DE2137127B2

DE2137127B2 - Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung eines Signalverstärkers

Info

Publication number: DE2137127B2
Application number: DE2137127A
Authority: DE
Inventors: George John Preston Harlow Essex Barnes (Grossbritannien)
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1971-07-24
Publication date: 1979-02-22
Also published as: NL7110290A; GB1275196A; ES393709A1; DE2137127A1; DE2137127C3; US3723897A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung eines Signalverstärkers mit einer am Verstärkerausgang angeschlossenen Vergleichsschaltung, welche eine Ausgangsspannung des Verstärkers gleichrichtet, sie mit einer Referenzspannung vergleicht und dabei eine Differenzspannung erzeugt, mit einem der Vergleichsschaltung nachgeschalteten Zeitglied zur Beeinflussung der Regelzeitkonstante durch die Differenzspannung und rni» einem dem Kondensator des Zcitgücdes nachgeschalteten Verstärkungseinstellglied.

Eine derartige Regelschaltung ist durch die US-PS 34 41866 bekannt Dabei wird das Zeitglied dazu verwendet, Schwankungen der Eingangsspannung des Verstärkers auszugleichen. Wenn die zu verstärkenden Signale fehlerhaft unterbrochen werden oder wenn ein Speisespannungsausfall erfolgt, so wird der Zeitgliedkondensator eingangsseitig abgetrennt, während er ausgangsseitig hochohmig belastet bleibt, so daß am Kondensator jeweils eine der letzten Verstärkungseinstellung entsprechende Spannung erhalten bleibt. Diese Spannung bestimmt auch bei Aufhebung der Signalunterbrechung oder Rückkehr der Speisespannung die Verstärkung des Verstärkers, so daß keine störenden Regelschwingungen auftreten.

Eine Schwierigkeit tritt jedoch dann auf, wenn die Regelschaltung auf hohe Verstärkung eingestellt ist und dann die Signale durch Pausen unterbrochen werden. Dies kann beispielsweise in Wechselsprechanlagen oder Fernsprechfreisprechanlagen mit Vierdrahtbetrieb auftreten, wo Signale nur jeweils in einer Übertragungsrichtung übertragen werden und in der signallosen Übertragungsrichtung verhältnismäßig lange Pausenzeiten auftreten. Wenn in solchen Pausen die hohe Verstärkung aufrechterhalten bleibt, so werden die in dem betreffenden Signalkanal auftretenden Geräusch-Spannungen verstärkt, deren Wiedergabe äußerst unangenehm für den Empfangenden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung eines Signalverstärkers der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die in Signalpausenzeiten verstärkten Geräuschspannungen weitgehend unterdrückt werden.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch I gekennzeichneten Merkmale erreicht. Neben der Geräuschverminderung im Empfangskanal wird gleichzeitig eine Unterdrückung von Regelschwingungen erreicht.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 2 hervor. Die Verwendung eines einstellbaren Dämpfungsgliedes ermöglicht einfache Schaltungen für die automatische Verstärkungsregelung, weil keine Kopplungsschwierigkeiten im Rückkopplungsweg auftreten. Durch die Anordnung dieses Dämpfungsgliedes vor den Verstärker wird die Verstärkung im Vcrstärkungswcg an derjenigen Stelle

beeinflußt, an der die Signale am kleinsten sind; daher ist einerseits die Energiebilanz hervorragend, und andrerseits kann die Verstärkung sehr schnell auf den niedrigsten Wert gebracht, werden, so daß die Geräuschverminderung sehr schnell bewirkt werden kann.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 3 hervor. Mit dieser Weiterbildung läßt sich ein hochwirksames Dämpfungsglied aus wenigen Bauteilen erzielen, wodurch das Bestreben nach Geräusch- und Regelschwingungsunterdriickung unterstützt wird.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 4 hervor. Der Vergleich der Verstärkerausgangsspannung mit einer Referenzspannung und die Gleichrichtung der Verstärkerausgangsspannung erfolgen hierbei in nur einer einfachen Verstärkerstufe.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 5 hervor. Der Vergleich der von der Eingangssnannung des Verstärkers abgeleiteten Spannung mit einer zweiten Referenzspannung in einer zweiten Vergleichsschaltung hat den Vorteil, daß keine kleinen Signalspannungen, insbesondere Störspannungen, am Signaleingang der zweiten Vergleichsschaltung das Verstärkungseinstellglied beeinflussen können. Damit können Fehlfunktionen vermieden werden.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 6 hervor. Auf diese Weise können in Wechselsprechanlagen bereits vorhandene Schaltungen mitausgenutzt werden. Außerdem werden dadurch Regelschwingungen, die mit dem Auftreten der Sprachsignale verbunden sind, auf die allerersten, von der Übertragungsleitung empfangenen Signale beschränkt.

Eine weitere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung geht aus Anspruch 7 hervor. Die im einzelnen angegebene Schaltungsanordnung der Zeitglieder und der sperrbaren Torschaltung besticht durch ihre Einfachhei'

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. I eine schematische Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 eine näher ausgeführte Schaltungsanordnung gemäß d;r Erfindung, die beispielsweise in Telefonfreisprechanlagen verwendet werden kann.

In F i g. 1 ist ein Signalweg zwischen einem Eingang E und einem Ausgang A gezeigt, der über ein einstellbares Dämpfungsglied Vl und über einen Verstärker A 1 verläuft. Es wäre auch möglich, das einstellbare Dämpfungsglied in den Rückkopplungsweg des Verstärkers einzuschalten. Am Ausgang A ist eine Vergleichsschaltung Ci angeschlossen, in der das Ausgangssignal gleichgerichtet und mit einer Referenzspannung Vo verglichen wird. Die Referenzspannung Vo kann variabel sein. Die aus der Ausgangsspannung des Verstärkers A ί und der Referenzspannung V₀ gewonnene Differenzspannung wird über einen Verstärker A 2 und über eine sperrbare Torschaltung G 1 dem Steuereingang des regelbaren Därnpfungsgliedes Vi. zugeführt. Dabei erfolgt die Regelung derart, daß bei ansteigender Spannung am Ausgang A des Verstärkers A I die Verstärkung mittels des Dämpfungsgliedes V_L herabgesetzt wird und umgekehrt. >

Das Dämpfungsglied Vi. kann solche Eigenschaften haben, daß beim Spe ren der Torschaltung Gl der zuletzt eingestellte Dämpfungswert aufrecht erhalten wird. Der Verstärker A 2 kann Zeitglieder enthalten. Die an einem Punkt X auftretenden Signale werden in einer zweiten Vergleichsschaltung C2 gleichgerichtet und mit einer zweiten Referenzspannung Wverglichen. Die die Referenzspannung Vr überschreitende Differenzspannung wird über einen Verstärker A 3 dem Sperreingang Yder Torschaltung Gi zugeführt. Diesv Differenzspannung schaltet die Torschaltung durch, so daß eine Verstärkungsregelung über den Weg Ci, A 2, G t, Vl erfolgen kann. Der Punkt X kann mit dem Signaleingang E oder mit irgendeinem anderen geneigten Punkt derart verbunden sein, daß bei Abwesenheit eines Signals im Kanal Vl- A i keine Einstellung des Dämpfungsgliedes Vl erfolgt, wobei die Regelspannung auf denjenigen Wert festgehalten wird, der vor dem Abfall des Signals unter die Referenzspannung Vr bestanden hat.

In Telefonfreisprechanlagen mit Sprechrichtungsumschaltung werden die Aufgaben der Glieder C2, A 3 normalerweise von einer SchaMogik übernommen, wobei die Torschaltung G 1 durcbgpschaltet wird, wenn die Freisprechanlage im Emspangszustand ist, und wobei die Torschaltung G i gesperrt wird, wenn die Freisprechanlage sich im Sprechzustand befindet. Auf diese Weise werden Regelschwingungen, die mit dem Auftreten der Sprachsignale verbunden sind, beschränkt auf die allerersten, von der Übertragungsleitung empfangenen Signale.

In Fig. 2 sind die in Fig. 1 gezeigten Glieder durch gestrichelte Kästchen wiedergegeben. Im Empfangszustand der Freisprechanlage tritt am Punkt Y eine positive Gleichspannung auf, die die Diode D1 sperrt. In diesem Fall erhält das Gate des Feldeffekttransistors FET eine positive Spannung, deren Anstieg durch die Zeitkonstante bestimmt wird, die durch die Widerstände und Kondensatoren des Verstärkers A 2 abhängt. Das Eingangssignal am Eingang E wird mittels des Verstärkers A i verstärkt. Die Ausgangsspannung am Ausgang A wird einer Transistorstufe T1 zugeführt, die in Emitterschaltung betrieben wird und bei der der Fmitter dieses Transistors an dem Abgriff eines Spannungsteilers WX, W2 angeschlossen ist. Überschreitet die Ausgangsspannung am Ausgang A die Referenzspannung V₀, so wird der Transistor 7Ί leitend und damit auch ein im Verstärker A 2 angeordneter Transistor 7"2 leitend. Die Transistorstufe T2 ist ebenfalls in Emitterschaltung betrieben. Im Kollektorkreis des Transistors 72 liegen, vom Kollektor ausgehend, zwei Widerstände W3, W4, eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode D 2 und ein Widerstand W5. Zwischen den Widerständen W3, V/4 und dem Bezugspol der Betriebsspannungsquelle is: ein Kondensator K 1 eingefügt. Ein weiterei Kondensator Kz liegt zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des Widerstands WA mit der Diode D 2 und dem genannten Bezugspol. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Diode D 2 mit dem Widerstand W5 und dem Punkt yiiegt die weitere Diode D 1. Beide Dioden Di, P2 sind einpolig mit dem gleichen Anschluß miteinander verbunden. An diesen gemeinsamen Verbindungspunkt ist das Gate des Feldeffekttransistors F£Tangesrhlossen. Die Regeb.e^;tkonstante wird durch die Zeitglieder WX Ki, W4, K2 beeinflußt. Je nach Widerstandswert der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T~l wird rlie positive Spannung am Gate des Feldeffekttransistors FET vermindert. Dadurch wird die gesteuerte Strecke des Feldeffekttransistors niederohmiger und damit das Eingangssignal am

Verstärker A 1 kleiner. Änderungen der Signalspannung in bezug auf die Referenzspannung verursachen entsprechende Änderungen der Kollektorspannung des Transistors T\ und demnach entsprechende Änderungen der Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors. "

Wenn die Frcisprechanlage vom Empfangszustand /um Sendezustand übergeht, tritt am Punkt Y Bezugspotential auf. Dadurch wird die Diode 7*1 leitend gesteuert und das Gate des Feldeffekttransistors praktisch auf Bezugspotential gelegt, so daß dieser voll " leitend wird. Dadurch wird das Dämpfungsglied Vi auf eine bestimmte, höchste Dämpfung beziehungsweise auf niedrigste Verstärkung eingestellt. Zur gleichen Zeil wird die Diode D 2 in den nichtleitenden Zustand versetzt, und der Verstärker A 2 wird eingangsseitig ι > abgeschaltet aufgrund der verminderten .Signalspannung am Ausgang des Verstärkers A 1 und der Vergleichsschaltung Ci. Daher behalten die Kondensatoren Ki, K 2 im Verstärker A 2 ihre Regelspannung, die sie kurz vor dem Übergang vom Empfangszustand zum Sendezustand hatten. Dies ist aber nur dann der Fall, wenn der Leckwiderstand der Diode D 2, des Transistors T2 und der Kondensatoren Ki, K 2 genügend groß ist. Wenn angenommen wird, daß die Ladung aufrechterhalten bleibt, dann bleibt beim Übergang auf den Empfangszustand und bei dem damit verbundenen Positiver-Werden des Punktes Y die Verstärkung auf einem Wert, der vorher bestanden hat. Alle folgenden Regelschwingungen werden in ihren Amplituden auf einen Minimalwert gehalten.

Ein besonderer Vorteil dieser Schaltungsanordnung liegt darin, daß das einstellbare Dämpfungsglied V; sowohl als Schaltglied für die Sprechrichtungsumschaltung als auch als einstellbares Dämpfungsglied für die Regelfunktion arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Verstärkungsregelung eines Signalverstärkers mit einer am Verstärkerausgang angeschlossenen Vergleichsschaltung, welche eine Ausgangsspannung des Verstärkers gleichrichtet, sie mit einer Referenzspannung vergleicht und dabei eine Differenzspannung erzeugt, mit einem der Vergleichsschaltung nachgeschalteten Zeitglied zur Beeinflussung der Regelzeitkonstante durch die Differenzspannung und mit einem dem Kondensator des Zeitgliedes nachgeschalteten Verstärkungseinstellglied, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (K 2) und dem Verstärkungseinstellglied (Vl) eine sperrbare Torschaltung (G X) angeordnet ist, die über ihren Sperreingang (Y) abhängig von der Beendigung des Signals am Eingang (E) der Anordnung sperrbar ist und die bei ihrer Sperrung ein das Verstärkungseinstellglied auf niedrigste Verstärkung einstellendes Potential (Bezugspotential) an ihrem Ausgang abgibt und gleichzeitig den Kondensator (K 2) mittels eines durch dieses Potential sperrbaren Schaltmittels (D2) vom Verstärkungseinsteilglied abtrennt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungseinstellglied (Vl), als steuerbares Dämpfungsglied (FET) ausgebildet und vor dem Verstärker (A X) angeordnet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied einen Fledeffekt-Transistor (FET) aufweist, dessen gesteuerte Strecke dem Eingang des Verstärkers parallel liegt und dessin Gite-Source-Spannung über die Torschaltung (G 1) gesteuert wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (CX) eine in Emitterschaltung betriebene Transistorstufe (TX) aufweist, bei der der Emittef des Transistors an den Abgriff eines einstellbaren Spannungsteilers (WX, VV2) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Eingang der Anordnung abgeleitete Spannung mittels einer zweiten Vergleichsschaltung (C2) gleichgerichtet und mit einer zweiten Referenzspannung (Vt) verglichen wird und daß die Differenzspannung dem Sperreingang (Y) des Sperrgatters zugeführt wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Eingang der Anordnung abgeleitete Spannung die Schaltspannung für die Sprechrichtungsumschaltung einer Wechselsprechanlage ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitglieder (A 2) und die Torschaltung (G X) durch eine in Emitterschaltung betriebene Transistorstufe (T2) gebildet wird, in deren Kollektorkreis, vom Kollektor ausgehend, zwei Widerstände (W3. W 4), eine in Durchlaßrichtung gepolt>e Diode (D2) und ein dritter Widerstand (W5) liegen, wobei jeweils zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Widerstände und dem Bezugspol der Betriebsspannungsquelle und zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt des zweiten Widerstandes mit der Diode und dem genannten Bezugspol ein Kondensator (Ki, K 2) sowie zwischen dem gemeinsamen mit dem Steuereingang des Verstärkungseinstellgliedes (Vl) verbundenen Verbindungspunkt der Diode mit dem dritten Widerstand und dem Sperreingang (Y) eine zweite Diode (DX) angeordnet sind, derart daß die Dioden einpolig mit den gleichen Anschlüssen miteinander verbunden sind.