DE2919072A1

DE2919072A1 - Symmetrischer verstaerker mit steuerbarem verstaerkungsgrad

Info

Publication number: DE2919072A1
Application number: DE19792919072
Authority: DE
Inventors: Robert Preston Parker
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-05-11
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1979-11-22
Also published as: IT7922461A0; JPS54147760A; US4198652A; GB2020932B; FR2425767A1; GB2020932A; FI791441A; CA1125395A

Description

RCA 72 550

US Serial Nr. 904,779

filed 11. Mai 1978

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Symmetrischer Verstärker mit steuerbarem

Verstärkungsgrad

Die vorliegende Erfindung betrifft einen symmetrischen Verstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung einen symmetrischen Verstärker mit Steuer- oder regelbarer Gleichspannungsverstärkung und linearer Ansprache auf die Verstärkungsgradsteuerung.

In vielen Einrichtungen zur Signalverarbeitung wird ein Verstärker mit veränderbarem Verstärkungsgrad benötigt, bei dem ein im wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen dem Verstärkungsgrad und einer Steuerglexchspannung zur Steuerung des Verstärkungsgrades besteht. Man kann für diesen Zweck einen Differenzverstärker verwenden, indem man den Ruhestrom

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des Differenzverstärkers steuert, da die .Kleinsignalverstärkung eines Differenzverstärkers dem Ruhestromwert linear proportional ist. Diese Steuerung kann insbesondere durch eine Gleichstromsteuerung des Ruhestroms, der durch eine dem Verstärker zugeordnete Stromquelle geliefert wird, bewirkt werden.

Ein Verstärker dieses Typs sollte vorzugsweise symmetrisch arbeiten. Die Symmetrie und das lineare Arbeiten eines solchen Verstärkers kann jedoch durch Änderung der Parameter und Betriebseigenschaften der im Verstärker enthaltenen Transistoren gestört werden. Solche Änderungen können beispielsweise durch Änderungen und Unterschiede der Vorwärtsstromverstärkung ß und der Basis-Emitter-Sperrschichtspannung

V_.„ von Bauelement zu Bauelement infolge von Prozeß- odet D hi

TemperaturSchwankungen beruhen. Jeder dieser Paktoren kann einen untragbar nicht linearen Verstärkungssteuer- oder .-regelbetrieb verursachen.

Die schädlichen Wirkungen solcher Änderungen lassen sich im wesentlichen beseitigen, wenn der Differenzverstärker steuerbaren Verstärkungsgrades als integrierte Schaltung aufgebaut wird, da die den Verstärker bildenden Transistoren einer solchen Schaltung dann leicht hinsichtlich Stromverstärkungsgrad und Basis-Emitter-Sperrschichtspannungscharakteristik so gepaart werden können, daß die Änderungen gleichartig und gleichlaufend sind. Dieses Ergebnis läßt sich jedoch schwierig erreichen r wenn der Verstärker diskrete Bauelemente enthält, da die Parameter und Betriebseigenschaften der individuellen Bauelemente schwieriger zu paaren sind und leichter unterschiedliche feuerungen von Bauelement zu Bauelement eintreten können.

^T.:i Falle eines gleichstromgekoppelten Verstärker steuerbaren "■'eratärkungsgrades ist es ferner oft erwünscht, daß der Ruhestromsntail des hinsichtlich der Verstärkung geregelten oder gesteuerten Ausgangssignals im wesentlichen unabhängig von der Verstärkungsgradsteuerung ist. Hierdurch wird eine Gleichstrom-

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kopplung des Verstärkers mit nachfolgenden Schaltungsanordnungen erleichtert, ohne daß komplizierte Kopplungs- und Vorspannungsschaltungen benötigt werden, die gewährleisten, daß die Vorspannung der nachgeschalteten Stufen durch die Änderung des Verstärkungsgradas des Verstärkers nicht gestört wird.

Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades werden oft in Einrichten zur Verarbeitung von Fernsehsignalen, wie Farbfernsehempfängern benötigt. Ein Farbfernsehempfänger enthält Leuchtdichtesignal- und Farbsignalkanäle (Luminanz- und Chrominanzkanäle) für die Komponenten eines Farbfernsehsignalgemisches, die die Leuchtdichte bzw. die Farbart darstellen. Bekanntlich werden diese Signalkomponenten schließlich vereinigt (z.B. in einer Bildröhren-Steuerstufe oder der Bildröhre selbst), um Signale zu erzeugen, die ein Farbbild darstellen.

Das gegenseitige Verhältnis der Amplituden der miteinander kombinierten Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten bestimmen die Farbsättigung des durch die Bildröhre wiedergegebenen Farbbildes. Bei vorgegebener Amplitude der Farbkomponente läßt sich also durch Änderung des Verstärkungsgrades des Leuchtdichtesignalkanals die Amplitude der Leuchtdichtekomponente und damit die Farbsättigung des wiedergegebenen Bildes ändern. Farbfernsehempfänger enthalten gewöhnlich eine Vorrichtung, die eine solche Einstellung ermöglicht (z.B. einen Kontraststeller), damit der Betrachter bei verschiedenen Umgebungsbeleuchtungen und bei Änderungen des übertragenen Fernsehsignals eine seinem Geschmack entsprechende Einstellung vornehmen kann.

Da das Verhältnis der Amplituden des Leuchtdichtesignals und des Farbsignals in Bezug aufeinander die Farbsättigung bestimmt, sind bei manchen Farbfernsehempfänger-Schaltungen die Einrichtung zur Verstellung der Verstärkung des Leuchtdichte-

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signals (z.B. ein Kontraststellpotentiometer) mit einer Einrichtung zur Steuerung der Verstärkung des Farbsignals (z.B. ein Farbstellpotentiometer) so miteinander verbunden, daß eine Verstellung des Leuchtdichtesignalstellers, die eine bestimmte Änderung der Amplitude des Leuchtdichtesignals verursacht, eine entsprechende Änderung der Amplitude des Farbsignals bewirkt. Bei einer Änderung der Einstellung des Kontraststellers für das Leuchtdichtesignal tritt also eine Art von "Gleichlauf" der Amplituden des Leuchtdichtesignals und des Farbsignals ein, so daß der Bildkontrast ohne störende Änderung der Farbsättigung verstellt werden kann. Eine Schaltung dieses Typs ist z.B. aus der US-PS 3 961 361 bekannt.

Bei einem Fernsehempfänger mit einem gekoppelten Leuchtdichte- und Farbsignalverstärkungsstellmechanismus dieser Art sind Transistorverstärker steuerbaren Verstärkungsgrades ("regelbare" Verstärker) für die Änderung der Amplituden des Leuchtdichtesignals und des Farbsignals mittels einer auf geeignete Weise erzeugten veränderbaren Steuergleichspannung zweckmäßig. Solche Verstärker sollen vorzugsweise eine lineare Verstärkungssteuerkennlinie aufweisen und so ausgebildet sein, daß Faktoren, wie Änderungen der Stromverstärkung oder der Basis-Emitter-Spannung von Transistoren, die gewünschte Verstärkungssteuercharakteristik nicht beeinträchtigen. Wie erwähnt, können solche Änderungen besonders ausgeprägt und störend sein, wenn der regelbare Verstärker mit diskreten Schaltungselementen aufgebaut ist. Der regelbare Verstärker soll ferner vorzugsweise so ausgebildet sein, daß der Ruhestromanteil des hinsichtlich der Verstärkung gesteuerten Ausgangssignals im wesentlichen konstant bleibt, die Gründe hierfür wurden oben erläutert.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades anzugeben, der den obigen Anforderungen möglichst weitgehend genügt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verstärker der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verstärkers gemäß der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel eines symmetrischen Verstärkers mit linear steuerbarem Verstärkungsgrad enthält einen ersten und einen zv/eiten Verstärkertransistor,, die jeweils eine Eingangselektrode, eine Ausgangselektrcde S'X-;ie gemeinsame Elektroden, welche miteinander verbunden sind, aufweisen, ferner eine Betriebsstromquelle für die Transistoren und eine Arbeits- oder Lastimpedan::, die mit der Ausgangselektrode eines der Transistoren gekoppelt ist, Das Miveau der Betriebestrome und damit die Signalverstärkung der Verstärkertransistoren v/erden entsprechend dem Wert einer Verstärkungssteuerspannung geändert. Ein auf die Verstärkungssteuerspannung ansprechendes Netzwerk liefert einer. Hilfsstroiti an die Lastimpedans, der sich in einem Sinne ändert, der dem Sinn der durch die Verstärkungssteuerspannung verursachten Betriebsstromänderungen entgegengesetzt ist. Zwischen die Ausgang- und Eingangselektrode des einen Transistors ist eine Rückkopplungsschaltung gleichstrcmgekoppelt, um die Eingangselektrode dieses Transistors entsprechend der Ruhsspannung an der Lastimpedanz zu steuern.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten der erste und der zweite Verstärkertransistor diskrete Bauelemente.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Verstärker in einer Einrichtung oder einem System zur Verarbeitung eines Farbfernsehsignalgemisches, das ein Leuchtdichtesignal und ein Farbsignal enthält, enthalten. Im speziellen ist der Verstärker in einem Leuc.itdichtekanai zur Verstärkung des Lsuchtdichtesignals enthalten und ein Farbkanal enthält einen Farb-

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signalverstärker, der eine symmetrische oder ausgeglichene, lineare Verstärkungsansprache entsprechend der des Leuchtdichtesignalverstärkers hat. Die zur Steuerung des Verstärkungsgrades des Leuchtdichtesignalverstärkers dienende Spannung wird auch zur Slruorunq des; Veri;tärkungsgrades des Farbsignalverstärkers verwendet, so daß das gewünschte Verhältnis zwischen den Amplituden der Leuchtdichte- und Farbsignale erhalten bleibt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise in Blockform gehaltenes, vereinfachtes Schaltbild eines 'LOiIe;; eines Farbfernsehempfängers, welcher ν ine Leuchtdichte« icjnal vor Stärkerschaltung steuerbaren Vers tärkunqsqrades gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält, und

Fig. 2 eine in diesem Verstärker enthaltene Farbs Ignalverstärkerschaltung mit steuerbarem Verstärkungsgrad.

Die in Fig. 1 darqoste 11 te FarbferriKchuinpfängerschaltung enthält einen Eingangs- oder VLdooteiL 12, dem ein durch eine Antenne 10 empf£ingones hochfroqucmtoi; Farbvideosignal zugeführt wird. Der E Ingoings te 11 12 enthält u.a. Zwischenfrequenz- und Demodulatorschaltunqon (nicht dargestellt), die ein Videosignalgemisch liefern, dan Leuchtdichte- und Farbkomponenten enthält, also ein Leuchtdichte:=?, iqnal oder ein Farbsignal.

Das Farbsignal wird über fine I" reqimnzselekt i ve Stufe 15 einer Farbsignalverarbeitungsstufe 18 zugeführt, die in einem Farbkanal des Empfängers enthalten Ist und Fiirbdifferenzsignale R-Y, B-Y und G-Y erzeugt. Mit dor F£irbsignalverarbeitungsstufe 18 ist eine Farbnteuervortichtunu 25 verbunden, welche ein Potentiometer 25 und eine .-uqohör ige.« Quelle für eine positive

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Gleichspannung (+11,6 V) enthält. Das Potentiometer 2j ist mit seinem Schleifer an einen Verstärkungssteuereingang eines in der Stufe 18 enthaltenen Feirbsignalverstärkers steuerbaren Verstärkungsgrades verbunden, um den Verstärkur. jsgrad des Farbsignalverstärker;: und damit den Pegel dc_ r in der Stufe 18 verarbeiteten Farbsignale entsprechend dor Einstellung des Potentiometers 25 zu steuern. Der Farbsignalverstärker steuerbaren Verstärkungsgrades ist in Fig. 2 dargestellt und wird später noch näher erläutert.

Das Leuchtdichtesigna L, das in dem Signalgemisch am Aisgang des Eingangsteiles 12 enthaiten ist, wird durch eine Leuchtdichtesignalstufe 30 verstärkt und anderweitig übertragen. Das Ausgangssignal der Leuchtd ich U*:; ignalstufe 30 wird einem Eingang seiner Leuchtdichtosignalverstärkerschaltung 35 veränderbaren Verstätrkungsgrudes zugeführt, deren Ausgangssigna Le vom Emitter eines Emitter folgertrans Istors 70 einem Eingang einer weiteren Louchtd i.ohtes Lgna Lstufe 75 zugeführt wird. Der Verqtärkungsgrad der Verstärkerschaltung 35 ist durch t Lnen Kontras t.<; to 1 ler steuerbar, welcher ein Potentiometer 60 enthält, das über einen Widerstand mit einer Gleichspannung (+11,6 V) gekoppelt ist und die Amplitude der der Leuchtdichte« igna 1 stufe 75 y.uga führten Leuchtdichtesignale zu verändern gestattet, wie noch erläutert werden wird. Die Leuchtdichtes ignal stuf e 30, die¹ Verstärkerschaltung 35 und die Leuchtdicht esigna1 stufe 75 bilden zusammen mit weiteren, nicht dargestaL1 ten Schaltungen einen Leuchtdichtesignalkanal des Empfängers;.

Die Leuchtdichtesignale von der Leuchtdtchtesignalstufe 75 werden mit den Farbd L f forenz;; i gna 1 en von der Farbs Lgi.alverarbeitungsstufe 18 in einer Bi1drühronsteuerstufe 78 vereinigt und dann in geeigneter Weise Intensitätsstjuerelektroden einer nicht dargestellten Farbbildröhre zum Erzeugen c! ines dem VIcIc¹O;; ignal entsprechenden Farbbild js zugeführt.

909847/0748 ORfGfNAL

-¹I-

Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Verstärker 35 steuerbaren Verstärkungsgrades aus diskreten Schaltungselementen aufgebaut und enthält emittergekoppelte pnp-Transistoren 36 und 38, die als Differenzverstärker geschaltet sind, und einen pnp-Stromquellentransistor 43 zur Versorgung der Transist ren 36 und 38 mit Hotricbssströmen.

Die Leuchtdichtesignale von der Stufe 30 werden auf einen Basiseiniang des Transistors 36 gleichstromgekoppelt und eine veränderbare Verstärkungsgradsteuerspannung wird einer Basiselektrode des Stromquellentransistors 4 3 über den Schleifer des Kontraststeuerpotentiometers 60, einen Emitter eines in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors 56 und einen Widerstand 55 zugeführt. Die der Basis des Transistors 36 zugeführten Leuchtdichtcsignale haben eine genügend kleine Amplitude, so daß die Verstärkertransistoren 36 und 38 im ganzen Verstärkungsgradsteuerbereich in einem linearen Leitungsber· :ich arbeiten, Die Steuerung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 35 erfolgt durch Verstellen des Potentiometers 60_r durch das das Emitterpotential des Transistors 56 und dementsprechend das Baispotential des Transistors 43 geändert werden. Das Basispotential des Transistors 43 wird entsprechend der Verstellung des Potentiometers erhöht oder verringert, wodurch sich der Stromfluß im Transistor 43 entsprechend ändert und damit auch der den Transistoren 36 und 38 zugeführte Strom um einen entsprechenden Betrag vergrößert bzw. verkleinert wird. Die Signalverstärkung der Transistoren 36 und 38 erhöht bzw. verringert sich dadurch entsprechend. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß der Transistor 43 für eine bestimmte Einstellung des Potentiometers einen im wesentlichen konstanten Ruhestromwert liefert. Diese Verwendung der Verstärkungsgradsteuergleichspannung zur Änderung des Stromflusses oder der Leitung des Stromquellentransistors 43 bewirkt, daß sich die Signalverstärkung der Verstärkertransistoren 36 und 38 linear mit der Verstärkungssteuerspannung ändert. Am Kollektorlastwiderstand 46 am KoI-

lektorausgang des Transistors 38 treten gesteuert verstärkte Leuchtdichtesignale auf, die der Leuchtdichtesignalstufe 75 über eine Gleichstromkopplung mit dem Emitterfolgertransistor 70 zugeführt werden.

Das am Emitter des Transistors 56 entstehende Gleichspannungsverstärkungssteuerpotential wird ferner über eine Gleichstromkopplung dem Farbstellpotentiometer 25 zugeführt, das normalerweise zur Steuerung des Verstärkungsgrades des in der Farbsignalverarbeitungsschaltung 18 enthaltenen Farbsignalverstärkers entsprechend der Einstellung des Schleifers des Potentiometers 25 dient. Der Verstärkungsgrad des Farbsignalverstärkers wird außerdem entsprechend der Einstellung des Kontrastpotentiometers 60 verstellt, da bei einer vorgegebenen Einstellung des Farbstellpotentiometers 25 die am Schleifer des Kontraststellpotentiometers 60 auftretende Steuerspannung eine proportionale Spannung am Schleifer des Farbstellpotentiometers 25 erzeugt. Die Verstellung der Signalverstärkung des Farbsignalverstärkers erfolgt also im Gleichlauf mit der Verstellung der Signalverstärkung des Leuchtdichtesignalverstärkers 35 entsprechend der Einstellung des Kontraststellers oder Potentiometers

Der Farbsignalverstärker ist in Fig. 2 dargestellt, er enthält zwei emittergekoppelte Transistoren 201 und 202, die als Differenzverstärker geschaltet sind und einen Stromquellentransistor 205, der Betriebsströme für die Transistoren 201 und 202 liefert. Die Farbsignale werden den Eingangs- oder Basiselektroden der Transistoren 201 und 202 im Gegentakt zugeführt. Der Schleifer des Farbstellpotentiometers 25 (Fig. 5) ist mit einer Basiselektrode eines Emitterfolgertransistors 210 gleichstromgekoppelt, dessen Emitter mit einem Emitter des Stromquellentransistors 205 über einen Widerstand 211 verbunden ist.

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Die Steuerung des Verstärkungsgrades des Verstärkers mit den Transistoren 201 und 202 erfolgt durch Verstellen des Basispotentials des Transistors 210 (z.B. durch Verstellen des Farbstellpotentiometers 25), wodurch wiederum das Emitterpotential des Transistors 210 und damit der Emitterstrom des Transistors 205 geändert werden. Der Emitterstrom des Transistors 205 nimmt entsprechend dem Basispotential des Transistors 210 zu und ab, wodurch der Strom im Transistors 205 und damit der den Transistoren 201 und 202 zugeführte Strom um einen entsprechenden Betrag erhöht bzw. erniedrigt werden. Die Signalverstärkung der Transistoren 201 und 202 nimmt dementsprechend zu oder ab, so daß der Signalverstärkungsgrad des Verstärkers 201, 202 sich linear mit dem Verstärkungssteuerpotential ändert.

An der Kollektor- oder Ausgangselektrode des Transistors treten Farbsignale gesteuerter Verstärkung auf, die über einen Transistors 215 eines übergeordneten Paars von Transistoren 214, 215 und einen Transistor 220 einem Ausgangslastwiderstand 224 zugeführt werden. Die Farbsignale werden dann vom Kollektor des Transistors 220 über einen Transistor 228 und einen Kondensator 230 auf eine Ausgangsklemme T- wechselstromgekoppelt. Die Signale von der Klemme Tq werden dann durch weitere Schaltungen in der Farbsignalverarbeitungsstufe 18 weiter verarbeitet.

Bei diesem Beispiel sind alle in Fig. 2 dargestellten Schaltungselemente, mit der Ausnahme des Kopplungskondensators 230, als integrierte Schaltung hergestellt (z.B. als integrierte Schaltung des Typs CA3151 der RCA Corporation). Die Transistorkomponenten, insbesondere die Transistoren 201 und 202, befinden sich in der gleichen thermischen Umgebung und weisen sehr gut gepaarte und gleichlaufende Betriebsparameter und Eigenschaften auf, was einen symmetrischen Betrieb des Differenzverstärkers mit den Transistoren 201 und 202, z.B. bezüglich Stromverstärkungs- und V_, -Schwankungen gewährleistet.

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Bezüglich Fig. 1 ist zu bemerken, daß der Verstärker 35 eine Vorspannungs-Stabilisierungs-Gegenkopplungsschaltung einschließt, welche den Basis-Emitter-Ubergang des Folgertransistors 70 (der im Regel- oder Verstärkungssteuerbereich einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall oder eine im wesentlichen konstante Offsetspannung liefert) und einen Widerstand 45 enthält, die in Reihe zwischen den Kollektorausgang des Transistors 38 und eine Basis des Transistors 38 gleichstromgekoppelt sind. Diese Rückführungs- oder Gegenkopplungsschaltung spricht auf Unsymmetrien im Betrieb des Verstärkers an, die durch den Transistoren 36 und 38 zugeordnete Änderungen der ν_π -Spannung oder Stromverstärkung ß verursacht werden können, und kompensiert solche unsymmetrien. Wenn beispielsweise die Flußstromleitung oder V_n -Kennlinien der diskreten Transistoren 36 und 38 durch Verfahrens- oder Temperaturänderungen einander nominell nicht angepaßt sind, kann der Kollektorruhestrom des Transistors 38 von einem normalerweise erwarteten Wert oder Sollwert abweicher., so daß der Kollektorruhestrom des Transistors 33 den des Transistors 36 übersteigt. Die Kollektorspannung des Transistors 38 wird dann um einen proportionalen Betrag größer als ihr Sollwert. Diese Spannung wird auf die Basis des Transistors 38 in einem solchen Sinne rückgekoppelt, daß der Stromfluß im Transistor 38 verringert und dadurch die Abweichung (d.h. die Stromunsymmetrie) korrigiert werden. Mit der Basis des Transistors 38 ist ein Ableitkondensator 47 zum Ableiten von Wechselspannungssignalen nach Masse gekoppelt.

Man beachte ferner, daß die Verstärkungssteuergleichspannung, die am Emitter des Transistors 56 auftritt, durch einen Widerstand 48 auf den Kollektorausgang des Verstärkertransistors 38 gleichstromgekoppelt wird. Diese Verbindung dient

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zur Stabilisierung der Ausgangsspannung gegen Schwankungen des Ausgangsruhewertes, welche durch eine Verstellung des Kontrastpotentiometers 60 und damit des Verstärkungsgrades des Verstärkers verursacht werden. Durch diese Verbindung wird der Kollektorstrom des Transistors 38 durch Addition oder Subtraktion eines Stromes so vergrößert oder verringert, daß die Ruheausgangsspannung des Transistors von der Gleichspannungsverstärkungssteuerspannung unabhängig und im wesentlichen konstant bleibt.

Der Zusammenhang und die jeweiligen Funktionen der Rückführungsschaltung 45, 70 und der den Widerstand 48 enthaltenden Verbindung soll zum besseren Verständnis anhand eines Beispiels erläutert werden: Eine zunehmend positivere Verstärkungssteuerspannung bewirkt, daß der Kollektorstrom des Transistors 43 abnimmt, wodurch wiederum der Betrag des Stromes sinkt, welcher den emittergekoppelten Transistoren 36 und und insbesondere dem Transistor 38 zugeführt wird.

Ohne die den Widerstand 48 enthaltende Verbindung würde die Ausgangsspannung des Transistors 38 weniger positiv werden. Dem wirkt die Rückführungsschaltung 45, 70 entgegen, welche den Stromfluß im Transistor 38 in Ansprache an die vom Kollektor zur Basis des Transistors 38 rückgeführte, weniger positive Spannung um einen entsprechenden Betrag zu erhöhen strebt. Dieses Ergebnis wäre jedoch inkonsistent mit der gewünschten Wirkung des Verstarkungssteuersignals, da die Rückführungs- oder Gegenkopplungsschaltung den Wert des Stromes für den Transistor 38 bei Änderung der Verstärkungssteuerspannung im wesentlichen konstant halten würde. Es würde sich also nur der Stromfluß im Transistor 36 entsprechend der Verstärkungssteuerspannung ändern.

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Die den Widerstand 48 enthaltende Verbindung verhindert dieses Resultat, indem sie der Lastimpedanz am Kollektor des Transistors 46 einen kompensierenden Gleichstrom solchen Betrages zuführt, daß als Folge der positiveren Verstärkungssteuerspannung keine Verschiebung des Ruheausgangswertes des Transistors 38 eintritt. Ein entsprechendes Ergebnis erhält man, wenn das Potentiometer 60 auf eine weniger positive Verstärkungssteuerspannung eingestellt wird. Da der Ruheausgangswert des Transistors 38 durch die den Widerstand 48 enthaltende Verbindung stabilisiert wird, wirkt die Rückführungsschaltung Änderungen des Flußstromwertes des Transistors 38 und damit Änderungen des Verstärkungsgrades des Transistors 38 durch Verstellung der Verstärkungssteuerspannung nicht entgegen. Für jede vorgegebene Verstärkungssteuerspannung spricht die Rückführungsschaltung 45, 70 jedoch auf Abweichungen des Ruheausgangswertes des Transistors 38 von einem Sollwert an, die z.B. durch temperaturbedingte Änderungen der Stromverstärkung oder der V -Spannung verursacht sind, und kompensiert

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solche Abweichungen, wie weiter oben erwähnt worden war.

Da die Kollektorausgangsspannung des Transistors 38 gegen Ausgangsruhestromänderungen durch die Verbindung von der Quelle der V^rstärkungssteuerspannung zum Kollektor des Transistors 38 stabilisiert wird und da die den Transistor 70 und den Widerstand 45 enthaltende Gegenkopplungsschaltung dazu verwendet wird, den Differenzverstärker 36, 38 für die jeweilige Ausgangsspannung zu symmetrieren, arbeitet der Differenzverstärker im ganzen Verstärkungsgradsteuerbereich symmetrisch. Bei dem Verstärker 35 steuerbaren Verstärkungsgrades ist also die Abhängigkeit der Signalverstärkung von der Verstärkungsgradsteuergleiehspannung linear, das Ruheausgangssignal ist unabhängig von der Verstärkungssteuerung im wesentlichen konstant und der Betrieb ist unabhängig von Schwankungen der Basis-Emitter-Spannung V und der Vorwärts-Stromverstärkung ß der Transistoren des Differenzverstärkers symmetrisch. Der beschriebene Verstärker 35 stellt dementsprechend eine attraktive Alternative dar, wenn ein Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades, der diskrete Bauelemente ent-

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hält, benötigt wird, obwohl der beschriebene Verstärker mit Ausnahme des Ableitkondensators 47 auch als integrierte Schaltung hergestellt werden kann.

Da der Verstärker 35 die oben erwähnten wünschenswerten Eigenschaften hat, läßt es sich mit Vorteil in Verbindung mit einem regelbaren Chroma- oder Farbsignalverstärker des in Fig. 2 dargestellten Typs verwenden, der ebenfalls eine lineare Verstärkungsgrad-Steuerkennlinie hat und ebenfalls symmetrisch arbeitet. Eine Verstellung des Kontraststellers 60 zur linearen Änderung der Amplitude der von der Verstärkerschaltung 35 verarbeiteten Leuchtdichtesignale bewirkt also eine lineare Änderung der Amplitude der vom Farbsignalverstärker 201, 202 (Fig. 2) verarbeiteten Farbsignale um einen entsprechenden Betrag. Der resultierende Gleichlauf gewährleistet, daß die Amplituden des Leuchtdichte- und des Farbsignals bei Änderung des Bildkontrasts im gewünschten Verhältnis zueinander bleiben. Die Farbsättigung des Bildes wird daher nicht beeinflußt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben, selbstverständlich lassen sich im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Änderungen vornehmen. Beispielsweise kann die den Widerstand 45 und den Emitterfolgertransistor 70 enthaltende Schaltung durch einen Widerstand geeigneten Wertes (z.B. 10 Kiloohm) ersetzt werden, der direkt zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 38 gekoppelt ist. In diesem Falle würden die am Kollektor des Transistors 38 entstehenden Ausgangssignale dem Eingang der Leuchtdichtesignalstufe 45 direkt zugeführt. Durch die dargestellte Verwendung eines Emitterfolgertransistors 70 wird jedoch die Belastung des Kollektorkreises des Transistors 38 verringert und es lassen sich etwas größere Signalverstärkungen erreichen.

Bei bestimmten Einrichtungen kann es auch wünschenswert sein,

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daß die gesteuert verstärkten Ausgangssignale die den Eingangssignalen entgegengesetzte Polarität haben, also invertiert sind. Bei dem Verstärker 35 gemäß Fig. 1 kann dieses Ergebnis dadurch erreicht werden, daß man im Kollektorkreis des Transistors 36 einen Lastimpedanz zum Erzeugen von Ausgangssignalen gesteuerter Verstärkung vorsieht. Eine solche Schaltung würde wie der in Fig. 1 dargestellte Verstärker 35 linear und symmetrisch arbeiten mit der Ausnahme, daß das Ruheausgangssignal des Transistors 36 bei Änderungen der Verstärkungssteuerspannung schwanken würde. Ein Einfluß solcher Schwankungen auf die Vorspannung nachfolgender Schaltungen kann dadurch verhindert werden, daß man die Ausgangssignale gesteuerter Verstärkung diesen Schaltungsanordnungen vom Kollektor des Transistors 36 über einen Gleichspannung sperrenden Kondensator zuführt.

Bezüglich des Eingangssignales invertierte und mit steuerbarem Verstärkungsgrad verstärkte Ausgangssignale kann man auch dadurch erhalten, daß man den Signaleingangstransistor 36 in der für den Transistor 38 dargestellten Weise schaltet. Der Kollektorkreis des Transistors 36 würde in diesem Falle also eine Lastimpedanz enthalten, an der die Signale gesteuerter Verstärkung auftreten, und es würde eine Gegenkopplung vom Kollektor zur Basis dieses Transistors sowie eine Verbindung von der Regelspannungsquelle zum Kollektor des Transistors 36 vorgesehen sein, alles entsprechend den für den Verstärker 35 der Fig. 1 erläuterten Prinzipien. In diesem Falle sollten dann in der Gegenkopplungsschaltung Maßnahmen zum Ableiten von Wechselspannungssignalen, z.B. nach Masse, vorgesehen sein. Außerdem brauchen in diesem Falle die Verbindungen zum Transistor 38 einschließlich des Widerstandes 48 und der Gegenkopplungsschaltung 45, 70 nicht vorgesehen sein, wobei dann der Kollektor des Transistors 38 an Masse läge und die Basis dos Transistors 38 geeignet vorgespannt würde.

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Claims

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RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Symmetrischer Verstärker mit steuerbarem Verstärkungsgrad

Patentansprüche

./ Symmetrischer Verstärker mit linear steuerbarem Verstärkungsgrad , enthaltend einen ersten und einen zweiten Verstärkertransistor, die jeweils eine Eingangselektrode, eine Ausgangselektrode sowie eine gemeinsame Elektrode enthalten, die mit der des anderen Transistors verbunden ist, einer Stromversorgungsanordnung zum Speisen der beiden Verstärkertransistoren mit Betriebsströmen, einer Lastimpedanz, die mit der Ausgangselektrode eines der Verstärkertransistoren gekoppelt ist,

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einer Anordnung, die eine erste Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung liefert, und einer Anordnung, die die erste Steuerspannung aufl die Stromversorgungsanordnung koppelt, um den Wert der Betriebsströme entsprechend dem Wert der Steuerspannung und damit die Signalverstärkung der Verstärkertransistoren zu ändern,

gekennzeichnet durch eine Anordnung (48), die auf die erste Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung anspricht und einen Hilfsstrom an die Lastimpedanz (46) liefert, der sich in einem Sinne ändert, der dem Sinne der durch die Steuerspannung verursachten Betriebsstromänderungen entgegengesetzt ist, und durch

eine Rückführungsschaltung (45, 70), die zwischen die Ausgangs- und die Eingangs-Elektrode des erwähnten einen Transistors (38) gleichstromgekoppelt ist und die Eingangselektrode dieses Transistors entsprechend der Ruhespannung an der Lastimpedanz (46) steuert.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Änderungen des Hilfsstroms im wesentlichen gleich dem Betrag der Änderungen des dem einen Transistor (38) zugeführten Betriebsstromes, die durch die Änderungen der Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung verursacht sind.
3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der aweite Verstärkertransistor <36, 38) diskrete Bauelemente enthalten.
4. Verstärker nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstärkenden Eingangssignale auf die Eingangselektrode eines der Verstärkertransistoren (36) gekoppelt ist und daß die Ausgangssignale an der Lastimpedanz (46) erzeugt werden.

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5. Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte eine Transistor der zweite Transistor (38) ist und daß die zu verstärkenden Eingangssignale der Eingangselektrode des ersten Transistors (36) zugeführt sind.
6. Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektrode, die Ausgangselektrode und die gemeinsame Elektrode der Basis, dem Kollektor bzw. dem Emitter der Verstärkertransistoren entsprechen; daß der erste und der zweite Transistor (36 bzw. 38) als Differenzverstärker geschaltet sind und daß die Stromversorgungsanordnung einen Stromquellentransistor {43) enthält, der eine den Emitterelektroden der Verstärkertransistoren (36, 38) gemeinsame Hauptstromstrecke aufweist.
7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Transistor dem zweiten Transistor (38) entspricht; daß die Eingangssignale auf die Basis des ersten Transi-Btors (36) gekoppelt sind und daß die Rückführungsschaltung einen Widerstand (45) enthält, der zwischen die Kollektorelektrode und die Basiselektrode des zweiten Transistors (38) gleichstromgekoppelt ist.
8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopplungs-Transistor (70) vorgesehen ist, um die kuegangssignale vom Kollektor de· eweiten Transistors (18) nuf eineh Verbraucher (75) eu koppeln, und daß die ftüekführungesehaltung (45» TO) einen Basiß-fimltterübergnng des fcopplungs-Traneietore (70) und den Widerstand (45) enthält» die in Reihe zwischen den Kollektor und die Basis dee zweiten Transistors geschaltet sind.
9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplung*-Tranei»tor (70) Ln EmitterfolgerschaLtung §«schaltet let.

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