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Schaltungsanordnung mit einer in der Dämpfung regelbaren Sperrkreischarakteristik
für Hochfrequenz-Verstärker Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
für Hochfrequenz-Verstärker mit einer Sperrkreischarakteristik, deren Dämpfung regelbar
ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist ursprünglich für den Eingang von
transistorisierten ZF-Stufen von Fernsehempfangsgeräten entwickelt worden, doch
beschränkt sich die Anwendung nicht darauf. Sie läßt sich mit Vorteil in anderen
Fällen verwenden, bei denen ein ähnlicher Zweck zu erfüllen ist.
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Die Hochfrequenz-Verstärkerstufen von Empfangsgeräten müssen im allgemeinen
geregelt werden, da sich die Empfangsfeldstärken unter Umständen um mehrere Zehnerpotenzen
ändern können. Es ist wünschenswert, daß sich die Empfindlichkeit eines Empfängers
im umgekehrten Verhältnis ändert als die Feldstärke, damit die Ausgangsspannung
konstant bleibt. Für diese Verstärkungsregelung nutzt man üblicherweise die nichtlinearen
Eigenschaften bestimmter Bauelemente, wie Röhren, Transistoren oder Dioden, aus.
Eine einer entsprechenden Steuerelektrode zugeführte Regelspannung verändert den
Arbeitspunkt auf der nichtlinearen Kennlinie, so daß der Verstärkungsgrad für die
Hochfrequenzspannung sich ebenfalls ändert. Neben dieser durch eine Vielzahl von
Ausführungen bekannten Methode sind die mechanisch zu bedienenden Abschwächungsglieder
erwähnenswert. Diese sind häufig als Nah-, Fern-Umschalter oder steckbare Anordnung
ausgebildet und bestehen aus Widerstandskombinationen. Ihr wesentlicher Nachteil
ist darin zu sehen, daß zusätzlich mechanische Elemente erforderlich sind, die zum
Teil sehr aufwendig sind, einem Verschleiß unterliegen und auch nicht trägheitslos
arbeiten.
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Der erfindungsgemäße Aufbau dient insbesondere dazu, die Verhältnisse
bei der Regelung von Hochfrequenz-Transistor-Stufen zu verbessern.
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Da die Steuerkennlinie von Transistoren gegenüber Röhren kurz ist,
ergeben sich bei der Regelung von Transistoren besondere Schwierigkeiten. Der Regelumfang
ist oft nicht ausreichend, und von bestimmten Eingangsspannungen an aufwärts treten
Verzerrungen auf. Die erfindungsgemäße Anordnung vergrößert für diese Fälle den
Regelumfang.
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Dafür wird erfindungsgemäß der Transistor einer geregelten Hochfrequenz-Verstärkerstufe
als Gleich-und Wechselspannungsverstärker betrieben, wobei der Gleichspannungsverstärker
an den Basiskreis dieser Stufe eine Gleichspannung abgibt, deren Größe die Dämpfung
eines Sperrkreises bestimmt. Die Spule des Sperrkreises ist zweckmäßigerweise bifilar
gewickelt, um gleichzeitig einen festgekoppelten übertrager zu erhalten. Schaltet
man das Ende des ersten Wicklungsteiles mit dem Anfang des zweiten Wicklungsteiles
zusammen und legt diesen Punkt an einen veränderlichen Widerstand, dann erhält man
in Abhängigkeit von der Größe des Widerstandes eine sich ändernde Dämpfung für den
Übertragungsbereich des Sperrkreises.
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Der Aufwand für die erfindungsgemäße Schaltung ist sehr gering. Der
Regelumfang hängt von der Güte des Sperrkreises, der zu übertragenden Bandbreite
und der Widerstandsänderung ab und kann durch entsprechende Dimensionierung den
verschiedenen Erfordernissen leicht angepaßt werden. Mit kleiner werdender Bandbreite
vergrößert sich naturgemäß der Regelumfang, da die Güte des Sperrkreises hierbei
größer gewählt wird. Als veränderlicher Widerstand läßt sich vorteilhafterweise
eine Diode verwenden.
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Die vorstehend angeführte Ausbildung eines Sperrkreises auch als Übertrager,
in dessen Fußpunkt ein Widerstand geschaltet ist, ist an sich bekannt.
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Hierbei wird ein derart aufgebauter Sperrkreis zur Dämpfung eines
Hochfrequenzbereiches benutzt und der Widerstand auf einen gewünschten optimalen
Dämpfungswert fest eingestellt. Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung die Dämpfung
eines Sperrkreises selbsttätig in Abhängigkeit von der Größe einer zugeführten Signalamplitude
zwischen annähernd ungeschwächter Übertragung und einer maximalen Dämpfung der Signale
geregelt. Als Widerstand ist dafür ein veränderlicher Widerstand erforderlich. Zwar
ist bekannt, den übertragungsbereich eines Netzwerkes durch einen veränderlichen
Widerstand zu regeln, doch wird dabei nicht die Dämpfung, sondern die Durchlaßbreite
geregelt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Prinzipschaltbildern näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines Sperrkreises
mit einer gesteuerten Diode als veränderlichem Widerstand, F i g. 2 die zu F i g.
1 zugehörige Figur für den Fall, daß der Widerstand der Diode einen sehr großen
Wert besitzt, so daß sein Leitwert vernachlässigt werden kann, F i g. 3 die zweite
zu F i g. 1 zugehörende Figur für den Fall, daß der Widerstand der Diode verhältnismäßig
klein ist, und F i g. 4 eine Schaltungsanordnung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen.
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Zur Erklärung des erfindungsgemäßen Gegenstandes erscheint es zweckmäßig,
die Wirkungsweise des in seiner Dämpfung regelbaren Sperrkreises vorweg darzustellen.
Nachstehend wird daher erst eine Beschreibung des Sperrkreises gegeben, insbesondere
auch deswegen, weil die Art seiner Anwendung in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
eines der erfindungsgemäßen Merkmale bildet.
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Die F i g. 1 bildet die Induktivität eines bifilar gewickelten Übertragers
1 mit dem Kondensator 2 einen Parallelkreis 3, der als Sperrkreis für das zu übertragende
Frequenzband wirksam ist. Der Sperrkreis 3 liegt zwischen einer Hochfrequenzquelle
4 mit dem Innenwiderstand 5 und einer Verstärkerstufe, dargestellt durch einen Ersatzwiderstand
6. Die entsprechenden Anschlußklemmen sind mit 12, 13, 14 und 15 bezeichnet.
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Der bifilar gewickelte Übertrager 1 besteht aus den beiden
Wicklungen 7 und 8, wobei das Ende der Wicklung 7 mit dem Anfang der Wicklung 8
zusammengeschaltet ist und den Verbindungspunkt 9 mit dem durch eine Diode 10 dargestellten
veränderlichen Widerstand bildet. Die in den Anschlüssen 16, 17 zugeführte
Regelspannung U, verändert in gewünschter Weise den Widerstandswert der Diode
10.
Ein Siebkondensator 11 verhindert Rückwirkungen der Hochfrequenz auf die
nicht dargestellte Regelspannungsquelle.
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Der Übertrager 1 wirkt als Induktivität für den Sperrkreis 3 und je
nach Größe des Widerstandswertes der Diode 10 als Übertrager. Die Zusammenhänge
lassen sich leicht durch die in F i g. 2 und 3 dargestellten beiden Extremfälle
überblicken. F i g. 2 gilt für den Fall, daß der Widerstand der Diode
10
einen sehr großen Wert besitzt, so daß sein Leitwert vernachlässigt werden
kann. Dies tritt dann ein, wenn die Regelspannung U, negativer wird und die Diode
sperrt. Die Wicklungen 7 und 8 des Übertragers 1
bilden hierbei
eine reine Induktivität. Das bedeutet, daß bei dieser Regelspannung U, das zu übertragende
Frequenzband im Verhältnis des Resonanzwiderstandes zum Verbraucherwiderstand 6
an den Klemmen 14,15 abgeschwächt auftritt. Mit positiver werdender Regelspannung
U, verkleinert sich der Widerstand der Diode 10. Die Wicklungen 7 und 8 wirken dadurch
als Übertrager mit einem Übersetzungsverhältnis von annähernd 1:1.
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Die von den Klemmen 12, 13 zu den Klemmen 14,
15
übertragene Spannung kann man sich jetzt aus zwei Anteilen bestehend denken. Zur
Erläuterung dafür dient F i g. 3. In dieser Figur ist der Diodenwiderstand als Widerstand
dargestellt und mit 18 bezeichnet. Die Übertragung des Frequenzbandes erfolgt zu
einem Teil über den Parallelkreis, wobei keine Phasenänderung auftritt. Hinzu kommt
die Übertragung durch den Übertrager 1 mit einer Phasendrehung von 180°. Die Größe
der übertragenen Amplitude durch den Übertrager 1 hängt annähernd von dem Widerstandsverhältnis
zwischen der Wicklung 7 und dem Widerstand 18 ab. Der Spannungsabfall über den Widerstand
18 schwankt entsprechend der sich bei veränderlicher Regelspannung U, ändernden
Größe des Widerstandes 18.
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Bei vernachlässigbar kleinem Widerstand 18 würde die gesamte Eingangsspannung
an den Klemmen 12,
13 über den Übertrager 1 übertragen werden. Die Schaltung
würde in diesem Fall das Frequenzband ungeschwächt durchlassen. Der andere Extremfall
tritt bei einem endlichen Widerstand 18 dann ein, wenn die Größen der übertragenden
Amplituden vom Parallelkreis 3 und vom Übertrager 1 gleich sind.
Da
beide Werte zueinander eine Phasenverschiebung von 180° besitzen, löschen
sich hierbei die Amplituden aus. Bei entsprechender Dimensionierung des Schaltungsaufbaues
läßt sich durch eine Regelspannung U, ein genügender Regelumfang erzielen, worunter
das Verhältnis von Eingangsamplitude zu abgeschwächter Amplitude zu verstehen ist.
Es ist erkennbar, daß die Verhältnisse idealisiert dargestellt sind. Zum Beispiel
tritt auch eine Phasendrehung durch den Kondensator 2, die Wicklung 8 und den Widerstand
18 ein.
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F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen. Die Schaltungsanordnung gehört zu einem ZF-Verstärker eines Fern-Sehempfängers.
Die Bezugszeichen der vorangegangenen Figuren sind beibehalten worden, sofern es
sich dabei um schon beschriebene Elemente handelt. Der Sperrkreis ist einer ersten
Fernseh-ZF-Stufe vorgeschaltet. Die ZF-Stufe besteht aus einem Transistor 19, dem
die Betriebsspannung + U über einen durch einen Kondensator 28 abgeblockten Arbeitswiderstand
27 zugeführt wird. Über den Widerstand 29 erhält die Basis des Transistors 19 eine
aus der sogenannten getasteten Regelstufe gewonnene Regelspannung U, zugeführt.
Für die Regelspannung U2 ist der Transistor 19 als Gleichspannungsverstärker wirksam.
Aus dem Kollektorkreis wird nach einem Siebglied mit den Kondensatoren 20, 21 und
11 und den Induktivitäten 22 und 23 die Regelspannung U, für den Sperrkreis gewonnen.
Die zweckmäßige Größe für die Regelspannung U, wird durch die Widerstände 24 und
25 mitbestimmt. Gleichzeitig dient der Transistor 19 als Verstärker für das ZF-Signal.
Vom Ausgang des Kollektors überträgt eine Verbindungsleitung 26 das ZF-Signal zu
weiteren nicht mit dargestellten Stufen.
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Das zur Basis des Transistors 19 geführte ZF-Signal wird vorn
Kanalwählerausgang induktiv durch die Wicklung 30 eines nicht näher dargestellten
Kopplungsnetzwertes über die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung geführt. Die Kapazität
2 für den Sperrkreis 3 wird durch die Spulenkapazität des Übertragers 1 gebildet.
Die Wirkung des geregelten Sperrkreises in dieser Zusammenschaltung entspricht völlig
der bereits beschriebenen. Der erfindungsgemäße Schaltungsaufbau unterstützt mit
geringem Aufwand wirkungsvoll die Verstärkungsregelung, so daß die Gesamtschaltung
den durch die großen Eingangsfeldstärkenunterschiede bedingten großen Anforderungen
vollauf genügt.
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Zu der Verwendung eines bifilar gewickelten Übertragers in der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung soll noch folgendes bemerkt werden: Ein bifilar
gewickelter
Übertrager besitzt bekanntlich den Vorteil, daß die Kopplung zwischen den Wicklungen
sehr fest ist. Aus diesem Grund erweist sich seine Anwendung in der erfindungsgemäßen
Schaltung oft als vorteilhaft. Ebenfalls können auch Übertrager verwendet werden,
die nicht bifilar gewickelt sind, sofern in bestimmten Schaltungen ihre Anwendung
wünschenswert erscheint.