DE1466459A1

DE1466459A1 - Schaltung zur selbsttaetigen Verstaerkungsregelung eines Transistorempfaengers

Info

Publication number: DE1466459A1
Application number: DE19641466459
Authority: DE
Inventors: Heinz Rinderle
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-05-12
Filing date: 1964-05-12
Publication date: 1969-01-02

Description

Schaltung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung eines Transistorempfängers Die selbsttätige Verstärkungeregelung eines Empfängers für den Empfang amplitudenmodulierter Schwin gungen (AM-Empfang) ist erforderlich, um erstens eine von der Stärke des Empfangssignals möglichst unabhängige NF-Ausgangsspanniing zu erhalten und um zweitens eine Übersteuerung von EF- und ZF-Stufen durch starke Empfangssignale zu vermeiden. Wenn die selbsttätige Verstärkungsregelu#ig sowohl auf die Eingangsstufe als auch auf den ZF-Verstärker wirkt, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt werden.
So darf bekanntlich die Regelung der Eingangsstufe erst oberhalb eines Schwellenwertes des empfangenen Signale einsetzen, bei dem das Signal/Rausch-Verhältnis genügend groß ist, während die Regelung des ZF-Verstärkers schon bei sehr schwachen Signalen ohne Nachteil auf das Signal/Rausch-Verhältnis einsetzen darf. Andererseits muß die Regelsteilheit.für die Vorstufe ausreichend groß bemessen sein, damit eine vorzeitige übersteuerung von nachfolgenden Stufen vermieden wird. Die Erfindung löst die Aufgabe, in einem Transistorempfänger die beiden genannten Bedingungen für die Regelung der Eingangsstufe, nämlich Einsetzen der Regelung erst oberhalb eines Schwellenwertes und ausreichende Regelwirkung nach dem Einsetzen der Regelung, mit besonders wenigen Schal#tungselementen zu erreichen. Vorausgesetzt wird, daß die Regelspannung für die Eingangsstufe gegenüber der für die ZF-Stufen zusätzlich in einem Regelspannungsverstärker, bestehend aus einem Transistor mit Emitter- und Kollektorwiderstand, verstärkt und in ihrer Richtung umgekehrt wird. Die Richtungsumkehr ist z.B. dann erforderlich, wenn in der Eingangsstufe ein npn-Transistor und in den geregelten ZF-Stufen pnp-Transistoren liegen. Sie ist aber auch dann erforderlich, wenn der Regelstrom für den Eingangstransistor (pnp-Transistor) über einen als geregelter Nebenschluß zum Eingang des ersten Transistors dienenden Transistor (nachfolgend als Nebenschlußtransistor bezeichnet) geführt wird, um eine-doppelte Wirkung der Regelung zur Vermeidung einer Übersteuerung des Transistors der Eingangsstufe zu erhalten. Erfindungsgemäß wird zur Lösung der gestellten Aufgabe.erstens die der Basis des.erwähnten Regelspannungsverstärkers zuzufÜhrende Regelspannung vom Emitterwiderstand des auch unterhalb des Schwellenwertes geregelten ZF-Transistors entnommen und zweitens ist der Emitterwiderstand des Regelsparn sverstärkers so klein bemessen, daß der Regelspannungsverstärker bei ungeregeltem und schwach geregeltem ZF-Transistor im Kolle#torrestspannungsgebiet arbeitet, so daß ab einer bestimmten Verminderung des Emittörstromes des auch unterhalb des Schwellenwertes geregelten ZF-Transistors die Verstärkung des Regelspannungsverstärkers.in einem großen Maße einsetzt.
Während durch das zweite Merkmal allein die erwähnte Bedingung der Regelung der Eingangsstufe erst oberhalb eines Schwellenwertes erfüllt wird, erfüllen die beiden Merkmale zusammen die andere Bedingung der ausreichenden Regelwirkung der Eingangsatufe nach dem Einsetzen der Regelung. Diese letztere Wirkung kommt daher, wie bei der Beschreibung der Fig. 1 noch näher erklärt werden soll, daß oberhalb des Schwellenwertes der Regelung der Eingangsatufe der Eingangswiderstand des Transistors des Regelspannungsverstärkers sehr stark ansteigt, so daß der Nebenschluß zum Emitterwiderstand der geregelten ZF-Stufe fortfällt und dadurch die Regelsteilheit dieser Stufe infolge der Gegenwirkung des großen Emitterwiderstandes entsprechend geringer wird. Diese verringerte Regelsteilheit wirkt sich dahin ehend aus, daß die Regelung der Eingangsstufe ent' sprechend stärker wird, weil ein Anstieg der Regelspennumg am Regelapannungserzeuger infolge kleinerer Regelsteilheit der ZF-Stufe eine stärkere Regelung der Eingangestufe zur Folge hat. Die gewünschte Regelsteilheit der ZF-Stufe und damit der Stärke der Regelung der Eingangestufe kann durch entsprechende Bemessung des Emitterwiderstandes der geregelten ZP-Stufe erzielt werden. Dies ist wichtig, weil die Verstärkung der Eingangsstufe bereits im ungeregelten Zustand bis zum Schwellenwert der Regelung so klein bemessen werden muß, daß die nachfolgende Stufe (Mischstufe) nicht übersteuert werden kann. Deshalb darf,die Regelwirkung der Eingangsstufe auch nicht allzu groß sein, denn dann würde die Gefahr bestehen, daß das Rauschen der nachfolgenden Stufe (Mischstufe) zu sehr in das Gesamtrauschen des Empfängers eingehen würde. Diese Gefahr ist dann besonders groß, wenn das Rauschen der Eingangestufe durch den erwähnten Nebenschlußtranaistor oberhalb des Schwellenwertes der Regelung erhöht wird.
Die Erfindung ist mit besonderem Erfolg dann anwendbar" wenn der Regelstrom zum Eingangstransistor über den schon erwähnten Nebenschlußträneistor zugefÜhrt wird. Da nämlich der Nebenschlußtransistor nach dem Einsetzen der Regelung die rauschoptimale Anpassung zwischen Eingangstransistor und Eingangsschwingungskreis verschlechtert und selbst auch noch zum Rauschen beiträgt, wodurch das Eigenrauschen der Eingangsstufe. erhöht wird, muß der Schwellenwert der Regelung der Eingangsstufe höher als sonst bemessen werden. Denn arbeitet aber die gesamte Regelung des Empfängers bereits in einem Gebiet eines geringen Anstiegs der Ausgangsspannung und damit der-Regelspannung bei zunehmender Spannung des Eingangssignals, so daß die Regelwirkung-der Eingangestufe zu schwach ist. Durch die Erfindung wird, wie gesagt, die Regelwirkung der Eingangestufe vergrößert.. Den Nebenschlußtransistor wird man im allgemeinen dann anwenden, wenn die Eingangestufe in Basisschaltung betrieben wird. Man kann nämlich dadurch in Verbindung mit einer rauschoptimalen Anpassung des Eingangstransistora an den Eingangsschwingungskreis die Übersteuerungsgefahr des Eingangstransistors weiter verringern. Bei rauschoptimaler Anpassung an eine Basiestufe wird nämlich der Transistor sehr lose an den Eingangsachwingungskreis. angekoppelt, so däß nur ein entsprechend sehr kleiner Teil der empfangenen Signalspannung an den Emitter des Transistors gelangt.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Nebenschlußtransistor 3 und in Fig. 2 ist eine andere Ankopplung des Regelspannungsverstärkers 5 an die geregelte ZY-Stufe 4 gewählt.
In Fig. 1 ist 1 der Eingangeschwingungskreise2 der Eingangstransistor, 13 die Leitung zum Basisspannungsteiler und 3 der Nebenschlußtranaistor, über den der vom Regelapannungsverstärker 5 oberhalb eines Schwellenwertes gelieferte Regeletrom zum Eingangstransistor 2 geführt wird. Mit 4 ist der Transistor der auch unterhalb des Schwellenwertes geregelten ZF-Stufe bezeichnet. Der vom Regelspannungserzeuger gelieferte Regelstrom wird Über den Widerstand 10 zur Basis des Transistors 4 geführt. Am Emitterwiderstand 7 dieses Transistors erscheint die verstärkte Regelspannung, die gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung zur Basis des Transistors5gefÜhrt wird (Über den Widerstand 8), zu dem der Emitterwiderstand 6 und der Kollektorwiderstand 9 gehören, Im ungeregelten Zustand des Transistors 4 beträgt die Spannung am Emitterwiderstand 7 z.B. 1,1 V. Diese Spannung bewirkt, daß der Transistor 5 Strom führt. Der Emitterwiderstand 6 ist aber gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung so klein bemessen (z.B. 200 Q statt 1 kg), daß an ihm eine Spannung von z.B. nur 0,3 V herrscht, so daß der Transistor 5 wegen der hohen negativen Baeisspannung (1,1 - 0,3 = 098 V) einen starken Kollektorstrom fÜhrt und wegen der dadurch sehr niedrigen Kollektorspannung (100 bis 130 MV) im Kollektorrestapannungsgebiet arbeitet. Der denn durch den Transistor 5 fließende Strom ist praktisch allein durch die Su±me-der beiden Widerstände 6 und 9 (letzterer z.B. 5 kg) und die Betriebsapannung bestimmt4 In diesem Zustand hat der Transistor 5 praktisch keine Verstärkung. Eine Änderung des Emitterpotentials des Transistors 4 in geringem Maße hat also keinen nennenswerten Einfluß auf das Kollektorpotential des Transistors 5-und somit auch nicht auf die Eingangsstufe. Der Transistor 5 wird erst'dann aus dem Kollektorrestspannungsgebiet herausgeführt, wenn die Spannung am Emitterwiderstand 7 durch Abwärtsregelung seines Emitterstromes auf etwa 0,4 V.abgefallen ist. Dieser Beginn der Verstärkung des Transistors 5 ist durch die Größe der Widerstände 6 und 9 und auch noch durch den Widerstand 8 bestimmt. Dieser Widerstand 8 wird eingefügt, wenn der durch den Widerstand 6 und den Eingang des Transistors 5 gebildete 9 Nebenschluß zum Emitterwiderstand 7 zu groß ist. Es ist nämlich zu berücksichtigen, daß im Gegensatz zum normalen Betrieb eines Transistorverstärkers beim Betrieb im Restapannungegebiet die Basis-Emitter-Diode viel niederohmiger ist als oberhalb der Kollektorrestspannung, so daß also ohne den Widerstand 8 praktisch der Widerstand 6 parallel zum Emitterwiderstand 7 liegen wÜrde.
Oberhalb des Schwellenwertes steigt der Eingangswiderstand des Transistors 5 so stark an, daß der Baaisetrom des Transistors sehr stark abnimmt und bei nahe zu null abwärts geregelter Eingangsstufe nur noch einige /uA beträgt. Oberhalb des Schwellenwertes der Regelung ist also der gesamte Emitter'-widerstand des Transistors 4 wesentlich größer als unterhalb des Schwellenwertes, so daß der größere Emitterwiderstand eine größere Gegenwirkung gegen die Regelung des Transistors 4 ausÜbt, was gleichbedeutend mit einer herabgesetzten Regelsteilheit des Transistors 4 ist. Hierdurch wird, wie oben schon erwähnt wurde, die Regelwirkung der Vorstufe vergrößert.
Die Größe des Widerstandes'7 bestimmt somit die Regelwirkung der Eingangsstufe oberhalb des Schwellenwertes der Regelung.

Für die richtige Bemessung des Widerstandes 7 werden nachfolgend noch Hinweise gegeben. Setzt man z.B. für die Eingangsstufe eine Verstärkungeänderung von 100 : 1 durch Regelung voraus und

wählt man den Widerstand 7 so groß, daß sich bei heruntergere-

gelter Verstärkung in Transistor 4 ein zehuteLdes beim Regel"

eineatz der Vorstufe vorhandenen Emitterstrombo einstellt,

also auch dessen Verstärkung sich im Verhältnis 10 -. 1 ändertk,

so wird die Eingangsstufenverstärkung erst bei'einer etwa

1000mal größeren Signalapannungt gerechnet von Beginz der

ingangestutenregelung, aut 100 : 1 abwärts geregelt sein*

Wird jedoch der Widerstand ?-zu groß gewählt, so das bich der

Emitterstron von 4 und damit die Verstärkung dieser Stufe zu

sehr äudert bei kleiohem Rdgelfaktor der 'fortitufe-(a.B. 100

so wird der gleiche Regelzustand der Vorstufi erst bei -einen

enteprechend größeren EingangssiCaal brreieht. Hierbe:L#.bentßMe

da= die GO fahr vorzeitiger Ubersteuerung den Empfängers. Zu

?all des xii klein gewählten Widerstandes 7 ist die Verstärkunge-

änderung.dör ]Btute 4 zu der der Vorstufe zu kleing vodüroh

sich der Regelzustand der.Vorstufe von z*B. 100 0- 1 bei out-

sprechend geringerer Sig»li3pa=ungaerh6kung tiastellte Sixe

solche Bemessung würde da= das Signal/Rausch-Verhältain den

Ekpfängers nach einsetzender Vorstutearagelung verbablechte=,*-'

In Pig. 2 ist ge zeigtg daß man den Seitterwiderstand auch

aus zwel Widerständen 11 und 12 -zus'amensetzen und die Basis

des Transistors 5 an ihren Verbindungspunkt anschließen

kann. Dann bildet der Widerstand 6 unterhalb den Schwellenvertes

der Regelung nur einen Nebenschluß zum Widerstand 11.

Claims

Schaltung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung eines Trameistoramptimgero*, bei der die Regelung der Eingangestufe gegenüber einer geregelten,ZY-Otufe oder mehreren geregelten ZY-ßtut« erst oberhalb einen Schwelleavorten der Eingangs- spa"glm einnetzt und bei der die zur Regelung der Eingangestute ärforderliche Regelapamüng in einen Regel, spa»ungsverstärker, bestehend aus einen Transistor mit Imitter- und Kollektorwiderstaad, verstärkt und in ihrer Richtung umgekehrt wird, dofflh gekennzeichnet, daß erstens die der Basis den Regelspannungsve rstärkers (5) zuzuführende Regelepa au von Naitterwiderstand (7) clei»3 auch unterhalb den Sib::wellexwertes geregelte* ZY-Tranaiators (4) entnommen wird =d daß Zweite» der Ikaitterwiderstand (6) den Regel- epommungsverstärkern ao klein bemessen istg daß"der Regelipann:ungsverstärker (5) bei ungeregeltem und schwach geregeltem iJ-Traaeistor (4) im Kollektorrestapanaunge- gebiet arbeitet, so daß ab einer bestimmten Verminderung des ]bRitterstrozen den auch unterhalb des.Schwelleiawertes geregelten ZY-Transistors (4) die Verstärkung des Regel- spannungsverstärkers in einem großen Maße einsetzt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußwirkung des Emitterwiderstandes (6) des Regelspannungsverstärkers (5) zum Emitterwiderstand#(?) der geregelten ZF-Stufe durch einen Widerstand (8) zwischen der Basis des Regelapannungsverstärkers (5) und dem Emitter des geregelten ZF-Tranaistors (4) vermindert 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußwirkung des Emitterwiderstandes (6) des Regelapannungsverstärkers (5) zum-Emitterwiderstand der geregelten ZF-Stufe dadurch vermindert ist, daß die Basis des Regelapannungaverstärkers (5) an eine Anzapfung des Emitterwiderstandes (7) des ZY-Tranaistors (4) gelegt ist (Fig. 2).