DE2441355A1

DE2441355A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zur automatischen verstaerkungsregelung

Info

Publication number: DE2441355A1
Application number: DE2441355A
Authority: DE
Inventors: Chikao Hirabara; Yasuhiro Sato
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corp Oki Electric
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1975-04-10
Also published as: SE397454B; FR2243553A1; DE2441355C3; JPS5051646A; IT1020266B; US3927381A; DE2441355B2; SE7410933L; FR2243553B1; GB1476166A

Description

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Augsburg, 27. August 1974

Gk i EIe c tr j. c Industry Co. , Ltd. 10, Shiba' Kotohira-cho, Minato-ku Tokyo , Japan

Nippon Telegraph "and Telephone

Public, Corporation

1-6, 1-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku

Tokyo , Japan

Schaltungsanordnung und" Verfahren zur automatischen Verstärkung^regelung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung.

AGC ist die Abkürzung für Automatic Gain Control (automatische Verstärkungsregelung). ÄGC-Verstärker werden in vielen Anwendungsgebieten verwendet, so beispielsweise bei regenerativen Verstärkern

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in PCM (Pulse Code Modulation) Übertragungsleitungen. Ein AGC-Verstärker hält sein Ausgangssignalniveau konstant, auch wenn sich das Eingangssigna Iniveau des Verstärkers verändert. Die Verstärkung des Verstärkers ist also um so größer, je niedriger das Eingangssignal am Verstärker ist. Es erscheint also,auch wenn kein Eingangssignal am Verstärker angelegt ist, etwas Rauschen am Ausgang des Verstärkers. Bei einem regenerativen PCM-Verstärker kann das aus Flauschen bestehende Ausgangssignal manchmal als normales Ausgangssignal verstanden und eine normale Impulsbreite aus dem Rauschen regeneriert werden. Das aus dem Rauschen regenerierte Ausgangssignal ist nachteilig, insbesondere beim Test- und Überwachungsbetrieb von PCM-Transmissionsleitungen. Yienn beispielsweise eine Vielzahl normaler Übertragung«!eitungen und eine einzelne Reserveleitung (ptand-by) vorgesehen sind, erscheint ein unerwünschtes Signal am Ausgang der Reserveleitung aufgrund des Rauschens und des Übersprechens von einer normalen Leitung. Deshalb erscheinen beim'Testbetrieb Ausgangssignale sowohl an dem Ausgang der normalen Leitung als auch am Ausgang der Reserveleitung, obwohl ein Testsignal nur an die normale Leitung gelegt wird. Dadurch wird der Testbetrieb gestört; außerdem ist es schwierig, eine Fehlschaltung zwischen einer normalen Leitung und einer Reserveleitung zu finden.

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Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde ein AGC-Verstärker mit einer minimalen Überschußverstärkung vorgeschlagen; außerdem wurde ein konstanter Widerstand, der parallel oder in Serie zum variablen Element des AGC-Verstärkers geschaltet wird, zur Begrenzung des variablen Bereichs des variablen Elements irn AGC-Verstärker vorgeschlagen. Die genannten zwei Vorschläge reduzieren ,jedoch den Effekt dec AGC-Verstärkers und außerdem bleibt die Verstärkung des AGC-Verstärkers maximal, wenn kein Eingangssignal an den AGC-Verstärker gelegt ist. Deshalb lösen die geschilderten zwei Vorschläge im wesentlichen das Problem der bekannten AGC-Verstärker nicht.

Aufgabe der.vorliegenden Erfindung ist demnach, einen AGC-Verstärker zu schaffen, der den Ausgang festklemmt, wenn kein Signal an den Eingang des AGC-Verstärkers gelegt ist. Dadurch sollen die Machteile der bekannten AGC-Verstärker vermieden werden. Au3erdem soll ein neues, verbessertes Verfahren zur Regelung eines AGC-Verstärkers geschaffen v/erden.

Diese Aul'pabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und ^r;· beschriebene Erfindung gelöst.. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

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Die Erfindung "wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigen

Fig. 1 ein Blockd.1 agraimri eines bekannten

Fig. 2 die Regelohor^kterxstik des AGC-Verstärkers von Fi. f.. 1;

Fig. ;' das Blockdingrnnm tv-inof? AGC-Verstär-

kers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. U ein detailliertes Schaltbild des AGC-Verstarker? von Fig. 3;

Fig. 5 den Regelkreis des AGC-Verstärkers von Fig. A;

Fig. 6 die charakteristische Kurve des AGC-Verstärkers gempß der vorliegenden Erfindung.

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Fig. 1 zeigt einen bekannten AGC-Verstärker; die Referenzzahl 1 bezeichnet einen Eingangsanschluß, 2 einen Verstärker, 3 einen Signaldetektor, 4 einen Gleichstromverstärker, 5 ein Element mit variabler Impedanz, 6 din Steuersignal und 8 einen Pufferschaltkreis, der als Signalverarbeitungsstufe arbeitet und im Falle eines regenerativen PCM-Verstärkers ein Impulsregenerator ist. Der Kasten A, der durch die unterbrochene Linie umrissen ist, umfaßt eine negative Rückkopplungsschleife des AGC-Verstärkers. In Fig. 1 wird ein Eingangssignal, das an den Eingang 1 gelegt wird, durch den Verstärker 2 verstärkt. Dessen Ausgangssignal wird an die signalverarbeitende Stufe 6 und an den Signaldetektor 3 gelegt. Der Signaldetektor 3 erzeugt eine Gleichspannung, deren Größe proportional zur Spitzenspannung oder Leistung des Ausgangssignals des Verstärkers 2 ist. Die Gleichspannung vom 5Jignaldetektor 3 wird an das Element 5 mit variabler Impedanz als Steuersignal 6 über den Gleichspannungsverstärker 4 gelegt. Die Zeitkonstante-des Signaldetektors 3 und/ oder des Gleichstromverstärkers 4 ist hinreichend, das Niveau des Steuersignals in Übereinstimmung mit einer raschen Änderung des Ausgangssignals des Verstärkers 2 zu halten. Das Steuersignal 6 wird an das Element 5 mit variabler Impedanz gelegt. Dessen Impedanz ändert sich gemäß der Größe des Steuersignals 6. Die Veränderung der Impedanz des Elements 5 verändert die Verstärkung des Verstärkers 2. Dadurch wird das Ausgangssignalniveau des

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Verstärkers 2 konstant geholten. Das Ausgangssignal des Verstärkers 2 wird außerdem der signalverarbeitenden Stufe 8 zugeführt, die im Falle eines regenerativen PCM-Verstärkers die V/eilenform des Impulssignals regeneriert. Auf diese Weise wird das Eingangssignal, das an den Eingang 1 gelegt wird,.verstärkt und regeneriert. Die signalverarbeitende Stufe 8 liefert jedoch manchmal ein regeneriertes Ausgangssignal auch dann, wenn kein Eingangssignal an den Eingang 1 gelegt ist. Dies rührt daher, daß die Verstärkung des Verstärkers 2 maximal ist, wenn kein Eingangssignal am Eingang 1 liegt und daß ein Rauschen von beträchtlicher Stärke an die signalverarbeitende Stufe 8 gelangt.

Fig. 2 zeigt die charakteristische Kurve des Regelsignals 6 von Fig. 1. In Fig. 2 ist auf der horizontalen Achse das Niveau (db) des Eingangssignals am Eingang 1 aufgetragen; auf der vertikalen Achse ist das relative Niveau des Regelsignals 6 aufgetragen. Wie'aus Fig. 2 zu erkennen ist, besitzt die Kurve eine diskontinuierliche Stufe S. Die Stufe S wird durch die nichtlineare Charakteristik einer Diode oder anderer Elemente 5 mit variabler Impedanz erzeugt. Die Stufe S kann den Betriebsbereich eines AGC-Verstärkers in einen Normalbereich T₁ und in einen signallosen Bereich Tp aufteilen.

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Fig. 3 zeigt das Blockdiagramm eines AGC-Verstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltplans entsprechend dem Blockdiagramm von Fig. 3. Aus Fig. k folgt, daß der AGC-Verstärker der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum AGC-Verstärker von Fig. 1 einen Komparator 7 und einen Klemmschaltkreis 9 besitzt. Der Komparator 7 vergleicht das Niveau des Regelsignals 6 mit einem vorherbestimmten Wert und liefert an den Klemmcchaltkreis 9 ein Ausgangssignal. Der Klemmschaltkreis 9 klemmt das Ausgangssignal am Ausgang 10 fest, wenn das Niveau des Regelsignals 6 kleiner als der vorherbestimmte Wert ist'.

Der wjgnn]detektor 3 in Fig. k umfaßt eine Diode 3a, welche dar, Ausgangssigna] des Verstärkers 2 gleichrichtet, und zwei Kondensatoren 3b und 3c und einen V,idersipnd 3d, der zwischen die Kondensatoren 3b und ^vc .ς e sehn α tet ist. Das Kondensatorpaar 3b und 3c und dr-r Widerstand 3d arbeiten als Glätter und verringern die Helligkeit der von der Diode 3a kornmendon Spannung. Das Ausgangssignal des SignaldetcMoj'F ;' ist eine Gleichspannung, dessen Größe 1 rnpor"¹ j oii.'il zum Niveau des Ausgangssignäls des Verstärkers 2 is ^. Die Gleichspannung vom Signaldf'lc-k^Hor ': wird vom Gleichstromverstärker 4 ver-.'•t^;;: ki , dr-;-rnn Ausgangssignal an ein Element 3 mit ".-'r'i al·] or Impedanz über einen Transistor 1A (τ,,ι,.,-} vird. D'i dieser Aurführungnforin besteht i^:.·· · l·.".- .· \/ [: mit vnr-i al" er linrndan" aur zwei

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Dioden 15 und 16; es ist in den Emitterkreis des Transistors 14 eingefügt. Daher hängt die Stromstärke in den Dioden 15 und 16 von der Gleichspannung aus dem Signaldetektor 3 und damit von dem Niveau des Ausgangs des Verstärkers 2 ab. Bekanntlich ist der differentielle Vorwärtswiderstand einer Diode von der Spannung oder dem Strom an bzw. durch die Diode abhängig; das heißt: der differentielle Vorwärtswiderstand einer Diode ist klein, wenn die angelegte Spannung hoch ist und ist groß, wenn die angelegte Spannung klein ist. Dementsprechend arbeiten die Dioden 15 und 16 als variabler Widerstand, dessen Widerstand entsprechend der angelegten Spannung-proportional zum Ausgangsniveau des Verstärkers 2-sich verändert. Die Veränderung des different!eilen Vorwärtswiderstands der Diode 16 bewirkt die Veränderung der Verstärkung von Verstärker 2. Fig. 5 zeigt ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der variablen Verstärkungssteuerung von Verstärker 2. R₁ ist ein V/iderstand, R₂ ist der variable Widerstand, der von den Dioden 15 und 16 gebildet wird, und AMP ist ein Verstärker mit konstanter Verstärkung. Die an den Eingang 1 gelegte Eingangsspannung V₁ wird durch einen Teiler geteilt, der aus den Widerständen R₁ und R₂ besteht. Die geteilte Spannung Vp wird an den Verstärker AMP gelegt. Die geteilte Spannung v~ läßt sich natürlich ausdrücken als:

ν = 1 ν

R_{1 +} R₂

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Die Spannung v~ wird also durch den augenblicklichen Wert des variablen Widerstands Rp geregelt. Aus der obigen Erläuterung folgt, daß die Gesamtverstärkung des Verstärkers 2, also die Summe des Teilerverlusts und der Verstärkung des Verstärkers AMP, durch das Niveau des Regelsignals 6 ge-

regelt wird. Die Teilstufe hat natürlich in Wirklichkeit einige Reaktanz-Elemente und/oder Widerstände, welche den Frequenzgang der Übertragungsleitung kompensieren; sie sind allerdings in Fig. der Einfachheit halber nicht gezeigt.

Das Regelsignal 6 wird an einen Eingang des !Comparators 7 über zwei in Serie geschaltete Dioden 11 und 12 und einen Emitterfolger 13 gelegt. Der andere Eingang des !Comparators 7 ist an eine vorherbestimmte Spannung Er gelegt, die in der vorliegenden Ausführungsform Null ist. Die Dioden 11 und 12 verschieben das Spannungsniveau des Regelsignals 6 und kompensieren die Niveauveränderung des Regelsignals 6'aufgrund, einer möglichen Temperaturveränderung. Das Ausgangsniveau des !Comparators 7 liegt hoch, wenn das Regelsignal 6 niedrig ist (Tp in Fig. 2); es liegt niedrig, wenn das Regelsignal 6 hoch ISt-(T₁ in Fig. 2). Der Klemmschaltkreis 9, der in dieser Ausführungsform aus einem einzigen Transistor besteht, wird leitend oder geschlossen, wenn das Regelsighal 6 niedrig (im Gebiet T₂ von Fig. 2) ist. Wenn der Transistor 9 leitet, wird das Ausgangssignal des AGC-Verstärkers festgeklemmt;' am Ausgang 10 erscheint

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kein Signal.

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Fig. 6 zeigt die charakteristische Kurve des AGC-Verstärkers der vorliegenden Erfindung. Auf der horizontalen Achse ist das Niveau des Eingangssignals am Eingang 1 aufgetragen; auf der vertikalen Achse ist das Niveau des Ausgangssignals am Ausgang "IO aufgetragen. Daß Ausgangsniveau ist konstant, da der Ausgangsimpuls durch die signalverarbeitende Stufe t regeneriert wird. Wenn das Eingangsniveau unter -36db abfällt, erscheint kein Ausgangssignal mehr, da der Klemmschaltkreis 9 den Ausgang 10 festklemmt. Die gebrochene Linie in Fig. 6 deutet die Charakteristik nach dem Stande der Technik an, die keinen Klemmschaltkreis 9 besitzt. Die gebrochene Linie unterhalb -36 db entspricht keinem wirklichen Eingangssignal sondern unerwünschtem Rauschen.

Die vorliegende Erfindung löst also das Problem herkömmlicher AGC-Verstärker, die ein falsches Ausgangssignal lieferten, auch wenn kein Eingangssignal angelegt war.

Der vorliegende AGC-Verstärker ist daher für Transmissionsleitungen mit starkem Rauschen, für regenerative PCM-Verstärker usw. sehr nützlich.

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Dem Fachmann stehen viele Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform ohne weiteres zur Verfügung. Beispielsweise kann der Klemmschaltkreis 9 durch einen gewöhnlichen schaltenden Kreis, der in Serie in die Schaltung eingefügt wird, ersetzt werden. Außerdem kann der Klemmschaltkreis oder schaltende Schaltkreis innerhalb der signalverarbeitenden Stufe 8 statt am Ausgang 10 geschaltet
sein.

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Claims

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Ansprüche

AGC-Verstärker mit einem Verstärker, einem Signaldetektor, der mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und ein Gleichspannungs-Regelsignal liefert, dessen Niveau proportional zum Ausgangssignalniveau des Verstärkers ist, mit einem Pufferschaltkreis, der mit dem Verstärker verbunden ist, und mit einem Element mit variabler Impedanz, das mit dem Verstärker verbunden ist und die Verstärkung des Verstärkers entsprechend dem Niveau des Gleichspannungs-Regel signals regelt, dadurch gekennzeichnet , daß der AGC-Verstärker einen Komparator umfaßt, der das Niveau des Gleichspannungs-Regelsignals mit einem vorherbestimmten Spannungswert vergleicht, und einen schaltenden Schaltkreis umfaßt, der mit dem Ausgang des Komparators und dem Ausgang des Pufferschaltkreises verbunden ist und das Ausgangssignal des Pufferschaltkreises je nach dem Ausgangssignal des Komparators abschaltet.
2. AGC-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit variabler Impedanz eine Diode ist.

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3. AGC-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferschaltkreis ein impulsregenerativer Schaltkreis ist.

4, AGC-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gleichstromverstärker rait dem Ausgang des Signaldetektors verbunden ist und mit dem Element mit variabler Impedanz, und das Regelsignal verstärkt.

Verfahren zur Verstärkung eines Impulssignals mit einem AGC-Verstärker, der an seinem Ausgang einen Pufferschaltkreis und ein Element mit variabler Impedanz zur Regelung seiner Verstärkung, eine Vorrichtung, die ein Gleichspannungs-Regelsignal für das Element mit variabler

liefert _T l Impedanz zur Veränderung dessen Impedanz^ßesitzt, wobei das Niveau des Regelsignals proportional zum Niveau des Ausgangssignals des AGC-Verstärkers ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Pufferschaltkreises abgeschaltet wird, wenn das EingangsSignalniveau des Verstärkers unter einem vorherbestimmten Wert liegt.

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