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Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer der Pegel einstellung dienenden
eJekt schen Stellgröße.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanördnung zur Erzeugung
einer elektrischen Stellgröße für ein Stellglied zur Pegeleinstellung, wobei ein
Verstärker für die Stellgröße und eine kapazitive Verzögerungseinrichtung vorgesehen
ist, welche hinsichtlich Aufladung und Entladung unterschiedliche Zeitkonstanten
liefert.
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Aus der deutschen Patentschrift 940 657 ist es bekannt, beim Telegrafie-Empfang
für die Schwundregelung von einer großen Entladezeitkonstarfte Gebrauch zu machen,
so daß zwischen den Telegra--fiezeichen die Verstärkung nicht verändert wird. Schließlich
ist 'es auch in diesem Zusammenhang bekannt, die Zeitkonstante für die Ladung des
bei der Schwundregelung verwendeten Kondensators vom Innenwiderstand einer Diode
abhängig zu machen und diese dadurch wesentlich kleiner zu halten als die Zeitkonstante
der Entladung.
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Die der Regelung dienende Stellgröße soll bei derartigen Schaltungen
schon beim ersten Zeichen in ausreichender Stärke vorhanden sein und in den Sprachpausen
möglichst auf den ursprwlglichen' Wert gehalten werden. Andererseits ist zu fordern
daß nach eindeutiger Beendigung der Nachricht sich die Stellgröße schnell auf ein
neues schwächeres Signal einstellen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Forderungen
in möglichst einfacher und zuverlässiger Weise zu erfüllen-und dabei für die Kapazität
des zur ',eitve.rzögerung verwende ten Kondensators Kapazitätswer-te zu benutzen,
welche möglichst klein gehalten werden können.~Erfindungsgemäß wird dies bei einer
Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß dem Verstärker die gleichgerichtete
Hüllkurve eines Signals.
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insbesondere eines Einseitenbandsignals mit unterdrücktem Trager,
zugeführt ist, und der Ausgang des Verstärkers über einen Kondensator mit einem
im Eingangskreis liegenden Anschlußpunkt verburrden ist und der auf diesen Anschlußpunkt
bezogene Singangswide-.-stand derart veränderbar ist, daß bei hohem Signalpegel
der genannte Eingangswiderstand hoch ist und eine rasche Aufladung des Kondensators
bewirkt, und daß die verstärkte Ausgangsspannung des Verstärkers bei Erhöhung des
Signalpegels durch Erhöhung der Ladespannung eine weitere Verringerung der Ladezeit
des Erondensators bewirkt und daß bei Absinken des Signalpegels eine Schaltung aktiviert
wird, welche den Entladewiderstand des Rondensators vergrößert, wodurch dessen Spannung
am Eingang des Vers-tarkers längere Zeit beibehalten wird.
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Durch die verstärkte Aufladung'des Kondensators im Falle des Eintreffens
eines erhöhten Signalpegels kann die Ansprech-Zeitkonstante auch bei kleinem Kapazitätswert
des Kondensators und damit die Beeinflussung des ersten pegelmäßig großen Zeichens
klein gehalten werden. Andererseits ist sichergestellt, daß in den Pausen zwischen
Telegrafiezeichen oder bei Sprachpausen eine Veränderung der Stellgröße nicht sofort
vorgenommen wird, also eine entsprechend große Zeitverzögerung gewährleistet ist.
Wegen der geringen notwendigen Kapazitätswerte ist diese Schaltung auch besonders
günstig in integrierter Bauweise realisierbar. Die Er-'findung ist bevorzugt auch
bei den besonders kritische Verhältnisse ergebenden Fällen anwendbar, wenn aus Einseitenbandsignalen
ein Regelkriterium gewonnen werden soll, und kein Restträger vorhanden ist, welcher
als Bezugsgröße verwendet werden könnte.
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bei müssen die Schaltungen zur Gewinnung der Stellgröße für die Regelung
so ausgelegt werden, daß die Hüllkurve der Nachricht nicht ausgeregelt wird, was
eine große -Zeitkonstante erfordert.
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Die'Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind anhand
von
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig.1 das Blockschaltbild eines Empfängers
Fig.2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung nach der
Erfindung Fig.3 den Verlauf der elektrischen Stellgröße in Abhängigkeit von einem
bestimmten Eingangssignal.
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In Fig.1 ist- im Blockschaltbild ein Funkempfänger, z.B. des Kurzwellenbereichs,
dargestellt, welcher aus einem der Antenne -nachgeschaltelten Eingangsverstärker
EV,- einer Mischstufe M mit zugehörigem Oszillator 0, einem Zwischenfrequenzverstärker
ZV und einer Empfangseinrichtung ER besteht. Der Eingangsverstärker EV und/oder
der Zwischenfrequenzverstärker ZV werden von einer Regelschaltung SE so beeinflußt,
daß am Abzweigpunkt B unabhängig vom Pegel des Eingangssignals stets möglichst schnell
der gleiche Pegelwert vorhanden ist. Die Pegelstellglieder können dabei Verstärker
sein, deren Verstärkung in Abhängigkeit von der zugeführten Steuerspannung veränd'ert
wird oder einstellbare Dämpfungsglieder.
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In Fig. 2 ist der Aufbau der Regelschaltung SE dargestellt, \'JO-bei
am Anschlußpunkt B die Spannung UZF auftritt und die Schaltung zwei Ubertragungswege
W1 und W2 aufweist. Im folgenden wird zunächst der Übertragungsweg W1 betrachtet.
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Das ZF-Signal wird in einem Gleichrichter Gl 1 gleichgerichtet, wobei
diese Stufe zusätzlich ein Siebglied mit bezogen auf- die Modulation großer und
bezogen auf die Halte zeit kleiner Zeitkonstante aufweist, so daß am Ausgang dieser
Stufe die Hüllkurve des ZF-Signals vorliegt. Dieses.Signal gelangt zur Basis eines
Transistors T1, dessen Emitterwiderstand mit R1 bezeichnet ist, wobei-der~-Transistor
T1 für die folgende Schaltung eine Spannungsque1le mit niederohmigem Innenwiderstand
bildet. Über eine Diode D1 gelangt das Signal zu einer Darlington-Schaltung aus
den
Transistoren T2 und T3, deren'-Emitterwiderstände mit R3 bzw.
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R4 bezeichnet sind. In einer nachfolgenden Verstärkerstufe V1 wird
das als Stellgröße. dienende Signal verstärkt und dann dem oder den Stellgliedern
zugeführt, wobei deren Eingangswiderstand an der Klemme C durch den gestrichelt
eingezeichneten Ersatzwidersta,nd RL angedeutet-ist. Vom Ausgang der Verstärkerstufe
V1 ist eine- Leitung zu einem AnschlußpunktA am Eingang dieses-Ver stärkers geführt,
welcher zwischen der Diode D1 und dem Transistor T2 liegt. In dieser Übertragungsleitung
ist ein ohmscher Widerstand- RK und ein Kondensator OH vorgesehen.
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In dem zweiten Übertragungsweg W2 ist eine Gleichrichterschaltung
Gl 2 mit nachgeschaltetem Siebglied, ähnlich wie beim ersten tfbertragungsweg, vorgesehen.
.Ausgangsseitig ist ein Transistor T4 nachgeschaltet, der über seine Basis angesteuert
wird und des-'sen Kollektorwiderstand mit R2 bezeichnet ist. Über eine Zenerdiode
D2 führt der Übertragungsweg zu einem Transistor-T5, dessen Emitter an Masse liegt
und dessen Kollektor über den Widerstand R3 mit der Darlington-Stufe T2, T3 verbunden
ist. Vor der Zenerdiode D2 ist im Querzweig ein weiterer Kondensator C2 vorgesehen.
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Im. folge'nden wird die Betriebsweise der Schaltung erläutert, und
zwar zunächst. für den Fall der Erhöhung- des Signalpegels gegenüber einem vorhergehenden
Pegelwert. Im Übertragungsweg W2 ändert sich, ausgehend vom Ruhezustand be7 einer
Erhöhung des Signalpegels, n.ichts, da. der Transistor T4 durch die. bish-er anliegende
Gleichspannung aufgrund des vorhergehenden Pegelwertes durchgeschaltet und der Transistor
T5 gesperrt war. Es braucht somit lediglich das Verhalten des oberen Übertragungsweges
W1 betrachtet werden, wobei für den die Zeitkonstante für den Anstieg der Stellgröße
bildenden Kondensator CH eine rasche Aufladung erfolgen soll, um rechtzeitig eine
entsprechende Betätigung des Stellgliedes durchführen zu können und Verformungen
des Signals möglichst klein zu halten. Der Transistor T1 bildet,
vJie
bereits erwähnt, eine niederohmige Quelle und die Diode D1 i.st leitend, so daß
von dieser Seite her der Ladewiderstand RQ für den Kondensator CH gering ist, was
eine- schnelle Aufladung ermöglicht. Gleichzeitig ist der Eingangswiderstand RE
(vom Anschlußpunkt A in Richtung auf die Darlington-Schaltung gesehen) hochohmig,
da T5 gesperrt ist und somit diese Schaltung einen hochohmigen Eingangswiderstand
aufweist. Der gesamte eingangsseitig vorhandene und aus einer niederohmigen Quelle
kommende Strom wird somit zur Aufladung des Kondensators CH herangezogen.
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Da das vergrößerte Eingangssignal nach Durchlaufen des Verstärkers
V1 am Ausgang dieses Verstärkers ebenfalls eine vergrößerte Spannung ergibt, gelten
folgende Zusammenhänge: # UR Vu = - # UH (1) Dabei ist Vu die Spannungsverstärkung
des Verstärkers Vi, A UR die Spannungserhöhung am Ausgang des Verstärkers V1 und
A UXI die Spannungserhöhung an der Anschlußklemme A.
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Nach Beendigung des Ladevorganges ist die Spannungszunahme h UG des
Kondensators CH gegeben durch A UO = A UH (1 + Vu) (2) Somit läßt sich der Kondensator
OH rasch auf einen entsprechenden Wert aufladen, und zwar einerseits durch die niederohmige
Quelle, andererseits durch den hochohmigen Eingangswiderstand RE und zusätzlich
durch die Erhöhung der Ladespannung infolge der Spannungsverstärkung durch den Verstärker
V1. Der Kapazitätswert dieses Kondensators läßt sich somit -auch für große Entladezeitkonstanten
(z.I3. in der Größenordnung von 10 Sekunden) klein halten, z.B. unter 1 µF. Andererseits
wird durch den kleinen Wert von OH die Signalübertragung von Punkt A zum Ausgang
des Verstärkers V1 nicht unzulässig verzögert.
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Da die Aufladung des Kondensators CEt durch d.ie Auslegung dieser
Schaltung sehr schnell erfolgen kann, muß verhindert werden, daß kurze, aber starke
Störimpulse zu einem unzutreffend großen Stellsignal
führen. Hierzu
ist in Serie zum Kondensator CH der Widerstand RK eingefügt, der den Ladestrom dieses
Kondensators begrenzt undldadurch den ungünstigen Einfluß kleinerer Störimpulsspitzen
ausschaltet.
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Die Betriebsweise der Schaltung bei Absinken des Signalpegels wird
durch den zweiten Übertragungsweg W2 bestirnmt. Sinkt das Z?-Signal ab oder bleibt
es ganz aus, so geht der zunächst leitende Transistor T4 in den Sperrzustand über
und der zusätzliche Kondensator C2 vJird den Widerstand R2 aufladen. Diese Aufladung
dauert so lange an, bis die Spannung UC2 am Kondensator C2 den Wert UC2 = UZ + UBE
(3) erreicht hat, wobei UZ die Zenerspannung der Zenerdiode D2 und UBE die Spannung'zwischen
Basis und Emitter des Transistors T5 ist.- Nach Ablauf dieses Ladevorganges wird
der Transistor T5 leitend und legt den Widerstand R3 auf Massepotential.
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Für den Übertragungsweg W1 der Schaltung soll zunächst deren Verhalten
im Bereich des Eingangs dieses Übertragungsweges bei Absinken des Signalpegels betrachtet
werden. Beginnt das ZF-Signal abzusinken, so fällt gleichzei:tig auch die Spannung
am Emitter des Transistors T1. Da der Kondensator Oft noch auf dem ursprünglichen
(durch große Signalpegel bedingten) Wert: aufgeladen ist, kommt es zu einem Spannungsgefälle
zwischen dwr Kathode und der Anode der Diode D1, wodurch diese in den Sperrzustand
gebracht wird Der Kondensator OH kann sich auf diesen neg nur sehr langsam entladen,
da,der Widerstand RQ in erster Linie durch den Sperrwiderstand der Diode Di bestimmt
wird. Da T5 zunächst gesperrt ist (bedingt durch die erst notwendige Aufladung des
zusätzlichen Kondensators C2), ist auch der Eingangswiderstand RE der Darlington-Schaltung
T2, T3 hoch'ohmig und es fließ deshalb auch hier nur ein sehr geringer Entladestrom.
Wie schon bei der Aufladung des Kondensators Oft ist auch beim Entladevorgang die
Rückführung der Spannung UR am Ausgang des Verstarker3 V1 wirksam.
Für
die Beibehaltung des ursprünglichen Wertes dieser Spannung soll die Eingangsspannung
UH durch den Kondensator CH möglichst konstant gehalten werden. Es gilt die Beziehung
#UC # UH = 1 Vu (4) welche sich durch Umformung der Gleichung (2) ergibt. Die Spannung
UR nimmt somit um den Faktor (1 + Vu) weniger ab als die Spannung am Kondensator
CH. Hierdurch sind ebenfalls relativ lange Haltezeiten trotz kleiner Kapazitätswerte
des Kondensators CH möglich. Wird nun, wenn der zusätzliche Kondensator O2 d-e Schwellspannung
nach Gleichung (3) erreicht hat, durch.geschaltet, so wird plötzlich der Eingangswiderstand
RE der Darlington-Schaltung sehr niederohmig und der Kondensator CH entlädt sich
rasch über diesen Widerstand. Für den Eingangawiderstand RE gilt die Beziehung RE
# ßT2 # R3 (5) wobei BT2 der Stromverstärkungsfaktor des Transistors T2 ist.
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Im Sperrzustand des Transistors T5 gilt dagegen für den Eingangswiderstand
RE die Beziehung RE # ßT2 # ßT3 # R4 (6) wobei ßT3 der Stromverstärkungsfaktor des
Transistors T3 ist.
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In Fig.3 ist die Spannung UZF (ohne Ausregelung) in Abhängigkeit von
der Zeit t aufgetragen und darunter, ebenfalls in Abhängigkeit von der Zeit, der
Verlauf der als Stellgröße dienenden Spannung UR. Bei kleinen Signalpegeln liegt
die Spannung UR auf einem bestimmten Wert, beim Einsetzen eines Pegelanstiegs in
der Zwischenfrequenz (Zeitpunkt t2) sinkt diese Spannung plötzlich ab.
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Kurzzeitige Signalunterbrechungen, wie z.B. zu den Zeiten t3 und vor-dem-Zeitpunkt
t4 bleiben ohne Einfluß und auch nach Abklingen des großen ZF-Signals bleibt über
eine längere Zeit, nämlich bis etwa- zum Zeitpunkt t5, die Spannung UR 1W etwa noch
erhalten, um dann sehr schnell (bei t6) wieder auf den ursprüngeichen Wert anzusteigen,
wodurch die Schaltung wieder auf ein schwaches Signal eingestellt wird.
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Ein weiterer Vorteil der-Schaltungsanordnung ist, der, daß'durch die
Verstärkung der Pegeländerung im Transistor T4 selbst kleine Signalschwankungen
eine Steuerung des Zeitgliedes C2, R2 bewlrken, das die Dauer des Haltezustandes-
bestimmt. Somit ist die Haltezeit nahezu unabhängig von.der Größe der am Eingang
auftretenden Pegelschwankungen.
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Im Falle einer Integrierung -der Schaltung wäre es zweckmäßig, den
Transistor T5 um einen weiteren Transistor zu einer Darlingtonstufe zu erweitern,
wodurch dasVerhältnis R2/C2 vergrößert und 02 durch Kapazitätawerte unter 1 µF gebildet
werden könnte.
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13 Patentansprüche 3 Figuren