DE2115961C3 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude eines elektrischen Signals - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude eines elektrischen SignalsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaliungsanordnung
zur Regelung der Amplitude eines elektrischen Signals, deren Regelschleife eine Regelschaltung mit
Verstärker aufweist, die bei der Regelschaltung zur Ableitung der Stellgröße, abhängig von der Änderungsrichtung des an ihrem Eingang anstehenden zu
regelnden Signals, unterschiedliche Ansprechzeiten hat.
Aus der DE-PS 9 40657 ist es bekannt, beim Telegrafie-Empfang für die Schwundregelung von einer
großen Entladezeitkonstante Gebrauch zu machen, so daß zwischen den Telegrafiezeichen die Verstärkung
nicht verändert wird. Schließlich ist auch in diesem Zusammenhang bekannt, die Zeitk^nstante für die
Ladung des bei der Schwundregelung verwendeten Kondensators vom Innenwiderstaüd einer Diode
abhängig zu machen und diese dadurch wesentlich kleiner zu halten als die Zeitkonstantc der Entladung.
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 ursprünglichen Wert
gehalten werden. Andererseits ist zu fordern, daß nach eindeutiger Beendigung der Nachricht sich die Stellgröße
schnell auf ein neues schwächeres Signal einstellen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Forderungen in möglichst einfacher und
zuverlässiger Weise zu erfüllen und dabei für die Kapazität des zur Zeitverzögerung verwendeten
Kondensators Kapazitätswerte zu benutzen, welche möglichst klein gehalten werden können. Erfindungsgemäß
wird dies bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß dem
Verstärker der Regelschaltung in einem ersten Übertragungsweg die gleichgerichtete Hüllkurvc des Signals
von einer Quelle niedrigen Innenwiderstandes über ein
Stromventil und über eine Vorstufe mit einem hohen Kingangswiderstand zugeführt ist, daß ferner der
Ausgang des Verstärkers über einen Kondensator mit einem im Hingangs<reis der Vorstufe liegenden
AnsehluBpunki verbunden ist, auf den der Eingangswiderstand
bezogen ist und daß dieser Eingangswiderstand in Abhängigkeit eines absinkenden Signalpegels
über eine Schaltung mit Zeitverzögerung in einem zweiten Übertragungsweg hinweg zur schnellen Entladung
des Kondensators auf einen kleinen Wert umschaltbar ist.
Durch den hohen Eingangswiderstand der Vorstufe wird eine verstärkte Aufladung des Kondensators im
Falle des Eintreffens eines erhöhten Signalpegels erreicht. Somit 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 Erfindung ist bevorzugt auch
bei den besonders kritische Verhältnisse ergebenden Fallen anwendbar, wenn aus Einseitenbandsignalen ein
Regelkriterium gewonnen werden soll, unO kein Restträger vorhanden ist, welcher als Bezugsgröße
verwendet werden könnte. Dabei müssen die Schaltungen zur Gewinnung der Stellgröße für die Regelung so
ausgelegt werden, daß die Hüllkurve der Nachrichi nicht ausgeregelt wird, was eine große Zeitkonstante
erfordert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, soll im folgenden die
Erfindung noch näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 das Blockschaltbild eines Empfängers,
F i g. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung,
Fig. 3 den Verlauf der elektrischen Stellgröße in Abhängigkeit von einem bestimmten Eingangssignal.
In Fig. 1 is' im Blockschaltbild ein Funkempfänger,
/.. B. des Kurzwellenbereichs, dargestellt, welcher aus einem der Antenne nachgeschalteten Eingangsverstärker
EV, einer Mischstufe M mit zugehörigem Oszillator O1 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 de; zugeführlen Steuerspannung verändert
wird oder einstellbare Dämpfungsglieder.
In Fig. 2 ist der Aufbau der Regelschaltung SE
dargestellt, wobei am Anschlußpunkt B die Spannung (/ZFauftritt und die Schaltung zwei Übertragungswege
IV1 und W2 aufweist. Im folgenden wird zunächst der
Übertragungsweg IVl betrachtet.
Das ZF-Signal wird in einem Gleichrichter Gl I
gleichgerichtet, wobei diese Stufe zusätzlich ein Sicbgliecl mit bezogen auf die Modulation großer und
bezogen auf die llnltczeit kleiner Zeitkonstante
aufweist, so daß am Ausgang dieser Stufe die Hüllkurve
des ZF-Signals vorliegt. Dieses Signal gelangt zur Basis eines Transistors /"!.dessen Emitlcrwidcrstaiul mit R I
bezeichnet ist, wobei der Transistor /I für die folgende Schaltung eine Spannungsqiielle mit niederohmigem
Innenwiderstand bildet. Über eine Diode P\, die ein Stromventil darstellt, gelangt das. Signal zu einer
Darlington-Schaltung aus den Transistoren 72 und 73,
deren Emitterwiderstände mit /?3 bzw, /?4 bezeichnet
sind. In einer nachfolgenden Verstärkerstufe V\ wird
das als Stellgröße dienende Signal verstärkt und dann dem oder den Stellgliedern zugeführt, wobei deren
Eingangswiderstand an der Klemme C durch den
κι gestrichelt eingezeichneten Ersatzwiderstand RL angedeutet
ist. Vom Ausgang der Verstärkerstufe V1 ist eine
Leitung zu einem Anschlußpunkt A am Eingang dieses Verstärkers geführt, welcher zwischen der Diode D!
und dem Transistor 72 liegt. In dieser Übertragungslei-
Ii tung ist ein ohmscher Widerstand RK und ein
Kondensator CH vorgesehen.
In dem zweiten Übertragungsweg IV2 ist eine
Gleichrichterschaltung G/2 mit nachgeschaltetem Siebglied, ähnlich wie beim ersten Übertragungsweg,
vorgesehen. Ausgangsseitig ist ein Transistor 74 nachgeschaltet, der über seine Basis angesteuert wird
und dessen Kollektorwiderstand mit R ? bezeichnet ist.
Über eine Zenerdiode D 2 führt der übertragungsweg zu einem Transistor 75, dessen Emitter an Masse liegt
r> und dessen Kollektor über den Widerstand /?3 mit der
Darlington-Stufe 72, 73 verbunden ist. Vor .ler
Zenerdiode D 2 ist im Querzweig ein weiterer Kondensator C2 vorgesehen.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Schaltung
in erläutert, und zwar zunächst für den Fall der Erhöhung
des Signalpegels gegenüber einem vorhergehenden Pegelwert. Im Übertragungsweg W2 ändert sich,
ausgehend vom Ruhezustand bei einer Erhöhung des Signalpegels, nichts, da der Transistor 74 durch die
j-, bisher anliegende Gleichspannung aufgrund des vorhergehenden
Pegelwertes durchgeschaltet und der Transistor 75 gesperrt war. Es braucht somit lediglich das
Verhalten des oberen Übertragungsweges Wl betrachtet werden, wobei für den die Zeitkonstante für den
4i) 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 71 bildet, wie bereits
4-, erwähnt, eine niederohmige Quelle, und die Diode D 1
ist leitend, so daß von dieser Seite her der Laciewidcrstand RQ für den Kondensator CH gering ist, was eine
schnelle Aufladung ermöglicht. Gleichzeitig ist der Eingangswiderstand RE (vom Anschlußpunkt Λ in
Ή» Richtung auf die Darlington-Schaltung gesehen) hochohmig,
da 75 gesperrt ist und somit diese Schaltung einen hochohmigen Eingangswiderstand aufweist. Der
gesamte eingangsseiiig vorhandene und aus einer niederohmigen Quelle kommende Strom wird somit zur
γ. Aufladung des Kondensators CHherangezogen. Da das
vergröberte Eingangssignal nach Durchlaufen des Verstärkers Vi am Ausgang dieses Verstärkers
ebenfalls eine vergrößerte Spannung ergib\. gelten folgende Zusammenhänge:
\UH'
Dabei ist Vu die .Spannungsverstärkung e'cs Vcrstiirkcrs
V i.AURdie Spannungserhöhung am Ausgang des
Verstärkers Vl und zl(///dic Spannungserhöhung an der Anschlußklemme \. Nach Beendigung des l.adevorgangcs
ist die Spanmings/unahmc AUCdes Koiulensa-
Kirs ( 7/trcüehen tin ich
IfC = If//Il + in).
Si)IiIiI laßt sich der Kondensator ('//rasch auf einen
entsprechenden Wert aufladen, und zwar einerseits durch die niederohmige Quelle, andererseits durch den
hochohmigen Eingangswiderstand Rl: und zusätzlich
durch die Erhöhung tier Ladespannung infolge der Spannungsverstärkung durch den Verstärker Vl. Der
Kapazitätswerl dieses Kondensators läßt sich soiiul
auch fur große l.ntladezcitkonstanlen (z. IV in tier
Größenordnung win IO Sekunden) klein halten. z.B. unter I uE Andererseits wird durch den kleinen Wen
win (H die Signalübertragung von Punkt Λ /um
Ausgang des Verstärkers V I nicht unzulässig verzogen
Da die Aufladung ties Kondensators (7/durch die
Auslegung dieser Schaltung sehr schnell erfolgen kann.
mnK ν rrhinftt'rt wcriicn t\:\\\ liiir/r· iib'jr S t:»r L· <_·
Slorimpulse zu einem unzutreffend großen Stellsignal fuhren. Hierzu lsi in Serie zum Kondensator (7/der
Widerstand RK eingefugt, der den Ladestrom dieses
Kondensators begrenzt und dadurch den ungünstigen Einfluß kleinerer Störimpulsspitzen ausschallet.
Die Betriebsweise tier Schaltung bei Absinken ties
Signalpegels wirtl durch den zweiten Übertragungsweg
W 2 bestimmt. Sinkt das /!'Signal ab oder bleibt es L'anz aus. so geh! der zunächst leitende Transistor 7 4 in
den Sperr/ustand über und der zusatzliche Kondensator
(2 wird über tlen Widerstand R 2 aufgeladen. Diese
Aufladung dan· rl so lange an. bis die Spannung 11C2
,im Kondensator ( 2 den Wert
K'2- 17. ■ I Hl. l3l
erreicht hat. wobei I / die /enerspannung de:
/enerdiodc 1)2 und / Hl. die Spannung zwischen Basis
und [!mitter des Transistors 7 5 ist. Nach Ablauf theses
Ladewirganges wird der Transistor Γ5 leitend und legt
den Widerstand R 3 auf Massepotential
für den übertragungsweg Hl der Schaltung soll
/machst deren Verhalten im Bereich des Eingangs
'iieses I !bertragungsweges bei Absinken des Signalpet-'e's
betrachtet werden. Beginnt das /[--Signal abziism-
-er. so fallt gleichzeitig auch die Spannung am Emitter ■if«· fr.msistors Ti Da der Kondensator (7/noch auf
;·.:-' irsprunglichen (durch große Signalpegel bedingter,)
V, er· aufgeladen ist. kommt es zu einem
Sn.!"Ti'"igsgefaile zw ischen der Kathode und der Anode
;'·_' Diode Ol wodurch diese in den Sperrzustand
t'c"r.i!_l·; ά i-d. Der Kondensator CH kann sich auf
ι]'ΐ_-«··.τ! Weg nir sehr langsam entladen, da der
Widerstand R(J m erster Linie durch den Sperrwiderstand der Diode D 1 bestimmt wird. Da 7~5 zunächst
gesperrt ist (bedingt durch die erst notwendige Aufladung des zusätzlichen Kondensators C2), ist auch
der Eingangswiderstand RE der Darlington-Schaltung T2. 7~3 hochohmig. und es fließt deshalb auch hier nur
ein sehr geringer Entladestrom. Wie schon bei der Aufladung des Kondensators CH ist auch beim
Entladevorgang die Rückführung der Spannung UR am Ausgang des Verstärkers ΓI wirksam, für dii
Beibehaltung ties ursprünglichen Wertes dieser Span nung soll die Lmgangsspannung UH durch den
Kondensator CH möglichst konstant gehalten werden
Is gill die Bezeichnung
If// =
IfC
welche sich durch I Imformiing der Gleichung (2) ergibt
Die Spannung /'//nimmi somit um den [ aktor(l + Vu,
weniger ab als die Spannung am Kondensator (H.
Hierdurch sind ebenfalls relati\ lange Haltezeilen trotz
kleiner Kapa/itätsw eile des Kondensators CH möglich
Wird nun. wenn der zusätzliche Kondensator C2 die Schwellspannung nach Gleichung (5) erreicht h;il.
diirchgeschaltel. so wird plötzlich der Lingangswidcr
stand Rl. der Darlington-Schaltung sehr niederohmig
iinflilrr K orulrns;tlor ( 7/ rnl liidt sich r;isch lihi'r »In-stMi
Widersland. Für den l.mgangswiderstand Rl gilt die
Beziehung
RE 5 ,.7 2 K3.
wobei ,/7 2 der Stroimerstarkungsfaktor ties Iransi
stois 72 isi. Im SperrziisMnd des transistors 7 5 gil
tlagegeri far ilen Lingangsw iderstand W/.'die lie/iehung
Ri:
,.72 ;73 «4.
wobei ,1 Γ λ der Slromverstai kungsi.iktor ties Iransi
stors / } ist.
In I ig 3 ist die Spannung f//"(ohne Ausregelurg
Ausregelung) in Abhängigkeii \on der /en I aufgetia
gen und darunter, ebenfalls in Abhängigkeit von de
/eit. der Verlauf der als Stellgröße dienenden Spannung
IIR. Bei kleinen .Signalpegeln liegt die Spannung / 'Wan
einem bestimmten Wert, beim Einsetzen 'ines l'etelan
sticgs in der Zwischenfrequenz (/.eitp1, kl 12) sink
diese Spannung plötzlich ab. Kur/zeitige Signalunter
brechungen. wie z. B zu den /eilen f3 und vor den
Zeitpunkt ti bleiben ohne Einfluß, und auch na.l
Abklingen des grollen /[-Signals bleibt über en längere Zeit, nämlich bis etwa zum Zeitpunkt ι 5. cn.
Spannung ί 'R in etwa noch erhalten, um dann seh
schnell (bei tb) wieder auf den ursprünglichen Wer
anzusteigen, wodurch die Schaltung wieder auf eil schwaches Signal eingestellt wird.
Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung ist der
daß durch die Verstärkung der Pegcländerung in Transistor TΛ selbst kleine Signalschwankungen c' κ
Steuerung des /eitghedes (2. R 2 bewirken, das di
Dauer des llalte/ustandes bestimmt. Somit ist di(
Haltezeit nahezu unabhängig von der Größe der an Eingang auftretenden Pegelschwankungen.
Im Falle einer Integrierung der Schaltung wäre e:
zweckmäßig, den Transistor T5 um einen weiterer Transistor zu einer Darlingtonstufe zu erweitern
wodurch das Verhältnis R2/C2 vergrößert und
durch Kapazitätswerte unter I μΡ gebildet werdei
könnte.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude eines elektrischen Signals, deren Regelschleife
eine Regelschaltung mit Verstärker aufweist, bei der die Regelschaltung zur Ableitung der Stellgröße,
abhängig von der Änderungsrichtung des an ihrem Eingang anstehenden zu regelnden Signals, unterschiedliche
Ansprechzeiten hat, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (V\) der
Regelschaltung (SE) in einem ersten Übertragungsweg (Wi) die gleichgerichtete Hüllkurve des Signals
von einer Quelle niedrigen Innenwiderstandes (RQ) über ein Stromventil (Di) und über eine Vorstufe
mit einem hohen Eingangswiderstand (RE) zugeführi ist, daß ferner der Ausgang des Verstärkers
über einen Kondensator (CH) mit einem im Eingangskreis der Vorstufe liegenden Anschlußpunkt
(A) verbunden ist, auf den der Eingangswiderstand (RE) bezogen ist und daß dieser Eingang;swiderstand
it. Abhängigkeit eines absinkenden Signalpegels ufaer eine Schaltung mit Zeitverzögerung
in einem zweiten Übertragungsweg (W2) hinweg zur schnellen Entladung des Kondensators 2>
(CH)avfi einen kleinen Wert umschaltbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Regelschaltung
in beiden Übertragungswegen (Wi, W2) eine Gleichrichteranordnung (CIi, G/2) mit einem jo
Siebglied aufweist, dessen Zeitkonstante groß ist im Vergleich zu den Schwankungen der Modulation.
3. Schaltungranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe zwei
Transistoren in Darlington-Scnu'tung (T2, T3) r>
aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach Ai.spruch I, dadurch
gekennzeichnet, daß das Stromventil vor dem Anschlußpunkt (A) des Kondensators (CH) eine
Diode (D 1) is1, welche bei zunehmendem Signalpe- -to
gel durchlässig und bei abnehmendem Signalpcgcl gesperrt ist und dabei zusammen mit dem Eingangswiderstand
der Vorstufe den Entladewiderstand für den Kondensator (CH)bWdel.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung mit
Zeitverzögerung im zweiten Übertragungsweg (W2) einen Gleichrichter (CI2), eine Transistorstufe
(T4), eine Zenerdiode (D 2) und eine weitere Transistorstufe (T5) umfaßt, wobei die letztgenann- -,0
te Transistorstufe mit der Verbindungsleitung zwischen dem Emitter des ersten (T2) und der Basis
des zweiten (T3) Transistors der Darlington-Schaltung verbunden ist und außerdem vor der Zenerdiode
("D 2) im Querzweig ein zusätzlicher Kondensator r> (C2) eingeschaltet ist, welcher bei Absinken des
Signalpegels über einen Kollektorwiderstand (R 2) der dann gesperrten ersten Transistorstufe (T4)
aufgeladen wird und dadurch die zweite Transistorstufe (T5) durchschaltet und damit die Verbindiings- (,<
> leitung zwischen Emitter und Basis der Darlington-Schaltung an Masse legt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hochohmigc Hingangswiderstand
der Darlingtonschaltung (T2, 7"3) vom ηϊ
Anschlußpunkt (A) aus nach Durchschaltung des mit ihr verbundenen Transistors (T5) de' /weilen
I Jbcrtragungsweges (W2) in Abhängigkeit von der
Udezeitkonstante des zusätzlichen Kondensators (C2) auf einen niederohmigen Wert umgeschaltet
isu
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
zweite Transistor (T5) des zweiten Übertragungsweges durch eine Darlington-Schaltung ersetzt ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ableitung des zur Erzeugung der Stellgröße dienenden Signals bei einem Hochfrequenzempfänger,
insbesondere des Kurzwellenbereichs, in der Zwischenfrequenz- oder Niederfrequenzlage vorgenommen
ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in
Serie zum Kondensator (CH) ein ohmscher Widerstand (Ä/Q eingeschaltet ist, welcher der Unterdrükkung
des Einflusses einzelner kurzer Störimpulsspitzen dient.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (CH) einen Kapazitätswert von
unter 1 μΡ aufweist.
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DE3210454A1 (de) * | 1982-03-22 | 1983-09-22 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Empfaenger-eingangsschaltung |
US6107878A (en) * | 1998-08-06 | 2000-08-22 | Qualcomm Incorporated | Automatic gain control circuit for controlling multiple variable gain amplifier stages while estimating received signal power |
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1971
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