DE2456577B2 - Breitbandige Verstärkeranordnung für intermittierende Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine breitbandige Verstärkeranordnung hoher Verstärkung für intermittierende Signale, mit einer Anzahl direkt gekoppelter Verstärkerstufen und einer Gegenkopplungsschleife, die ein Tiefpaßfilter bestimmter Zeitkonstante enthält Insbesondere ist hierbei an lineare oder logarithmische Verstärkeranordnungen gedacht, die in der Lage sind, mit maximaler Wiedergabetreue Videosignale wie etwa Impulse zu übertragen, deren Amplitudendynamik beträchtlich ist

Derzeit ist es nicht möglich, einen Verstärker hoher Verstärkung und großer Bandbreite mit einer einzigen Verstärkungsstufe zu bauen. Vielmehr sind mehrere Stufen notwendig. Diese Stufen sind entweder direkt oder kapazitiv gekoppelt

Bei den kapazitiv gekoppelten Verstärkern kann der Gleichspannungsanteil des Videosignals nicht übertragen werden. Nimmt man beispielsweise an, daß ein positiver Rechteckimpuls am Eingang der Verstärkeranordnung anliegt, so lädt sich die Koppelkapazität, die den Ausgang der ersten Stufe mit dem Eingang der zweiten Stufe verbindet, während der Dauer des Impulses auf. Vom Ende des Impulses an läßt die Entladung der Kapazität einen negativen Impuls entstehen, die den Rest der Verstärkeranordnung in die Sättigung treibt Die Dauer dieses Impulses, die im folgenden als »Desensibilisierungszeit« bezeichnet wird, ist um so langer, je größer der Wert der Koppelkapazität ist. Darüber hinaus ist der übertragene Impuls nicht mehr rechteckig. Es hat eine Differenzierung des Videosignals stattgefunden.

Verstärkeranordnungen mit direkter, also galvanischer Kopplung zwischen den einzelnen Stufen sind von diesen Nachteilen frei, besitzen jedoch andere Nachteile. Insbesondere schwankt die Ausgangsspannung bei konstanter Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Temperatur, den Versorgungsspannungen usw.

Die Eingangsgleichspannung, die einer Ausgangsspannung Null entspricht, und die als Restspannung oder Offsetspannung bezeichnet wird, unterliegt ebenfalls Schwankungen. Übliche Verstärker sind im allgemeinen mit Schaltungen zur Kompensation der Restspannung ausgerüstet Um die Schwankungen der letzteren zu beseitigen, ist es bekannt, zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Verstärkeranordnung eine Gegenkopplungsschleife vorzusehen, die ein Tiefpaßfilter enthält Die Gleichspannungsgegenkopplung beseitigt zwar die Schwankungen, jedoch werden dadurch Videosignale langer Dauer im Verlauf ihrer Übertragung geändert. Sie sind symmetrisch in bezug auf das Bezugspotential verschoben und die Desensibilisierungszeit ist außerordentlich hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkeranordnung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die von diesen Nachteilen frei ist und intermittierende Signale, insbesondere Videosignale mit größter Treue überträgt, wobei die Gleichspannungskomponente dieser Signale korrekt wieder hergestellt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe sowie vorteilhafte Ausfühningsformen hiervon sind in den Patentansprüchen angegeben.

In der Zeichnung ist die Verstärkeranordnung nach der Erfindung anhand von beispielsweise gewählten Ausführungsformen im Blockschaltbild schematisch vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung für nicht einer Gleichspannung überlagerte Signale, to

Fig.2 eine Weiterbildung der Verstärkeranordnung für Eingangssignale, die einer Gleichspannung überlagert sind,

Fig.3, 4 und 5 andere Weiterbildungen der Verstärkeranordnung nach der Erfindung, ι s

Fig.6 verschiedene mögliche Ausführungsformen einer Weiterbildung des Verstärkers nach der Erfindung, die ein korrektes Arbeiten nach dem Einschalten gewährleisten,

F i g. 7 eine Weiterbildung der Ausführungsform nach Fig. 3,

Fig.8 die Verwendung der Verstärkeranordnung nach der Erfindung in Verbindung mit einem Funküberwachungsempfänger und

Fig.9 eine Weiterbildung des Empfängers nach Fig. 8.

Die in F i g. 1 dargestellte Verstärkeranordnung umfaßt mehrere hintereinander geschaltete Verstärkerstufen. Lediglich die erste Verstärkerstufe A 1 und die letzte Verstärkerstufe An sind dargestellt. Die Gesamtheit der Verstärkerstufen A1 bis An ist mit dem Bezugszeichen A bezeichnet Jede der Verstärkerstufen besteht beispielsweise zu einem breitbandigen Verstärker, der jedoch wegen der zu erzielenden hohen Bandbreite eine niedrige Verstärkung besitzt. Mit dem Eingang der Verstärkerstufen A ist eine Subtrahierschaltung B verbunden (die eine erste Verstärkerstufe mit Differenzeingingen sein kann).

Die Subtrahierschaltung ist mit ihrem positiven Eingang (+) mit dem Eingnag £der Anordnung und mit ihrem negativen Eingang (-) mit der Gegenkopplungsschleife verbunden. Diese Schleife umfaßt eine Kapazität Ci, die zwischen die Subtrahierschaltung B und das Bezugspotential, also Masse, geschaltet ist sowie einen Widerstand R1 in Serie mit einem Unterbrecher SW. as Ein Schwellwertvergleicher D erhält einerseits das an einem Anschluß V anliegende Bezugssignal und andererseits das Ausgangssignal der Verstärkerstufen A Der Ausgang des Vergleichers ist mit dem Unterbrecher SlV derart verbunden, daß dieser öffnet, sobald das Ausgangssignal bei S größer als der Schwellwert bei V ist Der Unterbrecher SW kann vorteilhaft ein Feldeffekttransistor sein, der an seiner Steuerelektrode (gate) die Steuersignale des Vergleichers D erhält Selbstverständlich liegt zwischen dem Vergleicher und dem Unterbrecher eine Interfaceschaltung. Zur Vereinfachung der Erläuterungen ist jedoch angenommen, daß diese Schaltung einen Teil des Vergleichers bildet Die Anordnung arbeitet wie folgt:

Wenn am Eingang E keinerlei Signal anliegt, tritt am Ausgang S ebenfalls keinerlei Signal auf. Für den Fall, daß am Ausgang ein gewisser Rauschpegel auftritt, wird der Pegel des bei V'anliegenden Bezugsschwellenwertes auf einen über diesem Rauschpegel liegenden Wert festgesetzt In diesem Fall hält das Ausgangssignal des Vergleichers D den Unterbrecher SW geschlossen und die Gegenkopplungsschleife ist ebenfalls geschlossen. Die Kapazität C1 lädt sich folglich über den Widerstand R 1 auf den Wert der Rest- oder Offsetspannung des Verstärkers auf, also auf einige Millivolt Das Ausgangssignal bleibt somit bei fehlendem Videosignal am Eingang nahezu immer gleich Null und das Bezugspotentia! Null ist solange keine Signale am Eingang auftreten, immer auf dem Massepotential.

Wenn am Eingang ein Signal anliegt, steuert der Vergleicher D das öffnen der Gegenkopplungsschleife, sobald der Signalpegel am Ausgang den Schwellwert überschreitet Während der gesamten Dauer des Signals bleibt die Gegenkopplungsschleife aufgetrennt Die Verstärkung der Verstärkeranordnung ist somit im gesamten Frequenzband, einschließlich der Gleichspannungen, maximal und die Signale werden am Ausgang S mit einer großen Wiedergabetreue abgegeben.

Während dieser Zeit speichert die Kapazität C1 den Wert der Rest- oder Offsetspannung. Auf diese Weise kann die Amplitude der Ausgangssignale stets in bezug auf das Massepotential gemessen werden, das in jedem Augenblick das Bezugspotential bleibt Es tritt daher keine Veränderung oder Verschiebung des Videosignals ein.

Die einzige Verschiebung, die während der Dauer des Signals auftreten kann, schwankt aus der Ladung oder Entladung der Kapazität C1, was über den Eingang der Subtraktionsschaltung B, über den Unterbrecher SW oder auch infolge der eigenen Leckverluste des Kondensators Cl eintreten kann. Durch Verwendung von Feldeffekttransistoren sowohl am Eingang der Subtra.ktionsschaltung B als auch für den Unterbrecher SW sind Mängel jedoch auf ein Minimum reduzierbar. Es ist folglich möglich, intermittierende Videosignale, deren Dauer eine Sekunde erreichen kann, ohne merkbare Beeinträchtigungen oder Verschiebungen zu verstärken.

Im Fall der Erfindung muß die Gegenkopplungsschleife eine sehr hohe Impedanz besitzen um die in der Kapazität C1 gespeicherte Rest- oder Offsetspar.nung aufrechtzuerhalten. Es ist möglich, die Impedanz des die Gegenkopplungsspannung aufnehmenden Einganges durch Hinzufügung einer Impedanzwandlerschaltung mit Feldeffekttransistor zu erhöhen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß die Gegenkopplungsspannung dem Eingang (-) der Subtrahierschaltung B zugeführt wird und daß dieser Eingang sehr hochohmig ist.

Sofort nach dem Ende des Signals steuert der Vergleiche!· von neuem das Schließen der Gegenkopplungsschleife. Zufoige der Kapazität Cl, die den Wert der Restspannung gespeichert hat, wird das Ausgangssignal sofort wieder Null. Wenn die Ladung der Kapazität Ci sich ein wenig geändert hat, nimmt sie ihren ursprünglichen Wert sehr rasch wieder an.

Die Werte der Kapazität Ci und des Widerstandes R1 sind für eine gegebene Grenzfrequenz der Gegerikopplungsschleife ausgelegt Darüber hinaus ist die Kapazität so gewählt, daß die Leckverluste, die etwaige Abweichungen oder Verschiebungen verursachen können, minimal sind, und daß die Kapazität sich sofort nach dem Ende des Videosignals sehr rasch wieder aufladen kann. Der Wert des Widerstandes R1 ergibt sich hieraus.

Di° Verstärkeranordnung nach der Erfindung kann mit hoher Treue ohne Verschiebungen und bei einer Desensibilisierongszeit von Null verstärken. Darüber hinaus bleibt die Amplitude der Signale in bezug auf Masse exakt definiert.

F i g. 2 zeigt eine Weiterbildung der Schaltung nach

der Erfindung. Diese Schaltung ist in der Lage, auch solche intermittierenden Signale mit hoher Treue zu verstärken, die einer Gleichspannung überlagert sind, welche sich zeitlich langsam ändern kann oder mit der Form des Signals schwankt. Im Fall der F i g. 1 wäre bei fehlendem Videosignal die Eingangsspannung gleich der überlagerten Gleichspannung und die Ausgangsspannung wäre unter der Annahme, daß die Gegenkopplungsschleife geschlossen bleibt, ebenfalls gleich dieser Gleichspannung, da die Verstärkung bei geschlossener Schleife gleich 1 ist. Ein Verstärker Hist folglich in Serie in die Gegenkopplungsschleife geschaltet (F i g. 2). Alle anderen Elemente der F i g. 2 sind die gleichen, wie in Fig. 1. Wenn VE die Gleichspannung am Eingang, VS die Ausgangsspannung und G die Verstärkung des Verstärkers H sind, ergibt sich VS = VE/G. Da der Verstärker H nur auf Signale sehr niedriger Frequenz einwirkt, kann er eine sehr hohe Verstärkung (beispielsweise 100 000) besitzen. Die Restgleichspannung am Ausgang ist folglich sehr klein (einige Millivolt).

Es tritt jedoch ein Nachteil auf. Der Rauschpegel am Ausgang S, der infolge der hohen Verstärkung der Verstärkerstufen A bereits merkliche Werte annimmt, wird durch den Verstärker H nochmals verstärkt, wodurch der Verstärker H vollständig in die Sättigung gelangen kann und die Anordnung instabil macht.

Fig.3 zeigt eine andere Weiterbildung der Verstärkeranordnung nach der Erfindung, die diesen Nachteil nicht aufweist In die Gegenkopplungsschleife wird in Höhe des Verstärkers H ein Tiefpaßfilter eingefügt. Der Verstärker besitzt Differenzeingänge. Sein positiver Eingang ist mit dem Ausgang Süber einen Schalter SW2 verbunden, der durch den Vergleicher D in Synchronismus mit dem Schalter SWl am Ausgang des Verstärkers H gesteuert wird. Sein negativer Eingang ist mit Masse über einen Widerstand R 2, mit seinem Ausgang über eine Kapazität C 2 verbunden. Solange die Schleife geschlossen ist, arbeitet der Verstärker wie ein wirksames Tiefpaßfilter und beseitigt das Rauschen in der Schleife. Seine Verstärkung bleibt gleich G für die Gleichspannungssignale, während sie gleich 1 für die Signale, die oberhalb der durch R 2 und C2 bedingten Grenzfrequenz liegen, wird.

Sobald das Ausgangssignal bei S den Schwellwert V überschreitet, öffnen die beiden Unterbrecher SlVl und SW2 unter der Wirkung des Vergleichers D. Die Restoder Offsetspannung wird doppelt gespeichert, nämlich einerseits in der Kapazität Cl und andererseits in der Kapazität C2. Der Schalter SW2 liegt am Eingang des Verstärkers H, damit die Ausgangsspannung bei S nicht in C2 gespeichert wird, was das Arbeiten der Schleife in Verwirrung bringen würde, sobald das Videosignal verschwände. Bei offener Schleife sind die Spannungen an den beiden Anschlüssen des Schalters SVVl gleich, was die Leckverluste der Kapazität Ci über diesen Schalter stark vermindert. In einer anderen Ausführungsform dieser Anordnung wäre es auch möglich, den Schalter SWl wegzulassen. Darüber hinaus sind die anderen Elemente der Anordnung und ihre Arbeitsweise die gleichen wie im Fall der F i g. 1 und 2.

Fig.4 stellt eine vierte Weiterbildung der Verstärkeranordnung dar, die dieselben Vorteile wie die vorhergehenden Ausführungsformen besitzt, deren Aufbau jedoch ein anderer ist.

Die Grundanordnung der F i g. 1 mit der Subtrahierschaltung B, den Verstärkerstufen A, dem Vergleicher D, dem Unterbrecher SW und dem Filter R1 statt Cl findet sich hier exakt wieder. Ein Verstärker F, dessen Verstärkung gleich 1 ist und der zwei Differenzeingänge besitzt, ist am Ausgang der Anordnung eingefügt Der positive Eingang dieses Verstärkers ist ständig direkt mit dem Ausgang der Verstärkerstufen A verbunden. Der negative Eingang ist einerseits mit Masse Ober eine Kapazität C3 und andererseits mit dem Ausgang der Verstärkerstufen A über einen Widerstand A3 und einen Unterbrecher SW3 verbunden. Die beiden Unterbrecher SW und SW3 werden gleichzeitig durch

ίο den Vergleicher D gesteuert. Die Anordnung A3 C3 bildet ein Filter, dessen Zeitkonstante größer sein soll als die Anstiegszeit des Videosignals. Bei fehlendem Videosignal sind die beiden Unterbrecher geschlossen und die Spannungen an den beiden Eingängen des Verstärkers F sind gleich der Gleichspannung am Eingang E Die Ausgangsspannung bei S ist folglich Null. Sobald das Videosignal am Ausgang der Verstärkerstufen A erscheint steigt die Spannung am positiven Eingang des Verstärkers F rascher als die Spannung am negativen Eingang. Am Ausgang erscheint eine Spannung, die den Vergleicher D auslöst Die beiden Schalter SW und SW3 öffnen. Bei fehlendem Videosignal speichert die Kapazität Cl die von den Verstärkerstufen A gelieferte Gleichspannung. Die Kapazität C 3 speichert eben dieselbe Spannung. Die Gleichspannung am Ausgang bleibt folglich gleich NuIL Anders als bei den Schaltungen nach den F i g. 2 und 3 wird die Gleichspannung am Ausgang der Verstärkerstufen A nicht auf Null herabgedrückt Sie wird vielmehr von sich selbst subtrahiert, derart, daß das Bezugspotential wieder auf Null gebracht wird. Auch ist hier wiederum wichtig, daß die Leckverluste der in der Kapazität C3 gespeicherten Ladung auf ein Minimum reduziert werden. Der negative Eingang des Verstär kers F muß eine sehr große Impedanz besitzen. Des weiteren ist die Verstärkung des Verstärkers Fgleich 1 gewählt, da ein solcher Verstärker eine praktisch vernachlässigbare Drift besitzt.

Die Anordnung kann in der in F i g. 5 gezeigten Weise

vereinfacht werden. Der Unterbrecher SW3, der Widerstand R 3 und die Kapazität C3 sind entfallen und der negative Eingang des Verstärkers F ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand Al und der Kapazität Cl verbunden. Die Arbeitsweise bleibt die gleiche wie im vorhergehenden Fall, wobei die Kapazität C1 die Rolle der Kapazität C3 der F i g. 4 spielt

F i g. 6 zeigt verschiedene Ausführungsformen einer Weiterbildung der Verstärkeranordnung nach der

so Erfindung, die ein korrektes Arbeiten der Erfindung nach dem Einschalten sicherstellen. Tatsächlich besteht beim Einschalten, also beim Anlegen der Spannung an den Verstärker die Gefahr, daß der Ausgang der Verstärkerstufen positiv wird (beispielsweise hatte die Kapazität Cl nicht genügend Zeit um sich aufzuladen). Der Vergleicher steuert dann das Auftrennen dei Schleife, die ständig offen bleibt Die Anordnung arbeitet nicht mehr. Das öffnen der Schleife im Moment des Anlegens der Versorgungsspannung an die Anord-

eo nung muß daher unterbunden werden. Hierzu bieten sich verschiedene Möglichkeiten, die sämtlich in derselben Figur dargestellt wurden.

Eine erste Lösung besteht darin, den Unterbrechet SW im Moment des Einschaltens zeitweilig kurzzu-

es schließen. Hierzu ist parallel zu den Anschlössen des Unterbrechers SW ein Unterbrecher X angeordnet Eine dem Unterbrecher ^zugeordnete Zeitgeberschaltung öffnet diesen mit einer Verzögerung vor

beispielsweise etwa einer Sekunde nach dem Einsehallcn. Als Unterbrecher Λ können ein Feldeffekttransistor oder ein Relais verwendet werden.

[line /weite Lösung besteht darin, zeitweilig oder dauernd eine negative »Restspannung« zu erzeugen, die ^r, hinreichend ist, damit die Spannung am Ausgang der Verstärkerstufen beim Einschalten niemals positiv wird. Der Verstärker kann die Schleife dann nicht auftrennen, bevor diese ihr ordnungsgemäßes Arbeiten aufgenommen hat. Eine negative Gleichspannungsquellc W ist id folglich mit einem negativen Eingang der Subtrahicrschaltung ß verbunden. Diese Spannungsquelle muß mit der Anordnung vor deren Einschalten verbunden werden.

Eine dritte Lösung besteht darin, zeitweilig das \ί öffnen der Schleife durch Einfügung einer Schaltung V zwischen dem Vcrgleichcr D und dem Unterbrecher SW (oder die Unterbrecher SWl, SW2, SW3 der vorhergehenden Figuren) zu unterbinden. Die Schaltung Y besteht beispielsweise aus einem UND-Glied, dessen einer Eingang mit dem Vergleicher und dessen anderer Eingang mit einer Zcitgcberschallung verbunden sind. Die Steuersignale des Vergleichen werden über das UND-Glied erst nach Ablauf eines bestimmten, vom Einschalten an gerechneten Zeitintervalls übcrtragen.

Eine vierte Möglichkeit besteht darin, das Arbeiten des Vergleichcrs D zeitweilig zu sperren. Hierzu ist dem Vcrglcicher eine Zeitgcberschaltung Z zugeordnet um dessen Arbeiten während eines kurzen Augenblickes nach dem Einschalten zu verhindern. In den Eingang oder den Ausgang des Vergleichers können Schalter, die durch die Schaltung Zgestcuert sind, eingefügt werden. Diese Änderung am Vergleicher oder eine der anderen Änderungen werden in Abhängigkeit von der verwen- J5 detcn Schaltung und dem Anwcndungsfall bestimmt.

Pur das korrekte Arbeiten der Verstärkeranordnung nach dem Einschalten ist eine der vier vorstehend genannten Lösungen ausreichend. Zwei oder mehrere dieser Lösungen können jedoch offensichtlich auch -to kombiniert zur Anwendung gelangen. Alle Lösungen sind in gleicher Weise auf die Anordnungen nach den F i g. 1 bis 5 anwendbar.

Bis hierher wurde als Beispiel angenommen, daß die Schalt- oder Auslöseschwelle des Vergleichers D für fj positive Videosignale positiv ist. Die beschriebenen Ausführungsformen können jedoch auch mit Videosignalen negativer Polarität arbeiten, wobei die Schwelle bei Vdann negativ ist.

Die vorstehend beschriebenen Verstärkeranordnun- so gen sind insbesondere für Impulsverstärker nützlich. Wenn jedoch die Dauer der Impulse sehr kurz ist, arbeiten die Anordnungen nicht mehr korrekt. Der oder die Unterbrecher in der Schleife besitzen nämlich eine gewisse Ansprechzeil. Ebenso verursacht der Verglei- v> eher, der der oder die Unterbrecher steuert, eine zusätzliche Verzögerung. Wenn die Dauer der verstärkten Impulse kleiner oder gleich der Summe dieser Verzögerungen ist, öffnet die Gegenkopplungsschleifc, sobald das Signal vorbei ist und das Ausgangssignal wird «> sehr.stark verformt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verstärkeranordnung, das diesen Nachteil nicht besitzt. Die Anordnung der verschiedenen Schaltungslcilc ist ähnlich derjenigen in Fig.3, die als Beispiel gewühlt <>^r> wurde. Die Weiterbildung ist jedoch auf andere Verstärkeranordnungen, die gegebenenfalls eine Schaltuni! aufweisen, die ein korrektes Arbeiten beim Einschalten sicherstellen, anwendbar.

Der insgesamt mit A bezeichnete Verstärker umfaßt mehrere in Serie geschaltete Verstärkerstufen. Am F.ingang liegt eine Subtrahierschaltung ö, die eine erste Verslärkcrstufc mit Differenzeingängen sein kann.

Die Eingangssignale liegen am Eingang ( + ) der Subtrahicrschaltung B. Die Gegcnkopplungsschleife liegt zwischen dem Ausgang Sund dem Eingang (-) der Subtrahicrschaltung B.

Diese Schleife umfaßt vom Ausgang S her gesehen eine Vcrzögcrungsschaltung Q₁ einen Unterbrecher SW2, einen Verstärker/Integrator //, dem ein Widerstand R 2 und eine Kapazität C2 zugeordnet sind, sodann einen Unterbrecher 5Wl und ein Tiefpaßfilter, das aus einem Widerstand R 1 und einer Kapazität CX besteht. Ein Schwellwcrtvergleicher D, dessen Eingang mit dem Ausgang S verbunden ist, steuert das öffnen der Unterbrecher SWl und SW2, sobald der Pegel des Ausgangssignals über einem Schwcllwert V liegt. Die Arbeitsweise der Verstärkeranordnung wird nochmals kurz in Erinnerung gebracht: Solange kein Eingangssignal anliegt, ist die Schleife geschlossen und beseitigt eine eventuelle Drift und die Rest- oder Offsetspannung des Verstärkers. Sobald am Eingang ein Signal anliegt, wird das verstärkte Signal am Ausgang durch den Vergleicher festgestellt, der das öffnen der Unterbrecher steuert.

Die durch die Vcrzögerungsschaltung Q eingeführte Verzögerung ist nun gleich der Summe aus der durch den Verglcicher verursachten Verzögerung und den Ansprechzeiten der Unterbrecher und der für das ordnungsgemäße Arbeiten der Vergleichcr-Unterbrechcr-Anordnung notwendigen Interfaceschaltungcn.

Das verstärkte Signal kann somit nicht in die Schleife gelangen, da es bis zum öffnen der Unterbrecher verzögert wird.

Die Verstärkeranordnung nach der Erfindung kann folglich Impulse beliebiger, insbesondere auch sehr kurzer Dauer verstärken, wobei die Bandbreite der Verstärkerstufen A selbstverständlich der Impulsdauer angemessen sein muß. Beispielsweise ermöglicht eine Verzögerung in der Größenordnung von 20 bis 100 Nanosekunden ein korrektes Arbeiten einer Verstärkeranordnung, die aus gegenwärtig erhältlichen Bauteilen besieht.

Fig.8 zeigt ein Anwendungsbeispiel einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung auf einem Funküberwachungsempfänger. Die Überwachung von Funksendungen macht einen Empfänger erforderlich, der in der Lage ist, Signale aufzunehmen, deren Wellenformen sehr verschieden sein können und der die Parameter dieser Signale, beispielsweise den Pegel, die Dauer und die Wiederholfolge mit großer Genauigkeit zu messen erlaubt.

Die möglichen Wellenformen erstrecken sich von der Gleichspannung bis zu sehr schmalen Impulsen (einige zehn Nanosekunden), welche eine sehr hohe Wiederholfrequenz (beispielsweise größer als 10⁵ Hz) haben. Dies ist beispielsweise bei Stationssignalen von Radarsendern der Fall.

Der Empfänger umfaßt eine Antenne 1, die die au; einer festzustellenden Quelle stammende elektromagnetische Strahlung auffängt. Auf die Antenne I folgen gegebenenfalls Sclektionsfiltcr 2, die die Eingrenzung des überwachten Frequenzbandes gcstat ten. Ein den Filtern nachgcschaltcter Schalter 2 ermöglicht das Zerhacken der Signale, wenn diese CW-Signalc sind. Auf den Schalter 3 folgt eir

Amplitudenmodulationsdetcktor 4, der die Rückgewinnung der Hüllkurve der empfangenen Signale erlaubt. Ein rauscharmer, linearer Vorverstärker paßt die Ausgangsimpedanz des Detektors an diejenige einer Übertragungsleitung 7 niedriger Impedanz (beispielsweise eines Koaxialkabels) an, welches die detektierten Signale der Verstärkeranordnung 8 zuführt, die den Gegenstand der Erfindung bildet. Ein Betriebsartenwähler 6 steuert den Schalter 3 entsprechend der jeweils gewünschten Betriebsart des Empfängers.

In der Betriebsart, wo die zu detektierenden Signale CW-Wellen sind, arbeitet der Schalter 3 als Unterbrecher oder Abtaster. Er zackt das aufgenommene Signal mit einem Formfaktor von etwa 0,5. Die Steuerung des Schalters erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Multivibrators.

Sofern es sich bei den zu detektierenden Signale um Impulse handelt, bleibt der Schalter 3 geschlossen. Die Signale können korrekt verstärkt werden. Signale extrem kurzer Dauer unter hoher Wiederholfrequenz werden mit großer Treue zufolge der Hinzufügung der Verzögerungsschaltung in die Verstärkeranordnung nach der Erfindung verarbeitet.

Der Betriebsartenwähler 6 ermöglicht die Wahl der Betriebsart je nach der Natur der empfangenen CW- oder impulsförmigen Signale.

Fig.9 zeigt die Einzelheit einer an dem Empfänger angebrachten Verbesserung. Der Amplitudenmodulationsdetektor umfaßt eine durch einen geeigneten Strom vorgespannte Diode 40, wodurch die Empfindlichkeit des Empfängers erhöht wird. Der Polarisationsstrom wird der Diode über einen Widerstand 41 zugeführt, der mit einer Spannungsquelle + Vcc verbunden ist; ein nach der Diode angeordneter Widerstand 42 schließt den Stromkreis für den Polarisationsstrom. Die detektierten Signale werden einem Tiefpaßfilter zugeführt, das aus einer Kapazität 43 und einem Widerstand 44 besteht, und gelangen dann

i" auf den Vorverstärkers.

Die kapazitive Verbindung zwischen dem Detektor und dem Vorverstärker ist zufolge der Eigenschaft der Verstärkeranordnung möglich, das Signal wiederherzustellen. Diese Verstärkeranordnung beseitigt praktisch vollständig den durch die kapazitive Verbindung hervorgerufenen Differentiationseffekt. Dagegen erfolgt die koaxiale Verbindung gleichstiommäßig, um eine weitere Differentiation zu vermeiden. Auch wenn die Gleichspannungsdrift des Vorverstärkers 5 erhcblieh ist, wird diese durch die Wiederherstellungseigenschaftcii der Verstärkeranordnung nach der Erfindung ohne weiteres kompensiert.

Die Verstärkeranordnung nach der Erfindung hat in einem Ausführungsbeispiel eine hohe Verstärkung in der Größenordnung von 6OdB, die auf einige Zehntel dB stabil ist. Die Verstärkung des Vorverstärkers liegt bei 20 bis 30 dB. Die Arbeitsfrequenz des Schalters liegt im allgemeinen zwischen einigen zehn Hertz und mehreren hundert Kilohertz.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Breitbandige Verstärkeranordnung hoher Verstärkung für intermittierende Signale, mit einer Anzahl direkt gekoppelter Verstärkerstufen und einer Gegenkopplungsschleife, die ein Tiefpaßfilter bestimmter Zeitkonstante enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher (D) zum Vergleich der Amplitude des verstärkten Ausgangssignals mit einem Bezugsschwellwert und ein von dem Vergleicher betätigter, in Serie in der Gegenkopplungsschleife liegender Unterbrecher (SWX der die Schleife auftrennt, sobald die Amplitude des Ausgangssignals den Bezugsschwellwert überschreitet, vorgesehen sind. '⁵

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gegenkopplungsschleife ein Verstärker (H) liegt, dem passive Schaltungselemente (R 2, C2) zur Bildung eines Integrators zugeordnet sind und ein zweiter Unterbrecher (SW2) in der Gegenkopplungsschleife vor dem Integrator angeordnet ist

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Verstärker (F in Fi g. 4) mit zwei Differenzeingängen vorgesehen ist, von denen der eine direkt mit dem Ausgang der Verstärkerstufen (A) und der andere über ein Tiefpaßfilter mit einer Zeitkonstante, die größer als die Anstiegszeit der Signale ist und einen Unterbrecher (SWi) mit diesem Ausgang verbunden sind, und daß der Vergleicher (D) mit einem Eingang mit dem Ausgang des weiteren Verstärkers (F) und mit seinem Ausgang mit den Steuereingängen der Unterbrecher verbunden ist.

4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Verstärker (F in F i g. 5) mit zwei Differenzeingängen vorgesehen ist, von denen der eine mit dem Ausgang der Verstärkerstufen (A) und der andere mit dem Ausgang der Gegenkopplungsschleife verbunden ist.

5. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem Unterbrecher ein weiterer Unterbrecher (X) vorgesehen ist, der einer Zeitgeberschaltung zugeordnet ist, um die Gegenkopplungsschleife für eine bestimmte Dauer vom Einschalten der Verstärkeranordnung an geschlossen zu halten.

6. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichspannungsquelle (W) vorgesehen ist, deren Spannung an einer Addiereinrichtung anliegt, die sie mit zur Polarität der zu verstärkenden Signale umgekehrter Polarität diesen Signalen hinzufügt.

7. VärsMrkeranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Zeitgeberschaltung (Y) in Serie zwischen dem Vergleicher (D) und dem Steuereingang jedes Unterbrechers vorgesehen ist, die die Gegenkopplungsschleife für eine gewisse Zeitdauer vom Einschalten der Verstärkeranordnung an geschlossen hält

8. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergleicher (D) eine Zeitgeberschaltung (Z) zugeordnet ist, die die Gegenkopplungsschleife für eine gewisse Zeitdauer vom Einschalten der Verstärkeranordnung an geschlossen hält.

9. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Verstärkerstufen (A) und dem entsprechenden Eingang der Gegenkopplungsschleife eine Verstärkerschaltung (Q) liegt, deren Verzögerung etwa gleich der Summe der Anpsrechzeiten des Unterbrechers und des Vergleichers ist