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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Verstärker mit
variablem Verstärkungsgrad und einer mit der Verstärkungsänderung gekoppelten Frequenzgangänderung.
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In der elektrischen übertragungstechnik ist es oftmals erforderlich,
gleichzeitig mit der Amplitude des zu übertragenden Signals auch dessen spektrale
Zusammensetzung zu verändern. So ist es beispielsweise bei der übertragung von Sprache
und Musik wegen der Physiologie des menschlichen Ohres erwünscht, daß zur Erzielung
eines gleichbleibenden Gehöreindruckes .mit der Lautstärkeregelung auch eine Frequenzgangänderung
des Niederfrequenzverstärkers gekoppelt ist. Für eine derartige gehörrichtige Lautstärkeeinstellung
ist aus der Empfangstechnik eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der, zur Lautstärkeeinstellüng
ein mit mehreren festen Anzapfungen versehenes Potentiometer vorgesehen ist und
die Anzapfungen dieses Potentiometers durch frequenzabhängige Widerstände belastet
sind.
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Im Gegensatz dazu ist bei dem Verstärker nach der Erfindung ein Schaltkreis
vorgesehen, der zumindest zwei formgleiche, in der Amplitude durch eine Steuerspannung
gegenläufig veränderbare Signale liefert, sowie Koppelglieder mit unterschiedlichen
frequenzabhängigen Durchgangsdämpfungen, über die die Signale zu einem in Amplitude
und Frequenzgang von der Steuerspannung abhängigen Ausgangssignal addiert werden.
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Der Verstärker nach der Erfindung ist im Gegensatz zu der eingangs
erwähnten bekannten Schaltung beispielsweise für eine Fernbedienung der Lautstärkeeinstellung
in Rundfunk- und Fernsehgeräten hesonders gut geeignet. Außerdem läßt er sich zusammen'
mit der übrigen Schaltung eines Gerätes zumindest teilweise in integrierter Form
herstellen, so daß die auf die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung entfallenden
Herstellungskosten sehr niedrig gehalten werden können.
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Der Verstärker nach der Erfindung wird im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfthy dung, bei der
ein Schaltkreis mit den Transistoren 1
und 2 aufgebaut ist, die einen gemeinsamen
Emitterwiderstand 3 aufweisen. Der Kollektorkreis des Transistors 1 ist über das
frequenzabhängige Koppelglied 4 mit dem Kollektorkreis des Transistors 2 verbunden,
so daß am Kollektor 5 dieses Transistors durch Summierung das gemeinsame Ausgangssignal-
entsteht. In der in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung besteht
das frequenzabhängige Koppelglied aus einem mit Widerständen und Kondensatoren aufgebauten
Vierpol, der seines Aufbaus wegen in der Literatur, allgemein mit T-Glied bezeich-,
net wird. Diese Ausführung -für das überträgungs= glied ist bei einer Verwendung
des erfindungsgemäßen Verstärkers für eine gehörrichtige Lautstärkeeinstellung besonders
günstig. Doch sind insbesondere auch im Hinblick auf andere Anwendungen der Erfindung
andere Ausführungsformen für dieses Koppelglied denkbar. Dem T-Glied in der F i
g. 1 sind ein- bzw. ausgangsseitig die Kollektorwiderstände 6 und 7 der beiden Transistoren
1 und 2 parallel geschaltet. Der die Kollektoren der beiden Transistoren verbindende
Längszweig dieses T-Gliedes besteht aus einer Serienschaltung von zwei Widerständen
8 und 9, der dem Kondensator 10 parallel geschaltet ist, während der Querzweig von
einem Kondensator 11 gebildet wird, der den Punkt zwischen den beiden Widerständen
8
und 9 mit der Stromzuführung 12 verbindet. Die Änderung des Signals am Punkt
5 erfolgt durch Variieren der Basisvorspannungen an den Transistoren 1 und 2.
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Es können dabei beispielsweise die Vorspannungen an beiden Transistoren
gegenphasig geändert werden, oder es ist auch möglich, einem der Transistoren über
einen Spannungsteiler eine feste Vorspannung zuzuführen und nur die Spannung an
der Basis des anderen Transistors zu variieren. In beiden Fällen wird durch das
Variieren der Basisvorspannung(en) die Stromverteilung in den Transistoren und damit
auch die Größe der an den Kollektoren stehenden Signale verändert, so daß sich nach
der Summierung der Signale am Punkt 5 ein in seiner Größe und spektralen Zusammensetzung
änderndes Ausgangssignal ergibt.
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In dem in der F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden den Basiskontakten der beiden Transistoren Vorspannungen zugeführt, die sich
mit Hilfe des Potentiometers 13, das mit seinem Schleifer an dem Spannungsnullpunkt
14 liegt und Teil zweier mit den Widerständen 15 und 16 bzw. 17 und 18 aufgebauter
Spannungsteiler ist, gegenläufig verändern lassen. Die Vorspannungen liefert dabei
eine in Serie mit der Signalquelle 19 liegende Gleichspannungsquelle 20. Diese Serienschaltung
von Gleichspannungsquelle und Signalquelle läßt sich beispielsweise dadurch realisieren,
daß die erfindungsgemäße Schaltung mit einer vorhergehenden Stufe gleichstrommäßig
gekoppelt ist. Ist dieses aus irgendwelchen Gründen nicht möglich öder nicht erwünscht,
so können beispielsweise die Basisanschlüsse beider Transistoren über je einen zusätzlichen
Widerstand mit der Stromzuführung 12 verbunden werden.
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Um sicherzustellen, daß an beiden Transistoren amplituden- und phasengleiche
Signalspannungen anliegen, ist bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ein Kondensator
21 vorgesehen, der die Basisanschlüsse dieser Transistoren- -wechselstrommäßig miteinander
verbindet. Ein weiterer Kondensator 22 liegt dem Widerstand 18 parallel. Dieser
sorgt dafür, daß die Ausgangsspannung am Punkt 5 mit Sicherheit den Wert Null annimmt,
falls der Schleifer des Potentiometers 13 bis an den rechten Potentiometeranschlag
verschoben wird.
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Eine- weitere..Ausführungsform der Erfindu,ng ist in der F i g. 2
gezeigt. Auch -diese Schaltung besitzt wieder zwei Transistoren 1 und 2, deren Kollektorkreise
über ein frequenzabhängiges Koppelglied miteinander verbunden-sind, so daß am Kollektorpunkt
5 des Transistors 2 das gemeinsame Ausgangssignal entsteht. Diesen=- beiden -Transistoren
ist bei -`dieser Ausführungsform der Erfindung ein dritter Transistor 23 parallel
geschaltet, und zwar so, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen der Stromversorgung
12 und den Emitteranschlüssen der beiden Transistoren 1 und 2 liegt. Die Ströme
aller drei Transistoren fließen über den gemeinsamen Emitterwiderstand 3. Die Basisanschlüsse
der Transistoren sind über die Widerstände 24 und 25 gleichstrommäßig miteinander
verbunden, so daß durch gegenläufiges Verändern der den Basisanschlüssen der Transistoren
22 und 23 zugeführten Gleichspannungen die Stromverteilung in den drei Transistoren
und damit auch das Signal am Punkt 5 in seiner
Größe und spektralen
Zusammensetzung verändert wird. Diese Schaltung hat jedoch gegenüber der in der
F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung den Vorteil, daß die Ausgangsspannung
am Punkt 5 auch ohne den den Widerstand 18 überbrückenden Kondensator 22 mit dem
Potentiometer 13 auf den Wert Null geregelt werden kann und somit bei dieser Ausführungsform
ein Signalfiuß über das Potentiometer vermieden wird. Diese vorteilhafte Eigenschaft
des in der F i g. 2 gezeigten Verstärkers ergibt sich daraus, daß beim Verändern
der Basisvorspannungen in Richtung zu kleiner werdenden Ausgangssignalen hin schließlich
der gesamte Strom durch den Transistor 23 fließt, während die Transistoren 1 und
2 gesperrt sind und somit die Signale an den Kollektoren dieser Transistoren sowie
auch deren Summensignal am Punkt 5 den Wert Null angenommen haben.
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Das gegenläufige Verändern der Basisvorspannungen erfolgt beispielsweise
wieder mit Hilfe des Potentiometers 13, dessen Schleifer mit dem Spannungsnullpunkt
14 der Schaltung verbunden ist und dessen durch die jeweilige Schleiferstellung
bestimmten Teilabschnitte Bestandteile der Spannungsteiler 18, 26 bzw. 27, 28 zwischen
der Stromversorgung 1.2 und diesem Spannungsnullpunkt 14 sind. Die Basis des Transistors
2 ist mit dem Spannungsteilerpunkt zwischen den beiden Widerständen 18 und 26 und
die Basis des Transistors 23 mit dem Punkt zwischen den Widerständen 27 und 28 verbunden.
Das Signal wird der Schaltung über den Koppelkondensator 29 zugeführt.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß selbstverständlich
die in der F i g. 2 aufgezeigte Methode zur Einstellung der Basisvorspannung nur
eine von vielen Möglichkeiten darstellt. So ist es beispielsweise auch denkbar,
daß die Basisanschlüsse der beiden Transistoren nicht mit variablen Spannungsteilern,
sondern an Stelle davon mit irgendwelchen Vorstufen gleichstrommäßig verbunden sind,
wobei dann zum Variieren der Ausgangsspannung an Punkt 5 die Arbeitspunkte dieser
Vorstufen verändert werden können.
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Bei Verwendung des in der F i g. 2 gezeigten Verstärkers für eine
gehörrichtige Lautstärkeeinstellung ist das frequenzabhängige Koppelglied 4 am zweckmäßigsten
wieder als T-Glied ausgebildet, wie es im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschrieben
wurde.
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Für eine Fernbedienung der Lautstärkeeinstellung beispielsweise von
Rundfunk- und Fernsehgeräten, für die sich der Verstärker nach der Erfindung besonders
gut eignet, wird das Potentiometer außerhalb des jeweiligen Gerätes in der Fernbedienungseinrichtung
angeordnet und über drei Leitungen 30, 31 und 33 mit dem erfindungsgemäßen Verstärker
verbunden.
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Bei den in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung
wurde angenommen, daß Transistoren vom npn-Typ verwendet werden. Die Stromzuführung
12 ist demnach mit dem positiven Pol und der Spannungsnullpunkt 14 der Schaltung
mit dem negativen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Selbstverständlich
eignen sich für die Verstärkerschaltung nach der Erfindung auch Transistoren vom
pnp-Typ, wobei dann lediglich die Polung der Versorgungsspannung geändert werden
muß.