DE1916598C3 - Verstaerker insbesondere pilotverstaerker zur pegelueber wachung von uebertragungsleitungen mit mindestens einem wechselspannungseingang und zwei gleichstromausgaengen - Google Patents

Description

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Hn der Trägerfrequenztechnik ist es notwendig, in gewissen Abständen Verstärker auf den Übertragungswegen zum Ausgleich der auf den Übertragungsleitungen entstehenden Dämpfungen des Nutzpegels vorzusehen. Diese Verstärker müssen automatisch überwacht und geregelt werden. Dazu wird ein Pilotton mit dem Nutzfrequenxband übertragen, dessen Pegel zur Überwachung und Verstärkerregelung verwendet wird. Der Pilotton wird am Ausgang eines jeden Kegelverstärkers über ein Bandfilter ausgesiebt und einem Verstärker zugeführt, im nachfolgenden Pilotverstärker genannt, an dessen Ausgang der Pilotton verstärkt und gleichgerichtet zu verschiedenen Zwecken der Überwachung und Regelung zur Verfügung steht. Es ist erwünscht, daß zwischen der gleichgerichteten Ausgamgsspannung und der Eingangsspannung gute Proportionalität besteht; denn die Gleichspannung wird z. B. zum Gewinnen einer Regelgröße verwendet, sie wird in einem Meßinstrument angezeigt, um einen Überblick über den jeweiligen Pilotpegel zu haben, manchmal wird ein Schreiber zur ständigen Überwachung betrieben, und schließlich sind noch Grenzwertüberwachungsschaltungen notwendig.

Nach denn Stand der Technik bestehen solche Pilotverstärker aus üblichen Wechselspannungsverstärkern, an deren Ausgang eine oder mehrere Gleichrichteranordnungen angeschlossen sind Zur Entkopplung der verschiedenen Gleichstromverbraucher sind in der Regel Entkopplungsstufen notwendig.

Aus der DT-PS 12 42 697 ist eine Schaltungsanordnung zur Gleichrichtung und Verstärkung von eine Schwellspannung übersteigenden Wechselspannungen bekannt. Außer einer ausgeprägten Ansprechschwelle weist diese einstufige Anordnung noch eine weitere Schwelle auf, von der an die Ausgangsspannung nicht mehr mit dem Eingangssignal anwachsen kann, so daß die Ausgangsgleichspannung zur Eingangswechselspannung nicht proportional ist. Außerdem besitzt diese Anordnung nur einen Gleichstromausgang. Ferner wirkt die Schaltung als Spitzenwertgleichrichter. Gerade für Pilotempfänger ist jedoch aus Gründen der Störspannungsunterdrückung eine Mittelwerigleichrichtung erwünscht.

Es sind ferner Schaltungen bekannt, bei denen in Gegentaktendstufen Halbwellenströme fließen.

Eine davon zeigt z. B. die US-PS 27 62 870. In dieser Schaltung sind zwei komplementäre Transistoren gleichstrommäßig parallel geschaltet. Bei Ansteuerung der wechselstrommäßig zusammengefaßten Basisanschlüsse mit einer Wechselspannung und bei B-Betrieb fließen in den beiden Hälften der an den Kollektoren angeschlossenen Lastimpedanz abwechselnd Halbwellenströme, die durch Kopplung zu Ganzwellensirömen zusammengefaßt werden. In F i g. 3 der US-PS wird der B-Betrieb mit einem entsprechend dimensionierten Spannungsteiler, an den die Basisanschlüsse der beiden Endstufentransistoren geführt sind, erreicht. Die beiden Halbweilenströme sind entsprechend der Krümmung der als Steuerkennlinien wirksamen Basis-Emitter-Dioden stark verzerrt. Maßnahmen zur Linearisierung sind nicht angegeben.

Eine andere Schaltung (Fig. 2 der DT-AS 12 45 430) enthält gleichstrommäßig in Serie liegende, komplementäre Endstufentransistoren. Die Emitter der beiden Transistoren sind zusammengefaßt und speisen einen Lastwiderstand. Bei Ansteuerung der wechselspannungsmäßig zusammengefaßten Basisanschlüsse mit einem Wechselstrom und bei B-Betrieb fließen in den Kollektor-Emitter-Strecken abwechselnd Halbwdlenströme, die sich im gemeinsamen Lastwiderstand zu Ganzwellenströmen zusammensetzen. Die Halbwdlenströme sind entsprechend der gekrümmten Steuerkennlinien der beiden Ti ansistoren verzerrt. Maßnahmen zur Linearisierung sind auch hier nicht vorgesehen.

Die Kopplung des Verbindungspunktes der Emitter der Endstufentransistoren 1 und 2 über einen Kondensator mit dem kollektorfernen Ende des Widerstandes 6 bewirkt eine Aufstockung der Kollektorspannung des Treibertransistors 4, wodurch der Endstufentransistor 1 voll durchgesteuert werden kann. Dieser Widerstand 6 bewirkt also keine Gegenkopplung. Der gezeigte Transistor 10 dient der Stabilisierung des Kollektorstromes der beiden Endstufentransistoren bei Temperatur-Schwankungen und stellt somit keine Vorstufe dar.

Die DT-PS 8 72 358 beinhaltet einen einstufigen Verstärker mit vier Röhren, die paarweise im Gegentakt arbeiten. Je ein Paar der Röhren bildet einen Ausgangskreis. In einer Gleichrichteranordnung in Graetz-Schaltung, die auf einen Ausgangsübertrager in einem Ausgangskreis folgt, wird der Ausgangswechselstrom auf herkömmliche Weise gleichgerichtet.

Die DT-PS 11 20 588 zeigt einen Gleichstromverstärker für Meßzwecke, bestehend aus einem Wechselstromverstärker, an dessen Eingang ein als Modulator arbeitender Differential-Schwingkondensator angeschaltet ist und dessen Ausgangsspannung mittels eines mit der Erregerfrequenz des Schwingkondensators gesteuerten Gleichrichters gleichgerichtet wird. Diese Anordnung, deren Wechselstromverstärker lediglich symbolisch dargestellt ist, besitzt nur einen Gleichstromausgang.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem mehrstufigen Verstärker mit mindestens einem Wechselspannungseingang und zwei voneinander entkoppelten Gleichstromausgängen den Aufwand für Gleichrichtung und Entkopplung zu vermindern sowie eine außergewöhnlich gute Proportionalität zwischen fcingangswechselspannung und Ausgangsgleichspanüung zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine wechselspannungsmäßig gegengekoppelte Gegentakt-Endstufe, deren beide Transistoren komplementär zueinander sind, gleichstrommäßig in Reihe liegen und deren Emitter, gegebenenfalls über zwei Widerstände, miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt der Emitter Abgriff für eine Wechselspannung 2urn Zwecke der Gegenkopplung auf eine erste Vorstufe ist, die Basisanschlüsse der Endstufen-Transistoren von einer zweiten Vorstufe wechselspannungsmäßig gesteuert werden, der Ruhestrom durch die beiden Endstufen-Transistoren durch einen Spannungsteiler auf den Wert Null eingestellt ist und die Kollektoren der Gegentakt-Endstufe als Austrittsstellen eines eingeprägten Halbwellenstromes über Siebmittel mit den Abschlußwiderständen verbanden sind, wobei die Anschlußpunkte der Abschlußwiderstände die voneinander entkoppelten Gleichstromausgänge darstellen, von denen der eine mit dem Pluspol, der andere mit dem Minuspol der Versorgungsspannung verbunden ist.

Die Erfindung und ihre Einzelheiten werden anhand der Abbildung näher erläutert:

Die gezeigte Schaltungsanordnung ist ein Beispiel für die praktische Ausführung des Erfindungsgedankens. Der Verstärker enthält eine Gegentaktendstufe mit den Transistoren 73 und 74. Diese werden in bekannter Weise von den Vorstufen mit den Transistoren 71 und 72 angesteuert. Das Eingangssignal wird als Wechselspannung der. Klemmen 1 und 2 zugeführt. An den Klemmen 3 und 4 bzw. 5 und 6 kann an den Lastwiderständen R 13 bzw. R 14 der Ausgangsgleichstrom entnommen werden. Die Endstufe des Wechselspannungsverstärkers wirkt also gleichzeitig als Gleichrichter. Zur Linearisierung bzw. zur Erzielung einer guten Proportionalität zwischen der Eingangsspannung u.id den Ausgangsströmen wird eine Gegenkopplung über den Kondensator C3 und den Widerstand A3 in der ersten Stufe eingeführt. Die Gegenkopplung kann aber auch auf andere bekannte Weise ausgeführt sein, beispielsweise durch Verwendung von Spannungsteilern an der Stelle von R 3 oder durch bekannte Serien-, Parallel- oder gemischte Gegenkopplung. Im Ruhezustand, d. h. ohne Ansteuerung durch eine Wechselspannung, werden der Widerstand R 7 und die Dioden D1 und D 2 von dem Ruhestrom durch den Transistor 72 durchflossen. An den Dioden fällt eine Spannung ab, die durch /?8 abgleichbar ist und die so groß eingestellt wird, daß in den Endstufentransistoren 73 und 74 gerade noch kein Strom fließt. Die Widerstände Ä9 und R 10 könnte man prinzipiell weglassen, sie dienen der Stabilisierung des eben beschriebenen Anfangszustandes. Bei Ansteuerung mit Wechselspannung werden nun die beiden Gegentakttransistoren abwechselnd aufgesteuert, sie führen der Eingangsspannung proportionale Halbwellenströme zu. Die Kollektoren der beiden Transistoren stellen für ihre Lastwiderstände All + R 13 bzw R 12 + R 14 Quellen mit eingeprägtem Strom dar; deshalb kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe der Kondensatoren C4 und CS bzw. C6 und Cl die I lalbwellenspannung so gesiebt werden, daß an den Ausgängen (Anschlüsse 3,4 bzw. 5,6) ein gut gesiebter 'ind der Eingangswechsclspunnung proportionaler Gleichstrom zur Verfügung steht.

Beide Ausgänge sind wegen der oben beschriebenen Anordnung unabhängig voneinander belastbar, sie sind

ίο entkoppelt. Durch Verändern der Widerstände R 13 und R 14 kann daher die Ausgangsspannung der beiden Ausgänge in den Grenzer, der Aussteuerfähigkeit der Transistorstufen beliebig eingestellt werden. Die Siebketten in den Ausgangskreisen, bestehend aus C4, All, C5 bzw. C6, Ä12, CT, werden von einer Quelle eingeprägten Stromes gespeist. Sie haben daher keinen Einfluß auf die Gleichrichtung selbst, und man erhält eine sehr exakte Mittelwertgleichrichtung. Diese Art der Gleichrichtung ist bei Pilotverstärkern erwünscht, weil dem Pilotton überlagerte Störspannungen auf diese Weise am wenigsten den gewünschten Gleichstromwerf verändern.

Ein weiterer Vorzug der Schaltungsanordnung ist es, daß einer der beiden Gleichstromausgänge mit dem Pluspol und der andere mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, wenn weitere Auswerteschaltungen folgen, die teilweise am Pluspol oder am Minuspol angeschlossen werden müssen, um mit der übrigen Schaltung gut zusammenzuarbeiten.

Zur Einstellung des ohne Wechselspannung vorhandenen Ruhezustandes dienen auch der Widerstand Ä6 und ferner die Widerstände R 4 und R 3. Diese Widerstände bewirken auf bekannte Weise in dem Gleichstromregelkreis das Festhalten der am Kollektor des Transistors 72 gegen den Minuspol der Betriebsspannung gemessenen Gleichspannung. Da die Ausgangsspannung durch die Wahl der Widerstände R13 bzw. R14 nach Wunsch beeinflußt werden kann, muß die Schaltung nicht auf Symmetrie eingestellt werden, sondern man wird das Potential des genannten Kollektors so einstellen, daß an beiden Ausgängen die Aussteuerungsgrenze, d. h. die Beschneidung bei gleichen Halbwellenamplituden wirksam ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat folgende Vorteile:

Die Gleichrichtung findet in der Endstufe des Gegentaktwtchselspannungsverstärkers statt; also Einsparung besonderer Schaltelemente für die Gleichrichtung.

Die Schaltung liefert zwei voneinander entkoppelte Gleichstromausgänge.

Die Gleichstromausgänge sind auf unterschiedliche Bctriebsspannungspole bezogen.

Die Größe der Ausgangsgleichspannung kann auf einfache Weise variiert und somit den Erfordernissen angepaßt werden.

Die Gleichrichtung ist eine nahezu ideale Mittelwertgleichrichtung.

Wegen der Verknüpfung des Ausgangshalbwellenstroms mit der rückgeführten sinusförmigen Wechselspannung zu Entkopplungszwecken sind die Ausgangsströme sehr gut proportional der Eingangsspannung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch.

   Mehrstufiger Verstärker, insbesondere Pilotverstärker zur Pegelüberwachung von Übertragungsleitungen, mit mindestens einem Wechselspannungseingang und zwei voneinander entkoppelten Gleichstromausgängen, gekennzeichnet durch eine wechselspannungsmäßig gegengekoppelte Gegentakt-Endstufe, deren beide Transistoren (T3, T4) komplementär zueinander sind, gleichstrommäßig in Reihe liegen und deren Emitter, gegebenenfalls über zwei Widerstände (R 9, R10), miteinander verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt der Emitter Abgriff für eine Wechselspannung zum Zwecke der Gegenkopplung auf eine erste Vorstufe (Ti) ist, die Basisanschlüsse der Endstufen-Transistoren (T3, T4) von einer zweiten Vorstufe (T2, R 7) wechselspannungsmäßig gesteuert werden, der Ruhestrom durch die beiden Endstufen-Transistoren (T3, Γ4) durch einen Spannungsteiler (R 7, D1, D 2, RS) auf den Wert Null eingestellt ist und die Kollektoren der Gegentakt-Endstufe als Austrittsstellen eines eingeprägten Halbwellenstromes über Siebmittel (C4, C5, All bzw. C6, C7. R 12) mit den Abschlußwiderständen (R 13, R14) verbunden sind, wobei die Anschlußpunkte (3,4 bzw. 5,6) der Abschlußwiderstände die voneinander entkoppelten Gleichstromausgänge darstellen, von denen der eine mit dem Pluspol, der andere mit dem Minuspol der Versorgungsspannung verbunden ist.