DE1285550C2 - Auf konstante ausgangsamplitude geregelter transistorverstaerker, vorzugsweise pilotverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen auf konstante Ausgangsamplitude geregelten Transistorverstärker, vorzugsweise für Träger oder Pilote der Trägerfrequenztechnik, mit einem im Gegenkopplungsweg zwischen einer erdfreien Gegenkopplungswicklung eines Ausgangsübertragers und dem Eingang liegenden aktiven Element, welches galvanisch mit dem Ausgangsanschluß einer eine der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung liefernden Diode derart verbunden ist, daß das aktive Element durch die Differenz aus der Gleichspannung und der Vergleichsspannung einer NormalspannungsqueUe in seiner Verstärkung steuerbar ist, wobei der Eingangsanschluß der Diode über eine weitere Wicklung des Ausgangsübertragers mit dem einen Anschluß der NormalspannungsqueUe verbunden ist.

Auf dem Gebiet der Trägerfrequenztechnik sind häufig amplitudenkonstante Pilot- und Trägerverstärker erforderlich. Diese werden normalerweise als Regelverstärker ausgebildet, die Last-, Temperatur- und Eingangsspannungsschwankungen weilgehend ausregeln.

Die vorveröffentlichte USA.-Patentschrift 2 343 207 zeigt in F i g. 4 einen auf konstante Ausgangsspannung geregelten Röhrenverstärker mit einem im Gegenkopplungsweg zwischen Gegenkopplungswicklungen (55, 57) eines Ausgangsübertragers und dem Eingang liegenden aktiven Teil, welcher aus zwei Röhrentrioden (69, 71) besteht, die unmittelbar 550

mit dem Ausgang einer eine der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung liefernden Diodenschaltung (37, 39) derart verbunden sind, daß der im Gegenkopplungsweg gelegene aktive Teil durch die Differenz aus der Gleichspannung und einer Batteriespannung steuerbar ist, wobei der Eingang der Diodenschaltung über je eine Gleichrichtenvicklung mit dem einen Anschluß der Batteriespannungsquelle verbunden ist. Die beiden Röhrentrioden (69, 71) wirken hierbei als ein durch die Differenzgleichspannung steuerbarer Widerstand, der in Serie zu den Gegenkopplungswicklungen (55, 57) geschaltet ist und somit das Übertragungsmaß des Gegenkopplungspfades bestimmt. Die Gleichrichterwicklungen liegen auf der Sekundärseite eines zusätzlichen Übertragers, dessen Primärwicklung dem Ausgang des gesamten Verstärkers parallel geschaltet ist.

Weiterhin zeigt die vorgenannte USA.-Patentschrift 2 343 207 in F i g. 5 einen Verstärker, bei dem die im Gegenkopplungsweg befindlichen Röhrentrioden (77, 79) als Verstärker geschaltet sind, dessen Verstärkung durch die Ausgangsspannung eines Gleichrichters (83) steuerbar ist, dessen Eingang dem Eingang des gesamten Verstärkers parallel liegt. Parallel zu dem Ausgang des Gleichrichters (83) liegt außerdem die Serienschaltung eines Widerstandes (41) und einer Batterie, welche bei Ausbleiben der Gleichrichterspannung die Röhrentrioden (77, 79) negativ vorspannt.

In der deutschen Auslegeschrift 1 160 510 ist die Ausgangsspannungsregelung eines Transistorverstärkers beschrieben, dem ein Dioden enthaltendes Dämpfungsglied vorgeschaltet ist, deren differentiel- !er WicWstand durch eine Differenzgleichspannung gesteuert ist, die aus einer der Ausgangsspannung des Transistorverstärkers proportionalen Gleichspannung und einer Normalgleichspannung erzeugt ist, die durch eine Zenerdiode stabilisiert und einen ohmsehen Spannungsteiler einstellbar ist.

In der deutschen Auslegeschrift 1 200 368 ist ein geregelter Transistorverstärker beschrieben, in dem mit einer Differenzgleichspannung, gebildet aus einer Meßgleichspannung und einer Zenerspannung, der Gleichstromarbeitspunkt eines Transistors und damit seine Verstärkung veränderbar ist. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist dieser Arbeitspunkt durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung stabilisiert, unter anderem für den Fall, daß der Transistorverstärker keine Eingangsspannung bekommt.

In der deutschen Patentschrift 1 047 844 wird ein Niederfrequenzröhrenverstärker mit Dynamikregelung, insbesondere mit Dynamikerweiterung, beschrieben. Bei diesem Verstärker wird jedoch nicht auf konstante Ausgangsamplitude geregelt. Der ihm zugrunde liegenden Aufgabe entsprechend sollen sämtliche innerhalb eines Frequenzbandes liegenden Ampliiudenschwankungen möglichst getreu übertragen werden, wobei die sehr hohen Amplituden stärker gedämpft werden sollen als die niedrigen. Derartige Verstärker haben daher eine exponenlielle Kennlinie, während ein auf konstante Ausgangsamplitude geregelter Verstärker eine lineare Regelkennlinie aufweisen muß. Wie aus Spalte 1, Zeilen 50 bis 54 und Spalte 2, erster Absatz der vorstehend genannten Patentschrift zu entnehmen ist, ist die Regelwirkung bei dem dort beschriebenen Niederfrequenzverstärker zunächst sehr gering und kann nur durch zusätzliche Maßnahmen verbessert werden, wobei

diese Verbesserung auch nur für einen bestimmten Bereich überhaupt eintritt. Während dies bei einem derartigen Verstärker in Kauf genommen werden kann, da die Dynamikregelung ja sowieso erst bei sehr hohen Amplituden eintreten soll, ist dies bei Pilotverstärkern für Trägerfrequenzsysteme störend, da an die dort verwendeten Verstärker hohe Anforderungen an die Stabilität der Eingangsspan. ;ung gestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen auf konstante Ausgangsamplitude geregelten Verstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der günstigere Potentialverhältnisse und infolgedessen einen geringeren Schaltungsaufwand als die bekannten Verstärker dieser Art aufweist.

Ausgehend von einem Verstärker der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst daß der Verbindungspunkt der Diode mit der weiteren Wicklung als Primärwicklung des Ausgangsübertragers mit dem Kollektor eines Transistors des Verstär- ao kers verbunden ist, daß weiter die Gegenkopplungswicklung zwischen den Emitter eines das aktive Element im Gegenkopplungsweg darstellenden weiteren Transistors und den Ausgangsanschluß der Diode eingeschaltet ist und daß die Basis des weiteren Transistors an den anderen Anschluß der Normalspannungsquelle angeschlossen ist, welche durch eine Zenerdiode und einen dazu parallelgeschalteten, einstellbaren ohmschen Spannungsteiler realisier, ist.

Durch Anwendung aller dieser Maßnahmen wird die die Diode speisende, weitere Wicklung durch die Primärwicklung des Ausgangsübertragers realisierbar und eine günstige Lage der Normalspannungsquelle und der übrigen Gleichpotentiale erreicht, so daß ein lediglich drei einfache Wicklungen aufweisender Ausgangsübertrager neben der erdfreien Ausgangsspannung die Gegenkopplungsspannung und die gleichzurichtende Spannung zu liefern vermag und der weitere Vorteil entsteht, daß die Normalspannungsquelle nur durch den geringen Basisstrom des weiteren Transistors belastet ist. Durch die geringe Belastung der Normalspannungsquelle wird ein großer Einstellbereich des ohmschen Spannungsteilers und damit der Ausgangsspannung des Verstärkers erreicht, ohne Verschlechterung der Regelungseigenschäften durch den Innenwiderstand des Spannungsteilers einerseits und ohne übermäßige Belastung der Normalspannungsquelle durch einen zu niederohmigen Spannungsteiler andererseits.

Pilot- und Trägerverstärker, die auf eine konstante Ausgangsspannung geregelt sind, werden meist über eine der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung überwacht und gegebenenfalls automatisch auf eine Ersatzspannungsquelle umgeschaltet, wobei die der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung durch Gleichrichtung einer der Ausgangsspannung proportionalen Wechselspannung mittels einer Diodenschaltung erzeugt ist. Vorteilhafterweise ist diese Gleichspannung als Regelkriterium verwendet, was wegen der üblichen negativen Polarität dieser Gleichspannung gegen den geerdeten Pluspol der Batteriespannung nicht bei allen bekannten Regelverstärkern möglich ist.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Am Eingang E des geregelten Verstärkers liegt die ungeregelte Träger- bzw. Pilotspannung, die aus Entkopplungsgründen über die einen Eingangsspannungsteiler bildenden Widerstände R 1 und R 2 der Primärwicklung 1 des Eingangsübertragers Ü1 zugeführt ist. Die Sekundärwicklung 2 des Eingangsübertragers Ül speist die Basis des in Emitterschaltung arbeitenden Verstärkertransistors Tl, dessen Kollektor mit der durch den Kondensator C 6 abgestimmten Primärwicklung 5 des Ausgangsübertragers Ül und mit der Diode D verbunden ist, die an dem Kondensator Cl eine negative Gleichspannung erzeugt, die der Ausgangsspannung proportional ist. Die Ausgangsspannung wird von der Sekundärwicklung 6 des Ausgangsübertragers Ü 2 erzeugt und steht am Ausgang A des geregelten Verstärkers zu Verfügung. Die negative Gleichspannung an dem Kondensator Cl ist über einen abgleichbaren Meßspannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 12 und R 13, auf einen Spannungswert geteilt, der für Meß- und Uberwachungszwecke an der Klemme 7 zur Verfügung steht. Die Gegenkopplungswicklung 4 des Ausgangsübertragers Ül ist am Verbindungspunkt der Diode D und des Kondensators Cl angeschlossen und leitet dessen Gleichspannung über den Widerstand R 10 zum Emitter des Transistors T 2, der die Gegenkopplungsspannung verstärkt. Die verstärkte Spannung wird vom Kollektor des Transistors Tl über Hie mit dem Kondensator C1 abgestimmte Tertiärwicklung 3 des Eingangsübertragers Ül in den Eingang des Verstärkertransistors Tl gegengekoppelt.

Das Maß der Gegenkopplung ist durch die Verstärkung des Transistors Tl gegeben, die durch eine Differenzgleichspannung an seiner Emitter-Basisstrecke gesteuert ist. Die Diffcrenzgleichspannung entsieht durch Gegeneinanderschaltung zweier Gleichspannungen. Die erste ist die der Ausgangswechselspannung proportionale Gleichspannung an dem Kondensator Cl und bringt ein negatives Potential an den Emitter des Transistors Tl gegen den geerdeten Pluspol + UB der Batteriespannung. Die zweite ist eine Normalgleichspannung an dem Spannungsteilerwiderstand R 11 und bringt negatives Potential an die Basis des Transistors Tl bezogen auf Erdpotential. Im Betriebsfall überwiegt die der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung, so daß die Emitter-Basisstrecke geöffnet ist und somit ein mittlerer Arbeitspunkt und eine mittlere Verstärkung des Transistors Γ 2 im Gegenkopplungsweg besteht. Eine Erhöhung der Ausgangsspannung bewirkt eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Transistors Tl 7\\ einem größeren Kollektorgleichstrom und damit /u einer Vergrößerung der Verstärkung im Gegenkopplungsweg und einer Verkleinerung der Ansteuerung des Verstärkertransistors Tl.

Zur Erzeugung der Normalgleichspannung ist die Kathode der Zenerdiode Z mit dem geerdeten Pluspol I- UB, die Anode über den Widerstand RS mit dem Minuspol - UB der Batteriespannung verbunden. Die negative Spannung der Anode ist über die Spannungsteilerwiderslände R 9 und R11 geteilt. Der Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände R 9 und R 11 ist mit der Basis des Transistors Tl und mit dem Kondensator C 5 verbunden, der parallel zu dem Widerstand R 11 liegt und die Normalgleichspannung siebt. Um die Ausgangsspannung des geregelten Verstärkers auf einen vorgegebenen Wert einstellen zu können, ist der Widerstand R 9 von Hand veränderbar, womit die Normalgleichspannung am Widerstand R 11 und damit die geregelte

Ausgangsspannung einstellbar ist. Der einstellbare Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 9 und RIl, wird durch den Basisgleichstrom des Transistors T 2 sehr wenig belastet.

Bezüglich der Verstärkung der Gegenkopplungsspannung arbeitet der Transistor Γ 2 in Basisschaltung. Die Kollektorspannung bezieht der Transistor T 2 über die Tertiärwicklung 3 des Eingangsübertragers Ül vom Pluspol + UB der Batteriespannung. Der Verstärkertransistor Γ1 arbeitet in Emitterschaltung, die in üblicher Weise durch die in Serie geschalteten Emitterwiderstände R 5 und R 6 stromgegengekoppelt ist, wobei letzterer durch den Kondensator C 3 überbrückt ist. Der Fußpunkt des Emitterwiderstandes R 6 ist über den Widerstand R 7 mit dem Minuspol — UB der Batteriespannung und über den Kondensator CA mit Erde verbunden. Parallel zu dem Kondensator C 4 liegt eine Serienschaltung zweier Widerstände R 3 und R 4, deren Verbindungspunkt das richtige Gleichstrompotential über die Sekundärwicklung 2 des Eingangsübertragers Ü1 an die Basis des Verstärkertransistors Π liefert, das dessen Arbeitspunkt bestimmt. Der Widerstand R 4 ist durch den Kondensator C 2 überbrückt.

Der vorstehend beschriebene geregelte Verstärker nach der Erfindung ist weitgehend unempfindlich gegen Temperaturschwankungen. Der Temperaturgang wird hauptsächlich durch die stark temperaturabhängigen Halbleiter hervorgerufen. Durch das Zusammenwirken der TK-Werte des Transistors Γ 2 und

ίο die Diode D einerseits und der Zenerdiode Z andererseits, tritt eine weitgehende Temperaturkompensation auf.

Außer dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen Verstärker mit einer gesteuerten Spannungsgegenkopplung lassen sich auch Verstärker nach der Erfindung ausführen, die eine gesteuerte Stromgegenkopplung besitzen, die den Ausgangswiderstand des Verstärkers heraufsetzt, was insbesondere bei auf konstanten Ausgangsstrom geregelten Verstärkern von

so Vorteil ist, wie sie z.B. zur Ansteuerung von Eisenverzerrern verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentanspruch:

Auf konstante Ausgangsamplitude geregelter Transistorverstärker, vorzugsweise für Träger oder Pilote der Trägerfrequenztechnik, mit einem im Gegenkopplungsweg zwischen einer erdfreien Gegenkopplungswicklung eines Ausgangsübertragers und dem Eingang liegenden aktiven Element, welches galvanisch mit dem Ausgangsanschluß einer eine der Ausgangsspannung proportionale Gleichspannung liefernden Diode derart verbunden ist, daß das aktive Element durch die Differenz aus der Gleichspannung und der Vergleichsspannung einer Normalspannungsquelle in seiner Verstärkung steuerbar ist, wobei der Eingangsanschluß der Diode über eine weitere Wicklung des Ausgangsübertragers mit dem einen Anschluß der Normalspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbin- dungspunkt der Diode (D) mit der weiteren Wicklung (5) als Primärwicklung des Ausgangsübertragers (Ü2) mit dem Kollektor eines Transistors (Tl) des Verstärkers verbunden ist, daß weiter die Gegenkopplungswicklung (4) zwischen den Emitter eines das aktive Element im Gegenkopplungsweg darstellenden weiteren Transistors (Tl) und den Ausgangsanschluß der Diode (D) eingeschaltet ist und daß die Basis des weiteren Transistors (T 2) an den anderen Anschluß der NormalspannungsqueUe angeschlossen ist, welche durch eine Zenerdiode (Z) Uiid einen dazu parallelgeschalteten einstellbaren ohmsehen Spannungsteiler (R 9, R 11) realisiert ist.