DE2708587C3 - Einstellbarer Entzerrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einstellbaren Entzerrer zur Kompensation der Änderungen des Frequenzganges von Übertragungsleitungen.

Es gibt zahlreiche Entzerrer für Nachrichten-Übertragungsleitungen:

Einer davon ist der einstellbare Entzerrer nach Bode, dessen Frequenzgang durch Einstellen eines einzigen Widerstandes einstellbar ist (vgl. den Aufsatz »Variable Equalizer« von H. W. Bode, Bell System Technical Journal, Band 17 (1938), Nr. 2, Seiten 229 bis 224). Da dieser einstellbare Entzerrer jedoch zahlreiche Induktivitäten im Schaltungsaufbau hat, ist es schwierig, ihn als integrierte Schaltung zu bauen, so daß er nicht den Anforderungen der Mikroelektronik entspricht.

Andere herkömmliche einstellbare Entzerrer haben im allgemeinen einen komplizierten Schaltungsaufbau. So werden z. B. zahlreiche Rückkopplungsglieder oder Bauelemente verwendet, die eingestellt werden müssen. Bei einem einfachen Aufbau ohne Induktivität wird jedoch bisher kein zufriedenstellender Frequenzgang erreicht

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einstellbaren Entzerrer anzugeben, der kleine Abmessungen aufweist, in seinem Frequenzgang einfach einstellbar ist und einen guten Frequenzgang zur Kompensation aufweist; ferner ein einziges Widerstands-Bauelement zum Einstellen des Frequenzganges, jedoch keine Induktivität vorsieht, damit der einstellbare Entzerrer als integrierte Schaltung gebaut werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Da beim erfindungsgemäßen Entzerrer die Einstellung des Frequenzganges lediglich über das zweite Impedanzglied erfolgt, das aus nur einem Widerstands-Bauelement besteht, kann die Einstellung des Frequenzganges erleichtert und ohne jede Rückkopplung eine gewünschte Frequenzsteuerung über den gesamten Frequenzbereich erzielt werden. Weiterhin kann der gesamte Entzerrer als integrierte Schaltung gebaut werden, da das erste Impedanzglied lediglich aus kapazitiven und Widerstands-Bauelementen ohne Induktivitäten ausgeführt ist. Dies ermöglicht einen kleinen und wirtschaftlichen einstellbaren Entzerrer.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Anhand deF Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Entzerrers,

F i g. 2 den Frequenzgang zur Erläuterung des Betriebs eines einstellbaren Entzerrers,

Fig.3 die Schaltung eines einstellbaren Entzerrers nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 ein Ersatzschaltbild der Schaltung der Fig.3 für einen Wechselstromsignal-Anteil, und

F i g. 5 den Frequenzgang des Entzerrers der F i g. 3.

Die F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Erfindung. Eine Eingangssignal-Spannungsquelle 1 mit einer Spannung v, ist mit einem Impedanzglied 3 mit einer Impedanz Z_y verbunden, um eine erste Reihenschaltung zu bilden. Eine zweite Wechselstromsignal-Spannungsquelle 2 mit einer Spannung v_z ist mit einem zweiten Impedanzglied 4 mit einer Impedanz Z₁ verbunden, um eine zweite Reihenschaltung zu bilden. Die erste und die zweite Reihenschaltung sind parallel zueinander angeordnet, um ein entzentes Ausgangssignal an Ausgangsanschlüssen 5 und 6 zu erzeugen.

Es sei angenommen, daß die Spannung v_z der Wechselstromsignal-Spannungsquelle 2 eingestellt wird auf:

55

60 ' mit K= Konstante.

Dann ist die Spannung vo an den Ausgangsanschlüssen 5 und 6 gegeben durch:

K ⁺

z±

Bekanntlich gibt die Gleichung (1) den Frequenzgang für einen einstellbaren Entzerrer an, wenn die Impedanz

Zy mit einem gegebenen Frequenzgang über einem eingeschlossenen Frequenzbereich versehen, z. B. einer Verstärkung proportional zur Quadratwurzel der Frequenz, und die Impedanz Z_x unabhän;jig von der Frequenz ist (vgl. z. B. den oben angegebenen Aufsatz).

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird weiter unten näher erläutert, daß der Frequenzgang der Gleichung (1) für einen einstellbaren Entzerrer gilt.

Die Fig.? zeigt schematisch den Frequenzgang der Gleichung (1), wobei auf der Ordinate die Verstärkung logarithmisch und auf der Abszisse die Frequenz aufgetragen sind.

Mit —φ- =1 ist der Verstärkungsfaktor vo/v, der Gleichung (1) gegeben durch -^-, und die Iogarithmi-

sehe Darstellung hiervon ist gegeben durch log-=-.

Dann ist die Impedanz Z_y so ausgelegt, daß der gesam te Frequenzgang des Entzerrers und der diesem zugeordneten Übertragungsleitung über dem eingeschlossenen

Frequenzbereich flach verläuft. Mit-^·= 00 ist der Verstärkungsfaktor vo/v,- der Gleichung (1) gegeben durch Vo/Vi=I, und die logarithmische Darstellung hiervon ist unabhängig von der Frequenz Null. Das heißt, sie stimmt mit 0 db auf der Abszisse überein.

Andererseits hat mit -^-=0 der Verstärkungsfaktorder Gleichung(l)den Wert

J5

und die logarithmische Darstellung hiervon ist gegeben durch 21ogf—Y was durch eine Kurve mit einem Koeffizienten dargestellt ist, der doppell so groß wie für die Kurve von-rr-=l ist. Auf diese Weise kann durch

Ändern der Impedanz Z_x um die Konstante K der Frequenzgang des Entzerrers gesteuert werden.

Die Fig.3 zeigt eine Schaltung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen einstellbaren Entzerrers, und in Fig. 4 ist ein Ersatzschaltbild hiervon für einen Wechselstromsignal-Anteil dargestellt.

Ein zu entzerrendes Eingangssignal in der Form einer Wechselspannung wird an einen Eingangsanschluß 7 gelegt. Ein Anteil des Eingangssignals wird an die Basis eines Transistors 8 gelegt. Ein Signal tritt an einem Lastwiderstand 9 zwischen dem Emitter des Transistors 8 und einer Gleichstromversorgung 27 auf. Der Wechselstromanteil des Signals am Lastwiderstand 9 entspricht der Spannung der Quelle t in Fi g. 1. Dieses Wechselstrom-Eingangssignal wird dann an die Basis eines Transistors 23 über ein Impedanzglied 3 (das dem ersten Impedanzglied 3 in F i g. 1 entspricht) gelegt, das e>o Widerstände 20 und 22 sowie οί^Γ·ΞΡ. Kondensator 21 aufweist. Ein anderer Anteil des Eingangssignals am Eingangsanschluß 7 wird an die Basis eines Transistors 10 gelegt, der zusammen mit einem Transistor 11 und Widersländen 12 und 13 einen Differenzverstärker bildet. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers wird von einem Lastwiders'.and 13 zwischen dem Kollektor des Transistors 11 und einer Gleichstromversorgung 25 abgenommen und an die Basis eines Transistors 23 über die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors 14 und einen Stellwiderstand 15 gespeist Ein Teil des Ausgangssignals am Emitter des Transistors 14 wird zur Basis des Transistors 11 des Differenzverstärkers als anderes Eingangssignal über ein Impedanzglied 28 aus Widerständen 17, 18 und 19 sowie einem Kondensator 16 gespeist. Dabei entsprechen der Differenzverstärker, das Impedanzglied 28 und der Transistor 14 der Wechselstromsignal-Spannungsquelle 2 in Fig. I, der Stellwiderstand 15 dem zweiten Impedanzglied 4 in F i g. 1 und die Ausgangsanschlüsse 26 und 27 den Ausgangsanschlüssen 5 und S in Fig. 1. Die Anschlüsse 25 und 27 sind Gleichstrom-Versorgungsanschlüsse, um die Betriebsspannung an die Schaitungsbauelemente zu legen.

Ein Ersatzschaltbild der F i g. 3 für ein Wechselstromsignal ist in Fig.4 dargestellt, in der einander entsprechende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 3 versehen sind.

In Fig.4 sei angenommen, daß die Amplitude der Eingangswechselstrom-Signalspannung v* der Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers G, die Übertra-

gungsfunktion des Impedanzgliedes 28

. die

Impedanz des Impedanzgliedes 3 den Wert Zy und der Widerstandswert des Stellwiderstandes 15 den Wert Z_x betragen. Dann ist die Ausgangsspannung v' des Differenzverstärkers gegeben durch:

Wenn der Verstärkungsfaktor G des Differenzverstärkers so eingestellt wird, daß die Beziehung

Z,

vorliegt, dann ist die Ausgangsspannung v' gegeben durch:

Daher ist die Schaltung der Fig.4 im wesentlichen gleich der Schaltung der Fig. 1 und arbeitet als einstellbarer Entzerrer.

Die Werte der Widerstände und Kapazitäten im oben erläuterten Ausführungsbeispiel können abhängig von den Kennlinien bzw. Eigenschaften der Übertragungsleitung, für die der erfindungsgemäße Entzerrer vorgesehen ist, und vom geforderten Kompensationsbereich bestimmt werden.

Die Fig.5 zeigt den beim Ausführungsbeispiel der Fi g. 3 gemessenen Frequenzgang mit einem Frequenzbereich von 0 bis 5 MHz, einem einstellbaren Bereich

des Stellwiderstandes 15 { = Z_X) von 0 bis 50 kQ und der Größe log-??-von 11 dB bei 4 MHz für den Bezugsfrequenzgang, d. h. für den Frequenzgang von

Z_y K

mit

Die Auslegung der Impedanzglieder 3 und 28 kann auf verschiedene Weise abhängig von der Kennlinie der Übertragungsleitung geändert werden, bei der die Erfindung angewendet wird, und der Stellwiderstand 15 kann z. B. aus einem Feldeffekttransistor (FET) bestehen, damit der einstellbare Entzerrer elektrisch gesteuert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einstellbarer Entzerrer zur Kompensation der Änderungen des Frequenzganges von Obertragungsleitungen,

gekennzeichnet durch eine erste Reihenschaltung (1,3) aus einer ersten Eingangs-Wechselspannungsquelle (1) und einem ersten Impedanzglied (3) und durch eine zweite Reihenschaltung (2, 4) aus einer zweiten Wechselspannungsquelle (2) und einem zweiten Impedanzglied (4),

wobei die zweite Spannungsquelle (2) eine Spannung (v_z) proportional zum Produkt aus der Wechselspannung (vj) der ersten Spannungsquelle (1) und dem Quadrat des Kehrwertes der Impedanz des ersten Irnpedanzgliedes (3) aufweist,
wobei die erste und die zweite Reihenschaltung parallelgeschaltet sind und die Ausgangsanschlüsse (5,6) an die Parallelverbindung angeschlossen sind
wobei das erste Impedanzglied (3) aus einem Widerstands-Bauelement (20,22) und einem kapazitiven Bauelement (21) besteht und
wobei das zweite Impedanzglied (4) lediglich aus einem Widerstands-Bauelement (15) beüteht, dessen Widerstandswert einstellbar ist (F i g. 1,3,4).

2. Entzerrer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle aufweist: einen Differenzverstärker (10 bis 14) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluß sowie einem Ausgangsanschluß und
ein drittes Impedanzglied (28) mit einem Übertragungsmaß proportional dem Quadrat des Kehrwerts der Impedanz des ersten Impedanzgliedes (3),
wobei vom Differenzverstärker (10 bis 14) verbunden sind:

sein einer Eingangsanschluß (+) mit dem Ausgangsanschluß des ersten Impedanzglieds (3), sein anderer Eingangsanschluß ( —) mit dem Ausgangsanschluß des dritten Impedanzglieds (28) und

sein Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß des dritten Impedanzglieds (28) (F i g. 3,4).