DE1762365B2 - Operationsverstaerker mit umschaltbarem verstaerkungsgrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Operationsverstärker mit zwischen zwei diskreten Werten umschaltbarem Verstarkungsgrad. mit zwei Rückkopp! ngsschleifen. von denen die erste die Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode enthält, die so gepolt ist, daß sie das Fließen eines Stromes vom Eingang zum Ausgang gestattet, während die zweite Rückkopplungsschleife die Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode umfaßt, die so gepolt ist. daß sie das Fließen eines Stromes vom Ausgang auf den Eingang ermöglicht, und mit zwei an den jeweiligen Verbindungspunkten zwischen Diode und Widerstand angeschlossenen Ausgangsklemmen.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Decodierung von nichtlinei'r codierten PCM-Signalen.

Einzelheiten dieser Technik sind in »IEEE Transactions of the professional technical group on communications systems«. Bd. CS-11. Nr. 3. September 196.1 S. 296 bis 307. insbesondere in Verbindung mit F i g. 2 erläutert.

Damit die einzelnen Stufen in solchen Schaltungen eine hohe Genauigkeit haben, benötigt man Operationsverstärker. Aus den USA.-Patentschriften 3 145 377 und 3 187 325 ist bereits ein Operations-Verstärker der genannten Art bekannt. Dessen beide Ausgänge führen jeweils wechselweise Erdspannung oder eine linear von der Eingangsspannung abhängige Spannung. Zum Aufbau einer vollständigen Decödieriingsstufe benötigt man deshalb zwei im Gegentakt geschaltete Operationsverstärker.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, den Verstärkungsgrad einer einzigen Verslärkerslufc umschaltbar auszubilden, damit am Ausgang des Operationsverstärkers für einen konstanten Wert eiries Eingangssignal« ?wei verschiedene Aiisgangsspannungen in Abhängigkeit von einem als Steuersignal <·."> dienenden Codesignal zur Verfügung stehen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß beide Ausgänge über je einen Widerstund zu einem gemeinsamen Ausgang zusammengefaßt sind und daß ein Schalter vorgesehen ist, mit dessen Hilfe eine äußere Stromquelle über je einen Widerstand sowohl mit dem Eingang als auch mit dem Ausgang verbunden werden kann.

Der in Abhängigkeit von einem Codesignal betätigte Schalter bewirkt jeweils eine Änderung des Eingangsstromes, damit sich .die Polarität der Eingangsspannung für die Verstärkerstufe ändert. Infolgedessen wird die jeweils andere Rückkopplungsschleife wirksam. Dadurch ergibt sich eine Änderung des Verstärkungsgrades, Die Änderung des Eingangsstromes wird nach der Erfindung im Ausgangssirom dadurch kompensiert, daß der mit dem Schalter verbundene Stromkreis auch an den Ausgang angeschaltet ist. Damit eignet sich der Operationsverstärker nach der Erfindung im Rahmen einer Decodierungsschultung für nichtlinear decodierte PC'M-Signaie.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung an Hand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein Schaltbild der Verstärkerschaltung nach der Erfindung darstellt.

Ein Verstärker 1 hai im wesentlichen den an. der obengenannten Stelle bereits vorgeschlagenen Aufbau, wesentlich ist hierbei, daß die Rückkopplungszweige in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangs-aromes jeweils umgeschaltet werden. Durch die Erfindung wird ein Schalt- und Koppelkreis 2 vorgeschlagen, der zusammen mit dem Verstärker 1 eint Verstärkerschaltung mit veränderlichem Verstärkungsfaktor ergibt

Inneihalb des Verstärkers 1 befindet sich ein Phdsenumkehrverstärker 11 mit hoher Spannungs- und Stromverstärkung. Der erste R''ckkoppelungszwcig umfaßt die Reihenschaltung einer Diode 12 und eines Widerstandes 14 /wischen dem Ausgangsverrmidungspunkl 26 und dem Eingangsverhindungspunkt 25. Ähnlich umfaßt der zweite Rückkoppelungszwcig die Reihenschaltung einer Diode 13 und eines Widerstandes 15/wischen dem Ausgangsverbindungspunkt 26 und dem Eingangsverbindungspunkt 25. Die Diode 12 ist derart gcpolt. daf3 Strom nur von dem \usgangsverbindungspunkt 26 durch den Widerstand 14 fließen kann: die Diode 13 ist entgegengesetzt gcpolt. so daß Strom von dem Widerstand 15 /um Ausgangsverbindungspunkt 26 fließen kann Koppe-Iun.nsw Verstände 16 und 17 verbinden den Verstärker 1 mit dem Ausgangsanschluß 18

uiMi/ih.ilb des Kreises 2 befindet sich ein Schalter 19 zur Umschaltung des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung, dessen eine Anschlußseite über einen Widerstand 20 mit einer Konstatiispannungsquelle 21 und dessen andere Anschlußseite¹ über die Widerstände 22 und 23 jeweils mit dem Einp.i ■-anschluß 24 und dem Ausgangsanschluß 18 vert nden ist.

Es werde angenommen, daß an dem Verstärker 1 der Eingangsstrom /_; anliegt, der Ausgangsstrom am Ausgangsanschluß 18 beträgt I₀. D,e Widerstände 14 und 15 haben jeweils die Werte li_Ft und R₁₂. Die Werte der Widerstände 16 und 17 sind jeweils R_n und R_n. Die Widerstände 20. 22 und 23 haben icwcils die Werte R_s, R^₁ und R_si, die Kon· itantspannungsqucllc 21 hat die Spannung E_s. Wenn der Wert /, positiv ist. können die Eingangsspannung und der Lmgangsstrom des Verstärkers 11 im Ver-

gleich mit den endlichen Werten von Ausgangsspannung vind Ausgangsstrom vernachlässigt werden, da der Verstärker 11 eine hohe Spannungs- und Stromverstärkung besitzt; deshalb führt der Eingangsanschluß 25 im wesentlichen die Spannung 0, und der Eingangsstrom verzweigt sich in gleichen Anteilen auf die Widerstände 14 und 15, Wenn der Schalter 19 abgehoben ist, liegen die Widerstände 22 und 23 zwischen dem Eingangsverbindungspunkt 25 mit O-Spannung und dem Ausgangsanschluß 18 r° «nd haben somit keinen Einfluß auf den Verstärkungsvorgang, Da der Eingangsstrom /,· positiv ist, fließt der Rückkoppelungsstrom nur durch den Widerstand 15 und die Diode 13 des zweiten Rückkoppelungszweiges. '5

Die Spannung am Verbindungspunkt zwischen Widerstand 15 und Diode 13 beträgt -I₁-Rp₂. da sich der Eingangsverbindungspunkt 25 auf Erdpotenlial befindet. Der über den Widerstand 17 zum Ausgangsanschluß 18. der sich ebenfalls auf Erdpotential befindet, fließende Strom ist der Ausgangsstrom V Infolgedessen erhält man für den Ausgangsstrom /„, wenn der Schalter 19 abgehoben ist: Wenn hierbei die Werte für E_s, R₈, %-Jw «Q abgewählt werden, daß der letzte Term größer als der erste Term h ist, °rrei°ht der Eingang ram in der AItHnB 1 ^ein^n negativen Wert, so daß nur über den ersten Rückkopplungszweig aus dem Widertand 14 und der Diode 12 ein Ruckkopplungsstrom fließt. Deshalb kann der Ausgangsstrom Z₀ folgendermaßen ausgedrückt werden:

R,

R_S{R_S1+R_S2)

Wenn der Wert

so ausgewählt ist, daß

Rsi

^RS2

^KI2

Wenn der Schalter 19 geschlossen ist, wird der Gleichstrom der Quelle 21 auf die beiden Zweige mit den Widerstandswerten R_Sl und R_S2 verteilt, die jeweils an die Anschlußpunkte 25 bzw. 18 mit Erdpotential angeschlossen sind. Infolgedessen fließt zum Eingangsansehluß 24 ein Strom R η _ «si

R_n " ^RS2 '

heben sich der zweite und dritte Term der vorstehender. Gleichung auf. Infolgedessen erhält man fur /,, (wenn der Schaker 19 geschlossen ist):

Rsi +

somit wird dieser Strom bzw. nach Umformung er Strom

R_siR_s

Rs

von dem Eingangsstrom l_{ subtrahiert. Der Eingangs-■itrom für die Sciriltung 1 kann folgendermaßen dargestellt werden:

si ■ Es

RsiRst

Damit kann der Verstärkungsfaktor der Schaltung zwischen den beiden Werten R_F1 R₁₂ und R_n R_n unter Verwendung des Schalter* 19 umgeschaltet

35 werden. Da durch den Schaltkreis 2 kein Signalstrom fließt, kann der Verstärkungsfaktor allein durch die sechs Widerstände R._s,. R_S2. ^Rn· ^Ri 1· ^n und R₁₂ festgelegt werden. Die Kennlinien der Schaltung werden nicht durch die Größen E_s und R_s beeinflußt. Damit erhält man eine Verstärkerschaltung mit hoher Genauigkeit, die mit hoher Schalt geschwindigkeit umgeschaltet werden kann.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf eine Schaltung nach den USA.-Patentschriften 3 145 377 und 3 187 325 erläutert. Die Erfindung kann jedoch selbstverständlich auch in Verbindung mit anderen Verstärkern benutzt werden, die unterschiedliche Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit von positivpolaren oder negativpolarcn Eingangssignalen haben

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Operationsverstärker mit zwischen zwei diskreten Werten umschaltbarem Verstärkungsgrad, mit zwei Rückkopplungsschleifen, von denen die erste die Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode enthält, die so gepolt ist, daß sie das Fließen eines Stromes vom Eingang zum Ausgang gestattet, während die zweite Rückkopplungsschleife το die Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode umfaßt, die so gepolt ist, daß sie das Fließen eines Stromes vom Ausgang auf den Eingang ermöglicht, und mit zwei an den jeweiligen Verbindungspunkten zwischen Diode und Widerstand angeschlossenen Ausgangsklemmen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ausgänge über je einen Widerstand (16 bzw. 17) zu einem gemeinsamen Ausgang (18) zusammengefaßt sind und daß ein Schalter (19) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe eine äußere Stromquelle (21) über je einen Widerstand (22 bzw. 23) sowohl mit dem Eingang (25) als auch mit dem Ausgang (18) verbunden werden kann.

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