DE2756332A1

DE2756332A1 - In seiner verstaerkung geregelter signalverstaerker

Info

Publication number: DE2756332A1
Application number: DE19772756332
Authority: DE
Inventors: Hendricus Visser
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-17
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2376557B1; JPS5823012B2; NL7614515A; BR7708641A; IT1091798B; FR2376557A1; DE2756332C2; JPS5384444A; GB1558020A; US4152667A

Description

"In seiner Verstärkung geregelter Signalverstärker"

Die Erfindung bezieht sich auf einen In seiner Verstärkung geregelten Signalverstärker mit In Kaskade geschalteten, In Ihrer Verstärkung regelbaren ersten und zweiten Verstärkerstufen mit Je einem Regeleingang zur Regelung der Verstärkung der Stufen und einer Schwellenanordnung zum Aussetzen der Regelung der ersten Stufe bis die Verstärkung der zweiten Stufe auf einen vorbestimmten Wert zurückgeregelt ist, wobei die zweite Stufe erste und zweite durch eine Verstärkungsregelspannung gesteuerte Halbleiterregelelemente mit nahezu exponentieller Strom-Spannungskennlinie aufweist, auf die der von einer Stromquelle

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gelieferte Signalstrom und Gleichstrom aufgeteilt wird und wobei von den beiden Regelelementen nur das erste mit dem Signalausgang der zweiten Verstärkerstufe verbunden ist.

Bei der Verstärkungsregelung in Kaskade geschalteter Verstärkerstufen, beispielsweise in HF- oder ZF-Teilen von Rundfunk- oder Fernsehempfängern, ist es erwünscht, die Verstärkungsverringerung bei niedrigen Signalpegeln in einer nachgeschalteten Verstärkerstufe derart erfolgen zu lassen, daß das Signal-Rauschverhältnis in den vorangehenden Stufen optimal bleibt. Wenn das Signal größer wird, wird die Verstärkungsregelung auch auf die vorangehenden Stufen derart ausgedehnt, daß alle Stufen vor nichtlinearer Verzerrung, beispielsweise Kreuzmodulation, effektiv geschützt werden.

Eine derartige sogenannte verzögerte AVR-Regelung der vorangehenden Stufen ist an sich bekannt. Dabei können beispielsweise die nachfolgenden Methoden angewandt werden:

1. Die Verstärkungsregelspannung, die im allgemeinen durch Detektion aus dem Ausgangssignal des Verstärkers erhalten sein kann, wird einerseits einer nachgeschalteten Verstärkerstufe zugeführt und andererseits einer Schwellenanordnung, die aus der Verstärkungsregelspannung eine Regelspannung für die verzögerte Regelung einer vorangehenden Stufe ableitet.

2. Die Verstärkungsregelspannung wird wieder der nachgeschalteten Stufe zugeführt; diese Stufe ist Jedoch zugleich als Regelspannungsverstärker mit einem Regelspannungsausgang wirksam, dem die Regelspannung für die erste Stufe entnommen wird. Zwischen dem Regelspannungsausgang der nachgeschalteten Stufe und dem Regelspannungseingang der davor angeordneten Stufe kann eine Schwelle liegen.

In beiden Fällen kann auch die davor angeordnete geregelte Stufe selbst durch eine geeignet gewählte Schwelle für die Verstärkungsregelspannung als Schwellenanordnung wirksam sein.

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Bei den obengenannten bekannten Methoden für verzögerte AVR wird der Übernahmepunkt, wo die Regelung der vorangehenden Stufe anfängt, dadurch gegeben, daß die Verstärkungsregelspannung (gegebenenfalls durch die nachgeschaltete Stufe verstärkt) einen vorbestimmten Wert (die Schwelle) überschreitet. Durch Toleranzstreuung in Bauelementen, Alterung und Temperaturverlauf kann es Jedoch passieren, daß die Übernahme nicht am optimalen Punkt erfolgt; also entweder fängt die Verstärkungsregelung der vorangehenden Stufen zu früh an, was mit einem Verlust an Signal-Rauschverhältnis einhergeht, oder die Regelung setzt zu spät ein, dann wird die spätere Stufe übersteuert, wodurch eine nichtlineare Verzerrung entsteht. Selbstverständlich lassen sich diese Probleme vermeiden durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch ein Abregelelement zum Ausgleichen von Bauelementtoleranzen, durch Temperaturausgleichsmaßnahmen und durch die Anwendung von Bauelementen, die der Alterung nur wenig ausgesetzt sind, an den zur Bestimmung des Ubernahmepunktes kritischen Stellen. Diese Maßnahmen sind jedoch alle verhältnismäßig teuer.

Die Erfindung bezweckt nun, eine verzögerte AVR-Regelung zu schaffen, die sich insbesondere zur Ausbildung in einer monolytisch integrierten Schaltung eignet, wobei ohne die obengenannten Maßnahmen, wie Abregelung und Temperaturausgleich, die Übernahme immer am optimalen vorbestimmten Punkt erfolgt. Das Prinzip, auf dem die Erfindung gründet, ist, daß der Ubemahmepunkt nicht an erster Stelle aus dem Wert der Verstärkungsregelspannung, sondern vielmehr aus dem Wert der Verstärkungsverringerung der nachgeschalteten Stufe bestimmt werden muß. Sollte beispielsweise infolge des Temperatureinflusses eine bestimmte Verstärkungsverringerung erst bei einer etwas höheren Verstärkungsregelspannung verwirklicht werden, so ist die Verstärkungsübernahme nach wie vorcptimal, da sie durch die Verstärkungsverringerung und nicht durch die Verstärkungsregelspannung bestimmt wird. Dazu weist der in

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seiner Verstärkung geregelte Signalverstärker nach der Erfindung das Kennzeichen auf, daß in den Ausgangskreisen der beiden Halbleiterelemente eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen den Ausgangsgleichströmen der beiden Halbleiterregelelemente angeordnet ist, die die Schwellenschaltung derart steuert, daß die Regelung der ersten Stufe anfängt, wenn dieses Verhältnis einen vorbestimmten Wert erreicht.

Bei dem geregelten Signalverstärker nach der Erfindung wird die Verstärkungsverringerung durch die Stromverteilung des Signalstromes zwischen den beiden Halbleiterregelelementen gegeben, denn in dem Maß,wie Signalstrom vom ersten Halbleiterregelelement zum zweiten umgeleitet wird, ist die Verstärkungsverringerung größer. Durch Verwendung von Halbleiterregelelementen mit exponentieller Strom-Spannungskennlinie wird erreicht, daß die Signalstromverteilung der Gleichstromverteilung entspricht und damit ist das Verhältnis zwischen den Gleichströmen der beiden Halbleiterelemente ein geeignetes Maß für die Verstärkungsverringerung der Stufe. Dieses Verhältnis kann im allgemeinen beispielsweise durch Verwendung von Widerständen in den Gleichstromausgangskreisen der Halbleiterregelelemente genau bestimmt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Signalverstärkers,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Verstärkerstufe zum Gebrauch in einem Signalverstärker nach der Erfindung

und
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Signalverstärkers nach der Erfindung.

Der Signalverstärker nach Fig. 1 enthält eine erste Verstärker-PHN 8633 - 5 -

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stufe 1 mit einem Signaleingang 2 und einem Signalausgang 3. Der Signalausgang 3 ist mit einem Signaleingang 4 einer zweiten Verstärkerstufe 5 verbunden, von der ein Signalausgang 6 mit einer Detektorschaltung 7 verbunden ist. Das Ausgangssignal der Detektorschaltung 7 wird einer Regelspannungs erzeugungsschaltung 8 zugeführt, die an einem Regeleingang 9 der Verstärkerstufe 5 eine Verstärkungsregelspannung V _c liefert. Ein differentieller Gleichspannungsausgang 10-11 der Stufe 5 ist mit dem Eingang eines als Schwellenschaltung wirksamen Differenzverstärkers 12 verbunden, von dem eine Ausgangsklemme 35 mit einem Regeleingang 13 der Verstärkerstufe 1 verbunden ist.

Die Verstärkerstufe 5 enthält einen sogenannten "long tail pair" geregelten Verstärker mit zwei emittergekoppelten Transistoren T₁ und T₂ deren Emitterelektroden an eine über den Eingang 4 gesteuerte Stromquelle 14 angeschlossen sind, die den Transistoren T₁ und T₂ einen Strom i liefert, der aus einem Signalstromanteil i_s und einem Gleichstromanteil I zusammengesetzt ist. Die Verstärkungsregelspannung V wird der Basiselektrode des Transistors T₂ zugeführt, und die Basiselektrode des Transistors T₁ ist mit einem Bezugspotential V * verbunden.

Im Kollektorkreis des Transistors T₁ ist ein Signalausgangswiderstand 15 und in Reihe damit ein durch einen Kondensator entkoppelter Gleichspannungsausgangswiderstand 17 vorgesehen. Der Kollektorkreis des Transistors 15 enthält einen von einem Kondensator 18 entkoppelten Gleichspannungsausgangswiderstand 19.

Die Signalspannung am Widerstand 15 wird über die Klemme 6 dem Detektor 7 zugeführt und die Oleichspannungen an den Widerständen 17 und 19 werden über die Klemmen 10 und 11 dem Differenzverstärker 12 zugeführt.

Bekanntlich weisen die Transistoren T₁ und T₂ im allgemeinen PHN 8633 - 6 -

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eine exponentiell Basis-Emitter-Kennlinie auf, die wie folgt dargestellt werden kann:

I₁ - I₀₁ exp I ^SlI und I₂ « I_q2 exp

₁ - I₀₁ exp I ^SlI und I₂ « I_q2

Darin sind I₁ und i₂ die Emitterströme, V^₆₁ und V^ ₂ die Basis-Emitterspannungen und I₁ und I₂ die Sättigungsströme der Basis-Emitterübergänge in Sperrichtung der Transistoren T bzw. Tp. Um ist die sogenannte Temperaturspannung, die bei 300° K etwa 26 mV beträgt. Aus dem obenstehenden folgt für das Verhältnis 2/I₁ zwischen den beiden Emitterströmen:

2 ^Xo2 _avn \ ^Vbe1 ^Vbe1 ^ j— exp J η

¹Oi I ^UT

Da V_be2 - V_be1 - V_agc - V_ref eine vom Signalstrom i unabhängige Größe ist, folgt, daß auch die Stromverteilung 2/I₁ vom Wert

des Stromes i unabhängig ist. Dies hat zur Folge, daß der von der Quelle 14 gelieferte Signalstromanteil i. durch die zwei Transistoren T₁ und T₂ unverzerrt in zwei Signalstromanteile i_g1 und i_s2 aufgeteilt wird. Außerdem hat dies zur Folge, daß der von der Quelle 14 gelieferte Gleichstromanteil I sioh in demselben Verhältnis wie der Signalstrom i_ß Über die Transistoren T₁ und T₂ verteilt. Folglich gilt:

i2«is2.^2-io2 \ ^Vagc ~ ^Vref

¹I ¹Si ¹I

ⁱs2
Das Verhältnis j— zwischen den Signalstromanteilen bestimmt

im wesentlichen ^s die Verstärkungsverringerung der Verstärkerstufe 5. Denn wenn der ganze Signalstrom I₈ durch T₁. fließt (i_s1 ■ i_s, i_ß2 « o),ist die Verstärkung maximal; fließt durch^ und T₂ ein gleich großer Strom (i_ß1 - i_s2 ■ ^_B)t so ist die Verstärkungsverringerung 6 dB und bei sehr kleinem

A?

i_s1 (τ=— sehr groß) ist die Verstärkungsverringerung groß.

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Io

Da das Verhältnis y=· zwischen den Gleichstromanteilen durch

¹ ^Ls2

durch die Transistoren T₉ und T,. dem Verhältnis zwischen

^{2 1 1}Si

den Signalstromanteilen entspricht, ist die Größe des Ver-

hältnisses j=- ein genaues Maß für die in der Stufe 5 verwirk-

^X1

lichte Verstärkungsverringerung und viel genauer als die Regelspannung V _c, die zwar die Verstärkungsverringerung herbeiführt, aber dafür kein genaues Maß bildet.

*2 Das Verhältnis γ=· wird in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wie folgt dazu benutzt, die Übernahme der Verstärkungsregelung durch die Stufe 1 erfolgen zu lassen. Der Gleichstrom I₁ fließt durch R₁₇ und verursacht an der Ausgangsklemme 11 eine Gleichspannung V_ß - I₁R₁₇. Auf gleiche Weise fließt der Gleichstrom I₂ durch R₁Q und verursacht an der Ausgangsklemme 10 eine Gleichspannung V_ß - I₂R₁Q. Die different!eile Gleichspannung zwischen den Klemmen 10 und 11 beträgt also I₁R₁₇ - I₂R₁Q. Wenn nun die Regelung der Stufe 5 soweit fortgeschritten ist, daß diese differentielle Gleichspannung Null wird, gilt:

I ^

Mit anderen Worten, das Verhältnis zwischen den Widerständen

. I₂

und 19 bestimmt den Wert von -*=· und damit das Ausmaß an Ver-

I Stärkungsverringerung in der Stufe 5, wobei die differentielle Spannung an den Klemmen 10 und 11 Null wird. Dieses Null-werden der differentiellen Spannung zwischen den Klemmen 10 und 11 wird durch die als Differenzspannungsverstärker ausgebildete Schwellenanordnung 12 detektlert. Dieser Differenzspannungsverstärker enthält zwei emittergekoppelte Transistoren T, und Ta, deren Basiselektroden mit den Klemmen 10 bzw. 11 und deren Emitterelektroden mit einer Gleichstromquelle 20 verbunden sind. Die Kollektorelektrode von T, ist mit einem Belastungswiderstand 21 und mit dem Regeleingang 13 des Verstärkers 1 verbunden.

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Im allgemeinen wird der Wert des Widerstandes 17 größer gewählt als der des Widerstandes 19. Bei großer Verstärkung der Stufe 5 wird dann die Spannung an R₁^ größer sein als die am Widerstand R₁„. Dies hat zur Folge, daß der Transistor T^ praktisch den ganzen Strom der Quelle 20 führt und daher der Transistor T, gesperrt ist. Die Kollektorelektrode des Transistors T, bleibt auf Massepotential und die Stufe 1 wird nicht geregelt. Nimmt infolge der Verstärkungsregelung der Stufe 5 der Gleichstrom I₁ durch den Widerstand 17 soweit ab und der Gleichstrom I₂ durch den Widerstand 19 soweit zu, daß der Spannungsunterschied zwischen den Klemmen 10 und 11 nahezu Null (oder wenigstens klein genug) wird, so wird T,einen Teil des Stromes der Quelle 20 führen, die Kollektorspannung von T, steigt und die Regelung der Stufe 1 fängt an. Die Regelung der Stufe 1 erfolgt nun über die Stufe 5 und die Schwellenschaltung 12, die nun beide als Gleichspannungsverstärker für die AVR-Regelspannung für die Stufe 1 wirksam sind. Andererseits ist es auch möglich, wie nachher anhand der Fig. 3 beschrieben wird, die Regelung der vorangehenden Stufe 1 unmittelbar aus der Regelspannungserzeugungsschaltung θ erfolgen zu lassen, wobei der Ausgang des Differenzverstärkers 12 nur dazu verwendet wird, diese Regelung unwirksam zu machen, beispielsweise durch Unterbrechung oder durch Kurzschluß der Regelverbindung zwischen der Schaltungsanordnung 8 und der Verstärkerstufe 1.

Die Verstärkerstufe nach Fig. 2, die zum Ersatz der Stufe 5 in Fig. 1 dienen kann, ist symmetrisch ausgebildet. Dadurch können die Eingangsklemmen (4a, 4b) und die Ausgangsklemmen (6a, 6b) symmetrisch ausgebildet werden und zugleich können Entkopplungskondensatoren, wie die Kondensatoren 16 und 1Θ aus Fig. 1, entfallen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 enthält Regeltransistoren T- und Tg, deren Emitterelektroden über die Dioden D₁ und D~ an den Kollektor eines Transistors T„ mit einem Emitterwiderstand

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von beispielsweise 620 Ohm angeschlossen sind. Außerdem enthält die Schaltungsanordnung Regeltransistoren T₈ und Tq, deren Emitterelektroden über Dioden D, und D^ an den Kollektor eines Transistors T₁₀ mit einem Emitterwiderstand 23 von ebenfalls 620 Ohm angeschlossen sind. T« und T₁₀, deren Emitterelektroden über einen Widerstand 24 von 120 Ohm miteinander verbunden sind, können an ihren Basiselektroden über die Eingangsklemmen 4a, 4b symmetrisch angesteuert werden, und zwar mit dem zu verstärkenden Signal, so daß die Kollektorelektroden von Τ» und T₁₀ gleiche Gleichströme und entgegengesetzte Signalströme liefern.

Die Basiselektroden von Tg und T₈ sind zusammen an den Regelspannungseingang 9 angeschlossen und die Basiselektroden von Tc und T_Q an ein festes Bezugspotential

Die Kollektorelektroden von T- und Tg sind Über je einen Signalbelastungswiderstand 25 bzw. 26 von 810 Ohm mit der Emitterelektrode eines Transistors T₁₁ verbunden, dessen Kollektorelektrode über einen Widerstand 27 von 300 Ohm an einen Speisewiderstand 28 von 1,8 kOhm angeschlossen ist. Die Kollektorelektroden von Tg und T₈ sind gemeinsam mit der Basis von T₁₁ und Über ein Widerstandsnetzwerk 29» 30, 31 mit dem Speisewiderstand 28 verbunden. Das Widerstandsnetzwerk enthält die Reihenschaltung aus zwei Widerständen 29 und von 1,5 kOhm bzw. 91 Ohm und parallel dazu den Widerstand von 560 Ohm. Die Verbindung zwischen den Widerständen 29 und 30 bildet die Klemme 10 des differentiellen Regelspannungsausgangs und der Kollektor von T₁₁ bildet die Klemme 11 dieses Ausganges.

Der Signalstrom und der Gleichstrom von T« werden Infolge der Steuerung durch die Regelspannung Vg₁₂₀ über die Transistoren T_c und Tg verteilt und der durch T₅ fließende Teil dieses Stromes ergibt am Wideretand 25 eine geregelte Signalspannung, die über die Klemme 6a entnommen werden kann. Auf

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gleiche Weise wird der Signalstrom von T₁₀ durch die Regelspannung V auf entsprechende Weise über die Transistoren T_Q und Tq verteilt und der durch T_Q fließende Teil dieses Stromes ergibt am Widerstand 26 eine geregelte Signalspannung, die über die Klemme 6b entnommen werden kann. Da die Signalströme durch Ty und T₁₀ entgegengesetzte Phase haben, haben auch die Signalspannungen an den Klammen 6a und 6b entgegengesetzte Phase.

Die beiden Gleichstromanteile von T₅ und Tg fließen gemeinsam durch T₁₁ und durch den Widerstand 27. Auf gleiche Weise fließen die beiden Gleichstromanteile von Tg und T_Q durch das Widerstandsnetzwerk 29, 30, 31. Auf entsprechende Weise wie anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, ist an den Klemmen und 11 eine differentielle Gleichspannung verfügbar, die Null wird, wenn das Verhältnis zwischen den genannten Gleichstromanteilen und damit die Verstärkungsverringerung der Stufe einen bestimmten durch die Widerstände 27, 29, 30 und 31 festgelegten Wert aufweist.

Der Transistor T₁₁ dient dazu, den Gleiehspannungspegel an den Ausgangsklemmen 6a und 6b konstant, d.h. unabhängig von der Verstärkungsregelung zu machen, derart, daß eine nachfolgende Stufe nicht durch die Verschiebung des Gleichspannungspegels gestört wird. Bei zunehmender Verstärkungsverringerung nimmt der Gleichstrom durch Tc und T« ab, so daß die Gleichspannung an den Klemmen 6a und 6b zunehmen würde. Aber der gleichzeitig zunehmende Gleichstrom durch Tg, T« verursacht eine sinkende Gleichspannung an der Basis von T₁₁ und damit infolge der Emitterfolgerwirkung von T₁₁ zugleich eine sinkende Spannung an dem mit dem Emitter von T₁₁ verbundenen Anschluß der Widerstände 25 und 26. Diese Spannungsverringerung gleicht den sonst auftretenden Spannungsanstieg an den Klemmen 6a und 6b aus, wenn der Widerstandswert des Netzwerkes 29» 30, 31 etwa die Hälfte des Widerstandswertes Jedes der Widerstände 25 und 26 ist. Die Spannungsteilung der Widerstände 29 und 30 ist derart gewählt, daß die Ver-

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Stärkungsregelübernahme des ersten Verstärkers bei der richtigen Stromverteilung in den Transistoren T^, Tg, T_Q, Tq erfolgt. Der Widerstand 31 bezweckt, zu vermeiden, daß der Widerstand 30 einen zu kleinen schwer zu integrierenden Wert aufweisen muß.

Die Dioden in Reihe mit den Emitterelektroden der Regeltransistoren verbessern das Signal-Rauschverhältnis des Verstärkers unter Beibehaltung der gewünschten exponentiellen Strom-Spannungskennlinie des durch jeden Regeltransistor mit der zugeordneten Diode gebildeten Halbleiterregelelementes. Die Widerstände32 und 33 von je 2,4 kOhm zwischen den Kollektorelektroden der Transistoren Ty bzw. T._Q einerseits und der Speisespannung V_ß andererseits verringern den Rauschanteil der Transistoren T₅, Tg, T«, Tg unter Beibehaltung einer einwandfreien Großsignalverarbeitung in den Transistoren T₇ und T₁₀.

In den obenstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen wird das Verhältnis zwischen den Gleichstromanteilen der Regeltransistoren dadurch bestimmt, daß diese über die Widerstände (17t 19 in Fig. 1; 27, 30 in Fig. 2) mit einem vorbestimmten Verhältnis geführt und detektiert wird, wenn die Spannungen an diesen Widerständen einander etwa entsprechen. Es ist jedoch auch möglich, einen der Ströme mit einem bestimmten Faktor zu verstärken bzw. zu dämpfen, beispielsweise in einem Stromspiegel und von diesem Wert den anderen Strom zu subtrahieren. Der sich daraus ergebende Differenzstrom wird dann gemessen und wenn dieser Null oder nahezu Null ist, wird die AVR-Ubernahme bewirkt.

Flg. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, in der entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet sind.

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Die Verstärkungsregelspannung V„„, die durch die Regel-

agc

spannungserzeugungsschaltung 8 geliefert wird, wird über einen Emitterfolgertransistor T₁₂ und einen Widerstand 34 von 4,7 kOhm dem Regelspannungseingang 9 der zweiten Verstärkerstufe 5 zugeführt und zugleich der Emitterelektrode eines pnp-Transistors T₁,, dessen Basiselektrode mit dem Ausgang 35 des Verstärkers 12 verbunden ist. Die Kollektorelektrode des pnp-Transistors T₁, ist mit der Basiselektrode eines npn-Transistors T₁ ^ verbunden; die Kollektorelektrode von T₁^ ist mit der Emitterelektrode von T₁, verbunden und die Emitterelektrode von T₁^ ist an den Regeleingang 13 der ersten Verstärkerstufe 1 und an eine Anzahl in Reihe geschalteter Dioden D angeschlossen. Bekanntlich kann die pnp-/npn-Kombination T₁,, T₁^ als ein einziger pnp-Transistor mit großer Stromverstärkung betrachtet werden, dessen Emitter und Basis der Emitter und die Basis von T₁, und dessen Kollektor der Emitter von T₁. ist.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wirkt wie folgt: Der Differenzverstärker 12 und die Kopplung (10, 11) zwischen desem Verstärker und der Verstärkerstufe 5 sind derart ausgebildet, daß bei niedriger Regelspannung V___ am Regeleingang 9

agc

die Gleichspannung am Ausgang 35 des Differenzverstärkers 12 hoch ist. Der Transistor T₁, ist daher gesperrt und damit auch der Transistor T₁^. Es fließt kein Strom durch die Dioden D, der Regelspannungseingang 13 der ersten Stufe 1 liegt auf Massepotential und die Stufe 1 wird nicht geregelt. Da zugleich der Widerstand 34 keinen Strom führt, liegt die ganze

Regelspannung V_a_„ am Regeleingang 9 der Stufe 5, und diese agc

Stufe wird geregelt, wie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde.

Hat die Verstärkungsverringerung in der Stufe 5 nahezu den vorbestimmten Wert erreicht, wobei die Übernahme der Regelung durch die Stufe 1 erfolgen muß, sinkt die Gleichspannung an Ausgang 35. Wegen der großen Gleichspannungsverstärkung

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in den Stufen 5 und 12 bedarf es nur einer geringen Zunahme der Regelspannung V , um eine große Abnahme der Spannung am Ausgang 35 zu bewirken. Das Transistorpaar T₁,, T₁^ wird nun leitend und dies hat zwei Effekte zur Folge:

1. über den nun leitenden Emitter-Basis-Übergang des Transistors Ίλ, ist eine Gleichspannungsgegenkopplung hergestellt vom Regeleingang 9 der Stufe 5 Über den Regelausgang 10-11, über den Differenzverstärker 12, über seinen Ausgang 35 und den als Emitterfolger wirksamen Transistor T₁^. Durch diese Gegenkopplung wird die Regelspannung am Eingang rigoros auf dem nun erreichten Pegel konstant gehalten, denn jede weitere Zunahme der Regelspannung am Eingang 9 würde eine so große weitere Spannungssenkung an der Basis von T^, verursachen, daß der Spannungsanstieg am Eingang rückgängig gemacht wird. Der konstante Pegel am Eingang ergibt, daß keine weitere unerwünschte Verstärkungsregelung der Stufe 5 mehr erfolgen kann.

2. Da die Spannung am Eingang 9 nun konstant ist, wird eine weitere Zunahme der Regelspannung ^v _aec einen von Null an zunehmenden Strom durch den Widerstand 34 fließen lassen. Dieser Strom fließt über die nun leitenden Transistoren T₁,, T₁^ und die als Kollektorbelastung für den pnp-Transistor T₁, T₁ ^ wirksamen Dioden D. Am Regeleingang 13 der Stufe 1 wird daher eine von Null an zunehmende Regelspannung zur Regelung dieser Stufe erhalten.

Es sei bemerkt, daß der Gleichspannungsdifferenzverstärker fortfallen kann, wenn die Stufe 5 an sich eine ausreichende Gleichspannungsverstärkung aufweist. Der Emitterfolger T₁₂ mit dem Reihenwiderstand 34 kann auf bekannte Weise durch eine Verstärkungsregelstromquelle, beispielsweise aus dem Kollektor des Transistors, mit dem Parallelwiderstand 34 ersetzt werden. Der Widerstand 34, der in beiden Fällen als Innenwiderstand der Regelspannungsquelle wirksam ist, darf nicht zu niedrig sein, beispielsweise nicht niedriger ale 1 kOhm, da sonst während der Regelung der Stufe 1 die Spannung am Regeleingang zuviel variiert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE;

1. In seiner Verstärkung regelbarer Signalverstärker mit In Kaskade geschalteten, in ihrer Verstärkung regelbaren ersten und zweiten Verstärkerstufen mit je einem Regeleingang zur Regelung der Verstärkung der Stufen und einer Schwellenanordnung zum Aussetzen der Regelung der ersten Stufe bis die Verstärkung der zweiten Stufe auf einen vorbestimmten Vert zurückgeregelt ist, wobei die zweite Stufe erste und zweite durch eine Verstärkungsregelspannung gesteuerte Halbleiterregelelemente mit nahezu exponentieller Strom-Spannungskennlinie aufweist, auf die der von einer Stromquelle gelieferte Signalstrom und Gleichstrom aufgeteilt wird und wobei von den beiden Regelelementen nur das erste mit dem Signalausgang der zweiten Verstärkerstufe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausgangskreisen (10, 11) der beiden Halbleiterregelelemente eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Verhältnisses zwischen den Ausgangsgleichströmen der beiden Halbleiterelemente angeordnet ist, die die Schwellenschaltung (12) derart steuert, daß die Regelung der ersten Stufe (1) anfängt, wenn dieses Verhältnis einen vorbestimmten Wert erreicht.

2. Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltungsanordnung Ausgangswiderstände in den Gleichstromausgangskreisen der beiden Halbleiterregelelemente enthält, die einen differentiellen Gleichspannungsausgang der zweiten Verstärkerstufe bilden und daß die Schwellenschaltung einen an diesen differentiellen Gleichspannungsausgang angeschlossenen Differenzspannungsdetektor (T,, T^) enthält, der anspricht, wenn die Ausgangsspannung dieses differentiellen Gleichspannungsausganges einen bestimmten Wert unterschreitet.

3. Signalverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswiderstand in Gleichstromausgangskreis des •raten Halbleiterregeleleaentes wesentlich größer ist als der Auegangswiderstand la Oleichstromauagangekreis des zweiten

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4. Signalverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangselektrode des ersten Halbleiterregelelementes (T_si) über einen Signalausgangswiderstand (25) an den Ausgangswiderstand (27) im Gleichspannungsausgangskreis angeschlossen ist und daß zwischen den beiden Ausgangswiderständen ein regelbarer Widerstand (T₁₁) (beispielsweise ein Transistor) angeordnet ist, der derart aus dem Gleichspannungsausgastgskreis (29...31) des zweiten Halbleiterregelelementes (Tg) geateuert wird, daß der Gleichspannungspegel am Signalausgang (6a) des ersten Halbleiterregelelementes nahezu konstant bleibt.

5. Signalverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes und ein viertes Halbleiterregelelement (Tg, T„) vorgesehen sind, die auf gleiche Weise wie das erste bzw. das zweite Halbleiterregelelement (T₅, Tg) durch die Verstärkungsregelspannung gesteuert werden zur Verteilung des Signalstromes aus einer zweiten Stromquelle (T₁₀), die gegenüber der ersten Stromquelle (Ty) einen entgegengesetzten Signalstrom liefert, und daß die Gleichstromausgangskreise der Halbleiterregelelemente derart verbunden sind, daß der Ausgangswiderstand (27) im Gleichstromausgangskreis des ersten Halbleiterregelelementes (T₅) zugleich im Gleichstromausgangskreis des dritten Halbleiterregelelementes (Tg) liegt und daß der Ausgangswiderstand (29...31) im Gleichstromausgangskreis des zweiten Halbleiterregelelementes (Tg) zugleich im Gleichstromausgangskreis des vierten Halbleiterregelelementes (T₈) liegt (Fig. 2).

6. Signalverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenanordnung eine Transistoranordnung (T₁,, T«.^) enthält, deren Emittereleketorde an den Regeleingang (9) der zweiten Stufe (5) angeschlossen ist, deren Basiselektrode durch die Schaltungsanordnung geateuert wird, daß die Kollek torelektrode an den Regeleingang (13) der ersten Stufe (1) angeschlossen lat und daß der Regeleingang (9) der zweiten Stufe (5) an eine Regelspannungaquelle (T₁₂t 34) mit einem Innenwiderstand größer ala 1 kOha angeschlossen iat (Flg. 3). PHN 8633 809828/0577