DE2001963B2 - Schaltungsanordnung fuer entkoppelte messaus- und/oder eingaenge bei einem verstaerker mit brueckengegenkopplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für entkoppelte Meßaus- und/oder -eingänge bei einem Verstärker mit Brückengegenkopplung, insbesondere Leitungsverstärker der Weitverkehrstechnik, vorzugsweise Trägerfrequenzverstärker.

Wenn bei einem Verstärker zusätzlich ein gegenüber dem Nutzeingang oder Nutzausgang entkoppelter Meßeingang oder Meßausgang vorgesehen werden soll, so ist es bekannt, hierfür im Verstärkereingang oder -ausgang Netzwerke in Brückenschaltung einzusetzen. ]n Fig. la ist nun ein solches Netzwerk für den Verstärkerausgang, in F i g, Ib ein solches für den Verstärkereingang dargestellt, wobei dann Fig. Ic den Einsatz dieser Anordnungen für einen zusätzlichen Meßein- und -ausgang bei einem Trägerfrequenzleitungsverstärker zeigt.

Fig. la zeigt eine Signalquelle G mit dem Quellwiderstand R₀' für einen Verbrauclier, wobei sich dieser Quellwiderstand aus dem Innenwiderstand Rt der Signalquelle G und einem etwa bis zum Verbraucher noch vorhandenen Leitungswiderstand Λ/, zusammensetzt. Die Brückenschaltung wird nun aus den Widerständen A₁', R₂, r' und dem Quellwiderstand R₀' ^6s gebildet.

Zwischen den Brückenpunkten Γ und 3', dem Nutzß, wird der Verbraucher Z' angeschlossen, und die Brückenpunkte 2' und 4' bilden den Meßausgang, an dem ein Meßgerät mit dem Eingangswiderstand W liegen möge. Eine Entkopplung der beiden Ausgänge ist dabei gegeben, wenn die Bedingung R₀'lr' = R₂/R₁' eingehalten wird.

Den analogen Fall für die Entkopplung einer Nutzsignalquelle G₁ mit dem Quellwiderstand Z und einer Meßsignalquelle G₂ mit dem Quellwiderstand W zeigt Fig. Ib. R₀ ist hier der Eingangswiderstand eines Verbrauchers, z. B. de? nachgeschalteten Verstärkers. Wiederum wird aus R₀, r, R₁ und R₂ eine Brückenschaltung gebildet, bei der zwischen den Brückenpunkten 1 und 3 die Nutzsignalquelle G₁ und zwischen den Brückenpunkten 2 und 4 die Meßsignalquelle C, angelegt wird. Für eine Entkopplung der beiden Eingänge gilt wiederum die Bedingung RJr = RJR₁.

Fig. Ic zeigt nun den Einsatz einer solchen Brückenentkopplung am Beispiel eines Leitungsverstärkerb der Nachrichtenübertragungstechnik. Es ist dabei der Eingangswiderstand des Verstärkers R₀ und sein Ausgangswiderstand R₀', Z sei der Widerstand der ankommenden und Z' der der abgehenden Leitung sowie W der Qutilwiderstand der Meßsignalquelle und W der Innenwiderstand eines angeschlossenen Meßgerätes. Für den Eingang ergibt sich die Entkopplungsbedingung R₂JR₁ = RJr und für den Au gang Ri IRi = R₀Ir'. Als zusätzliche Bedingung ist hierbei noch zu beachten, daß die Leitungen Z und Z' ohne Fehlanpassung abgeschlossen sein sollen, daß also der resultierende Widerstand des Brückennetzwerkes zwischen den Punkten 1 und 3 bzw. Γ und 3' der Wert Z bzw. Z' sein muß.

Es ist ferner der Einsatz von Brückennetzwerken im Ein- und/oder Ausgang eines Verstärkers für die sogenannte Brückengegenkopplung bekannt, die es erlaubt, im Verstärkereingang eine gemischte Parallel- und Seriengegenkopplung und/oder im Verstärkerausgang eine gemischte Spannungs- und Stromgegenkopplung durchzuführen und so den Ein- und/oder Ausgangswiderstand des Verstärkers auf einen vorgegebenen Wert auszulegen.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, für einen Verstärker, insbesondere Leitungsverstärker der Nachrichtenübertragungstechnik, der im Eingang und/oder Ausgang eine Brückengegenkopplung aufweist, eine Schaltungsanordnung für einen zusätzlichen Meßeingang und/oder Meßausgang anzugeben, die ohne einen ins Gewicht fallenden Mehraufwand an Bauelementen, insbesondere an an Wickelgütern, wie von Spulen und Übertragern, realisiert werden ka.in.

Bei einem Verstärker mit Brückengegenkopplung, bei dem mittels eines Brückennetzwerkes von der Ausgangsspannung und vom Ausgangsstrom eine Gegenkopplungsspannung abgeleitet und/oder mittels eines Brückennetzwerkes eine Gegenkopplungsspannung als kombinierte Parallel- und Seriengegenkopplung aul den Eingang rückgeführt wird, insbesondere bei einem Leitungsverstärker der Weitverkehrstechnik, vorzugsweise bei einem Trägerfrequenzverstärker, wird eine Schaltungsanordnung für gegenüber dem Leitungsansehiuß entkoppelte Meßaus- und/oder Meßeingänge erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß den Brückengliedern, deren Verbindungspunkten die Gegenkopplungsspannung entnommen und/oder zugeführt wird die Reihenschaltung zweier Widerstände paralle geschaltet wird, daß dem Verbindungspunkte diesel Widerstände die Meßspannung gegenüber dem Schal tungsbezugspunkt entnommen und/oder zugeführ

wird, daß ferner das Verhältnis dieser Widerstände zueinander gleich dem der parallelliegenden Brückenglieder gewählt wird.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden.

Es zeigen dabei

Fig. la bis Ic bereits zum Stande der Technik beschriebene Entkopplungsschaltungen,

F i g. 2 a und 2 b Prinzipschaltbild und Realisation eines Meßeinganges,

Fig. 3a bis 3c Prinzipschaltbild und Realisation eines oder mehrerer Meßausgänge.

F ig. 2a zeigt nun ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für einen Verstärkereingang, wobei dann in F i g. 2 b der zugehörige Stromlauf dargestellt ist. In den Figuren wurden dabei für korrespondierende Elemente und Schaltungspunkte die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei den !-' ig. la bis Ic. In der F i g. 2a ist Trs der Eingangsiransistor eines Verstärkers, auf dessen am Punkte 1 angeschlossener Eingangselektrode eine Gegenkopplung mittels des aus den Gliedern r, r„ r₂ sowie R_e bestellenden Brückennetzwerkes eine kombinierte Parallel- und Seriengegenkopplung erfolgt. R_c ist dabei ein Widerstandswert, der sich durch die Gegenkopplung so ergibt, daß das Brückennetzwerk abgeglichen ist. G₁ sei die das zu verstärkende Eingangssignal liefernde Nutzspannungsquelle mit dem am Versiärkereingang wirksamen Quellewiderstand Z. Für das aus den Gliedern r, r_ly r₂ und R_e bestehende Brückennetzwerk mit den Brückeneckpunkten 1, 2, 3 und 5 besteht die Gleichgewichtsbedingung:

An d -η Punkten 5 und 2 liegt dabei das z. B. an der Endstufe abgenommene Gegenkopplungssignal an. Legt man nun den Widerständen /·, und r₂ zwischen den Punkten 1 und 3 die Reihenschaltung zweier Widerstände R₁ und R₂ parallel, so entsteht ein weiteres aus R₁, R₂, r und R_e bestehendes Brückennetzwerk mit den Brückeneckpunkten 1, 2, 3 und 4, für das die Gleichgewichtsbedingung besteht: R_cjr = R₂IRi-

Zwischen den BrückeneckpunKten 1 und 3 liegt die Eingangssignalquelle G₁ mit dem Quellwiderstand Z in der einen Brückendiagonale. Schließt man nun an den Brückeneckpunkten 2 und 4 eine Meßspannungsquelle G₂ mit dem wirksamen Quellwiderstand W an, so liegt diese in der anderen Brückendiagonale. Beide Spannlingsquellen sind also gegeneinander entkoppelt. Da sowohl für den Gegenkopplungsfall wie auch den EiHkopplungsfall in dem jeweiligen Brückennetzwerk die Gleichgewichtsbedingung eingehalten sein muß, ergibt sich:

und mithin

rjr, = RJR₁.

Fig. 2b zeigt nun die praktische Realisation dieser Schaltungsanordnung für den Eingang eines Verstärkers der Weitverkehrstechnik, insbesonders eines Trägerfrequenzvertärkers. Da eine direkte Ankopplung der ankommenden Leitung an die Eingangselektrode der ersten Stufe auch mittels Λ/C-Kopplung aus Geräuschgründen nicht erwünscht und im Falle erdsymmetrischer Übertragungsleitungen auch nicht möglich ist, erfolgt der Leitungsanschluß mittels eines Übertragers Tr.. der nicht nur eine gleichstrommäßige Potentialtrennung, sondern auch noch eine weitere Anpassungsmöglichkeit der Leitungsimpedanz Z an den resultierenden Eingangs widerstand des Verstärkers gestattet. Üblicherweise wird dann die Gegenkopplungsspannung an eine Anzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers Tr angelegt, wobei dann die Teilwicklungen mit den Windungszahlen α und b die Widerstände T₁ und r, in F i g. 2a ersetzen, so daß sich

ίο hier als Entkopplungsbedingung RJRi = b/a ergibt. Der Anschluß der Meßspannungsquelle G₂ an den Punkt 4 gegenüber dem auf Schaltungsmasse liegenden Punkt 2 erfolgt über einen Schutzwiderstand R₃, so daß sich W = R₃ + Rt ergibt, worin R_t der Generatorwiderstand der Meßspannungsquelle G₂ ist.

Fig. 3a zeigt nun das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung >nordr.ung für den Verstärkerausgang, während in F i g. 3 b dann der zugehörige Stromlauf dargestellt ist. Wiederum wurden die

bisherigen in Fig. la und Ic verwendeten Bezugszeichen erhalten.

In F i g. 3 ist Tn' der Ausgangstransistor eines gegengekoppelten Verstärkers. Zum Erzielen einer kombinierten Strom- und Spannungsgegenkopplung ist im Ausgang das aus den Gliedern r, r_u r₂ sowie R₀ bestehende Brückennetzwerk angeordnet. R_n ist dabei ein Widerstandswert, der sich durch die Gegenkopplung so ergibt, daß das Brückennetzwerk abgeglichen ist. Z sei hier den zwischen den Brückeneckpunkten Γ und 3' wirksame Belastungswiderstand. Für das aus den Gliedern r', r/, r₂ und R₀ bestehende Brückennetzwerk mit den Brückeneckpunkten Γ, 2', 3' und 5' besteht die Gleichgewichtsbedingung: Rah'¹ — rS/r/ An den Punkten 5' und 2' wird das Gegenkopplungssignal abgenommen und z. B. den Punkten 5 und 2 der Eingangsstufe (F ig. 2 a) zugefühit; legt man nun den Widerständen r/ und r₂ zwischen den Punkten 1' und 3' die Reihenschaltung zweier Widerstände R₁' und R₂ parallel, so entsteht ein weiteres aus den Gliedern R₁, R₂', r' und R₀ bestehendes Brückennetzwerk mit den Brückeneckpunkten Γ, 2', 3' und 4', für das die Gleichgewichtsbedingung besteht:

Rah'' = R₂'/Ri ■

Zwischen den Brückeneckpunkten Γ und 3' liegt der wirksame Lastwiderstand Z in der einen Brückendiagonale. Schließt man nun an den Brückeneckpunkten 2' und 4' einen weiteren Verbraucher wie ein Meßgerät an, so liegt dieses in der anderen Brückendiagonale. Beide Ausgänge sind also gegeneinander entkoppelt. Da sowohl für den Gegenkopplungsfall wie auch für den Entkopplungsfall in dem jeweiligen Brückenr ätzwerk die Gleichgewichtsbedingung eingehalten sein muß, ergibt sich:

V₂ ¹Ir₁ =--- Ra/r' - R₂IR₁

und mithin

F i g. 3 b zeigt nun wiederum die praktische Realisation dieser Schaltungsanordnung für den Ausgang eines Verstärkers der Weitverkehrstechnik, insbesondere eines Trägerfrequenzverstärkers. Da auch hier eine direkte Ankopplung der abgehenden Leitung an die Ausgangselektrode des Endstufentransistors Trs' im Falle einer erdsymmetrischen Übertragungsleitung nicht möglich und auch sonst aus Geräuschgründen nicht erwünscht ist, erfolgt der Leitungsanschluß

wiederum mittels eines Übertragers Tr', der nicht nur eine gleichstrommäßige Potentiallrennung, sondern auch noch eine weitere Anpassungsmöglichkeit an den resultierenden Ausgangswiderstand des Verstärkers gestattet. Die Teilwicklungen mit den Windungszahlen α und b der Primärwicklung des Übertragers Tr' ersetzen dann die Widerstände r_t' und r₂', wobei dann die Gegenkopplungsspannung dem Verbindungspunkte 5' der Teilwicklungen entnommen wird. Die Kondensatoren C₁ bis C₃ dienen nur zur gleichstrommäßigen Potentialtrennung.

Fig. 3c zeigt nun das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der außer dem Nutzausgang mehrere gegen diesen entkoppelte weitere Ausgänge vorgesehen sind. Die weiteren Ausgänge sind dabei gegeneinander nur bedingt entkoppelt.

Da in der F i g. 3c auch die bisherigen Bezugszeichen beibehalten und nur die den einzelnen weiteren Ausgängen zugeordneten durch zusätzliche Ziffern 1 bis η gegeneinander unterschieden sind, ist diese Figur aus der Beschreibung der Fig. 3a heraus selbstverständlich. Entsprechend gilt dann auch für die Entkopplungsbedingung:

7V>

rl

Rl.

Bei Trägerfrequenzverstärkern sind zumeist zwei weitere zusätzliche gegenüber den Nutzausgang entkoppelte Ausgänge erwünscht, und zwar einer für den Anschluß von Meßgeräten, z. B. eines Pegelmessers und der zweite für die Auskopplung der Pilotfrequenz

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für gegenüber dem Leitungsanschluß entkoppelte Meßaus- und/oder Meßeingänge bei einem Verstärker mit Brückengegenkopplung, bei dem mittels eines Brückennetzwerkes von der Ausgangsspannung und vom Ausgangsstrom eine Gegenkopplungsspannung abgeleitet und/oder mittels eines Brückennetzwerkes eine Gegenkopplungsspannung als kombinierte Parallel- und Seriengegenkopplung auf den Eingang rückgeführt wird, insbesondere bei einem Leitungsverstärker der Weitverkehrstechnik, vorzugsweise bei einem Trägerfrequenzverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß den Brückengliedern (r,\ r₂ und/oder r_u r₂), deren Verbindungspunkten (5' und/oder 5) die Gegenkopplungsspannung entnommen und/oder zugeführt wird, die Reihenschaltung zweier Widerstände (A₁', R₂') und/oder R₁, R₂) parallel geschaltet wird, daß dem Verbindungspunkt (4' und/oder 4) dieser Widerstände die Meßspannung gegenüber dem Schaltungsbezugspunkt entnommen und/oder zugeführt wird, daß ferner das Verhältnis dieser Widerstände zueinander (R₁IR^ und/oder RJR₂) gleich dem der parallelliegendei. Brückenglieder (/Υ/λ.' und/oder rjr₂) gewählt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daü da Verhältnis der Widerstände (R₁IR₂ und/oder RJR₂) gleich dem Verhältnis (a'/b' und/oder ajb) der beiden leitungsfern ;n Wicklungen des Ausgangs- und/oder Eingangsübertragers (Tr' und/oder Tr), derem Verbindungspunkt (5' und/oder 5) die Gegenkopplungsspannung entnommen und/oder zugeführt wird, gewählt wird.