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In der Trägerfrequenztechnik treten beispielsweise bei einem Vierdraht-120-Kanalsystem
auf 1,3 mm starken styroflexisolierten Kabelleitungen Verstärkerfeldlängen von Zwischenverstärker
zu Zwischenverstärker auf, die in einem Bereich von wenigen 100 m bis zu maximal
23 km Länge variieren. Die Dämpfung der Leitung ist dabei abhängig von der Leitungslänge,
der Frequenz, der Temperatur und von Fertigungstoleranzen. Jeder Zwischenverstärker
hat die Dämpfung eines Verstärkerfeldes zu kompensieren.
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Nun ist es unwirtschaftlich, jeden Zwischenverstärker für sein zugehöriges
Verstärkerfeld zu fertigen, vielmehr soll jeder einzelne so gebaut sein, daß er
für alle vorkommenden Einsatzfälle angepaßt werden kann.
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Bei mit Röhren bestückten Leitungsverstärkern ist es zu diesem Zweck
bekannt, zur Grobentzerrung der Leitungsdämpfung dem Verstärker einen in zwei Stufen
umschaltbaren Vierpol-Vorentzerrer vorzuschalten und in einen Gegenkopplungskreis
vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers einen feinstufigen Entzerrer anzuordnen,
der die Verstärkung im unteren Übertragungsfrequenzbereich absenkt und somit den
Geräuschabstand zum Grundrauschen bei frequenzunabhängigem Sendepegel verbessert.
Neben der notwendigen Längenentzerrung dient der feinstufige Entzerrungsregl:er
auch zur Temperaturentzerrung von Hand. Da der Eingangs- und der Ausgangskreis des
Röhrenverstärkers im nicht gegengekoppelten Zustand sehr hochohmig sind, ist es
möglich, den feinstufigen Entzerrungsregler relativ einfach aufzubauen und zusätzlich
durch einen parallelgeschalteten Niveauregler zu ergänzen, mit dem man ohne Beeinflussung
des Entzerrungsreglers die Verstärkung des Röhrenverstärkers frequenzunabhängig
einstellen kann.
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Beim Ersatz der Röhren durch Transistoren liegt es zunächst nahe,
die bekannte Grundschaltung mit dem Gegenkopplungsweg unverändert zu übernehmen.
Überlegungen und Untersuchungen im Rahmen der Erfindung haben jedoch ergeben, daß
ein dreistufiger Verstärker mit Transistoren in Emitterschaltung - obwohl eine ausreichende
Verstärkung mit ihm erreichbar ist - nicht den entsprechenden Röhrenverstärker zu
ersetzen vermag. Es ergeben sich nämlich mit Transistoren in einer derartigen Schaltungsanordnung
äußerst niederohmige Gegenkopplungskreise, so daß die Entzerrungsnetzwerke nicht
mehr in einfacher Weise realisierbar sind und auch nicht mehr gegeneinander im notwendigen
Maße entkoppelt werden können. Zudem kann der hinsichtlich des Rauschens optimale
Generatorwiderstand der ersten Stufe (100 bis 1000 52) nicht mehr ohne weiteres
eingehalten werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistor-Breitbandverstärker,
insbesondere Trägerfrequenz-Leitungsverstärker zu schaffen, mit dem auch vielfältige
Entzerrungs- und Einstellfunktionen in einfacher Weise erfüllt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gegengekoppelter
Vorverstärker und ein gegengekoppelter Endverstärker in Kette geschaltet sind, daß
ein Seriengegenkopplungssignal des Ausganges des Vorverstärkers dem Eingang eines
ersten Gegenkopplungsnetzwerkes zugeführt ist, dessen Ausgangssignal in gemischter
Serien-Parallel-Einspeisung in den Eingang des Vorverstärkers zurückgeführt ist
und daß ein gemischtes Serien-Parallel-Gegenkopplungssignal des Ausganges des Endverstärkers
dem Eingang eines zweiten Gegenkopplungsnetzwerkes zugeführt ist, dessen Ausgangssignal
in Serieneinspeisung in den Eingang des Endverstärkers zurückgeführt ist.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß zur Entzerrungseinstellung
abhängig von verschiedenen Parametern eine größere Zahl von vollkommen voneinander
entkoppelten Stellen für Entzerrer ohne Verstärkungsverlust entstehen. Ein weiterer
Vorteil liegt in der relativen Hochohmigkeit zwischen den beiden einzelnen Verstärkern
und der Möglichkeit, am Eingang und Ausgang des Gesamtverstärkers aktiv anpassen
zu können, wobei der optimale Rauschwiderstand am Eingang berücksichtigt werden
kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Eingang des ersten
Gegenkopplungsnetzwerkes an eine Emitterimpedanz des in Emitterschaltung betriebenen
letzten Transistors des Vorverstärkers angeschlossen sein, so daß der Ausgang des
Vorverstärkers besonders hochohmig und vom ersten Gegenkopplungsnetzwerk entkoppelt
ist. Sodann kann am Ausgang des zweiten Gegenkopplungsnetzwerkes eine Emitterimpedanz
des ersten in Emitterschaltung betriebenen Transistors des Endverstärkers angeordnet
sein, so daß der Eingang des Endverstärkers ebenfalls besonders hochohmig und vom
zweiten Gegenkopplungsnetzwerk entkoppelt ist. Beide Maßnahmen -kombiniert ergeben
eine für gegengekoppelte Transistorverstärker vergleichsweise sehr hochohmige Anpassung
zwischen den beiden Einzelverstärkern, so daß ein im Kollektorkreis befindlicher
Arbeitsscheinwiderstand des letzten Transistors des Vorverstärkers in besonders
vorteilhafter Weise mit einem vorgegebenen Frequenzgang ausgestattet und damit als
vollkommen entkoppelter Zweipolentzerrer mit geringem Bauteileaufwand ausgebildet
werden kann.
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Für weitere Entzermngsmaßnahmen können die Emitterimpedanz des letzten
Transistors des Vorverstärkers und/oder die Emitterimpedanz des ersten Transistors
des Endverstärkers einen vorgegebenen Frequenzgang aufweisen. Eine vorteilhafte
Anordnung zur Durchführung der Serien-Parallel-Gegenkopplung am Eingang des Gesamtverstärkers
ist dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Transistor des Vorverstärkers ein Eingangsübertrager
vorgeschaltet ist, dessen Sekundärwicklung mit dem Ausgang des ersten Gegenkopplungsnetzwerkes
verbunden und mit ihrem Fußpunkt über einen ohmschen Widerstand geerdet ist.
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Eine bevorzugte Ausführungsform für die Serien-Parallel-Gegenkopplung
am Ausgang des Gesamtverstärkers ist dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des
zweiten Gegenkopplungsnetzwerkes eine über einen Vorwiderstand mit einem Ausgangsübertrager
verbundene Emitterimpedanz des letzten in Emitterschaltung betriebenen Transistors
des Endverstärkers angeordnet ist.
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Dabei kann die Emitterimpedanz des letzten Transistors des Endverstärkers
als Spannungsteiler ausgebildet sein, und es kann weiter der Abgriff des Spannungsteilers
über einen Längswiderstand mit der Emitterimpedanz des ersten Transistors des Endverstärkers
verbunden sein. Durch diese Maßnahmen wird ohne Beeinflussung der Entzerrerfunktionen
eine einfache und günstige Niveaueinstellungsmöglichkeit geschaffen.
Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.
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In F i g. 1 ist eine Verstärkeranordnung dargestellt, die das Prinzip
der Erfindung verdeutlicht. Der Vorverstärker umfaßt zwei Transistorstufen
T 1 und T2, der Endverstärker dagegen drei Transistorstufen T3,
T 4 und T 5. Alle Transistoren T 1 bis T 5 sind in Emitterschaltung
betrieben. Der zweite Transistor T2 des Vorverstärkers ist emitterseitig über die
Emitterimpedanz R 2 mit dem Nullpotential (Erde) verbunden. Das Seriengegenkopplungssignal
dieser Stufe wird am Emitter des Transistors T2 abgegriffen und dem Eingang des
ersten Gegenkopplungsnetzwerkes FE zugeführt. Durch diese Art der Auskopplung des
Gegenkopplungssignals wird der Kollektorkreis des Transistors T2 vergleichweise
sehr hochohmig und von dem vorgenannten Gegenkopplungsweg vollkommen entkoppelt.
Der erste Transistor T1 des Vorverstärkers wird durch die Sekundärwicklung des Eingangsübertragers
Ü1 gespeist. Zum Zwecke der gemischten Serien-Parallel-Einspeisung des Gegenkopplungssignals
in den Eingang des Vorverstärkers ist der Fußpunkt der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers
Ü1 über einen ohmschen Widerstand R 1 mit dem Nullpotential (Erde) verbunden und
eine Anzapfung dieser Sekundärwicklung mit dem Ausgang des ersten Gegenkopplungsvierpols
FE. Durch diese Art der aktiven Anpassung des Eingangswiderstandes läßt sich an
der Primärwicklung des Eingangsübertragers ü1 ein definierter Eingangsscheinwiderstand
RE,, erzielen, an den der dem Eingangsübertrager Ü1 vorgeschaltete Vorentzerrer
VE angepaßt ist.
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Im Kollektorkreis des zweiten und letzten Transistors T2 des Vorverstärkers
liegt der Arbeitsscheinwiderstand R 3, an den die Basis des ersten Transistors T3
des Endverstärkers angeschlossen ist. Weiter liegt im Kollektorkreis des letzten
Transistors T5 des Endverstärkers die Primärwicklung des Ausgangsübertragers Q12,
deren Sekundärwicklung den Ausgang der gesamten Verstärkeranordnung darstellt und
deren Tertiärwicklung ein der Ausgangsspannung proportionales Signal über den Vorwiderstand
R 7 an den Emitter des letzten Transistors T 5 führt, welcher über
eine Emitterimpedanz R 6 mit dem Nullpotential verbunden ist. Ein Längswiderstand
R 5 führt das Gegenkopplungssignal vom Emitter des letzten Transistors T5 zum Emitter
des ersten Transistors T3 des Endverstärkers. Der Emitter dieses Transistors T3
ist über eine Emitterimpedanz R 4 ebenfalls mit dem Nullpotential verbunden. Durch
die reine Serieneinspeisung des Gegenkopplungssignals in den Emitterkreis des Transistors
T3 entsteht ein vergleichsweise sehr hochohmiger Eingangsscheinwiderstand REE in
den Eingang des Endverstärkers. Andererseits wird durch die gemischte Reihen-Parallel-Gegenkopplung
am Ausgang des Endverstärkers T5 eine aktive Anpassung an den Lastwiderstand erzielt.
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In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Trägerfrequenz-Leitungsverstärkers
dargestellt, der im allgemeinen der grundsätzlichen Anordnung nach F i g. 1 entspricht.
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Das erste Gegenkopplungsnetzwerk FE stellt dabei einen ein- und ausschaltbaren
Vierpol-Festentzerrer dar, und der Vorentzerrer VE ist als einstellbarer Entzerrer-Vierpol
ausgebildet. Darüber hinaus sind die Impedanzen R 2, R 3, R 4 und R 6 als einstellbare
Zweipole R 2', R 3', R 4' und R 6' ausgeführt. Die Emitterimpedanz R 2 des letzten
Transistors T 2 des Vorverstärkers ist als feinstufiger Regler R 2' zur Längen-Feinentzerrung
ausgebildet, der die Verstärkung im unteren Übertragungsbereich absenkt und somit
den Geräuschabstand zum Grundrauschen bei frequenzunabhängigem Sendepegel verbessert.
Der Arbeitsscheinwiderstand R 3 des Transistors T2 bildet einen einstellbaren Zusatzentzerrer
R 3' für aufgelaufene Entzerrungsfehler. Trotz niederohmiger Transistorkreise und
aktiver Anpassung der Ein- und Ausgangsscheinwiderstände der gesamten Verstärkeranordnung
können auch für den nicht in Gegen-
kopplungswegen liegenden Zusatzentzerrer
die Arbeitswiderstände so gewählt werden, daß sich optimal kleine Spulen und Kondensatoren
ergeben.
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Die Emitterimpedanz R 4 des ersten Transistors T3 des Endverstärkers
stellt einen Temperaturentzerrer R4' dar, der vom Leitungspiloten des Trägerfrequenzsystems
steuerbar ist. Weiter ist die Emitterimpedanz R 6 des letzten Transistors T5 des
Endverstärkers als veränderbarer Spannungsteiler R6' ausgeführt und dient der frequenzunabhängigen
Niveauregelung. Dabei sind durch den ohmschen Längswiderstand R 5, der an den Abgriff
des Spannungsteilers R 6' angeschlossen ist, der Temperaturentzerrer R 4' und der
Niveauregler R 6' voneinander entkoppelt.
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Zusammen mit dem in zwei Stufen umschaltbaren Vorentzerrer VE können
mit dem Leitungsverstärker nach F i g. 2 1,3 mm starke styroflexisolierte Kabelleitungen
mit Längen von 6 bis 23 km entzerrt werden. Es wird für keines der fünf Stellglieder
eine zusätzliche Verstärkung benötigt. Da zudem der größere Teil der Entzerrer im
Gegenkopplungsweg liegen, ergeben sich optimale Geräuschverhältnisse, und da die
Entzerrer relativ hochohmig belastet und als Zweipole ausgeführt sind, kann der
Bauteileaufwand sehr niedrig gehalten werden.