DE2115961C3 - Schaltungsanordnung zur Regelung der Amplitude eines elektrischen Signals - Google Patents

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)

Patentansprüche:

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.