DE2723404C2 - Veränderbarer Entzerrer - Google Patents

Description

a) der Rückkopplungskreis (12) hat einen konstanten, frequenzabhängigen Übertragungsfaktor;

b) der Entzerrerausgang (6) ist mit dem Ausgang des Verstärkers (8) über eine erste frequenzabhängige Impedanz (9) und mit dem Bezugspotentialpucüt (Masse) über eine Serienschaltung aus einer zweiten frequenzabhangigen impedanz (10) und einem veränderbaren Ohm'schen Widerstand (11) verbunden.

2. Veränderbarer Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste frequenzabhängige Impedanz (9) einen Widerstand r₃ aufweist, der in Reihe geschaltet mit einem Parallelkreis aus einem Widerstand r₂ und einer Kapazität C₂, und daß die zweite frequenzabhängige Impedanz [lO) einen Widerstand r, aufweist, der parallel zu einer Kapazität C₁ geschaltet ist.

3. Veränderlicher Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient (</) des Rückkopplungskreises (12), oer Verstärkungsgrad (C) des Verstärkers (8), die Impedanz {}·,) der ersten frequenzabhängigen Impedanzstufe (9), die Impedanz (.V₂) der zweiten frequenzabhängigen Impedanzstufe (10) und der Widerstandswert (.v') des veränderlichen Widerstands (II) in folgender Beziehung zueinander stehen:

wobei ζ ein willkürlich festgelegter Widerstandswert ist.

Die Erfindui.g betrifft einen veränderbaren Entzerrer, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist. Ein solcher Entzerrer ist aus »IEEE Transactions on Circuits and Systems«. Vol. CAS-22, Nr. 8, Ang. 1975, S. 688 691 bekannt. Es sind bereits zahlreiche einstellbare Entzerrer für diesen Zweck bekannt, jedoch gibt es nur wenige einstellbare Entzerrer, die einen einfachen Schaltungsaufbau und eine kostengünstige Herstellungsweisc ermöglichen.

Der in Fig. 1 dargestellte, einstellbare Entzerrer, dessen Aufbau und Funktionsweise im weiteren noch beschrieben 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 breiteren Kompensationsbei'eich zu überdecken.

In der DE-AS 2059728 ist ein Entzerrer beschrieben,

ίο der aus einer Kettenschaltung von zwei Teilentzerrern besteht, wobei ein Teilentzerrer eine Übertragungsfunktion zweiten Grades aufweist. Bei diesem Entzerrer werden insgesamt wenigstens vier Verstärker benötigt, so daß der gesamte Schaltungsaufwand hoch wird.

üs ist aber wichtig, die einzelnen, veränderlichen Entzerrer so klein und so kostengünstig wie möglich herzustellen.

In der bereits erwähnten Publikation IEEE Transactions on Circuits and Systems, a.a.O., werden Entzerrerschaltungen vorgeschlagen, bei denen ein Operationsverstärker dadurch eingespart werden kann, daß eine Umschaltung zwischen negativer und positiver Rückkopplung erfolgt. Bei dieser Art von Entzerrern ist jedoch der Frequenzbereich verhältnismäßig schmal.

Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, einen, variablen Entzerrer mit hoher Bandbreite zu schaffen, ohne den Schaltungsatiwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

JO 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 Entzerrerausgang, wobei die Reihenschaltung aus einem Verstärker und einer ersten Impedanzstufe besteht, die zwischen der Addierstufe und dem Entzerrerausgang in Reihe liegen. Darüber hins'js ist eine Schaltungsanordnung mit einer zweiten Impedanzstufe und einem dazu in Reihe geschalteten, veränderbaren Widerstand zwischen dem Entzerrerausgang und Masse gelegt. Die erste und zweite 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.

U-n also erfindungsgemäß einen einfachen und kostengünstigen veränderlichen Entzerrer zu erhalten, besitzt der Entzerrer einen Differenzverstärker, dessen einer Eingang das zu entzerrende Eingangssignal und dessen anderer Eingang das entzerrte Entzerrer-Ausgangssignal, welches am Entzerrerausgang auftritt, angelegt wird, eine erste, zwischen dem Diferenzverstärker und dem Entzerrungsausgang liegende Impedanzstufe und

b0 eine zweite Impedanzstufe, die mit einem dazu in Reihe geschalteten, veränderbaren Widerstand zwischen dem Entzerrerausgang und Masse liegt.

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

Fig. 1 ein den prinzipiellen Aufbau wiedergebenden Blockdiagramm 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 Ausfuhrungsbeispiele 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 r_f bezeichnet wird, in einer Addierstufe 1 mit einem Zwischensignal addiert, dessen Spannung mit r_m bezeichnet wird. Das Ausgangssignai der Addierstufe 1 gelangt Ober eine veränderliche Widerstandsstufe 2 und eine zusätzliche Stufe 3 an einen Verstärket mit einem Verstärkungsfaktor2. Wenn mit r_m die Ausgangsspannung der zusätzlichen Stufe 3, mit v' der Koeffizient der zusätzlichen Stufe 3 und mit χ das veränderliche Dämpfungsglied bzw. die veränderliche Widerstandsstufe 2 bezeichnet wird, erhält man folgenden Zusammenhang(l).

F₀ = 2 Γ.,+ Γ, = ——, C₁

Diese Gleichung ist eine Funktion, die eine Eigenschaft des veränderlichen Entzerrers darstellt.

Wie sich aus Gleichung (3) ergibt, geht bei dieser Art eines veränderlichen Entzerrers der Nenner in Gleichung (3) gegen Null, wenn der Wert.ν etwa gleich dem Wert 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, daO· nur eine Stufe eines in Fig. I 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 niit einer kleinen Anzahl von Schaltungselementen bauen zu können, um einen kleinen und kostengünstigen, veränderlichen Entzerrer zu schaffen.

Fig. 2 z'-igt ein Blockschaltbild mit dein wesentlichen Schaltun.as'iiifbau eines i:rfinclunnsi>cmäßen. veränderlichen Entzerrers. Der veränderliche Entzerrer besitzt eine Addierstufe7, einen Verstärket und eine erste Impedanzstufe 9, die zwischen dem Eingang 5 und dem Ausgange in Reihe liegen, eine zwischen der Addierstufe 7 und dem Ausgango liegende Rückkoppelschaltung 12. sowie eine zweite Impedanzstufe 10 und einen veränderlichen Widerstandll, die zwischen dem Ausgang und Masse in Reihe liegen.
Wie im Zusammenhang mit einer nachfolgend erläu-

!0 terten Ausführungsform beschrieben wird, wird die Addierstufe 7, der Verstärker und die Rückkoppelschaltung 12 durch einen Differenzverstärker gebildet. Darüberhinaus haben die erste und zweite Impedanzstufe9 und 10 vorgegebene Frequenzkennlinien.

Ein zu entzerrendes Eingangssignal, dessen Spannung mit r,- bezeichnet wird, liegt über einen Eingang 5 an der Addierstufe7 an. In der Addierstufe wird das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal einer Rückkoppelschaltung 12 addiert, die einen konstanten, frequenzunabhängigen Verstärkungsfaktor besitzt. Das Aussangssignal der Addierstufe 7 gelangt über den ^vt-rstärker8 und das erste Impedanzglicd9 zum Ausgangs 5. Das Ausgangssignal des ersten Impedanzgiieds9 gelangt über eine Schaltung 12 zum Eingang der Addierstufe7 und weiterhin über die zweite Impedanzstufe 10 und der veränderlichen Widerstandll an Masse.

Wenn die Impedanz der ersten !mpedanzstufe9 mit r,. die Impedanz der zweiten Impedanzstufe 10 mit ι·₂. der Widerstandswert des Widerstands Il mit .v' und der Ver-Stärkungsgrad des Verstärkers8 mit G bezeichnet wird, läßt sich der Zusammenhang zwischen der Spannung c, des Eingangssignals und der Spannung i₀ des Ausgangssignals des Entzerrers durch folgende Gleichung (4) ausdrucken:

Die Ausgangsspannung r₀ des Entzerrers ist daher durch folgende Gleichung gegeben:

Wenn die folgenden Beziehungen gelten

Durch Ersetzen von >· = — ergibt sich aus der Gleichung (2) -^v

= aG-i>0,

.Y = .V — Z

_ V₁ +.V₂ —

(3) ergibt sich aus Gleichung (4):

G .Υ+!·

h -χ+ ν

Das bedeutet, daß der in Fig. 2 dargestellte, veränderliche Entzerrer eine Frequenzcharakteristik ermöglicht, die für eine veränderliche Entzerrung geeignet ist.
Ein Alisführungsbeispiel des erfindungsgemäßen, veränderlichen Entzerrers ist in Fig. 3 dargestellt.

Bei dieser Ausf^;ihiungsform ist a = — I der Verstärkungsfaktor der Rückkoppelschaltung 12 und G=- 2 der Verstärkungr.grad des Verstärkers8. Die Addierstufe und der Verstärker wird in der Praxis in Form eines

bo Differenzverstärkcrs7,8 verwendet, wie Fig. 3 zeigt. Die erste Impedanzstufe9 besteht aus Widerständen r, und r,. sowie einem Kondensator ei und die zweite lnipedanzstufc IO besteht aus einem Widerstan 1 c, und einem Kondensator <·,.

b¹) Die Frequenzcharakteristik de veränderlichen EIements-Entzcrrers isi in Rg. 5 dargestellt, wob.i der Widerstandswert des veränderlichen Widerstands 11 sich in einem Bereich 0-2Aß ändert. Die Impedanzen der

Schaltungselemente in der ersten und zweiten Impedanzstufe sind folgendermaßen vorgegeben:

r,=IOÄ'ß. r₂ = 2r,. <,=3l.8pF

C₂ = C 2 r=l K und r, = 2r

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

Bei der praktischen Ausführung der in Fig. I dargestellten Schaltung muß ein Trennverstärker zwischen der veränderlichen Widerstandsstufe 2 und einer zusätzlichen Stufe3 angeordnet werden (vgl. Fig. 4). so daß mehrere aktive Bauelemente, d.h. die Differenzverstärker 12,13 und 14 erforderlich sind. Darüberhinaus benötigt man fur die Schaltung von Fig. 4 eine größere Anzahl von Scha!;ungsc!crricn;cri. beispielsweise die Widerstände R. als bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen, veränderlichen Entzerrer, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. können die Leistungsaufnahme, der Energieverbrauch und die Herstellungskosten mit einem veränderlichen Entzerrer in hohem Maße verringert werden.

Darüberhinaus sind bei anderen herkömmlichen, veränderlichen Entzerrern Kondensatoren mit einer großen Kapazität für die Wechselspannungs-Kopplung der Schaltungselemente erforderlich, da es schwierig ist, den Gleichspannungspegel zwischen den Schaltungselementen konstant zu halten. Die herkömmlichen Schaltungen sind daher nicht geeignet, in integrierter Bauweise gefertigt zu werden.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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60

65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Veränderbarer Entzerrer mit einem Eingang zur Aufnahme des zu entzerrenden Eingangssignals r_f, einem Ausgang zur Abgabe des entzerrten Ausgangssignals r₀, einer Addierstufe, die mit ihrem einen Eingang mit dem Entzerrer-Eingang verbunden ist, einem an den Ausgang der Addierstufe angeschlossenen Verstärker, und einer den Entzerrerausgang mit dem anderen Eingang des Addierers verbindenden Rückkopplungsschaltung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: