DE2529031C3

DE2529031C3 - Verstärker mit steuerbarem Übertragungsmaß und umschaltbarer Steuerkennlinie

Info

Publication number: DE2529031C3
Application number: DE19752529031
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. Dickopp
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1975-06-28
Filing date: 1975-06-28
Publication date: 1981-05-21
Also published as: BE843487A; DE2529031A1; DE2529031B2; JPS524754A

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärker, dessen Übertragungsmaß mit einer Steuerspannung steuerbar ist und der zwischen zwei Betriebszuständen mit zueinander komplementären Steuerkennlinien umschaltbar ist, mit einer elektronisch steuerbaren ersten Impedanz, der die Steuerspannung zugeführt ist und die in dem einen Betriebszustand in einem Spannungsgegenkopplungsweg liegt.

Derartige Verstärker werden beispielsweise in Kompander-Systemen zur Rauschunterdrückung benötigt, wie sie durch die DE-OS 22 18 823 und die DE-AS 06 258 bekannt sind. Bei diesen Systemen wird ein Verstärker benötigt, der bei der Dynamik-Kompression eine bestimmte Steuerkennlinie für die Abhängigkeit der Amplitude der Ausgangssignale von einer Steuerspannung aufweisen soll und der bei der Dynamik-Expansion eine bezüglich der genannten Abhängigkeit komDlementäre Steuerkennlinie aufweisen soll.

Durch die DE-OS 22 18 823 ist es bekannt, bei einem zwischen zwei Betriebszuständen umschaltbaren Verstärker die Änderung der Verstärkung mittels einer steuerbaren Impedanz zu bewirken, die in dem einen Betriebszustand des Verstärkers an einen Gegenkopplungsweg des Verstärkers und in dem anderen Betriebszustand an den Eingang des Verstärkers angeschlossen ist

Wegen eines bei einfachen Kompander-Systemen ίο grundsätzlich vorhandenen Nachteils, nämlich der Modulation der Rauschanteile in Abhängigkeit von tieffrequenten Nutzsignalen besteht bekanntlich die Forderung (vgl. Funktechnik, 1973, Seite 55 bis 57, insbesondere Fig. 6), die untere Grenzfrequenz der die Dynamik-Kompression bzw. -Expansion bewirkenden Schaltung in Abhängigkeit von der Amplitude der Nutzsignale zu höheren Frequenzwerten hin zu verschieben, wobei die entstehenden Kennlinien möglichst deckungsgleich sein sollen.

Bei dem durch die DE-OS 22 18 823 bekannten Verstärker, dessen Steuereingang eine aus dem Nutzsignal abgeleitete Steuerspannung zugeführt ist, ist zwar in Serie zu der steuerbaren Impedanz eine Kapazität geschaltet, so daß sich eine geringe :> Abhängigkeit der unteren Grenzfrequenz des Verstärkers von der Amplitude der Nutzsignale erzielt wird. Die auf diese Weise erzielbare Verschiebung der unteren Grenzfrequenz ist jedoch auf einen kleinen Bereich eingeschränkt. Zudem wird bei der bekannten so Schaltung auch dieAmplitude der Verstärker-Ausgangssignale im Durchlaßbereich in unerwünschter Weise verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bezüglich seiner Steuerkennlinie in der beschriebenen Ii Weise umschaltbaren Verstärker zu schaffen, bei dem auch auf einfache Weise durch die Zuschaltung von frequenzabhängigen Bauelementen eine exakte parallele Verschiebung der Frequenz-Kennlinien möglich ist.

Die Erfindung geht von der bekannten Schaltung

4(i gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus. Die genannte Aufgabe ist bei einem solchen Verstärker durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zur Erreichung einer exakten parallelen Verschie-■tj bung der Frequenzgangskennlinien bedarf es lediglich der Ausbildung der zweiten Impedanz als Kondensator sowie einer weiteren Kapazität, die der veränderlichen ersten, als Widerstand ausgebildeten Impedanz parallel geschaltet ist. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausfüh-"iii rungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

ο F i g. 1 ein Block-Schaltbild für den erfindungsgemäßen Verstärker,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel des Verstärkers und

F i g.'3 ein Kennlinien-Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Verstärkers nach F i g. 2.
Wi Die Fig. 1 zeigt eine Verstärker-Schaltung, deren Steuerkennlinie bezüglich der Abhängigkeit der Verstärker-Ausgangsspannung von einer an der Klemme 14 anliegenden Steuerspannung Usi mittels zweier mechanisch miteinander gekuppelten Schalter 6 und 8 h> umschaltbar ist. Die Schalter 6 und 8 sind als ' 'mschaltekontakte ausgebildet.

Die an der Eingangsklemme I anliegenden Eingangssignale, i. B. NF-Signale in einem Koinpander-Systein,

werden dem nichtinvertierenden Eingang 11 eines Differenzverstärkers 10 zugeführt, dessen Ausgang 9 in der eingezeichneten Stellung des Schalters 8 mit der Ausgangsklemme 7 verbunden ist. Von dem Ausgang 9 des Differenzverstärkers 10 führt ein Gegenkopplungsweg mit einer Impedanz 3 auf einen invertierenden Eingang 12 des Differenzverstärkers 10 zurück. In der eingezeichneten Stellung des Schalters 6 liegt parallel zu der Impedanz 3 eine steuerbare weitere Impedanz 4, deren Impedanzwert über den Steuereängang 13 mitiels der Steuerspannung Us, steuerbar ist.

Der invertierende Eingang 12 des Differenzverstärkers 10 ist ferner über den Schalter 6 und eine dritte Impedanz 5 an Masse angeschlossen, so daß eine Veränderung der Impedanzwerte 4 die Gegenkopplung und damit die Verstärkung des Differenzverstärkers 10 beeinflußt In der eingezeichneten Stellung der Schalter 6 und 8 bewirkt eine Erhöhung der Impedanz 4 eine Ei höhung der Verstärkung des Differenzverstärkers 10.

Die komplexe Verstärkung V der beschriebenen Schaltung läßt sich durch die folgende Gleichung darstellen:

stand dieser Schaltung eine Verstärkung V2 nach der folgenden Gleichung:

V₁ =

ILL

Ul

. (D

Dabei stellen Z₃, Z₄ und Z5 die Werte der Impedanzen 3, 4 und 5 dar. Die Schreibweise Z₃1| Z₄ bedeutet die Parallelschaltung der Impedanzen 3 und 4.

Wird die beschriebene Schaltung mittels der Schalter 6 und 8 in den anderen Betriebszustand umgeschaltet, so stellt der Differenzverstärker 10 einen Verstärker dar, der wegen der vom Ausgang 9 auf den invertierenden Eingang 12 führenden Rückkopplung über die Impedanz 3 eine Verstärkung von 1 oder nahezu 1 aufweist. Dadurch erscheint am Ausgang 9 des Differenzverstärkers 10 das gleiche Signal bezüglich der Amplitude wie am nichtinvertierenden Eingang 11. Die Schaltung wirkt mithin so, als ob der Ausgang 9 und damit die Impedanz 4 elektrisch direkt an die Eingangsklemme 1 angeschlossen wären. Auf diese Weise gelangt das Eingangssignal der Eingangsklemme 1 über die Parallelschaltung aus einer weiteren Impedanz 2 und der Impedanz 4 an die Ausgangsklemme 7, wobei die Impedanz 2 den gleichen Wert wie die Impedanz 3 besitzt. Anders ausgedrückt: die beschriebene Schaltung wirkt bei umgeschalteten Schaltern 6 und 8 wie ein Spannungsteiler, dessen eine Teilimpedanz aus der Parallelschaltung der Impedanzen 2 und 4 und dessen andere Teilimpedanz von der Impedanz 5 gebildet werden. Demnach ergibt sich für die beschriebene Schaltung für den zweiten Cetriebszu-

ILl

Ii₁

In dieser Gleichung (2) bezeichnet Zz den Wert der Impedanz 2. Da die Impedanz denselben Wert wie die Impedanz 3 besitzt, ergibt ein Vergleich der beiden Gleichungen (1) und (2), daß die Verstärkung Vj einen komplementären Verlauf zu der Verstärkung Vi besitzt.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den

Verstärker nach F i g. 1 dargestellt, wobei die Schaltung vorteilhaft in einfacher Weise so erweitert ist, daß sich mittels der an der Klemme 14 anliegenden Steuerspannung Ust zusätzlich zu der verlangten Verstärkungsänderung eine exakte Parallelverschiebung der Frequenzgangskennlinie der dargestellten Schaltung in Abhängigkeit von der genannten Steuerspannung L^, ergibt.

Die Schaltung nach F i g. 2 geht aus der Prinzip-Schaltung nach Fig. 1 dadurch hervor, daß die Impedanz 2 als ohmscher Widerstand 15 und die Impedanz 3 als ohmscher Widerstand 19 ausgebildet sind. Ferner ist die Impedanz 5 als Kondensator 18 ausgebildet, während die Impedanz 4 in F i g. 1 in der Schaltung nach F i g. 2 aus der Parallelschaltung aus einem Kondensator 16 und einem elektronisch steuerbaren Widerstand 17 besteht, der vorzugsweise aus einem Feldeffekttransistor besteht.

j« Durch die Einfügung der Kondensatoren 16 und 18 ergibt sich für die Schaltung nach F i g. 2 in der dargestellten Stellung der Schalter 6 und 8 ein Frequenzgang, der sich in dem Kennlinien-Diagramm nach Fig.3 z.B. als Kennlinie 22 darstellt. Mit

υ zunehmender Größe des Wertes des Widerstandes 17 verschiebt sich die Frequenzgangs-Kennlinie zu tieferen Frequenzen hin, also z. B. in die Lage der Kennlinie 21. Entsprechend verschiebt sich bei einer Verringerung des Widerstandswertes des Widerstandes 1^T die

4(1 Frequenzgangs-Kennlinie zu der Kennlinie 23 hin.

Die Darstellung in F i g. 3 zeigt, daß die Frequenzgangs-Kennlinie der Schaltung nach Fig.2 exakt parallel zu sich selbst verschiebbar ist, ohne daß sich der Verlauf der Kennlinie oder die Amplitude im Durchlaß-

4-j bereich erkennbar ändert.

Die mit einer Veränderung des Widerstandes 17 zugleich beabsichtigte Verstärkungsänderung der beschriebenen Schaltung zeigt sich bei einer willkürlich durch eine Frequenz f\ gelegten Geraden. Die Schnitten punkte 24, 25 und 26 mit den Kennlinien 21, 22 und 23 zeigen, daß die Amplitude der Verstärker-Ausgangssignale und damit die Verstärkung des Verstärkers 10 mit zunehmendem Wert des Widerstandes 17 entsprechend den Schnittpunkten 26,25 und 24 zunimmt.

llici/ii .2 HImII /cidnuiMucn

Claims

Patentansprüche:

1. Verstärker, dessen Übertragungsmaß mittels einer Steuerspannung steuerbar ist und der zwischen zwei Betriebszuständen mit zueinander komplementären Steuerkennlinien umschaltbar ist, mit einer elektronisch steuerbaren ersten Impedanz, der die Steuerspannung zugeführt ist und die in dem einen Betriebszustand in einem Spannungsgegenkopplungsweg liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (9) des Verstärkers (10) über die an diesen Ausgang (9) angeschlossene elektronisch steuerbare Impedanz (4) und eine zu der steuerbaren Impedanz (4) in Reihe geschaltete zweite Impedanz (5) an die Bezugspotential angeschlossen ist, daß zwischen dem Ausgang (9) des Verstärkers (10) und einem bezüglich der Ausgangssignale des Verstärkers (10) invertierenden Eingang (12) des Verstärkers (10) eine dritte Impedanz (3) geschaltet ist, daß Schaltmittel (6, 8) vorgesehen sind, mit denen der Verbindungspunkt zwischen der ersten (4) und der zweiten Impedanz (5) in dem einen Betriebszustand an den invertierenden Eingang (12) und in dem anderen Betriebszustand über eine vierte Impedanz (2), deren Wert gleich dem Wert der dritten Impedanz (3) ist, an einen nichtinvertierenden Eingang (11) des Verstärkers anschaltbar ist, und daß die Ausgangssignale des Verstärkers (10) in dem einen Betriebszustand direkt an dem Ausgang (9) des Verstärkers (10) und in dem anderen Betriebszustand an dem Verbindungspunkt zwischen der ersten (4) und der zweiten (5) Impedanz abgegriffen sind.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte (3) und vierte (2) Impedanz je aus einem ohmschen Widerstand (19,15) bestehen.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz (4) aus der Parallelschaltung eines Kondensators (16) und eines elektronisch steuerbaren Widerstandes (17) besteht und daß die zweite Impedanz (5) aus einem Kondensator (18) besteht.