DE2403799A1 - Verstaerkerschaltung mit selbsttaetiger verstaerkungsregelung - Google Patents

Description

• Verstärkerschaltung mit selbsttätiger Verstärkungsregelung Die Erfindung betrifft eine Verstarkerschaltung mit selbstsätiger Verstärkungsregelung mit einer über einen Steuereingang in ihrer Verstärkung steuerbaren Verstärkerstufe, wobei aus dem Ausgangssignal. der Verstärkerstufe mittels einer einen Ladekondensator enthaltenden Hilfsschaltung mit zwei Ladestromkreisen für die Ladung und Entladung eine an den Steuereingang angeschlossene Steuergleichspannung gewonnen wird.
• Verstärkerschaltungen mit einer selbsttägen Verstärkerregelung werden beispielsweise dort eingesetzt, wo eln Aufzeichnungssystem oder ein Übertagungssystem für NF-Signale nur eine bestim;nte Dynamik vorzerrungsfrei verarbeiten kann.. Eine solche Verstarkerschaltung begrenzt dann sinnyemaß das zu verarbeitende NF-Signal auf einen Maximalwert ("Dynamikeinengung") Da es sich bei einer solchen Schaltung UM einen geschlossenen Regelkreis handelt, kommt es für das Verhalten der Schatung bei schnellen Änderungen der zu verarbeitenden NF-Signale auf verschiedene Regelfaktoren wie z.B. die Regelzeitkonsbante, das Überschwingverhalten etce an. Insbesondere ergibt sich eine Schwierigkeit bei den erwähnten Verstärkerschaltungen mit selbsttätiger Verstärkung dann, wenn das Eingangssignal von einem kleinen auf einen großen Wert springt und dann anschliessend gleich wieder abfällt.
• Es sind Schaltungen bekannt, bei denen die Ausgangsspannung des Verstärkers gleichgerichtet wird und bei denen die so gewonnene Gleichspannung zur Umladung eines Kondensators dient.
• Um die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden, reichen die bekannten Schaltungen nicht aus. Es wäre ein zusätzlicher Aufwand wie z.B. ein Stromverstärker zur Herabsetzung des Innenwiderstandes notwendig, um den Kondensator ausreichend schnell umladen zu können. Nur durch eine schnelle Umladung des Kondensators wird die erforderliche kurze Regelzeitkonstante erreicht.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die ohne großen Aufwand die zuletzt beschriebenen Schwierigkeiten vermeidet.
• Die Erfindung bezieht sich auf die eingangs genannte Verstärkerschaltung. Die erfindungsgem<Be Verstärkerschaltung besteht aus den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
• Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindunq sind in Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben.
• Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispile, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und 2 je enn Blockschaltbilu für ein husführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 3 und 4 je ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Versta4rkerschaltung.
• Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen in seiner Verstärkung über den Steuereingang 3 steuerbaren NF-Venstärker 2, wie er zum Beispiel in Tonstudioanlagen als Begrenzer-Verstärker verwendet werden kann.
• An der Eingangsklemme 1 liegt die zu verstärkende (oder zu dämpfende) NF-Spannung. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 2 wird der Ausgangsklemme 4 zugeführt Zur Erzeugung der zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers 2 erforderlichen Gleichspannung dient eine Hilfsschaltung, die einen Ladekondensator 8 enthält. Die Ladespannung des ondensators 8 dientdabei als Steuerspannung für den Verstärker 2.
• Der spannungs führende Anschluß des Kondensators 8 ist einerseits über einen Entladestromkreis mit einem Widerstand 9 an die Bezugsspannung (Masse) und andererseits über einen Aufladestromkreis mit einem elektronisch steuerbaren Strompfad 7 an eine Klemme 6 mit einer Betriebsspannung UB angeschlossen. Der steuerbare Strompfad 7 besitzt einen Steuereingang 5, über den er mehr oder weniger stromleitend gesteuert werden kann. im einfachsten Fall zeigt der Strompfad 7 ein schalterähnliches Verhalten. Es wird dann von den Halbwellen der niederfrequenten Ausgangsspannung des Verstärkers 2 periodisch mit der einfachen oder doppelten Frequenz der NF-Spannung zwischen dem stromleitenden und dem stromsperrenden Zustand hin- und her geschaltet.
• Der durch den beschriebenen geschlossenen Kreis gebildete Regelkreis besitzt eine Zeitkonstante, die - bezüylich der Ausbildung der Regelgleichspannung - im wesentlichen von dem Widerstand 9 bestimmt wird. Über dxsen Widerstand 9 ist der Kondensator 8 im Ruhezustand entladen. Der Verstärker 2 besitzt dann eine bestcmte Verstärkung.
• Erscheint am Ausgang des Verstärkers 2 eine NF-Spannung bestimmter Größe (Schwellwert), so wird der Strompfad 7 stromleitend gesteuert und der Kondensator 8 über diesen Strompfad sehr schnell aufgeladen. Die Zeitkonstante dieser Aufladung kann man nahezu beliebig klein machen. Sie ist nur dadurch begrenzt, daß sie auch die Größe des Ladestroms für den Kondensator 8 bestimmt, der unter Umständen Bauteile gefährden könnte.
• Mit der beschriebenen Aufladung des Kondensators 8 bei einer bestimmten, wählbaren Größe der NF-Ausgangsspannung des Verstärkers 2 wird die Verstärkung des Verstärkers 2 vermindert, so daß die NF-Ausgangsspannung begrenzt wird. Der für diese Schaltung erforderliche Schaltungsaufwand ist sehr gering und besteht im einfachsten Fall aus dem Kondensator 8, dem Entladewiderstand 9 und einem Transistor als steuerbaren Strompfad 7.
• Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 2 und dem Steuer eingang 5 des Strompfades 7 kann eine Doppelweg-Gleichrichtersaltung 11 geschaltet werden, die es ermöglicht, daß der Strompfad 7 - wenn er nur von einer Halbwelle der NF-Spannung angesteuert werden kann - von beiden Halbwellen der NF-Spannung angesteuert wird. Dies ist dann von Vorteil, wenn - wie mitunter in RIdioanlagen - die Forderung besteht, daß bei der Erzeugung der Regelspannung die positiven und negativen Halbwellen der NF-Spannung in gleichem Maße berücksichtigt werden sollen.
• Der steuerbare Strompfad 7 kann auch statt im Aufladestromkreis (Fig. 1) im Entladestromkreis angeordnet sein. Eine solche Schaltung zeigt Fig. 2. In dieser Schaltung ist der Kondensator 8 im Ruhezustand über einen Widerstand 10 aufgeladen. Er wird beim Auftreten von großen NP-Ausgangsspannungen am Ausgang des Verstärkers 2 über den Strompfad 7 entladen. Der Verstärker 2 ist in diesem Fall so aufgebaut, daß die Verstärkung bei voller Aufladung des Kondensators 8 den normalen Wert aufweist und bei Verringerung der Ladespannung des Kondensators vermindert wird.
• In Fig. 2 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel für das Blockschaltbild nach Fig. 2 dargestellt, wobei allerdings die Doppelweg-Gleichrichterschaltung nicht verwendet wird. Der steuerbare Strompfad 7 wird von einem Transistor 13 gebildet, dessen Kolleletor-Emitter-Strecke parallel zu dem Kondensator 8 liegt und dessen Basis über einen Spannungs teiler aus den Widerständen l2 und 14 an den Ausgang des Verstärkers 2 angeschlossen ist. Der Spannungsteiler 12,14 bestimmt die Begrenzerschwelle der d2rgestellten Schaltung. Die Basis-Emitier-Strecke des Transistors 13 übernimrnt sinngemäß die Funktion des Gleichrichters in den bekannten Schaltungen.
• Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltung ist in Fiqe 4 dargestellt In diesem Fall soll di Ladespannung des ondensators 8 von den positiven und negativen Halbwellen der NF-Spannung beeinflußt werden. Zu diesem Zweck ist zusätzlich zu dem Transistor 13 der Fig. 3 ein weiterer Transistors 17 vorgesehen, der ebenfalls zu dem erforderlichen steuerbaren Strompfad gehört. Die Basis des Transistors 17 ist jedoch über einen Spannungsteiler aus den Widerständeil 19 und 18 mit dem Ausgang eines als Phasenumkehrstufe arbeitenden Verssärkers 20 verbunden, der im einfachsten Fall eine Verst-tung mit dem Faktor 1 aufweist. Der Eingang der Phasenumkehrstufe 20 ist an den Ausgang des Verstärkers 2 angeschlossen.
• Bei der soweit beschriebenen Schaltung wird der Transistor 13 von den positiven Halbwellen und der Transistor 17 von den negativen Halbwellen der NF-Spannung arn Ausgang des Verstärkers 2 stromleitend gesteuert. Die Widerstände 15 und 16 in Serie zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 13 und 17 dienen als Schutzwiderstände zur Begrenzung des Entladestroms des Kondensators 8.
• Die in den beschriebenen Schaltungen jeweils an Masse angeschlossene Klemme des steuerbaren Strompfades 7 (beziehungsweise Transistors 13 und 17) kann auch an eine andere, zusätzlich vorhandene Hilfsspannung angeschlossen werden. Um eine schnelle Entladung des Kondensators 8 zu ermöglichen, ist es jedoch vorteilhaft, die beiden Anschlußklemmen des steuerbaren Strompfades bzw. die Kollektor-Emitter-Strecke des entsprechenden Transistors direkt mit den Anschlüssen des Kondensators 8 zu verbinden.

Claims (6)

Patentansprüche

1) Verstärkerschaltung mit selbsttätiger Verstärkungsregelung mit einer über einen Steuereingang in ihrer Verstärkung steuerbaren Verstärkerstufe, wobei aus dem Ausgangssignal der Verstärker stufe mittels einer einen Ladekondensator enthaltenden Hilfsschaltung mit zwei Ladestromkreisen für die Ladung und Entladung eine an den Steuereingang angeschlossene Steuergleichspannung gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet,. daß einer der Ladestromkreise aus einem elektronisch steuerbaren Strompfad (7) besteht, dessen Steuereingang (S) an den Ausgang der Verstärkerstufe (2) angeschlossen ist und der den Ladekondensator (8) mit einem ersten Spannungspunkt (6 oder klasse) verbindet, und daß der andere Ladestromkreis im wesentlichen aus einem Gleichstromweg (9,10) besteht, der den Kondensator mit einem zweiten Spannungspunkt (Masse oder 6) verbindet.

2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichznt, daß als steuerbarer Strompfad die Kollektor-Emitter-Stwecke eines Transistors (13) dient, die den spannungsführnden Anschluß des Ladekondensators (8) mit einem der Spannungspunkte verbindet.

3) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Strompfad (7) den spannungsführenden Anschluß des mit Ladekondensators (8) direkt dem anderen Anschluß des Ladekondensators verbindet.

4) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Verstärkerstufe (2) an den Steuereingang (5) des steuerbaren Strompfads (7) über einen so dimensionierten Spannungsteiler (12,14) angeschlossen ist, daß der Strompfad (7) erst beim Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes durch das Ausgangssignal der Verstärkerstufe (2) stroleitend gesteuert ist.

5) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Strompfad aus zwei parallel geschalteten und im wesentlichen gleich aufgebauten Teilstrompfaden mit je einem Steuereingang besteht, und daß der Steuereingang des einen Teilstrompfades über einen Hilfsverstärker (20) an den Ausgang der Verstärkerstufe (2) angeschlossen ist, wobei der Hilfsverstärker eine ungerade Anzahl invertierender Verstärkerstufen mehr enthält als zwischen dem Steuereingang des anderen steuerbaren Teilstrompfades und dem Ausgang der Verstärkerstufe (2) angeordnet sind.

6) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Verstärkerstufe (2) und dem Steuereingang (5) des steuerbaren Strompfades (7) eine Doppel-weg-Gleichrichterschaltung (11) angeordnet ist.