkungsgrad des geregelten Verstärkers beeinfiußt.
  • Derartige geregelte Verstärker stellen sich selbsttätig jeweils auf den erforderlichen Verstärkungsgrad ein. Sie werden unter anderem in der elektrischen Nachrichtentechnik benötigt, um Eingangsspannungen, die in ihrem Wert zeitlich mehr oder weniger stark schwanken, derart zu verstärken, daß sie ausgangsseitig ein nahezu konstantes Niveau aufweisen. Dabei darf jedoch z. B. ein der Eingangsspannung aufmodulierter Nachrichteninhalt nicht ausgeregelt werden, d. h., die Verstärkungsregelung muß genügend träge arbeiten. Außerdem soll der bei Fehlen einer Eingangsspannung auf den höchsten Verstärkungsgrad eingestellte Verstärker beim Auftreten von Eingangsspannungen nahezu sofort seinen Verstärkungsgrad auf den nun erforderlichen Wert vermindern, damit z. B. die einem solchen Verstärker nachgeschalteten Einrichtungen nicht übersteuert werden. Es ist bekannt, diesen scheinbar sich widersprechenden Forderungen durch entsprechende Bemessung der Lädezeitkonstante und der Entladezeitkonstante des im Regelkreis angeordneten Kondensators gerecht zu werden.
  • Durch die relativ groß ausgelegte Entladezeitkonstante des Kondensators wird erreicht, daß ein einmal eingestellter Verstärkungsgrad während einer bestimmten Zeit nahezu konstant bleibt, auch wenn der Eingangsspannungspegel des Verstärkers zu Beginn dieser Zeit absinkt. Diese Zeit bezeichnet man auch als Nachwirkzeit. Sie ist ein Maß für die Regelträgheit des Verstärkers. Die zur Erzielung einer Nachwirkzeit entsprechend notwendiger Länge dementsprechend groß ausgelegte Entladezeitkonstante des Kondensators im Regelkreis hat jedoch den Nachteil, daß infolgedessen auch die sogenannte Wiederbereitschaftszeit des Verstärkers, insbesondere dann, wenn er in weitem Bereich schwankende Eingangsspannungen zu verarbeiten hat, entsprechend lang ausfällt. Wobei unter Wiederbereitschaftszeit die Zeit zu verstehen ist, die z. B. bei einem plötzlichen Wechsel des Eingangsspannungspegels von höheren zu niedrigeren Werten verstreicht, bis der Verstärker seinen Verstärkungsgrad so weit erhöht hat, wie es dem Niveau seines nun relativ niedrigen Eingangspegels entspricht. Beispielsweise trifft dies bei einem mit Schwundregelung versehenen Funkempfänger zu: Damit dieser unter anderem bei kurzzeitigem Schwund nicht hochrauscht, wird seine im wesentlichen durch die Entladezeitkonstante des Kondensators im Regelkreis bestimmte Nachwirkzeit auf einen entsprechenden bestimmten Wert eingestellt. Dies hat jedoch zur Folge, daß bei länger andauerndem, besonders tiefem ,Schwund oder nach einem kurzzeitigen großen Störgeräusch für ein Mehrfaches der an sich erforderlichen Nachwirkzeit ein Empfang unmöglich gemacht ist. Ebenso ist dies z. B. der Fall bei einem Sendevolumenregler, wie er etwa bei Kurzwellensprechverbindungen sendeseitig Verwendung findet, mit der Aufgabe, stets für eine gute Aussteuerung des Senders zu sorgen, wenn z. B. auf einen lauten Sprecher ein leiser .Sprecher folgt, weil ja seine Nachwirkzeit groß genug sein muß, auf jeden Fall größer als die Dauer einer Silbe, um die Dynamik der Sprache nicht zu verfälschen und dadurch auch seine Wiederbereitschaftszeit infolge der erforderlich groß zu bemessenden Entladezeitkonstante zwangläufig relativ lang ausfällt.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für geregelte Verstärker zu schaffen, die es ermöglicht, den an derartige Verstärker zu stellenden Forderungen hinsichtlich einer die erforderliche Nachwirkzeit nicht wesentlich übersteigenden Wiederbereitsschaftszeit besser gerecht zu werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schaltungsanordnung für geregelte Verstärker gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß in den Ladekreis des Kondensators ein Integrierglied eingefügt und parallel zu dem Kondensator ein bezüglich seines Durchgangswiderstandes steuerbares elektronisches Schaltelement angeordnet ist und daß das Integrierglied derart ausgebildet ist, daß das elektronische Schaltelement niederohmig gesteuert ist, wenn ein der Laderichtung entgegengesetzter Strom in definierter Weise andauert und das elektronische Schaltelement gesperrt ist, wenn ein Strom in Laderichtung fließt.
  • Insbesondere ist vorgesehen, daß das elektronische Schaltelement ein mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke dem Kondensator parallelgeschalteter Transistor ist, dessen Basis mit der einen und dessen Kollektor mit der anderen Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung verbunden ist und daß das Integrierglied aus einem zweiten Kondensator- mit einem Lade- und einem Entlade-widerstand besteht, die derart angeordnet sind, daß der Entladewiderstand mit dem zweiten Kondensator eine Parallelschaltung bildet, die den Emitter des Transistors mit dessen Basis verbindet und der relativ hochohmige Ladewiderstand die Ausgangsklemmen der Gleichrichteranordnung überbrückt.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die aus dem zweiten Kondensator und dem Entladewiderstand bestehende Parallelschaltung durch eine Diode in der Weise überbrückt, daß eine die Basis-Emitter-Strecke des Transistors in Sperrichtung beanspruchende Spannung einen bestimmten definierten Wert nicht überschreiten kann, und zwischen den Emitter des Transistors und diejenige Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung, an die der Kollektor des Transistors angeschlossen ist, ist ein relativ hochohmiger Widerstand und zwischen dieselbe Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung und den Kollektor des Transistors eine Diode eingefügt. Die Widerstände der Schaltungsanordnung können dabei auch eine nichtlineare und/oder temperaturabhängige Strom-Spannungs-Kennlinie aufweisen. Schließlich ist vorgesehen, dem relativ hochohmigen Widerstand, der den Emitter mit der einen Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung verbindet, einen Kondensator parallel zu schalten.
  • Daraus ergibt sich als besonderer Vorteil, daß die Entladezeitkonstante des Kondensators im Regelkreis des geregelten Verstärkers so groß bemessen werden kann, daß die Verstärkungsregelung genügend träge arbeitet, ohne daß dadurch die Wiederbereitschäftszeit wesentlich beeinflußt wird: Während des Ablaufs der Nachwirkzeit ist die große Entladezeitkonstante des Kondensators wirksam; nach deren Ablauf wird z. B-. bei einem raschen Absinken des Eingangsspannungspegels des Verstärkers der Kondensator im Regelkreis mit einer sehr kleinen Zeitkonstante nahezu unverzüglich so weit entladen, wie es dem Niveau der nun niedrigen (oder gar keinen). Eingangsspannung entspricht. Dies bedeutet, daß z. B. bei Pegeleinbrüchen die Dauer der Nachrichtenverstümmelung erheblich verkürzt oder bei einer Nachrichtenübertragung mit Hilfe von Impulsen ein früher nicht mehr durchführbarer Empfang noch ermöglicht wird. Zentrale Geräte, die geregelte Verstärker mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung enthalten und die z. B. nacheinander Leitun= gen mit den unterschiedlichsten Pegelverhältnissen bedienen müssen, können entsprechend der kürzeren yrederbereitschaftszeit nun bedeutend besser ausgenutzt werden.
  • Im folgenden werden an Hand von F i g. 1 zunächst die Wirkungsweise eines bekannten geregelten VerstÄrkers und an Hand von F i g. 2 und 3 'zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Schaltungs-°anordnung nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen die Figuren in schematischer Darstellung nur das zum Verständnis unbedingt Erforderliche.
  • Bei dem in F i g. 1 schematisch dargestellten geregelten Verstärker ist mit 6 der eigentliche Verstärker, mit 1 der Eingang, mit 2 der Ausgang des Verstärkers bezeichnet. Ein Teil der Ausgangsspannung wird an den Klemmen 3, 4 des Verstärkers abgegriffen und der Gleichrichteranordnung 5 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Gleichrichteranordnung lädt den Kondensator C, in dem gegebenenfalls mehrere Sieb- und Ladekondensatoren zusammengefaßt zu denken sind. Die an dem Kondensator C stehende Spannung beeinflußt schließlich z. B. durch Veränderung der Gittervorspannung von in dem Verstärker 6 angeordneten Regelröhren, wodurch der Arbeitspunkt dieser Regelröhren verschoben wird, den Verstärkungsgrad des geregelten Verstärkers, wobei der Zusammenhang zwischen der Kondensatorspannung und dem Verstärkungsgrad des Verstärkers etwa reziprok ist. (Im Widerstand R sind dabei die Gittervorspannungs-und Gitterableitwiderstände zusammengefaßt dargestellt zu denken). Die Ladezeitkonstante des Kondensators C wird in dieser Schaltung im wesentlichen mit durch den relativ kleinen Innenwiderstand der Gleichrichteranordnung 5, die Entladezeitkonstante mit durch - den relativ hochohmigen Widerstand R bestimmt, woraus sich ein relativ rasches Ansprechen des Verstärkers auf. Pegelerhöhungen der Eingangsspannung, jedoch ein träges Reagieren auf ein Absinken des Pegels ergibt.
  • In F i g. 2 ist eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt. Dabei. entsprechen der Widerstand R, der Kondensator C und die Gleichrichteranordnung 5 in Wirkungsweise und Bedeutung den Schaltelementen in F i g. 1. Ebenso stimmen die mit 3, 4 bezeichneten Klemmen in F i g. 2 mit denen in F i g. 1 überein. Parallel zu dem Kondensator C ist nun die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors Ts angeordnet und dessen Basis an diejenige Ausgangsklemme 7 der Gleichrichteranordnung 5 angeschlossen, die jetzt über eine aus einem relativ niederohmigen Widerstand R 1 .und aus einem Kondensator C1 bestehende Parallelschaltung mit dem Emitter des Transistors Ts verbunden ist. Die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors Ts und damit die Ausgangsklemmen der Gleichrichteranordnung sind durch einen relativ hochohmigen Widerstand R 2 überbrückt. Zusammen mit dem Widerstand R 1 und dem Widerstand R 2 wirkt der Kondensator C1 als Integrierglied, das in den Ladekreis des Kondensators C eingefügt ist. Abhängig von seiner Richtung baut der im Ladekreis fließende Strom in der.Polung wechselnde Spannungen am Kondensator C1 auf.
  • Eine Eingangsspannung am Verstärker 6, die das Auftreten einer Spannung am Ausgang 2.. des Verstärkers und damit auch eine Spannung. an den Klemmen 3, 4 zur Folge hat, verursacht einen Ladestrom, der von der Klemme 7 der Gleichrichter anordnung über die Parallelschaltung R1; C1 zum Kondensator C und von diesem zur Ausgangsklemme 8 der Gleichrichteranordnung fließt. Dieser Strom lädt den Kondensator C und erzeugt dabei auch an der Parallelschaltung R l, C 1 eine Spannung. Diese an der Parallelschaltung R1; C1 auftretende Spannung liegt an- der Basis-Emitter=Strecke des Transistors Ts und sperrt ihm noch . zusätzlich. Ein Aufhören der Eingangsspannung läßt' die Spannung am Kondensator C infolge seiner großen Entladezeitkonstante R - C nur langsam abklingen. Die kleinere Spannung an dem Kondensator C 1 verschwindet jedoch infolge der relativ kleinen Zeitkonstante R 1 # C 1 rascher. Der Kondensator C kann sich jetzt außer über den Widerstand R auch über die Parallelschaltung aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator C 1 und über den Widerstand R 2 entladen. Dabei polt sich die Spannung an dem Kondensator C 1 um. Hat die Spannung an dem Kondensator C1 die Schwellspannung der Emitter-Basis-Strecke des Transistors Ts erreicht, so wird dieser nun durch einen Teil des Entladestroms durchgesteuert und entlädt jetzt den Kondensator C relativ rasch über seine Emitter-Kollektor-Strecke. Diese schnelle Entladung erfolgt nur dann restlos bis zur Ladung 0 an dem Kondensator C, wenn die Eingangsspannung am Verstärker völlig aufgehört hat; sie wird dagegen in dem Augenblick gestoppt, in dem nach einer Absenkung des Niveaus der Eingangsspannung des Verstärkers, z. B. infolge eines Pegelsprungs, der geregelte Verstärker den neuerdings hierzu passenden Verstärkungsgrad angenommen hat und demzufolge wieder ein Ladestrom für den Kondensator C zu fließen beginnt, wodurch der Transistor Ts wiederum gesperrt wird.
  • Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß nun bei einem plötzlichen Absinken des Eingangsspannungspegels des Verstärkers die Wiederbereitschaftszeit im wesentlichen gleich der Zeit ist, die zur Umladung des Kondensators C 1 benötigt wird. Da während dieser Zeit noch die große Zeitkonstante C - R für die Regelung maßgebend ist, so ist durch die Schaltungsanordnung die Forderung nach einer relativ großen Entladezeitkonstanten des Kondensators während der Nachwirkzeit und zugleich möglichst kurzer Wiederbereitschaftszeit des Verstärkers erfüllt, denn die Wiederbereitschaftszeit ist nun kaum größer als die zur Vermeidung von Verzerrungen des Nachrichteninhalts unvermeidlich notwendige- Nachwirkzeit.
  • Infolge der großen Zeitkonstante R - C fließt bei Schwankungen der Ausgangsspannung des Verstärkers nur ein intermittierender Ladestrom, der dann die mit der relativ kurzen Zeitkonstante R 1 - C 1 rasch abklingende Spannung am Kondensator C 1 jeweils wieder aufbaut. Dies bedeutet aber, daß die schnelle Entladung des Kondensators C jeweils etwas früher oder etwas später einsetzt, je nachdem, ob beim Aufhören der Verstärkerausgangsspannung ihr letzter Wert relativ klein oder relativ groß war. Dieser eventuell störende Effekt kann vermieden werden, wenn in die eben erläuterte Schaltungsanordnung einige zusätzliche Schaltelemente eingefügt werden. Die sich daraus ergebende Schaltungsanordnung ist in F i g. 3 dargestellt (im übrigen entsprechen alle in F i g. 2 und 3 gleichartig bezeichneten Schaltelemente einander). Es ist nun noch der Emitter des Transistors Ts mit der Klemme 8 der Gleichrichteranordnung durch einen Widerstand R 3 verbunden. (Parallel zu diesem Widerstand kann auch ein kleiner Kondensator C2 vorgesehen werden). Zwischen die Klemme 8 der Gleichrichteranordnung und den Kollektoranschluß des Transistors Ts ist eine Diode D 3 eingefügt, und schließlich ist die Parallelschaltung, die aus dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 besteht, durch eine weitere Diode oder auch durch eine Serienschaltung, bestehend aus mehreren Dioden D 1, D 2 überbrückt. Statt der Dioden kann auch ein anderes Schaltelement mit einer Schwellwertcharakteristik nach Art einer Zenerdiode verwendet werden.
  • Nun kann auch schon bei relativ kleinen Werten der zwischen den Ausgangsklemmen 7, 8 der Gleichrichteranordnung auftretenden Spannung ein Strom über den Widerstand R 3 und die Parallelschaltung, die aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator C1 besteht, fließen und die Sperrspannung für den Transistor Ts aufrechterhalten. Die Diode C 3 entkoppelt dabei diesen Weg gegen die am Kondensator C stehende Spannung. Die Dioden D 1, D 2 sind derart angeordnet, daß sie die Spannung an dem Kondensator C 1, die den Transistor Ts sperrt, einen bestimmten Wert nicht überschreiten lassen. Dies hat unter anderem den Vorteil, daß der Stromweg über die Parallelschaltung R 1, C 1 und den Widerstand R 3 relativ hochohmig ausgelegt werden kann, so daß nur Bruchteile der Regelleistung für diese Hilfsschaltung benötigt werden.
  • In den F i g. 1, 2 und 3 sind alle Widerstände der Einfachheit halber als ohmsche Widerstände dargestellt. Einem unter Umständen nichtlinearen: Verhalten der in dem Widerstand R zusammengefaßt zu denkenden Elemente entsprechend und um über den gesamten Regelbereich ein gewünschtes Zeitverhalten der Regelung zu erzielen, können jedoch als Widerstände R 1, R 2 und R 3 auch nichtlineare und/oder temperaturabhängige Widerstände verwendet werden.
  • Entgegen sonstigen Transistorschaltungen ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung völlig potentialungebunden und läßt sich daher gut in vorhandene Regelschaltungen einfügen. Außerdem kann sie auch dann erfolgreich eingesetzt werden, wenn nicht nur ein einziger, sondern mehrere miteinander kombinierte geregelte Verstärker verwendet werden, wie es z. B. bei gemeinsam gesteuerten Tonempfängern in der Mehrfrequenz-Code-Wahl der Fall sein kann.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für geregelte Verstärker, die im Regelkreis mindestens einen Kondensator mit einer relativ großen Entladezeitkonstante enthalten, der durch eine von der Ausgangswechselspannung des Verstärkers abgeleitete Spannung aufladbar ist und dessen Spannung den Verstärkungsgrad des geregelten Verstärkers beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ladekreis des Kondensators ein Integrierglied eingefügt und parallel zu dem Kondensator ein bezüglich seines Durchgangswiderstands steuerbares elektronisches Schaltelement angeordnet ist und daß das Integrierglied derart ausgebildet ist, daß das elektronische Schaltelement niederohmig gesteuert ist, wenn ein der Laderichtung entgegengesetzter Strom in definierter Weise andauert und das elektronische Schaltelement gesperrt ist, wenn der Strom in Laderichtung fließt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Schaltelement ein mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke dem Kondensator (C) parallelgeschalteter Transistor (Ts) ist, dessen Basis mit der einen (7) und dessen Kollektor mit der anderen (8) Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung (5) verbunden ist und daß .das Integrierglied aus einem zweiten Kondensator (C1) mit einem Lade- (R 2) und einem Entladewiderstand (R 1) besteht, die derart angeordnet sind, daß der Entladewiderstand (R1) mit dem zweiten Kondensator (C1) eine Parallelschaltung bildet, die den Emitter des Transistors (Ts) mit dessen Basis verbindet und der relativ hochohmige Ladewiderstand (R2) die Ausgangsklemmen (7, 8) der Gleichrichteranordnung (5) überbrückt.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem zweiten Kondensator (C1) und einem Widerstand (R1) bestehende Parallelschaltung durch eine Diode oder durch mehrere in Serie geschaltete Dioden (D1, D2) od. dgl. in der Weise überbrückt ist, daß eine die Basis-Emitter-Strecke des Transistors (Ts) in .Sperrichtung beanspruchende Spannung einen bestimmten definierten Wert nicht überschreiten kann.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspiuch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emitter des Transistors (Ts) und diejenige Ausgangsklemme der Gleichrichteranordnung (8), an die der Kollektor des Transistors angeschlossen ist, ein relativ hochohmiger Widerstand (R3) und zwischen dieselbe Ausgangsklemme (8) der Gleichrichteranordnung (5) und den Kollektor des Transistors eine Diode (D 3) eingefügt ist.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem relativ hochohmigen Widerstand (R 3), der den Emitter mit der einen Ausgangsklemme (8) der Gleichrichteranordnung (5) verbindet, ein Kondensator (C3) parallel geschaltet ist.
  6. 6. .Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R1, R2, R3) der Schaltungsanordnung eine nichtlineare und/oder temperaturabhängige Strom-Spannungs-Kennlinie aufweisen.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem geregelten Verstärker für die Mehrfrequenz-Code-Wahl.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2301281A1 (de) * 1972-01-11 1973-07-19 Sony Corp Schaltung zur automatischen verstaerkungsregelung
DE2323937A1 (de) * 1972-05-13 1973-11-22 Sony Corp Signalregelschaltung
DE2847706A1 (de) * 1978-11-03 1980-05-08 Licentia Gmbh Schwundregelschaltung fuer einen rundfunkempfaenger mit sendersuchlauf, insbesondere fuer einen fernsehempfaenger

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