DE19505697A1

DE19505697A1 - Amplifier device for amplifying electrical signals in a predetermined frequency range with controllable amplification

Info

Publication number: DE19505697A1
Application number: DE1995105697
Authority: DE
Inventors: Ralph Dr Oppelt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1995-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 1996-08-22
Also published as: EP0811272A1; WO1996026572A1

Abstract

An amplifier (2) has two transmission members (3, 4) connected in series whose logarithmic transmission functions (G, H) present linear flanks that depend on the frequency bijective function and have the same value but opposite signs, and control means (5) for shifting both flanks relatively to each other within the frequency range. The amplification rate of the amplifier may be controlled within the frequency range independently of frequency. Preferably, the capacity of a variable capacity diode is varied to shift the flanks.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkereinrichtung zum Ver stärken eines elektrischen Signals in einem vorgegebenen Fre quenzbereich, vorzugsweise aus dem Hochfrequenzspektrum.The invention relates to an amplifier device for Ver strengthen an electrical signal in a given Fre frequency range, preferably from the radio frequency spectrum.

Als elektrische Verstärker für elektrische Signale mit von Null verschiedenen Frequenzanteilen, insbesondere aus dem Hochfrequenzbereich, können Halbleiterbauelemente wie Feldef fekttransistoren, bipolare Transistoren oder auch Operations verstärker eingesetzt werden. In manchen Anwendungen kann es erforderlich sein, daß die Verstärkung des Verstärkers steu erbar ist. Das an einem Eingang des Verstärkers angelegte Si gnal wird durch Anlegen eines elektrischen Steuerpotentiales oder eines elektrischen Steuerstromes an einem Steueranschluß des Verstärkers verstärkt. Das verstärkte Signal kann dann an einem Ausgang des Verstärkers abgegriffen werden. Das Ver hältnis der komplexen Amplitude des verstärkten Signals am Ausgang zur komplexen Amplitude des unverstärkten Signals am Eingang des Verstärkers wird als komplexe Verstärkung oder komplexe Übertragungsfunktion des Verstärkers bezeichnet.As an electrical amplifier for electrical signals with from Zero different frequency components, especially from the High-frequency range, semiconductor devices such as Feldef fect transistors, bipolar transistors or operations amplifiers are used. In some applications it can be required to control the gain of the amplifier is noticeable. The Si applied to an input of the amplifier gnal becomes by applying an electrical control potential or an electrical control current at a control connection amplified the amplifier. The amplified signal can then be on an output of the amplifier can be tapped. The Ver Ratio of the complex amplitude of the amplified signal Output to the complex amplitude of the unamplified signal on Input of the amplifier is called a complex gain or called complex transfer function of the amplifier.

Es ist ein Operationsverstärker mit einer steuerbaren Ver stärkung bekannt, bei dem ein von einer kontinuierlich oder digital steuerbaren Steuerspannungsquelle steuerbarer Feldef fekttransistor (FET) in eine Gegenkopplungsschaltung für den Operationsverstärker geschaltet ist. Für den FET als steuer baren Widerstand ist zusätzlich eine Rückkopplungsschaltung mit einem weiteren Operationsverstärker zum Linearisieren des elektrischen Widerstandes des FET vorgesehen. Auch kann der FET mit einer Gegenkopplung zum Vergrößern seines Dynamikbe reichs beschaltet sein ("Application Note 200-1, Designer′s Guide for 200 Series Op Amps" der Firma Comlinear Corpora tion, November 1984). FETs als steuerbare Widerstände benöti gen zwar keine Steuerleistung, weisen jedoch vergleichsweise hohe Toleranzen in ihren Kennlinien auf.It is an operational amplifier with a controllable ver strengthening known, in which one of a continuous or digitally controllable control voltage source controllable field fect transistor (FET) in a negative feedback circuit for the Operational amplifier is switched. For the FET as a tax The resistance is additionally a feedback circuit with another operational amplifier for linearizing the electrical resistance of the FET is provided. He can also FET with negative feedback to increase its dynamic range richly wired ("Application Note 200-1, Designer’s Guide for 200 Series Op Amps "from Comlinear Corpora tion, November 1984). FETs as controllable resistors needed Although there is no tax benefit, they do show comparative high tolerances in their characteristics.

Bei einem weiteren steuerbaren Operationsverstärker ist ein von einer Steuerstromquelle gesteuerter bipolarer Doppeltran sistor als Steilheitsmultiplizierer vorgesehen (Tietze, Schenk: "Halbleiterschaltungstechnik", 9. Auflage, 1990, Springer Verlag, S. 350). Steilheitsmultiplizierer weisen zwar eine relativ gut reproduzierbare Verstärkung aufs benötigen aber eine vergleichsweise hohe Steuerleistung.In another controllable operational amplifier is a bipolar double oil controlled by a control current source sistor intended as a slope multiplier (Tietze, Schenk: "Semiconductor circuit technology", 9th edition, 1990, Springer Verlag, p. 350). Steepness multipliers have one but relatively good reproducible reinforcement a comparatively high tax rate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besondere Ver stärkereinrichtung zum Verstärken elektrischer Signale aus einem vorgegebenen Frequenzbereich, insbesondere aus dem Hochfrequenzband, mit einer steuerbaren Verstärkung anzuge ben. Die Verstärkungssteuerung der Verstärkereinrichtung soll insbesondere gut reproduzierbar und praktisch verlustlei stungsfrei sein.The invention has for its object a special Ver amplifier device for amplifying electrical signals a predetermined frequency range, in particular from the High frequency band, with a controllable gain ben. The gain control of the amplifier device should especially reproducible and practically lossless be trouble free.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkma len des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with the Merkma len of claim 1.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, das elektrische Si gnal als Eingangssignal der Verstärkereinrichtung nacheinan der zwei Übertragungsgliedern mit unterschiedlich frequenzab hängigen Übertragungsfunktionen zuzuführen und die beiden Übertragungsfunktionen dabei so zu wählen oder so einzustel len, daß sich ihre Frequenzabhängigkeiten in dem vorgegebenen Frequenzbereich im wesentlichen kompensieren und die Ampli tude des Ausgangssignals in dem vorgegebenen Frequenzbereich gegenüber der Amplitude des Eingangssignals eine im wesentli chen frequenzunabhängige Verstärkung aufweist. Die Verstär kung für das elektrische Signal wird dann durch Verändern der Frequenzabhängigkeit der beiden Übertragungsfunktionen in dem vorgegebenen Frequenzbereich gesteuert.The invention is based on the consideration that the electrical Si gnal as input signal of the amplifier device in succession of the two transmission elements with different frequencies dependent transfer functions and the two To select or set transfer functions in this way len that their frequency dependencies in the given Essentially compensate for the frequency range and the ampli tude of the output signal in the specified frequency range compared to the amplitude of the input signal an essentially Chen frequency-independent gain. The reinforcement kung for the electrical signal is then by changing the Frequency dependence of the two transfer functions in the predetermined frequency range controlled.

Aufbauend auf dieser Überlegung enthält die Verstärkerein richtung gemäß der Erfindung zwei elektrische Übertragungs glieder mit jeweils einer frequenzabhängigen Übertragungsfun ktion. Die Übertragungsfunktion ist dabei definiert als Ver hältnis der Amplitude des Ausgangssignal zur Amplitude des Eingangssignals des jeweiligen Übertragungsglieds. Die beiden Übertragungsglieder sind zwischen einen Eingang der Verstär kereinrichtung zum Anlegen des zu verstärkenden elektrischen Signals und einen Ausgang der Verstärkereinrichtung zum Ab greifen des verstärkten elektrischen Signals in Reihe ge schaltet.Building on this consideration, the amplifier contains direction according to the invention two electrical transmission links each with a frequency-dependent transmission func ction. The transfer function is defined as Ver Ratio of the amplitude of the output signal to the amplitude of the Input signal of the respective transmission link. The two Transmission links are between an input of the amplifier Kereinrichtung for applying the electrical to be amplified Signals and an output of the amplifier device for Ab grab the amplified electrical signal in series switches.

Die Frequenzabhängigkeiten der Übertragungsfunktionen der beiden Übertragungsglieder sind so gewählt, daß die beiden entsprechenden logarithmischen Übertragungsfunktionen im Bereich jeweils einer Flanke im wesentlichen linear abhängig von einer bÿektiven Funktion der Frequenz sind. Die log arithmische Übertragungsfunktion ist dabei proportional zum Logarithmus des Betrags der im allgemeinen komplexen Übertra gungsfunktion zu einer vorgegebenen reellen Basis. Die log arithmische Übertragungsfunktion eines der beiden Übertra gungsglieder weist eine positive Flanke mit einer positiven Steigung auf, während die logarithmische Übertragungsfunktion des anderen Übertragungsglieds eine negative Flanke aufweist mit einer negativen Steigung. Die Steigungen der beiden Flan ken der logarithmischen Übertragungsfunktionen sind betrags mäßig wenigstens annähernd gleich gewählt. Zum Steuern der Verstärkung des elektrischen Signals enthält die Verstärker einrichtung Steuermittel, die die Flanken der beiden log arithmischen Übertragungsfunktionen relativ zueinander inner halb des vorgegebenen Frequenzbereichs verschieben. Die Steu ermittel können dabei insbesondere nur eine Flanke zu kleine ren oder größeren Frequenzen hin verschieben, während die an dere Flanke unverändert bleibt, oder auch beide Flanken zu gleich verschieben.The frequency dependencies of the transfer functions of the two transmission links are chosen so that the two corresponding logarithmic transfer functions in The area of one edge is essentially linearly dependent are of an effective function of frequency. The log arithmic transfer function is proportional to Logarithm of the amount of the generally complex transfers function to a given real basis. The log arithmic transfer function of one of the two transfers elements have a positive edge with a positive edge Slope during the logarithmic transfer function of the other transmission element has a negative edge with a negative slope. The slopes of the two flan The logarithmic transfer functions are absolute moderately chosen at least approximately the same. To control the Amplification of the electrical signal contains the amplifiers device control means that the edges of the two log arithmic transfer functions relative to each other shift within the specified frequency range. The tax Only one flank too small can be determined or higher frequencies, while the on whose flank remains unchanged, or both flanks too move right away.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Verstärkereinrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 ab hängigen Ansprüchen.Developments and refinements of the amplifier device according to the invention result from that of claim 1 pending claims.

Das Übertragungsglied mit der positiven Flanke (Flanke mit positiver Steigung) kann wenigstens ein Element aus der einen Hochpaß wenigstens erster Ordnung, einen Differentiator und ein Preemphasisglied umfassenden Gruppe von elektrischen Schaltungen oder Netzwerken enthalten. Das Übertragungsglied mit der negativen Flanke (Flanke mit negativer Steigung) kann wenigstens ein Element aus der einen Tiefpaß wenigstens er ster Ordnung, einen Integrator und ein Deemphasisglied umfas senden Gruppe von elektrischen Schaltungen oder Netzwerken enthalten.The transmission element with the positive edge (edge with positive slope) can be at least one element from one High pass at least first order, a differentiator and a pre-emphasis group of electrical Circuits or networks included. The transmission link with the negative edge (edge with negative slope) at least one element from the one low pass at least he order, an integrator and a de-emphasis element send group of electrical circuits or networks contain.

Die Steuermittel verschieben die Flanke des wenigstens einen Übertragungsglieds vorzugsweise durch Steuern wenigstens ei ner Impedanz. In einer besonders vorteilhaften Ausführungs form ist die steuerbare Impedanz eine Kapazität, vorzugsweise die Kapazität einer Kapazitätsdiode. Kapazitätsdioden sind über eine in Sperrichtung angelegte Steuerspannung praktisch verlustleistungsfrei steuerbar und weisen genau reproduzier bare Kennlinien auf.The control means shift the flank of the at least one Transfer member preferably by controlling at least one ner impedance. In a particularly advantageous embodiment the controllable impedance is a capacitance, preferably the capacity of a capacitance diode. Are capacitance diodes practically via a control voltage applied in the reverse direction controllable without loss of power and precisely reproduce bare characteristics.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in derenTo further explain the invention, reference is made to the drawing Referred to in their

Fig. 1 ein prinzipieller Aufbau der Verstärkereinrichtung, Fig. 1 shows a basic construction of the amplifier device,

Fig. 2 eine typische Abhängigkeit der Verstärkung der Ver stärkereinrichtung von der Frequenz in einem Dia gramm, Fig. 2 shows a typical dependence of the gain of the device Ver more of the frequency in a slide program,

Fig. 3 bis 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel zum Verschieben der Flanken der Übertragungsfunktionen der beiden Übertragungsglieder der Verstärkereinrichtung, Fig. 3 to 5 each show an embodiment for displacing the flanks of the transfer functions of the two transmission members of the amplifier device,

Fig. 6 bis 8 jeweils eine Ausführungsform eines Übertragungs glieds mit positiver Flanke, FIGS. 6 to 8 are each an embodiment of a transfer member with a positive edge,

Fig. 9 bis 11 jeweils eine Ausführungsform eines Übertra gungsglieds mit negativer Flanke und FIGS. 9 to 11 are each an embodiment of a Übertra supply member with a negative flank and

Fig. 12 eine Ausführungsform eines Übertragungsglieds mit zwei steuerbaren Kapazitätsdioden
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 12 shows an embodiment of a transmission element with two controllable capacitance diode
are each shown schematically. Corresponding parts are provided with the same reference numerals.

Die in Fig. 1 gezeigte Verstärkereinrichtung ist mit 2 be zeichnet und umfaßt ein erstes Übertragungsglied 3 mit einer im allgemeinen komplexen Übertragungsfunktion G′, ein zweites Übertragungsglied 4 mit einer im allgemeinen komplexen Über tragungsfunktion H′ und elektrische Steuermittel 5. Das erste Übertragungsglied 3 und das zweite Übertragungsglied 4 sind zwischen einen Eingang 2A und einen Ausgang 23 der Verstär kereinrichtung 2 elektrisch in Reihe geschaltet. Ein zu ver stärkendes elektrisches Signal S wird nun an den Eingang 2A der Verstärkereinrichtung 2 angelegt und dem ersten Übertra gungsglied 3 zugeführt. Das elektrische Signal S wird in dem ersten Übertragungsglied 3 mit dessen Übertragungsfunktion G′ multipliziert. Das erhaltene, mit der Übertragungsfunktion G′ des ersten Übertragungsgliedes 3 verstärkte oder multipli zierte Signal G′_*S wird nun dem zweiten Übertragungsglied 4 zugeführt und von diesem mit dessen Übertragungsfunktion H′ verstärkt. Das mit beiden Übertragungsfunktionen G′ und H′ beider Übertragungsglieder 3 und 4 multiplizierte Signal S′ = H′_*G′_*S ist an dem Ausgang 23 der Verstärkerein richtung 2 abgreifbar.The amplifier device shown in Fig. 1 is marked with 2 be and comprises a first transmission element 3 with a generally complex transfer function G ', a second transmission element 4 with a generally complex transfer function H' and electrical control means 5th The first transfer member 3 and the second transmission member 4 are kereinrichtung between an input 2 and an output 23 of the A Verstär 2 electrically connected in series. A too ver fortifying electrical signal S is then applied to the input A 2 of the amplifier device 2 and the first supply membered Übertra 3 supplied. The electrical signal S is multiplied in the first transmission element 3 by its transmission function G '. The signal G ' _* S obtained with the transfer function G' of the first transfer element 3 is amplified or multiplicated is now fed to the second transfer element 4 and amplified by the latter with its transfer function H '. The signal S '= H' _* G ' _* S multiplied by both transmission functions G' and H 'of both transmission elements 3 and 4 can be tapped at the output 23 of the amplifier device 2 .

Es gilt somit die BeziehungSo the relationship applies

S′/S = H′_*G′ (1)S ′ / S = H ′ _* G ′ (1)

zwischen der im allgemeinen komplexen Amplitude des verstärk ten Signals S′ am Ausgang 23 der Verstärkereinrichtung 2 und der im allgemeinen komplexen Amplitude des unverstärkten Si gnals S am Eingang 2A der Verstärkereinrichtung 2 mit dem Produkt H′_*G′ der beiden komplexen Übertragungsfunktionen G′ und H′ als komplexer elektrischer Verstärkung oder komplexer Übertragungsfunktion der gesamten Verstärkerein richtung 2.between the generally complex amplitude of the Enhancement th signal S 'at the output 23 of the amplifier device 2 and the generally complex amplitude of the unamplified Si gnals S at input 2 A of the amplifier device 2 with the product H' _* G 'of the two complex transfer functions G' and H 'as a complex electrical amplification or a complex transfer function of the entire amplifier device 2 .

Wendet man auf die komplexen Größen auf beiden Seiten der Gleichung (1) zunächst die Betragsfunktion || und dann die Logarithmusfunktion log_a zu einer vorgegebenen reellen Basis a an, so erhält man die reelle logarithmische VerstärkungFirst apply the amount function || to the complex quantities on both sides of equation (1) and then the logarithm function log _a to a given real base a, we get the real logarithmic gain

A := log_a (|S′|/|S|) = G + H (2)A: = log _a (| S ′ | / | S |) = G + H (2)

der Verstärkereinrichtung 2 mit den reellen logarithmischen Übertragungsfunktionenthe amplifier device 2 with the real logarithmic transfer functions

G := log_a(|G′|)
H := log_a(|H′|)G: = log _a (| G ′ |)
H: = log _a (| H ′ |)

Die logarithmische Verstärkung A der Verstärkereinrichtung 2 entspricht somit der Summe aus den logarithmischen Übertra gungsfunktionen G = log_a(|G′|) und H = log_a(|H′|) der beiden Übertragungsglieder 3 und 4 der Verstärkereinrichtung 2.The logarithmic gain A of the amplifier device 2 thus corresponds to the sum of the logarithmic transfer functions G = log _a (| G '|) and H = log _a (| H' |) of the two transmission elements 3 and 4 of the amplifier device 2 .

Die Verstärkereinrichtung 2 enthält ferner Steuermittel 5, die mit wenigstens einem der Übertragungsglieder 3 oder 4 in Wirkverbindung stehen. Im Beispiel der Fig. 1 sind die Steu ermittel 5 nur mit dem Übertragungsglied 4 über eine gestri chelt gezeichnete Wirkverbindungslinie 8 verbunden. Die Steu ermittel 5 steuern jedes mit ihnen verbundene Übertragungs glied 3 oder 4 derart, daß die Übertragungsfunktion G′ bzw. H′ dieses Übertragungsglieds 3 bzw. 4 in ihrer Frequenzabhän gigkeit geändert wird. Die genaue Funktionsweise dieser Steuerung wird im folgenden erläutert. Die Wirkverbindung der Steuermittel 5 mit dem wenigstens einen zu steuernden Über tragungsglied 4 kann beispielsweise über eine elektrische, optische, induktive oder auch piezoelektrische Kopplung er folgen. Die Wirkverbindungslinie 8 kann dann entsprechend ei ne elektrische Verbindung bzw. ein optischer Koppler bzw. ein induktiver Koppler bzw. ein Piezokoppler sein.The amplifier device 2 also contains control means 5 which are operatively connected to at least one of the transmission elements 3 or 4 . In the example of FIG. 1, the control means 5 are connected only to the transmission member 4 via a dashed line 8 connecting line 8 . The control means 5 control each associated transmission member 3 or 4 such that the transfer function G 'or H' of this transmission member 3 or 4 is changed in their frequency dependency. The exact functioning of this control is explained below. The operative connection of the control means 5 with the at least one transmission element 4 to be controlled can, for example, follow it via an electrical, optical, inductive or also piezoelectric coupling. The active connection line 8 can then be corresponding to an electrical connection or an optical coupler or an inductive coupler or a piezo coupler.

In Fig. 2 ist anhand eines Diagramms veranschaulicht, wie die logarithmische Verstärkung A = log_a (|S′|/|S|) der Verstärker einrichtung 2 vorzugsweise gesteuert werden soll. In einem mit Δf bezeichneten vorgegebenen Frequenzband zwischen einer linken Eckfrequenz f_L und einer rechten Eckfrequenz f_R soll die logarithmische Verstärkung A zwischen einer minimalen Verstärkung A_min und einer maximalen Verstärkung A_max um eine Verstärkungsvariation ΔA = A_max-A_min < 0 variiert werden können und dabei zumindest innerhalb des vorgegebenen Fre quenzbereichs Δf im wesentlichen frequenzunabhängig sein. Der entsprechende, durch die Intervalle Δf und ΔA vorgegebene rechteckige Verstärkungssteuerungsbereich ist schraffiert und mit 10 bezeichnet. Die minimale logarithmische Verstärkung A_min wird im allgemeinen größer oder gleich 0 gewählt, kann aber auch, wenn es die Anwendung erfordert, kleiner als 0 sein. Auch die maximale Verstärkung A_max kann kleiner als 0 sein. Die Amplitude des Ausgangssignals S′ der Verstärkerein richtung 2 ist in diesen Fällen betragsmäßig kleiner als die Amplitude des Eingangssignals S.In Fig. 2 is illustrated by a diagram how the logarithmic gain A = log _a (| S '| / | S |) of the amplifier device 2 should preferably be controlled. In a predetermined frequency band designated Δf between a left-hand corner frequency f _L and a right-hand corner frequency f _R , the logarithmic gain A is to be varied between a minimum gain A _min and a maximum gain A _max by a gain variation ΔA = A _max -A _min <0 can and at least within the predetermined frequency range Δf be essentially frequency-independent. The corresponding rectangular gain control area predetermined by the intervals Δf and ΔA is hatched and designated by 10 . The minimum logarithmic gain A _min is generally chosen to be greater than or equal to 0, but can also be less than 0 if the application requires it. The maximum gain A _max can also be less than 0. In these cases, the amplitude of the output signal S 'of the amplifier device 2 is smaller than the amplitude of the input signal S.

Um eine Verstärkungsvariation ΔA gemäß Fig. 2 innerhalb des vorgegebenen Frequenzbandes Δf zu erreichen, werden die logarithmischen Übertragungsfunktionen G = log_a(|G′|) und H = log_a(|H′|) der beiden Übertragungsglieder 3 bzw. 4 nun so eingestellt, daß sie jeweils wenigstens in einem jeweils vorgegebenen Frequenzbereich wenigstens annähernd lineare FunktionenIn order to achieve a gain variation ΔA according to FIG. 2 within the predetermined frequency band Δf, the logarithmic transfer functions G = log _a (| G ′ |) and H = log _a (| H ′ |) of the two transmission elements 3 and 4 are now so set that they each have at least approximately linear functions at least in a predetermined frequency range

G = -m·(ν(f)-ν_G) (3a)
H = +m·(ν(f)-ν_H) (3b)G = -m (ν (f) -ν _G ) (3a)
H = + m (ν (f) -ν _H ) (3b)

einer bÿektiven Funktion ν = ν(f) der Frequenz f sind. Die bÿektive oder eineindeutige Funktion ν(f) der Frequenz f be stimmt den Maßstab, in dem die Frequenz f dargestellt wird, und ist vorzugsweise gleich log_a(f), insbesondere log(f) := log₁₀(f), oder gleich der identischen Funktion I(f) = f. Der erste reelle Übertragungsparameter m ≠ 0 gibt den Betrag der Steigungen |dG/dν| und |dH/dν| der beiden log arithmischen Übertragungsfunktionen G und H in ihren linear gemäß den Gleichungen (3a) bzw. (3b) verlaufenden Bereichen an. Die weiteren reellen Übertragungsparametern ν_G und ν_H der logarithmischen Übertragungsfunktion G bzw. H entsprechen dem Funktionswert ν(f_G) bzw. ν(f_H) der Funktion ν(f) an einer Stelle f = f_G bzw. f = f_H. Die logarithmische Übertragungs funktion G des Übertragungsglieds 3 weist somit in dem zugehörigen Frequenzbereich eine lineare Flanke mit der Steigung -m auf, während die logarithmische Übertragungs funktion H des zweiten Übertragungsglieds 4 in ihrem zuge ordneten Frequenzbereich eine lineare Flanke mit der Steigung +m aufweist. Die Steigungen der beiden Flanken sind unter schiedlich in ihren Vorzeichen, aber gleich in ihrem Betrag.an effective function ν = ν (f) of frequency f. The bÿective or unambiguous function ν (f) of the frequency f determines the scale on which the frequency f is represented, and is preferably equal to log _a (f), in particular log (f): = log₁₀ (f), or equal to identical function I (f) = f. The first real transmission parameter m ≠ 0 gives the amount of the slopes | dG / dν | and | dH / dν | of the two log arithmic transfer functions G and H in their linear ranges according to equations (3a) and (3b). The other real transmission parameters ν _G and ν _{H of} the logarithmic transfer function G and H correspond to the function value ν (f _G ) and ν (f _H ) of the function ν (f) at a point f = f _G and f = f _H, respectively . The logarithmic transfer function G of the transmission element 3 thus has a linear edge with the slope -m in the associated frequency range, while the logarithmic transfer function H of the second transmission element 4 has a linear edge with the slope + m in its assigned frequency range. The slopes of the two flanks are different in their signs, but the same in their amount.

Die beiden logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H der Übertragungsglieder 3 bzw. 4 werden nun so eingestellt, daß beide logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H über dem in Fig. 2 dargestellten, vorgegebenen Frequenzband Δf = [|f_L, f_R] bzw. dem entsprechenden Intervall Δf = [ν(f_L), ν(f_R)] einen linearen Verlauf gemäß den Gleichung en (3a) und (3b) aufweisen. Man erhält dann durch Einsetzen der Beziehungen (3a) und (3b) in die Gleichung (2) für die logarithmische Verstärkung A der Verstärkereinrichtung 2 wenigstens annähernd den AusdruckThe two logarithmic transfer functions G and H of the transmission elements 3 and 4 are now set such that both logarithmic transfer functions G and H are above the predetermined frequency band Δf = [| f _L , f _R ] or the corresponding interval shown in FIG Δf = [ν (f _L ), ν (f _R )] have a linear profile according to equations (3a) and (3b). Then by inserting the relationships ( 3 a) and ( 3 b) into the equation (2) for the logarithmic gain A of the amplifier device 2, at least approximately the expression is obtained

A = m·(ν_G-ν_H) (4)A = m · (ν _G -ν _H ) (4)

Wenigstens für Frequenzen f aus dem Frequenzbereich Δf bzw. für Funktionswerte ν(f) aus dem entsprechenden, eindeutig bestimmten Wertebereich Δν ist die logarithmische Verstärkung A der Verstärkereinrichtung 2 somit zumindest annähernd fre quenzunabhängig.At least for frequencies f from the frequency range Δf or for function values ν (f) from the corresponding, clearly determined value range Δν, the logarithmic gain A of the amplifier device 2 is at least approximately frequency-independent.

Dieser praktisch frequenzunabhängige Wert der logarithmischen Verstärkung A gemäß Gleichung (4) kann nun durch geeignete Einstellung von wenigstens einem der Übertragungsparameter m, ν_G und ν _H der beiden logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H in einer für eine bestimmte Anwendung der Verstär kereinrichtung 2 geeigneten Weise verändert werden. Die so erreichbare Verstärkungsvariation ΔA der Verstärkerein richtung 2 ist abhängig von der Variation Δm des Betrags m der Steigungen beider logarithmischer Übertragungsfunktionen G und H im Bereich ihrer Flanken und/oder der Variation Δν_G des Übertragungsparameters ν_G der Flanke der logarithmischen Übertragungsfunktion G und/oder der Variation Δν_H des Über tragungsparameters ν_H der Flanke der logarithmischen Übertra gungsfunktion H. Die Variationen Δν_G und Δν_H entsprechen ei ner Verschiebung der Flanke der zugehörigen logarithmischen Übertragungsfunktion G bzw. H. Die Variation Δm entspricht einem Verändern der absoluten Steilheiten beider Flanken.This practically frequency-independent value of the logarithmic gain A according to equation (4) can now be changed by suitable setting of at least one of the transmission parameters m, ν _G and ν _{H of} the two logarithmic transfer functions G and H in a manner suitable for a specific application of the amplifier device 2 become. The gain variation ΔA achievable in this way of the amplifier device 2 is dependent on the variation Δm of the amount m of the slopes of the two logarithmic transfer functions G and H in the region of their edges and / or the variation Δν _{G of} the transfer parameter ν _{G of} the edge of the logarithmic transfer function G and / or the variation Δν _{H of} the transmission parameter ν _{H of} the flank of the logarithmic transfer function H. The variations Δν _G and Δν _H correspond to a shift of the flank of the associated logarithmic transfer function G and H. The variation Δm corresponds to a change in the absolute steepness of both flanks .

Der genaue Verlauf der logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H der beiden Übertragungsglieder 3 und 4 außerhalb des vorgegebenen Frequenzbandes Δf = [f_L, f_R] bzw. des entsprechen den Intervalls Δν = [ν(f_L), ν(f_R)] ist für die Steuerung der Verstärkung A nicht wichtig.The exact course of the logarithmic transfer functions G and H of the two transfer elements 3 and 4 is outside the predetermined frequency band Δf = [f _L , f _R ] or that corresponds to the interval Δν = [ν (f _L ), ν (f _R )] not important for controlling gain A.

In den Fig. 3 bis 5 sind anhand von Diagrammen Ausführungs beispiele gezeigt, wie durch Variation der logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H der beiden Übertragungsglieder 3 und 4 die logarithmische Verstärkung A der Verstärkerein richtung 2 gesteuert werden kann. Dabei wird im folgenden oh ne Beschränkung der Allgemeinheit die in der Elektronik übli che dezimale logarithmische Verstärkung oder Übertragungs funktion
A/dB = 20 log (|S′|/|S|)
G/dB = 20 log (|G′|)
H/dB = 20 log (|H′|)
mit dem Logarithmus log := log₁₀ zur Basis 10 verwendet.In FIGS. 3 to 5 are shown on the basis of diagrams execution examples of how the two transmission members 3 and 4, log gain A of the amplifier means by varying the logarithmic transfer functions G and H can be controlled. 2 In the following, without limitation of generality, the decimal logarithmic amplification or transmission function common in electronics
A / dB = 20 log (| S ′ | / | S |)
G / dB = 20 log (| G ′ |)
H / dB = 20 log (| H ′ |)
used with the logarithm log: = log₁₀ to base 10 .

Die Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Flanke einer der beiden logarithmischen Übertragungsfunktio nen variiert wird und die Flanke der anderen logarithmischen Übertragungsfunktion festgehalten wird. In der Ausführungs form gemäß Fig. 5 werden dagegen die Flanken beider logarith mischen Übertragungsfunktionen variiert. FIGS. 3 and 4 show embodiments in which the edge of one of the two logarithmic Übertragungsfunktio is varied NEN and the edge of the other logarithmic transfer function is retained. In the execute form in accordance with FIG. 5, on the other hand varies the edges of both logarithmic mixing transfer functions.

Im Diagramm der Fig. 3 sind zwei logarithmische Übertragungs funktionen G und H über der Funktion ν = ν(f) aufgetragen. Die logarithmische Übertragungsfunktion G des ersten Übertra gungsglieds 3 ist für Werte ν ν₀ links von einem Funktions grenzwert ν₀ praktisch konstant und fällt für ν < ν₀ rechts von diesem Funktionsgrenzwert ν₀ entlang einer Flanke E im wesentlichen linear gemäß der Beziehung (3a) mit einem posi tiven Übertragungsparameter m < 0 ab. Eine solche Übertra gungsfunktion G ist charakteristisch für einen Tiefpaß als Übertragungsglied 3. Der Funktionsgrenzwert ν₀ entspricht da bei dem Wert der Funktion ν(f) bei der Grenzfrequenz des Tiefpasses. Der Übertragungsparameter ν_G entspricht dem Wert von ν, bei dem die verlängerte Flanke E die Abszisse schnei det. Bei ν = ν_G nimmt die logarithmische Übertragungsfunktion G einen vorbestimmten Wert, beispielsweise den Wert 0 dB, an. Die Flanke E der logarithmischen Übertragungsfunktion G wird während des Betriebs der Verstärkereinrichtung 2 konstantge halten. Die logarithmische Übertragungsfunktion H des zweiten Übertragungsglieds 4 weist eine mit steigendem ν gemäß der Beziehung (3b) mit der Steigung +m < 0 linear ansteigende Flanke F auf, die ab einem bestimmten Funktionsgrenzwert ν₃ in einen im wesentlichen konstant verlaufenden Teil der logarithmischen Übertragungsfunktion H übergeht. Diese loga rithmische Übertragungsfunktion H entspricht der charakteri stischen Kennlinie eines Hochpasses als Übertragungsglied 4.In the diagram of FIG. 3, two logarithmic transfer functions G and H are plotted against the function ν = ν (f). The logarithmic transfer function G of the first Übertra supply member 3 is for values ν ν₀ left of a function limit ν₀ practically constant and falls for ν <ν₀ right of this function limit ν₀ along an edge E substantially linearly according to the relationship (3 a) with a posi tive transmission parameters m <0. Such a transmission function G is characteristic of a low-pass filter as a transmission element 3 . The function limit value ν₀ corresponds to the value of the function ν (f) at the cutoff frequency of the low pass. The transmission parameter ν _G corresponds to the value of ν at which the extended edge E intersects the abscissa. With ν = ν _G , the logarithmic transfer function _G assumes a predetermined value, for example the value 0 dB. The edge E of the logarithmic transfer function G is kept constant during operation of the amplifier device 2 . The logarithmic transfer function H of the second transfer element 4 has a rising edge F with increasing ν according to the relationship ( 3 b) with the slope + m <0, the flank F starting from a certain functional limit value ν₃ into a substantially constant part of the logarithmic transfer function H. transforms. This logarithmic transfer function H corresponds to the characteristic curve of a high pass filter 4 .

Die Flanke F der logarithmische Übertragungsfunktion H ist nun zwischen zwei mit F1 und F2 bezeichneten Flanken von zwei entsprechenden logarithmische Übertragungsfunktionen H1 und H2 mit gleicher Steigung +m verschiebbar. Beim Verschieben wird der Übertragungsparameter ν_H der logarithmischen Über tragungsfunktion H in dem von den beiden Übertragungsparame tern ν_H1 und ν_H1 der beiden logarithmischen Übertragungsfunk tionen H1 und H2 mit ν_H1 < ν_H2 begrenzten Intervall vari iert. Die Übertragungsparameter ν_H, ν_H1 und ν_H2 entsprechen den Werten von ν, bei denen die verlängerte Flanke F, F1 bzw. F2 die Abszisse schneidet. Bei ν = ν_H, ν = ν_H1 oder ν = ν_H2 nimmt die zugehörige logarithmische Übertragungsfunktion H, H1 bzw. H2 einen vorbestimmten Wert, beispielsweise wieder 0 dB, an. Die durch den Übertragungsparameter +m definierte Steigung der logarithmischen Übertragungsfunktion H bleibt beim Verschieben der Flanke F unverändert. Die gewählte Va riation Δν_H = ν_H2-ν_H1 des Übertragungsparameters ν_H ent spricht in dieser Ausführungsform einer Variation des Funkti onsgrenzwertes ν₃ zwischen dem Funktionsgrenzwert ν₁ der er sten logarithmischen Übertragungsfunktion H1 und dem Funkti onsgrenzwert ν₂ der zweiten logarithmischen Übertragungsfunk tion H2, die wiederum einer Variation der Grenzfrequenz des Hochpasses entspricht. Über einem zwischen dem Funktions grenzwert ν₀ der logarithmischen Übertragungsfunktion G des Tiefpasses als linkem Funktionswert ν_L und dem kleinsten Funktionsgrenzwert ν₁ der logarithmischen Übertragungsfunkti on H des Hochpasses als rechtem Funktionswert ν_R liegenden Funktionswertebereich Δν ist also die Flanke F der logarith mischen Übertragungsfunktion H in dem schraffierten Bereich relativ zur Flanke E der logarithmischen Übertragungsfunktion G verschiebbar. The edge F of the logarithmic transfer function H can now be shifted between two edges labeled F1 and F2 of two corresponding logarithmic transfer functions H1 and H2 with the same slope + m. When moving, the transfer parameter ν _{H of} the logarithmic transfer function _{H is} varied in the interval delimited by the two transfer parameters ν _H1 and ν _{H1 of} the two logarithmic transfer functions H1 and H2 with ν _H1 <ν _H2 . The transmission parameters ν _H , ν _H1 and ν _H2 correspond to the values of ν at which the extended flank F, F1 and F2 intersect the abscissa. With ν = ν _H , ν = ν _H1 or ν = ν _H2 , the associated logarithmic transfer function H, H1 or H2 assumes a predetermined value, for example again 0 dB. The slope of the logarithmic transfer function H defined by the transfer parameter + m remains unchanged when the edge F is shifted. The selected variation Δν _H = ν _H2 -ν _{H1 of} the transmission parameter ν _H corresponds in this embodiment to a variation of the function limit value ν₃ between the function limit value ν₁ of the first logarithmic transfer function H1 and the function limit value ν₂ of the second logarithmic transmission function H2, which again corresponds to a variation in the cutoff frequency of the high pass. Above a functional value range Δν lying between the functional limit value ν Funktions of the logarithmic transfer function G of the low pass as the left function value ν _L and the smallest function limit value ν₁ of the logarithmic transfer function H of the high pass as the right function value ν _R , the edge F of the logarithmic transfer function H is thus hatched area displaceable relative to the edge E of the logarithmic transfer function G.

Der Schnittpunkt P zwischen den beiden Flanken E und F liegt auf der Flanke E zwischen den beiden extremen Schnittpunkten P1 der Flanke F1 mit der Flanke E und P2 der Flanke F2 mit der Flanke E. Die logarithmische Verstärkung A der Verstärke reinrichtung 2 kann graphisch als doppelter Wert einer der beiden logarithmischen Übertragungsfunktionen G oder H bei diesem Schnittpunkt P ermittelt werden. Der maximale Wert A_max der logarithmischen Verstärkung A entspricht dem Schnittpunkt P1, der minimale Wert A_min dagegen dem Schnitt punkt P2.The intersection P between the two edges E and F lies on the edge E between the two extreme intersections P1 of the edge F1 with the edge E and P2 of the edge F2 with the edge E. The logarithmic gain A of the amplifier device 2 can be graphically doubled Value of one of the two logarithmic transfer functions G or H can be determined at this intersection point P. The maximum value A _{max of} the logarithmic gain A corresponds to the intersection P1, the minimum value A _min, however, to the intersection P2.

Mit der Variation Δν_H = ν_H2-ν_H1 der Flanke F der logarith mische Übertragungsfunktion H zwischen den Flanken F1 und F2 ist also eine Variation ΔA = A_max-A_min der logarithmischen Verstärkung A der Verstärkereinrichtung 2 zwischen den beiden Extremwerten A_max und A_min in dem Funktionswertebereich Δν und damit in dem entsprechenden Frequenzbereich Δf für das elektrische Signal S erreichbar. Die Verstärkungsvariation ΔA errechnet sich gemäß der Beziehung (4) zuWith the variation Δν _H = ν _H2 -ν _{H1 of} the edge F of the logarithmic transfer function H between the edges F1 and F2 is a variation ΔA = A _max -A _{min of} the logarithmic gain A of the amplifier device 2 between the two extreme values A _max and A _min in the functional value range Δν and thus in the corresponding frequency range Δf can be reached for the electrical signal S. The gain variation ΔA is calculated according to the relationship ( 4 )

ΔA = |m|·Δν_H (5),ΔA = | m | · Δν _H (5),

ist also proportional zur Variation Δν_H des Übertragungspa rameters ν_H der logarithmischen Übertragungsfunktion H des zweiten Übertragungsglieds 4 mit dem Betrag des Übertragungs parameters m als Proportionalitätskonstanten.is therefore proportional to the variation Δν _{H of} the transfer parameter ν _{H of} the logarithmic transfer function H of the second transfer element 4 with the amount of the transfer parameter m as a proportionality constant.

Im Diagramm gemäß Fig. 4 sind die beiden logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H über der Frequenz f aufgetra gen, d. h. es ist ν(f) = f gewählt. In dem dargestellten Aus führungsbeispiel wird nun die logarithmische Übertragungs funktion H mit der Flanke F mit positiver Steigung (positive Flanke) konstantgehalten, während die logarithmische Übertra gungsfunktion G mit der Flanke E mit negativer Steigung (negative Flanke) variiert wird. Der Übertragungsparameter f_H der logarithmischen Übertragungsfunktion H bleibt also kon stant. Der Übertragungsparameter f_G der logarithmischen Über tragungsfunktion G wird hingegen zwischen den beiden Übertra gungsparametern f_G2 und f_G1 von zwei logarithmischen Übertra gungsfunktionen G2 bzw. G1 mit f_G2 < f_G1 gesteuert. Die ent sprechende Variation von f_G ist mit Δf_G = f_G1-f_G2 bezeich net. Die Flanke E der logarithmischen Übertragungsfunktion G ist somit bei unverändert er Steigung m zwischen den beiden Flanken E2 und E1 der beiden logarithmischen Übertragungs funktionen G2 bzw. G1 in einem Frequenzbereich Δf zwischen einer linken Eckfrequenz f_L und einer rechten Eckfrequenz f_R verschiebbar mit f_L < f_R. Der Variationsbereich der Flanke E über dem Frequenzbereich Δf ist wieder schraffiert.In the diagram according to FIG. 4, the two logarithmic transfer functions G and H above the frequency f aufgetra gene, ie it is selected ν (f) = f. In the exemplary embodiment illustrated, the logarithmic transfer function H is now kept constant with the edge F with a positive slope (positive edge), while the logarithmic transfer function G is varied with the edge E with a negative slope (negative edge). The transfer parameter f _{H of} the logarithmic transfer function H thus remains constant. The transfer parameter f _{G of} the logarithmic transfer function G, however, is controlled between the two transfer parameters f _G2 and f _G1 by two logarithmic transfer functions G2 and G1 with f _G2 <f _G1 . The corresponding variation of f _G is denoted by Δf _G = f _G1 -f _G2 . The edge E of the logarithmic transfer function G is thus shiftable with unchanged he slope m between the two edges E2 and E1 of the two logarithmic transfer functions G2 and G1 in a frequency range Δf between a left corner frequency f _L and a right corner frequency f _R with f _L <f _R. The variation range of the edge E over the frequency range Δf is hatched again.

Der Schnittpunkt P der beiden Flanken E und F variiert zwi schen dem Schnittpunkt P2 der Flanke E2 mit der Flanke F und dem Schnittpunkt P1 der Flanke E1 mit der Flanke F. Die re sultierende logarithmische Verstärkung A der Verstärkerein richtung 2 entspricht wieder dem doppelten Wert der logarith mische Übertragungsfunktion G oder H bei dem Schnittpunkt P.The intersection P of the two edges E and F varies between the intersection P2 of the edge E2 with the edge F and the intersection P1 of the edge E1 with the edge F. The resultant logarithmic gain A of the amplifier device 2 again corresponds to twice the value of logarithmic transfer function G or H at the intersection P.

Die Variation ΔA der logarithmischen Verstärkung A zwischen deren maximalen Wert A_max und derem minimalen Wert A_min ist gemäß Gleichung (4) im wesentlichen gleichThe variation ΔA of the logarithmic gain A between its maximum value A _max and its minimum value A _min is essentially the same according to equation (4)

ΔA = |m|·Δf_G (6)ΔA = | m | · Δf _G (6)

ist also proportional zur Variation Δf_G des Übertragungspara meters f_G der logarithmischen Übertragungsfunktion G des er sten Übertragungsglieds 3 mit dem Betrag des Übertragungspa rameters m als Proportionalitätskonstanten.is therefore proportional to the variation Δf _{G of} the transmission parameter f _{G of} the logarithmic transfer function G of the first transmission element 3 with the amount of the transmission parameter m as a proportionality constant.

Die logarithmische Übertragungsfunktion G kann wieder mit ei nem Übertragungsglied 3 mit Tiefpaßcharakter realisiert wer den. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht eine Variation Δf_G des Übertragungsparameters f_G von f_G2 nach f_G1 dann auch einer Variation der Grenzfrequenz des Tiefpasses von f₂ bis f₁. Die dargestellte logarithmische Übertragungs funktion H weist eine durchgehende Flanke F auf und kann bei spielsweise mit einem Differenzierglied (Differentiator) im Übertragungsglied 4 verwirklicht werden.The logarithmic transfer function G can again be realized with a transmission element 3 with a low-pass character. In the illustrated embodiment, a variation Δf _{G of} the transmission parameter f _G from f _G2 to f _G1 then also corresponds to a variation in the cutoff frequency of the low pass from f₂ to f₁. The logarithmic transfer function H shown has a continuous edge F and can be realized with a differentiating element (differentiator) in the transmission element 4 , for example.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind nun die Flanken E und F beider logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H in nerhalb des vorgegebenen Funktionswerteintervalls Δν ver schiebbar. Der Übertragungsparameter ν_G der logarithmischen Übertragungsfunktion G des ersten Übertragungsglieds 3 wird in dem von den beiden Übertragungsparametern ν_G1 und ν_G2 der beiden logarithmische Übertragungsfunktionen G1 und G2 mit ν_G1 < ν_G2 begrenzten Variationsintervall gesteuert. Die der Länge des Variationsintervalls entsprechende, maximale Varia tion des Übertragungsparameters ν_G ist mit Δν_G = ν_G2-ν_G1 bezeichnet. Der Übertragungsparameter ν_H der logarithmischen Übertragungsfunktion H des zweiten Übertragungsglieds 4 wird dagegen in dem von den beiden Übertragungsparametern ν_H1 und ν_H2 der beiden logarithmische Übertragungsfunktionen H1 und H2 mit ν_H1 < ν_H2 begrenzten Variationsintervall mit der maxi malen Variation Δν_H = ν_H1-ν_H2 variiert. Die entsprechende Variationsbereiche der Flanken E und F über dem Intervall Δν sind jeweils einfach schraffiert.In the exemplary embodiment in FIG. 5, the edges E and F of both logarithmic transfer functions G and H can now be shifted ver within the predetermined function value interval Δν. The transmission parameter ν _{G of} the logarithmic transmission function G of the first transmission element 3 is controlled in the variation _interval limited by the two transmission parameters ν _G1 and ν _{G2 of} the two logarithmic transmission functions G1 and G2 with ν _G1 <ν _G2 . The maximum variation of the transmission parameter ν _G corresponding to the length of the variation interval is denoted by Δν _G = ν _G2 -ν _G1 . The transfer parameter ν _{H of} the logarithmic transfer function H of the second transfer element 4 , on the other hand, is in the variation interval with the maximum variation Δν _H = ν _H1 limited by the two transfer parameters ν _H1 and ν _{H2 of} the two logarithmic transfer functions H1 and H2 with ν _H1 <ν _H2 -ν _H2 varies. The corresponding variation ranges of the flanks E and F over the interval Δν are hatched in each case.

Der Schnittpunkt P der beiden Flanken E und F liegt in dem doppelt schraffierten, parallelogrammförmigen Bereich 15 mit den vier Eckpunkten P1, P2, P3 und P4. Der Eckpunkt P1 ist der Schnittpunkt der beiden Flanken E1 und F1, der Eckpunkt P2 ist der Schnittpunkt der Flanken E2 und F2, der Eckpunkt P3 ist der Schnittpunkt der Flanken E1 und F2 und der Eck punkt P4 ist der Schnittpunkt der Flanken E2 und F1. Die Ver stärkung A der Verstärkereinrichtung 2 ist maximal, d. h. A = A_max, wenn der Schnittpunkt P = P2 ist und minimal, d. h. A = A_min, wenn der Schnittpunkt P = P1 ist. The intersection P of the two flanks E and F lies in the double-hatched, parallelogram-shaped area 15 with the four corner points P1, P2, P3 and P4. The corner point P1 is the intersection of the two edges E1 and F1, the corner point P2 is the intersection of the edges E2 and F2, the corner point P3 is the intersection of the edges E1 and F2 and the corner point P4 is the intersection of the edges E2 and F1. The gain A of the amplifier device 2 is maximum, ie A = A _max if the intersection P = P2 and minimal, ie A = A _min if the intersection P = P1.

Die Variation ΔA der Verstärkung A ist nun zumindest annä hernd gleichThe variation ΔA of the gain A is now at least approx almost the same

ΔA = |m|·(Δν_G + Δν_H) (7)ΔA = | m | · (Δν _G + Δν _H ) (7)

Verglichen mit der Variation Δν_G oder Δν_H der Flanke E bzw. F nur einer Übertragungsfunktion G bzw. H ist die Variation ΔA der Verstärkung A bei Variation beider Übertragungsparameter ν_G und ν_H also gleich der Summe der Einzelvariationen ΔA ge mäß den Gleichungen (7) oder (8). Im Falle gleicher Variatio nen Δν_G = Δν_H ist die Verstärkungsvariation ΔA bei Verschie ben beider Flanken E und F durch Verändern ihres zugehörigen Übertragungsparameters ν_G bzw. ν_H doppelt so groß wie bei Va riation nur eines Übertragungsparameters ν_G oder ν_H, d. h. bei Verschieben nur einer Flanke E oder F.Compared to the variation Δν _G or Δν _{H of} the flank E or F of only one transfer function G or H, the variation ΔA of the gain A with variation of both transfer parameters ν _G and ν _H is therefore equal to the sum of the individual variations ΔA according to the equations ( 7) or (8). In the case of the same variations Δν _G = Δν _H , the gain variation ΔA when shifting both edges E and F by changing their associated transmission parameter ν _G or ν _{H is} twice as large as with variation of only one transmission parameter ν _G or ν _H , ie when moving only one edge E or F.

Bei allen Ausführungsformen der beiden Übertragungsglieder 3 und 4 der Verstärkereinrichtung 2 kommt es nur darauf an, daß die logarithmischen Übertragungsfunktionen G und H der beiden Übertragungsglieder 3 und 4 in Abhängigkeit von der Frequenz f des Eingangssignals S oder der bÿektiven Funktion ν(f) dieser Frequenz f jeweils wenigstens eine lineare Flanke E und F aufweisen mit entgegengesetzten Steigungen und daß diese beiden Flanken E und F relativ zueinander in dem vorge gebenen Frequenzbereich Δf (bzw. Δν(f)) verschiebbar sind. Außerhalb dieses Frequenzbereichs Δf (bzw. Δν(f)) kann der Frequenzgang der Übertragungsglieder 3 und 4 im Prinzip be liebig sein. Die Reihenfolge des Übertragungsgliedes mit der positiven Flanke und des Übertragungsgliedes mit der negati ven Flanke in der Schaltungsanordnung zwischen dem Eingang 2A und dem Ausgang 2B der Verstärkereinrichtung 2 ist außerdem austauschbar.In all embodiments of the two transmission elements 3 and 4 of the amplifier device 2 , it is only important that the logarithmic transmission functions G and H of the two transmission elements 3 and 4 are dependent on the frequency f of the input signal S or the effective function ν (f) of this frequency f each have at least one linear flank E and F with opposite slopes and that these two flanks E and F are displaceable relative to one another in the predetermined frequency range Δf (or Δν (f)). Outside this frequency range Δf (or Δν (f)), the frequency response of the transmission elements 3 and 4 can in principle be arbitrary. The sequence of the transmission element with the positive edge and the transmission element with the negative edge in the circuit arrangement between the input 2 A and the output 2 B of the amplifier device 2 is also interchangeable.

Ein Übertragungsglied mit einer positiven Flanke wie bei spielsweise der Flanke F in den Fig. 3 bis 5 kann vorzugs weise mit Hilfe eines Hochpasses n-ter Ordnung mit n 1, ei nes Differenziergliedes oder eines Preemphasisgliedes gebil det werden. Ein Übertragungsglied mit einer negativen Flanke wie beispielsweise die Flanke E in den Fig. 3 bis 5 enthält vorzugsweise einen Tiefpaß n-ter Ordnung mit n 1, ein Inte grierglied (Integrator) oder ein Deemphasisglied. Jedes Über tragungsglied umfaßt vorzugsweise jeweils wenigstens einen Verstärker zum Einstellen der absoluten Größe der zugehörigen Übertragungsfunktion.A transmission element with a positive edge, such as the edge F in FIGS . 3 to 5, can preferably be formed by means of a n-th order high-pass filter with n 1, a differentiating element or a pre-emphasis element. A transmission element with a negative edge, such as edge E in FIGS. 3 to 5, preferably contains an n-th order low-pass filter with n 1, an integrating element (integrator) or a de-emphasis element. Each transmission link preferably comprises at least one amplifier for setting the absolute size of the associated transfer function.

Ferner kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform die Verstärkereinrichtung 2 auch wenigstens einen Verstärker mit einer zumindest im Frequenzbereich Δf frequenzunabhängigen Verstärkung enthalten, der elektrisch in Reihe zu den beiden Übertragungsgliedern 3 und 4 geschaltet wird.Furthermore, in an embodiment that is not shown, the amplifier device 2 can also contain at least one amplifier with a gain that is frequency-independent at least in the frequency range Δf and that is electrically connected in series with the two transmission elements 3 and 4 .

Die genannten Beispiele für die Übertragungsglieder 3 und 4 der Verstärkereinrichtung 2 sind dem Fachmann in einer Viel zahl von Ausführungsformen bekannt. Die Fig. 6 bis 11 zeigen einfache Grundschaltungen für derartige Übertragungsglieder. Alle dargestellten Übertragungsglieder enthalten einen Opera tionsverstärker 20 mit einem ersten Eingang 20A und einem zweiten Eingang 20B, der auf ein konstantes Potential, im allgemeinen Nullpotential, gelegt ist, und mit einem Ausgang 20C. Der Eingang des Übertragungsglieds entspricht dem Punkt 40, und der Ausgang des Übertragungsglieds entspricht dem Punkt 50. Der Schaltungspunkt 50 ist mit dem Ausgang 20C des Operationsverstärkers 20 elektrisch verbunden.The examples mentioned for the transmission elements 3 and 4 of the amplifier device 2 are known to the person skilled in the art in a large number of embodiments. FIGS. 6 to 11 show simple basic circuits of such transmission members. All transmission elements shown contain an operational amplifier 20 with a first input 20 A and a second input 20 B, which is set to a constant potential, generally zero potential, and with an output 20 C. The input of the transmission element corresponds to point 40 , and the output of the transmission link corresponds to point 50 . The node 50 is electrically connected to the output 20 C of the operational amplifier 20 .

In Fig. 6 ist eine Grundschaltung eines Hochpasses erster Ordnung (n = 1) dargestellt. Der erste Eingang 20A des Opera tionsverstärkers 20 ist mit dem Ausgang 20C des Operations verstärkers 20 über einen ersten elektrischen Widerstand 21 rückgekoppelt. Ein Eingangssignal am Eingang 40 des Hochpas ses wird über eine Reihenschaltung eines zweiten elektrischen Widerstands 22 und einer Kapazität 23 auf den rückgekoppelten Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 geschaltet. Die Grenzfrequenz des Hochpasses ist nun proportional zu 1/(RC) mit der Größe R des zweiten elektrischen Widerstands 22 und der Größe C der Kapazität 23. Ein Hochpaß n-ter Ordnung mit n < 1 kann einfach durch Hintereinanderschalten von n Hoch pässen erster Ordnung aufgebaut werden. Die Steigung der an steigenden positiven Flanke des Hochpasses n-ter Ordnung ent spricht der n-fachen Steigung der positiven Flanke des Hoch passes erster Ordnung. Durch Verwenden eines Hochpasses höhe rer Ordnung für ein Übertragungsglied läßt sich also die Ver stärkungsvariation ΔA der Verstärkereinrichtung 2 entspre chend vervielfachen.In Fig. 6 is a basic circuit is a high-pass filter of the first order (n = 1). The first input 20 of the A opération amplifier 20 is fed back to the output 20 of the operational amplifier C 20 via a first electrical resistance 21st An input signal at the input 40 of the Hochpas ses is connected via a series circuit of a second electrical resistor 22 and a capacitor 23 to the feedback input 20 A of the operational amplifier 20 . The cut-off frequency of the high pass is now proportional to 1 / (RC) with the size R of the second electrical resistor 22 and the size C of the capacitance 23 . A n-order high pass with n <1 can be built up simply by connecting n first-order high passes. The slope of the rising edge of the n-th order high pass corresponds to the n-fold slope of the positive edge of the first-order high pass. By using a high pass of higher order for a transmission element, the gain variation ΔA of the amplifier device 2 can be multiplied accordingly.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Differenzierglieds (Differentiators). Der Ausgang 20C des Operationsverstärkers 20 ist mit dem Eingang 20A über den Widerstand 21 elektrisch verbunden. Zwischen diesen rückgekoppelten Eingang 20 A des Operationsverstärkers und den Eingang 40 des Differenzier glieds ist die Kapazität 23 geschaltet. Dieses Differenzier glied erhält man aus der Grundschaltung für den Hochpaß gemäß Fig. 6 durch Weglassen des zweiten Widerstands 22. Das Diffe renzierglied weist keine Grenzfrequenz auf. Fig. 7 shows an embodiment of a differentiator. The output 20 C of the operational amplifier 20 is electrically connected to the input 20 A via the resistor 21 . The capacitance 23 is connected between this feedback input 20 A of the operational amplifier and the input 40 of the differentiating member. This differentiating element is obtained from the basic circuit for the high-pass filter shown in FIG. 6 by omitting the second resistor 22 . The differentiator has no cutoff frequency.

Beim Preemphasisglied gemäß Fig. 8 ist der Ausgang 20C des Operationsverstärkers 20 wieder über den ersten Widerstand 21 mit dem ersten Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 rück gekoppelt. Der Eingang 40 des Preemphasisglieds ist nun über eine Parallelschaltung des zweiten Widerstands 22 und der Ka pazität 23 mit dem ersten Eingang 20A des Operationsverstär kers 20 elektrisch verbunden. Die Grenzfrequenz des Preempha sisglieds ist proportional zu 1/(RC), wobei R der ohmsche Wi derstand des zweiten Widerstands 22 und C die elektrische Ka pazität der Kapazität 23 sind.When Preemphasisglied of FIG. 8, the output 20 is coupled to the operational amplifier C 20 again via the first resistor 21 to the first input 20 A of the operational amplifier 20 back. The input 40 of the pre-emphasis element is now electrically connected to the first input 20 A of the operational amplifier 20 via a parallel connection of the second resistor 22 and the capacitance 23 . The cutoff frequency of the Preempha sislieds is proportional to 1 / (RC), where R is the ohmic resistance of the second resistor 22 and C are the electrical capacitance of the capacitance 23 .

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform eines Tiefpasses erster Ordnung dargestellt. Der Ausgang 20C des Operationsverstär kers 20 ist über eine Parallelschaltung des ersten Wider stands 21 und der Kapazität 23 mit dem ersten Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 elektrisch verbunden. Der Eingang 40 des Tiefpasses ist über den zweiten Widerstand 22 mit dem er sten Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 elektrisch ver bunden. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses ist proportional zu 1/(RC) mit der Größe R des ersten elektrischen Widerstands 21 und der Größe C der Kapazität 23. Ein Tiefpaß n-ter Ordnung mit n < 1 kann einfach durch Hintereinanderschalten von n Tiefpässen erster Ordnung aufgebaut werden. Die Steigung der abfallenden negativen Flanke des Tiefpasses n-ter Ordnung entspricht der n-fachen Steigung der negativen Flanke des Tiefpasses erster Ordnung. Durch Verwenden eines Tiefpasses höherer Ordnung für ein Übertragungsglied läßt sich also die Verstärkungsvariation AA der Verstärkereinrichtung 2 entspre chend vervielfachen.In Fig. 9 shows an embodiment of a low pass first order. The output 20 C of the operational amplifier 20 is electrically connected to the first input 20 A of the operational amplifier 20 via a parallel connection of the first resistor 21 and the capacitor 23 . The input 40 of the low-pass filter is electrically connected via the second resistor 22 to the first input 20 A of the operational amplifier 20 . The cut-off frequency of the low-pass filter is proportional to 1 / (RC) with the size R of the first electrical resistor 21 and the size C of the capacitance 23 . An n-th order low-pass filter with n <1 can be built up simply by connecting n first-order low-pass filters in series. The slope of the falling negative edge of the nth-order low pass corresponds to the n-fold slope of the negative edge of the first-order low pass. By using a low-pass filter of a higher order for a transmission element, the gain variation AA of the amplifier device 2 can accordingly be multiplied accordingly.

In der Fig. 10 ist eine Ausführungsform eines Integrierglieds (Integrators) veranschaulicht. Ausgang 20C und erster Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 sind über die Kapazität 23 elektrisch rückgekoppelt. Vor den Eingang 20A des Operations verstärkers 20 ist der Widerstand 22 geschaltet. Das Inte grierglied gemäß Fig. 10 kann durch Weglassen des Widerstands 21 im Übertragungsglied gemäß Fig. 9 erhalten werden. Eine Grenzfrequenz besitzt das Integrierglied nicht.An embodiment of an integrator is illustrated in FIG . Output 20 C and first input 20 A of operational amplifier 20 are electrically fed back via capacitance 23 . Before the input 20 A of the operational amplifier 20 , the resistor 22 is connected. The Inte grier membered Fig mutandis. 10 can be obtained by omitting the resistor 21 in the transfer member of Fig. 9 are obtained. The integrator does not have a limit frequency.

Die Fig. 11 schließlich zeigt eine Grundschaltung eines Deemphasisglieds als Übertragungsglied. Zwischen Ausgang 20C und Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 ist eine Serien schaltung des ersten Widerstands 21 und der Kapazität 23 ge schaltet. Der erste Eingang 20A des Operationsverstärkers 20 ist ferner über den zweiten Widerstand 22 mit dem Eingang 40 des Deemphasisglieds elektrisch verbunden. Die Grenzfrequenz des Deemphasisglieds ist proportional zu 1/(RC) mit dem ohm schen Widerstand R des ersten Widerstands 21 und der Kapazi tät der Kapazität 23. The Fig. 11, finally, shows a basic circuit of a Deemphasisglieds as a transfer member. Between output 20 C and input 20 A of operational amplifier 20 , a series circuit of first resistor 21 and capacitance 23 is switched. The first input 20 A of the operational amplifier 20 is also electrically connected via the second resistor 22 to the input 40 of the de-emphasis element. The cut-off frequency of the de-emphasis element is proportional to 1 / (RC) with the ohmic resistance R of the first resistor 21 and the capacitance of the capacitance 23 .

Zum Verschieben der Flanken E und F der Übertragungsfunktio nen G bzw. H der Übertragungsglieder 3 bzw. 4 relativ zuein ander sind die in Fig. 1 dargestellten Steuermittel 5 der Verstärkereinrichtung 2 vorgesehen. Die Steuermittel 5 steu ern vorzugsweise wenigstens eine steuerbare Impedanz in jedem Übertragungsglied, dessen Flanke zu verschieben ist. Die ge steuerte Impedanz kann insbesondere rein resistiv oder rein kapazitiv sein.To move the edges E and F of the transmission functions G and H of the transmission elements 3 and 4 relative to each other, the control means 5 of the amplifier device 2 shown in FIG. 1 are provided. The control means 5 control preferably at least one controllable impedance in each transmission element, the edge of which is to be shifted. The controlled impedance can in particular be purely resistive or purely capacitive.

Für die Steuerung einer resistiven Impedanz enthält das zu steuernde Übertragungsglied als Stellglied einen steuerbaren ohmschen Widerstand, beispielsweise einen Feldeffekttransi stor (FET), an dessen Steueranschluß (Gate) die Steuermittel 5 eine Steuerspannung anlegen. In den Grundschaltungen eines Übertragungsglieds gemäß Fig. 7 (Differentiator), Fig. 9 (Tiefpaß) und Fig. 11 (Deemphasisglied) ist dieser steuerbare Widerstand als erster Widerstand 21 einzusetzen, in den Grundschaltungen gemäß Fig. 6 (Hochpaß), Fig. 8 (Preemphasis glied) und Fig. 10 (Integrator) dagegen als Widerstand 22. Ein FET ist praktisch verlustleistungsfrei steuerbar.To control a resistive impedance, the transmission element to be controlled contains, as an actuator, a controllable ohmic resistor, for example a field effect transistor (FET), at the control terminal (gate) of which the control means 5 apply a control voltage. In the basic circuits of a transmission element according to FIG. 7 (differentiator), FIG. 9 (low pass) and FIG. 11 (deemphasis element), this controllable resistor is to be used as the first resistor 21 , in the basic circuits according to FIG. 6 (high pass), FIG. 8 (Preemphasis element) and Fig. 10 (Integrator) against it as resistor 22 . An FET can be controlled practically without loss of power.

Für die besonders vorteilhafte Steuerung einer kapazitiven Impedanz enthält das zu steuernde Übertragungsglied dagegen als Stellglied wenigstens eine steuerbare Kapazität, vor zugsweise wenigstens eine Kapazitätsdiode, an die von den Steuermitteln 5 eine variable Sperrspannung als Steuerspan nung anlegbar ist. In den Ausführungsformen der Übertra gungsglieder gemäß den Fig. 6 bis 11 wird dazu vorzugsweise als steuerbare Kapazität 23 jeweils wenigstens eine Kapa zitätsdiode vorgesehen, die zwischen die Pole einer Steuer spannungsquelle als Bestandteil der Steuermittel 5 geschaltet ist. Kapazitätsdioden haben überdies präzis definierte Kennlinien ihrer Kapazität in Abhängigkeit von der angelegten Sperrspannung. Somit ist in dieser Ausführungsform eine genaue Steuerung der Flanken der Übertragungsglieder möglich. Eine kapazitive Steuerung der Flanken der Übertra gungsglieder ist praktisch verlustleistungsfrei.For the particularly advantageous control of a capacitive impedance, however, the transmission element to be controlled contains, as an actuator, at least one controllable capacitance, preferably at least one capacitance diode, to which a variable reverse voltage can be applied by the control means 5 as a control voltage. In the embodiments of the Übertra supply members according to Figs. 6 to 11 is for this purpose preferably as a controllable capacitance 23 are each at least one Capa zitätsdiode provided, the voltage source between the poles of a control is connected as part of the control means 5. Capacitance diodes also have precisely defined characteristics of their capacitance as a function of the reverse voltage applied. Thus, precise control of the edges of the transmission elements is possible in this embodiment. Capacitive control of the flanks of the transmission elements is practically lossless.

In der Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel eines Tiefpasses gemäß Fig. 9 mit einer steuerbaren Kapazität 23 dargestellt. Die Kapazität 23 umfaßt zwei antiseriell geschaltete Kapa zitätsdioden 24 und 25, an die die Steuermittel 5 über eine beispielsweise elektrische Steuerleitung 8 in Sperrichtung eine Steuerspannung U_C anlegen. Die Steuermittel 5 enthalten dazu vorzugsweise wieder einen Vorwiderstand 52 sowie eine Steuerspannungsquelle 51, die die Steuerspannung U_C bereit stellt. Die Steuerspannung U_C wird vorzugsweise so gewählt, daß über den vorgesehenen Aussteuerbereich des Operationsver stärkers 20 keine der beiden Kapazitätsdioden 24 oder 25 leitend wird. FIG. 12 shows an embodiment of a low pass according to FIG. 9 with a controllable capacitance 23 . The capacitance 23 comprises two anti-series capacitance diodes 24 and 25 , to which the control means 5 apply a control voltage U _C via an electrical control line 8, for example, in the reverse direction. For this purpose, the control means 5 preferably again include a series resistor 52 and a control voltage source 51 , which provides the control voltage U _C. The control voltage U _C is preferably chosen so that neither of the two capacitance diodes 24 or 25 becomes conductive over the intended modulation range of the operational amplifier 20 .

Um die Flanken beider Übertragungsglieder 3 und 4 wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 gemeinsam zu steuern, können die Steuermittel 5 eine für beide Übertragungsglieder 3 und 4 ge meinsam vorgesehene Steuerspannungsquelle enthalten, die mit den steuerbaren Impedanzen, beispielsweise den FETs oder den Kapazitätsdioden, beider Übertragungsglieder 3 und 4 verbun den ist.In order to control the edges of both transmission elements 3 and 4 together, as in the embodiment according to FIG. 5, the control means 5 can contain a control voltage source which is provided jointly for both transmission elements 3 and 4 and which can be controlled with the controllable impedances, for example the FETs or the capacitance diodes. both transmission links 3 and 4 are the verbun.

Claims

1. amplifier device ( 2 ) for amplifying an electrical signal's (S) in a predetermined frequency range (Δf) with

a) an input ( 2 A) for the electrical signal (S),
b) an output ( 2 B) for the amplified electrical signal (S '),
c) two electrically connected between the input ( 2 A) and the output ( 2 B) in series electrical transmission links ( 3 , 4 ), each with a frequency-dependent logarithmic transfer function (G, H) with a substantially linear of one bÿective function (ν (f)) of the frequency (f) dependent flank (E, F), the slopes of the two flanks (E, F) of the two transfer functions (G, H) are essentially the same and have different signs have, and with
d) control means ( 5 ) for moving the edges (E, F) of the transfer functions (G, H) of the two transfer members ( 3 , 4 ) relative to each other within the predetermined frequency range (Δf).

2. Amplifier device according to claim 1, wherein the transmission element ( 4 ), whose transfer function (H) has the edge (F) with the positive slope, contains a high-pass least first order.

3. Amplifier device according to claim 1, in which the transmission element ( 4 ), whose transmission function (H) has the edge (F) with the positive slope, contains a differentiator.

4. Amplifier device according to claim 1, wherein the transmission element ( 4 ), the transmission function (H) of which has the edge (F) with the positive slope, contains a pre-emphasis element.

5. Amplifier device according to one of the preceding claims, in which the transmission element ( 3 ), whose transmission function (G) has the edge (E) with the negative slope, contains a low-pass filter of at least first order.

6. Amplifier device according to one of claims 1 to 4, in which the transmission element ( 3 ), the transmission function (G) of which has the edge (E) with the negative slope, contains an integrator.

7. Amplifier device according to one of claims 1 to 4, in which the transmission element ( 3 ), the transmission function (G) of which has the flank (E) with the negative slope, contains a de-emphasis element.

8. Amplifier device according to one of the preceding claims, in which the control means ( 5 ) move the edges (E, F) of the transfer functions (G, H) of the two transfer elements ( 3 , 4 ) by changing at least one impedance.

9. An amplifier device according to claim 8, wherein the control means ( 5 ) shift the edges (E, F) of the transfer functions (G, H) of the two transfer elements ( 3 , 4 ) by controlling the capacitance of at least one capacitance diode.