DE2723404A1

DE2723404A1 - Veraenderlicher entzerrer

Info

Publication number: DE2723404A1
Application number: DE19772723404
Authority: DE
Inventors: Tokio Hachioji; Kohei Ishizuka; Yasuhiro Kita; Takeo Kusama; Yoshinori Nagoya; Yoshitaka Takasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-05-24
Filing date: 1977-05-24
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2723404C2; US4122417A; JPS52142950A; JPS5947490B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen veränderlichen oder einstellbaren Entzerrer und insbesondere eine Schaltungsanordnung für einen einstellbaren Entzerrer, der zur Kompensation von Änderungen oder Verzerrungen verwendet wird, die bei Frequenzbändern oder Frequenzkennlinien in der Übertragungstechnik auftreten.

Es sind bereits zahlreiche einstellbare Entzerrer für diesen Zweck bekannt, Jedoch gibt es nur wenige einstellbare Entzerrer, die einen einfachen Schaltungsaufbau und eine kostengünstige Herstellungsweise ermöglichen.

Der in Fig. 1 dargestellte, einstellbare Entzerrer, dessen Aufbau und Funktionsweise itn weiteren noch besehrieben werden wird, stellt einen der herkömmlichen, einstellbaren Entzerrer dar, der zur Fertigung als integrierte Schaltung geeignet ist.

Der veränderliche oder einstellbare Bereich, in dem der veränderliche oder einstellbare Entzerrer gut und wirkungsvoll arbeitet, ist recht klein, da der veränderliche Entzerrer leicht durch Fehler bei den Schaltungselementen beeinflusst wird. Der Grund hierfür wird im weiteren noch erläutert.

Daher mussten in der Praxis mehrere veränderliche Entzerrer verwendet werden, um einen breiten Kompensationsbereich zu überdecken.

Daher ist es wichtig, die einzelnen, veränderlichen Entzerrer so klein und so kostengünstig wie möglich herzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfachen und kostengünstigen, veränderlichen bzw. einstellbaren Entzerrer mit einer geringen Anzahl an Schaltungselementen ohne die Verwendung von Drosseln oder Spulen zu schaffen, so dass die Schaltungsanordnung mit geringen Kosten hergestellt

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werden kann, wenn der veränderliche Entzerrer aus mehreren variablen Teilentzerrern zusammengesetzt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch den in Anspruch 1 angegebenen Entzerrer gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Entzerrers sind in den UnteranSprüchen angegeben.

Ein zu entzerrendes Eingangssignal wird einem Teil des Ausgangssignals, nämlich dem entzerrten Signal in einer Addierstufe zuaddiert. Das Ausgangssignal der Addierstufe gelangt über eine erste Reihenschaltung an den Entzerrer-ausgang, wobei die Reihenschaltung aus einem Verstärker und einer ersten Impedanzstufe besteht, die zwischen der Addierstufe und dem Entzerrerausgang in Reihe liegen. Darübcrhinaus ist eine Schaltungsanordnung mit einer zweiten Impedanzstufe und einem dazu in Reihe geschalteten, veränderlichen Widerstand zwischen dem Entzerrerausgang und Masse gelegt.

Die erste und zv/eite Impedanzstufe besitzen vorgegebene Frequenzkennlinien, so dass die richtige Entzerrung ermöglicht wird.

Bei dem erfindungsgemässen Entzerrer können die Addierstufe und der Verstärker in Form eines einzigen Differenzverstärkers ausgebildet sein. Die denselben Aufbau aufweisenden Netzwerke, die keine Drossel oder keine Spule aufweisen, können sowohl für die erste als auch für die zweite Impedanzstufe verwendet werden.

Um also erfindungsgemäss einen einfachen und kostengünstigen veränderlichen Entzerrer zu erhalten, besitzt der Entzerrer einen Differenzverstärker, dessen einem Eingang das zu entzerrende Eingangssignal und dessen anderem Eingang das entzerrte Entzerrer-Ausgangssignal, welches am Entζerrer-ausgang auftritt, angelegt wird, eine erste, zwischen dem Differenzverstärker und dem Entzerrerausgang liegende Impedanzstufe und eine zweite Impedanzstufe, die mit einem dazu in Reihe geschalteten, verän-

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derlichen Widerstand zwischen dem Entzerrerausgang und Masse liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Pig.' 1 ein den prinzipiellen Aufbau wiedergebenden Blockdiagramn eines herkömmlichen, veränderlichen Entzerrers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemässen, veränderlichen Entzerrers,

Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemässen, veränderlichen Entzerrers,

Fig. 4 die Schaltungsanordnung eines herkömmlichen veränderlichen Entzerrers mit denselben Eigenschaften wie die Eigenschaften des in Fig. 3 dargestellten, veränderlichen Entzerrers und

Fig. 5 Frequenzkennlinien eines erfindungsgemässen, veränderlichen Entzerrers.

Bevor die vorliegende Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben beschrieben werden sollen, wird - um die vorliegende Erfindung besser verstehen zu können - anhand von Fig. 1 das Blockschaltbild eines herkömmlichen, veränderlichen Entzerrers, sowie das Prinzip und die Arbeitsweise eines veränderlichen Entzerrers erläutert.

In Fig. 1 wird ein zu entzerrendes Eingangssignal, dessen Spannung mit v. bezeichnet wird, in einer Addierstufe 1 mit einem Zwischensignal addiert, dessen Spannung mit ν bezeichnet wird. Das Ausgangßsignal der Addierstufe 1 gelangt über eine veränderliche Widerstandsstufe 2 und eine zusätzliche Stufe 3 an einen Verstärker 4 mit einem Verstärkungsfaktor 2. Wenn mit ν die Ausgangsspannung der zusätzlichen Stufe 3» mit y¹ der Koeffizient der zusätzlichen Stufe 3 und mit χ das veränderliche Dämpfungsglied bzw. die veränderliche Widerstandsstufe 2 bezeichnet wird, erhält man folgenden Zusammenhang (1).

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Die Ausgangsspannung ν des Entzerrers ist daher durch folgende Gleichung gegeben:

(2)

Durch Ersetzen von y = —r ergibt sich aus der Gleichung (2)

«7

Diese Gleichung ist an sich als Funktion bekannt, die eine Eigenschaft des veränderlichen Entzerrers darstellt (vgl. F. Brgletz "Inductorless variable equalizer", IEEE Trans. CAS, Band CAS-22, Seiten 415-418, Mai 1975).

Wie sich aus Gleichung (3) ergibt, geht bei dieser Art eines veränderlichen Entzerrers der Nenner in Gleichung (3) gegen Null, wenn der Wert χ etwa gleich dem Wort von y ist. Dadurch wird die Eigenschaft bzw. die Kennlinie eines veränderlichen Entzerrers äusserst empfindlich gegen Fehler der den Entzerrer bildenden Schaltungselemente. Daher ist es in der Praxis sehr selten, dass nur eine Stufe eines in Fig. 1 dargestellten veränderlichen Entzerrers verwendet wird und ein veränderlicher Entzerrer wird normalerweise aus einer Kombination von mehreren veränderlichen Element-Entzerrern aufgebaut, die jeweils nur gering veränderlich sind bzw. eine kleine Veränderliche aufweisen.

Daher ist es sehr wichtig, die jeweiligen variablen Teilentzerrer mit einer kleinen Anzahl von Schaltungselementen bauen zu können, um einen kleinen und kostengünstigen, veränderlichen Entzerrer zu schaffen.

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Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild mit dem wesentlichen Schaltungsaufbau eines erfindungsgemässen, veränderlichen Entzerrers. Der veränderliche Entzerrer besitzt eine Addierstufe 7» einen Verstärker 8 und eine erste Impedanzstufe 9» die zwischen dem Eingang 5 und dem Ausgang 6 in Reihe liegen, eine zwischen der Addierstufe 7 und dem Ausgang 6 liegende Rückkoppelschaltung 12, sowie eine zweite Impedanzstufe 10 und einen veränderlichen Widerstand 15_? die zwischen dem Ausgang und Masse in Reihe liegen.

Wie im Zusammenhang mit einer nachfolgend erläuterten Ausführungsform beschrieben wird, wird die Addierstufe 7» der Verstärker und die Rückkoppelschaltung 12 durch einen Differenzverstärker gebildet. Darüberhinaus haben die ersten und zweite Impedanzstufe 9 und 10 vorgegebene Frequenzkennlinien.

Ein zu entzerrendes Eingangssignal, dessen Spannung mit v· bezeichnet wird, liegt über einen Eingang 5 an der Addierstufe 7 an. In der Addierstufe 7 wird das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal einer Rückkoppelschaltung 12 addiert, die einen konstanten, frequenzunabhängigen Verstärkungsfaktor besitzt. Das Ausgangssignal der Addierstufe 7 gelangt über den Verstärker 8 und das erste Impedanzglied 9 zum Ausgang 6. Das Ausgangssignal des ersten Impedanzglieds 9 gelangt über eine Schaltung 12 zum Eingang der Addierstufe 7 und weiterhin über die zweite Impedanzstufe 10 und der veränderlichen Widerstand 11 an Masse.

Wenn die Impedanz der ersten Impedanzstufe 9 mit y,-, die Impedanz der zweiten Impedanzstufe 10 mit y^t der V/iderstandswert des Widerstands 11 mit x¹ und der Verstärkungegrad des Verstärkers 8 mit G bezeichnet wird, lässt sich der Zusammenhang zwischen der Spannung v- des Eingangssignals und der Spannung ν des Ausgangssignals des Entzerrers durch folgende Gleichung (4·) ausdrucken:

x' + y^

0 ^u(1 - aGJx¹ + Y₁ + y₂ - aG

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Wenn die folgenden Beziehungen gelten

b *= aG - 1 > 0, χ - x¹ - ζ

i 2

y « y₂ + 2 = £ Z

ergibt sich aus Gleichung

ν_Λ =

ο - τ -FT7 ^vi

Das bedeutet, dass der in Fig. 2 dargestellte, veränderliche Entzerrer eine Frequenzcharakteristik ermöglicht, die für eine veränderliche Entzerrung geeignet ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen, veränderlichen Entzerrers ist in Fig. 3 dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform ist a = -1 der Verstärkungsfaktor der Eückkoppelßclmltung 12 und G «= -2 der Verstärkungsgrad des Verstärkers 8. Die Addierstufe und der Verstärker wird in der Proxis in Form eines Differenzverstärkers 12 verwendet, wie Fig. 3 zeigt. Die erste Impedanz stufe 9 besteht aus Widerständen r, und Γρ, sowie einem Kondensator Cp und die zweite Impedanzstufe 10 besteht aus einem Widerstand r^ und einem Kondensator C₁.

Die Frequenzcharakteristik des veränderlichen Elements-Entzerrers ist in Fig. 5 dargestellt, wobei der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 11 sich in einem Bereich 0<^ 2K.Q. ändert. Die Impedanzen der Schaltungselemente in der ersten und zweiten Impedanzstufe sind folgendermassen vorgegeben:

T₁ = 10 ΚΛ , V₂ = 2r_v C₁ = 31,8 pF c_o = c/2 ζ « 1 K und r, = 2z

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Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen herkömmlichen veränderlichen Entzerrer, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, und bei dem so wenig wie möglich Schaltungselemente verwendet werden.

Bei der praktischen Ausführung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung muss ein Trennverstärker zwischen der veränderlichen Widerstandsstufe 2 und einer zusätzlichen Stufe 3 angeordnet werden (vgl. Fig. 4), so dass mehrere aktive Bauelemente, d. h. die Differenzverstärker 12, 13 und 14 erforderlich sind. Darüberhinaus benötigt man für die Schaltung von Fig. 4 eine gröeuere Anzahl von Schaltungselementen, beispielsweise die Widerstünde B, als bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen, veränderlichen Entzerrer, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, können die Leistung3aufnähme, der Energieverbrauch und die IlerßtellurigRkosten mit einen veränderlichen Entzerrer in hohem Masse verringert v/erden.

Darüberhinaus sind bei anderen herkömmlichen, veränderlichen Entzerrern Kondensatoren mit einer grossen Kapazität für die Y/echs elspannungs- Kopplung der Schaltungselemente erforderlich, da es schwierig ist, den Gleichspannungr»pegel zwischen den Schaltungselement en konstant zu halten. Die hherköuimlichen Schaltungen sind daher nicht geeignet, in integrierter Bauweise gefertigt zu werden.

Dagegen ist der erfindungsgemäesen, veränderliche Entzerrer - wie Fig. 3 zeigt - sehr einfach aufgebaut, bei ihm ist eine Gleichspannungs-Kopplung möglich und er kann als integrierte Schaltung hergestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

Veränderlicher Entzerrer, gekennzeichnet durch einen Eingang (5)» an den ein zu entzerrendes Eingangssignal (v_A) angelegt wird, einen Ausgang (6), an dem ein entzerrtes Ausgangssignal (v ) abgegriffen wird, eine Addierstufe (7) mit einem ersten und einem zweiten Eingang, wobei der erste Eingang mit dem Sntzerrereingang (5) verbunden ist, einen Verstärker (8), dem das Ausgangssignal der Addierstufe (7) angelegt wird, eine erste, eine vorgegebene Frequenzcharakteristik aufweisende Impedanzstufe (9)» über die das Ausgangssignal des Verstärkers (8) zum Entζerrerausgang (6) gelangt, eine zwischen dem Entzerrerausgang (6) und Masse liegende Reibenschaltung (10, 11) aus einer zweiten, eine vorgegebene Frequenzcharakteristik aufweisende Impedanzstufe (10) und einen veränderlichen Widerstand (11), und einer zwischen dem zweiten Eingang der Addierstufe (7) und dem Entzerrerausgang (6) liegende Rückkoppel schaltung (12) mit einem frequenzunabhäxigigen Rückkopp elko e ffi ζ i ent en.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Veränderlicher Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Addierstufe (7) und der Verstärker (8) in Form eines Differenzverstärkers (12) vorliegen.
3· Veränderlicher Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Impedanzstufe (9, 10) aus Widerständen (r,, ^; r^) und Kondensatoren (cp> c^) aufgebaut ist.
4. Veränderlicher Entzerrer nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Koeffizient (a) der Rückkoppelschaltung (12), der Verstärkungsgrad (G) des Verstärkers (8), die Impedanz (yvj) der ersten Impedanz stufe (9)» die Inpedanz (y?) der zweiten Impedanzsstufe (10) und der V/iderstandsv;ert des veränderlichen Widerstands (11) in folgender Beziehung zueinander stehen:

aG - 1) O, x¹ = χ - ζ

^y1 ^{+ y}2 " ^oGy2 y₂ + ζ = ΧΓ^Ά ² '

wobei ζ ein v/illkürlich festgelegter Widerstandswert ist.

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