DE1487493C3 - Kopplungsschaltung, insbesondere für ein LautstärkemeBgerät - Google Patents

Description

besteht im wesentlichen aus einem Spannungsteiler Z, Z₁., der an die Signalspannungsquelle Q angeschlossen ist, wobei mindestens eine der Impedanzen Z, Z₁. veränderbar ist. Z, Z₁, können Wirk-, Schein- oder Blindwiderstände sein. Im vorliegenden Beispiel ist Z₁. als variabel angenommen. Der am Spannungsteilerausgang auftretende Teil u_a der Signalspannung M₁, ist von der Größe der variablen Impedanz abhängig. Zur Beeinflussung des Frequenzverlaufs des Übertragungsmaßes bei dessen Veränderung, z. B. zur Bevorzugung eines bestimmten Teils des übertragenen Frequenzbandes, können den beiden Spannungsteilerimpedanzen frequenzabtiängi'ge "Schaltungselemente parallel- oder seriegeschaltet sein, oder Z, Z_v können selbst aus solchen bestehen. In Fig. 1 ist als Beispiel ein aus R_s, L und C bestehender Bandpaß der Impedanz Z_v parallel geschaltet. Die Beeinflussung der veränderbaren Impedanz Z₁, geschieht hier beispielsweise mit Hilfe einer am Spannungsteilerausgang angeschlossenen Meß- und Steuerschaltung M in Abhängigkeit von der Ausgangssignalspannung u_u. Diese Meßschaltung könnte gegebenenfalls auch an der Signalspannungsquelle Q angeschlossen sein, oder die variable Impedanz könnte auf eine andere Art beeinflußt werden.

Die in F i g. 2 gezeigte Kopplungsschaltung besteht im wesentlichen aus einem Verstärker V mit dem Verstärkungsgrad — ν und einer Gegenkopplung mit den Impedanzen Z₁, und Z, von denen wiederum mindestens eine veränderbar ist. In diesem Beispiel ist Z₁, als variabel angenommen. Wenn der Verstärkungsgrad ν absolut genommen groß ist gegenüber dem Verhältnis dieser beiden Impedanzen, so wird das Verhältnis von Ausgangsspannung und Eingangsspannung (u_a : u_c) gleich groß wie dieses Verhältnis (Z₁,: Z). Die Veränderung des Impedanzverhältnisses bewirkt die Veränderung des Übertragungsmaßes der ganzen Kopplungsschaltung. Zusätzlich kann in dieser Schaltungsweise das Eingangssignal noch verstärkt werden. Im übrigen kann auch hier eine am Übertragungsweg des Signals angeschlossene Meß- und Steuerschaltung M die Beeinflussung der variablen Impedanz Z_v übernehmen, ebenso kann der Frequenzgang der Kopplungsschaltung durch in den Gegenkopplungsweg geschaltete frequenzabhängige Glieder verändert werden.

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel weist — in Kette geschaltet — eine Verbindungsschaltung K mit dem Übertragungsmaß k und einen variabel gegengekoppelten Verstärker V mit dem Verstärkungsfaktor — v, ferner eine Meß- und Steuerschaltung und einen Spannungsmesser auf. An den Eingangsklemmen 1, 2 liegt die Eingangssignalspannung u_e. Diese kann beispielsweise von einem Mikrophon geliefert werden. Das Übertragungsmaß k der Verbindungsschaltung K kann der Ohrenempfindlichkeit angeglichen sein. Die Gegenkopplung des Verstärkers V besteht aus den beiden Widerständen R_d und A₁, wovon R_d eine Halbleiterdiode ist. Die Meß- und Steuerschaltung ist am Signalausgang angeschlossen und besteht aus einem Transformator Tr zur galvanischen Entkopplung, einem Vorwiderstand R.„ einem Graetzgleichrichter G, einem Belastungswiderstand R_A, einem Glättungsfilter, bestehend aus den Kondensatoren C₁ und C₁ und dem Widerstand R_v sowie aus einem Transistor T (mit den Elektroden Emitter e, Basis b und Kollektor c) und einer Vorspannungsquelle U_v. Der Kollektorstrom J_d des Transistors speist die Halbleiterdiode R_d mit einem variablen Strom und verändert so deren differentiellen Widerstand. Über diesen differentiellen Widerstand wird der Verstärker V gegengekoppelt, und zwar in der Weise, daß der Kollektorstrom J_d des Transistors und damit die Größe des Widerstandes R_d sich immer so einstellt, daß an den Ausgangsklemmen 3, 4 eine Signalspannung u_a von im wesentlichen konstanter Größe, bestimmt durch die Größe der Vorspannung

ίο U_v, das Spannungsteilerverhältnis /?₃ : (R₂ + R₃) und das Übersetzungsverhältnis des Transformators, entsteht. Wenn der Widerstand R₂ groß ist gegenüber /?„, so wird der Mittelwert des Ausgahgssignals konstant gehalten. Bei entsprechender Ausbildung der Gleichrichterschaltung kann beispielsweise auch der Spitzenwert (bei Weglassen des Widerstandes R₂), oder es kann auch der Effektivwert des Ausgangssignals konstant gehalten werden. Die Messung der Ausgangsspannung kann auch auf andere Weise als durch Gleichrichtung erfolgen, z. B. durch Erwärmungseffekte. Die Gleichspannungsquelle U_T liefert die Speisespannung für den Transistor, die Kondensatoren C₃, C₄ dienen der Gleichstromentkopplung des Transistorstromkreises vom Verstärker und haben auf die Gegenkopplungswirkung keinen Einfluß.
Eine ideale Halbleiterdiode folgt dem Gesetz

j _d j _s \c i_/.

J_d ist der Diodenstrom, U_d die Diodenspannung, /_s, U₀ sind Diodenkennwerte.

Ihr differentieller Widerstand ist

Js

R_a = U_a/J_s ist der differentielle Widerstand bei der Diodenspannung U_d = O. Wie im Beispiel, das in F i g. 2 dargestellt ist, ist auch im Beispiel der F i g. 3 das Verhältnis der Verstärker-Ein- und Ausgangsspannung gleich wie das Verhältnis der Gegenkopplungswiderstände:

if*_ _ j^L _ ^i _eU_d/U„

oder

A₁ Ua

u_k ist die Ausgangsspannung der Verbindungsschaltung K und zugleich die Eingangsspannung des gegengekoppelten Verstärkers V.

Da R₀, R₁, u_a und U₀ konstante Größen sind, ist

Die Diodengleichspannung U_d ist alsq.ein Maß für den Logarithmus von u_k. Die Ausgangsspannung u_k der Verbindungsschaltung, die ihrerseits ein Maß für

die Eingangsspannung u_e ist, kann also durch Messung der Diodengleichspannung logarithmisch gemessen werden. Dazu dient in F i g. 3 der Spannungsmesser VM. Die Drosselspule Or hat den Zweck, den Spannungsmeßkreis für den Gegenkopplungswechselstrom zu sperren.

Auf die beschriebene Weise ist eine logarithmische Spannungsmessung über viele Dekaden möglich, z.B. im Verhältnis von 1 : 10000, entsprechend 80 Dezibel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 2 Größe durch ein vom Übertragungssignal abhängiges Patentansprüche: Steuersignal verändert wird, wobei diese Änderung eine Änderung des Ubertragungsmaßes der Kopp-

1. Kopplungsschaltung zur Übertragung elek- lungsschaltung bewirkt. Unter Übertragungsmaß wird frischer Signale, insbesondere für ein Lautstärke- 5 hierbei der Logarithmus des — gegebenenfalls auch meßgerät, mit mindestens einer veränderbaren komplexen — Verhältnisses von Eingangsspannung Impedanz, deren Größe durch ein vom Über- zu Ausgangsspannung der Kopplungsschaltung vertragungssignal abhängiges Steuersignal verändert standen.

wird, wobei diese Änderung eine Änderung des Es ist bereits bekannt, derartige Kopplungsschal-Übertragungsmaßes der Kopplungsschaltung be- ίο tungen als Dynamikpresser zu verwenden. Hierbei wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß wird der Eingangs-Spannungsteiler eines Verstärkers eine Meßeinrichtung zum Messen einer die elek- abhängig von der Höhe der Ausgangsspannung dieses trische Größe der Impedanz kennzeichnenden Verstärkers verändert. Verwendet man als Teil dieses Größe vorgesehen ist. Spannungsteilers eine Halbleiterdiode, deren differen-

2. Kopplungsschaltung nach Anspruch 1, da- J5 tieller Widerstand vom Ausgangssignal des Verstärdurch gekennzeichnet, daß sie einen gegengekop- kers gesteuert wird, so kann man bei geeigneter Bepelten Verstärker enthält und daß die veränder- messung erreichen, daß die Ausgangsspannung des bare Impedanz in den Gegenkopplungsweg dieses Verstärkers unabhängig von der Größe seiner EinVerstärkers geschaltet ist. gangsspannung im wesentlichen konstant bleibt. Bei

3. Kopplungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, 20 dieser bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare keine Einrichtung vorgesehen, um den Logarithmus Impedanz als spannungsabhängiger Widerstand oder eine sonstige Funktion der Eingangsspannung ausgebildet ist. zu messen.

4. Kopplungsschaltung nach Anspruch 3, da- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Eindurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhän- 25 richtung zu schaffen, mit der eine gewünschte Funkgige Widerstand eine Halbleiterdiode ist. tion einer gegebenen Spannung, vorzugsweise ihr

5. Kopplungsschaltung nach einem der An- Logarithmus, gemessen werden kann.

" Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nach der Erfindung wird dies bei einer eingangs

Änderung des Übertragungsmaßes eine Funktion genannten Kopplungsschaltung dadurch erreicht, daß

der Höhe der übertragenen Frequenz ist. 3° eine Meßeinrichtung zum Messen einer die elektrische

6. Kopplungsschaltung nach einem der An- Größe der Impedanz kennzeichnenden Größe vorsprüche 2 bis 5, enthaltend einen Signaleingang, gesehen ist. Dabei wird die Kopplungsschaltung mit einen gegengekoppelten Verstärker sowie vor- Vorteil so ausgebildet, daß sie einen gegengekoppelzugsweise eine Verbindungsschaltung, die den ten Verstärker enthält, daß die veränderbare Impe-Frequenzgang der Kopplungsschaltung beeinflußt, 35 danz in den Gegenkopplungsweg dieses Verstärkers dadurch gekennzeichnet, daß in den Gegenkopp- geschaltet ist und daß die veränderbare Impedanz als lungsweg des Verstärkers eine Halbleiterdiode ge- spannungsabhängiger Widerstand, vorzugsweise als schaltet ist, daß an den Ausgang des Verstärkers Halbleiterdiode, ausgebildet ist. Die letztere Möglicheine Meßschaltung angeschlossen ist, deren Aus- keit ermöglicht es, durch Ausnutzung der etwa nach gangssignal den Widerstand dieser Halbleiter- 40 Art einer e-Funktion verlaufenden Strom-Spannungsdiode beeinflußt, und daß an dieser Halbleiter- Kennlinie einer solchen Diode in sehr einfacher Weise diode ein Spannungsmesser angeschlossen ist. den Logarithmus der Eingangsspannung eines solchen

7. Kopplungsschaltung nach Anspruch 6, da- Verstärkers zu messen. Dabei geht man zweckmäßig durch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung so vor, daß in den Gegenkopplungsweg des Verstäreinen Transistor enthält, dessen Emitter-Kollek- 45 kers eine Halbleiterdiode geschaltet ist, daß an den tor-Strecke in Serie mit der Halbleiterdiode an Ausgang des Verstärkers eine Meßschaltung angeeine Spannung angeschlossen ist, und daß den schlossen ist, deren Ausgangssignal den Widerstand Steuerelektroden dieses Transistors eine Steuer- dieser Halbleiterdiode beeinflußt, und daß an dieser spannung zugeführt wird, deren Größe vom Aus- Halbleiterdiode ein Spannungsmesser angeschlossen gangssignal des Verstärkers abhängig ist. 5° ist.

8. Kopplungsschaltung nach Anspruch 7, da- An diesem Spannungsmesser kann direkt der Logadurch gekennzeichnet, daß den Steuerelektroden rithmus der Eingangsspannung abgelesen werden. Bei des zur Meßschaltung gehörenden Transistors die einem Lautstärkemesser kann dieser Spannungs-Differenz aus einer Vorspannung und der vom messer z. B. direkt in Phon oder Dezibel geeicht Ausgangssignal des Verstärkers abhängigen Span- 55 werden.

nung zugeführt wird. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der

9. Kopplungsschaltung nach Anspruch 6, da- Erfindung an Hand der Zeichnungen näher beschriedurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschal- ben und erläutert.

tung mindestens eine veränderbare Impedanz ent- F i g. 1 zeigt eine Kopplungsschaltung zur Verände-

hält, deren Veränderung eine Änderung des Fre- 60 rung des Übertragungsmaßes;

quenzganges bewirkt. F i g. 2 zeigt eine andere Kopplungsschaltung zur

Veränderung des Übertragungsmaßes;

F i g. 3 zeigt eine Ausführung einer Kopplungsschaltung zur Regelung und zur logarithmischen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 65 Messung eines elektrischen Signals.

Kopplungsschaltung zur Übertragung elektrischer In allen Figuren sind die für das Verständnis der

Signale, insbesondere für ein Lautstärkenmeßgerät, Erfindung unwesentlichen Teile weggelassen,

mit mindestens einer veränderbaren Impedanz, deren Die in F i g. 1 dargestellte Kopplungsschaltung