DE3046246C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regelverstärker für Wechsel­ stromsignale, insbesondere für über Leitungen übertragene Videosignale, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE-AS 21 61 905 ist ein Verstärker zur automati­ schen Dynamikregelung beschrieben, bei dem als Regelstrecke die steuerbare Impedanz eines Feldeffekttransistors ver­ wendet ist, dessen Gate-Elektrode die Regelspannung zuge­ führt ist. Die Drain-Source-Strecke liegt in einem Quer­ zweig zum Signalweg. Mit der bekannten Schaltung sollen geringe nicht-lineare Verzerrungen von Tonsignalen er­ reicht werden.

Bei der Übertragung von Signalen, insbesondere von Video­ signalen, über Zweidrahtleitungen, tritt das Problem auf, daß dem Videosignal Störsignale überlagert sein können. Die Halbbildfrequenz kann z. B. dann als Störfrequenz auf­ treten, wenn die untere Grenzfrequenz einer Übertragungs­ strecke im Bereich der Halbbildfrequenz oder höher ist. Durch Klemmen mit der Zeilenfrequenz kann im allgemeinen ein dem Videosignal überlagertes niederfrequentes Störsi­ gnal beseitigt werden. Dies hat aber dann keinen Erfolg, wenn im Videosignalweg ein nicht-linearer Verstärker liegt. In diesem tritt nämlich eine Kreuzmodulation von Videosi­ gnal und Störsignal auf, die dazu führt, daß sich das Stör­ signal auch nach der Klemmung auswirkt. Vor allem Regelver­ stärker, die zum Ausgleich von Leitungsverlusten der Klemm­ schaltung vorgeschaltet sind, führen zu solchen Kreuzmodu­ lationen. Ähnliche Probleme treten auf, wenn dem Videosignal andere Störsignale, z. B. von Starkstromanlagen, überlagert sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regelverstärker für Wechselstromsignale, insbeson­ dere für über Leitungen übertragene Videosignale, zu schaffen, der auch dann ein von Kreuzmodulation weitgehend freies Ausgangssignal abgibt, wenn ihm ein mit einer hohen Störspannung überlagertes Nutzsignal zugeführt ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors außer dem Steuersignal der jeweilige Mittelwert der an der Source- und an der Drain-Elektrode auftretenden Signalspannungen zugeführt ist. Werden die über einen solchen Regelverstär­ ker geleiteten Videosignale einer Klemmschaltung zuge­ führt, so wird ein niederfrequentes Störsignal weitgehend unterdrückt.

Wegen der geringen nicht-linearen Verzerrungen eignet sich der neue Regelverstärker auch als Modulator, wobei anstelle des Steuersignals der Gate-Elektrode des Feld­ effekttransistors das Modulationssignal zugeführt wird.

Anhand der Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

In den Fig. 1 bis 4 sind Schaltbilder von Ausführungs­ beispielen der Erfindung dargestellt.

Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines Modulators, bei dem die Erfindung angewendet ist.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines Regelverstärkers, dem über einen Eingang E 1 ein Wechselstromsignal zugeführt ist, dessen Amplitude gesteuert werden soll. Es gelangt über einen Kondensator C 1 auf die Basiselektrode eines als Emitterfolger betriebenen Transistors TS 1, dessen Basisvorspannung mittels eines an der Speisespannung liegenden Spannungsteilers R 7, R 8 eingestellt ist. Die an seinem Emitter-Widerstand R 4 auftretende Spannung liegt an der Drain-Elektrode D eines Feldeffekttransistors FET, dessen Gate-Elektrode G über einen Widerstand R 3 ein an einen Eingang E 2 angelegtes Steuersignal zugeführt ist. Das an der Source-Elektrode S auftretende Ausgangssignal des Feldeffekttransistors FET steuert einen Transistor TS 2, der in Basisschaltung betrieben ist. Die Vorspannung für seine Basiselektrode, die über einen Kondensator C 3 wech­ selstrommäßig an Masse liegt, wird mittels eines Spannungs­ teilers R 9, R 10 gewonnen. Die an seinem Kollektorwider­ stand R 6 auftretende Spannung wird über einen Ausgang A abgegeben.

Zur Verringerung der am Feldeffekttransistor FET auftre­ tenden nicht-linearen Verzerrungen ist parallel zur Drain- Source-Strecke ein Spannungsteiler R 1, R 2 geschaltet, des­ sen Teilerverhältnis 1 : 1 beträgt. Am Abgriff des Span­ nungsteilers liegt der Eingang eines nicht-invertierenden Verstärkers V, dessen Ausgangssignal über einen Kondensa­ tor C 2 der Gate-Elektrode G des Feldeffekttransistors FET zugeführt ist. An dieser liegt daher stets der jeweilige Mittelwert zwischen den Signalspannungen an der Drain- und an der Source-Elektrode. Ein hoher Eingangswiderstand des Verstärkers V ermöglicht, die Widerstände R 1, R 2 hoch­ ohmig zu wählen, so daß auch im gesperrten Zustand des Feldeffekttransistors FET nur eine verschwindend kleine Signalspannung an den Emitter des Transistors TS 2 gelangt. Der Verstärker V, der zweckmäßig ein Emitterfolger ist, ist bei großer Bandbreite des Nutzsignals erforderlich. Bei geringerer Bandbreite kann er entfallen.

Der Verstärker nach Fig. 2 enthält wieder als aktive Ele­ mente die beiden Transistoren TS 1, TS 2, die in Kollektor- bzw. Basisschaltung betrieben sind, sowie den Feldeffekt­ transistor FET. Im Gegensatz zur Anordnung nach Fig. 1 ist der Emitterwiderstand des Transistors TS 1 als Spannungs­ teiler R 11, R 12 ausgebildet, wobei die Werte der Teil­ widerstände R 11, R 12 gleich sind. Am Abgriff dieses Spannungsteilers liegt wieder über einen Verstärker und einen Kondensator die Gate-Elektrode des Feldeffekttran­ sistors, der ferner das Steuersignal zugeführt ist. Die Source-Elektrode ist ebenso wie in der Schaltung nach Fig. 1 mit dem Emitter des Transistors TS 2 verbunden. Falls das Verhältnis der Werte der Widerstände R 11, R 12 gleich dem Verhältnis von Ausgangswiderstand des Transistors TS 1 zu Eingangswiderstand des Transistors TS 2 ist, wird der Basiselektrode des Transistors FET ein Wechselspannungs­ signal solcher Amplitude zugeführt, daß der Feldeffekt­ transistor praktisch keine nicht-linearen Verzerrungen an dem über ihn geleiteten Nutzsignal hervorruft.

In dem Verstärker nach Fig. 3 ist ein Spannungsteiler R 13, R 14 zwischen die Basiselektroden der Transistoren TS 1, TS 2 geschaltet. Ihm ist daher auf der einen Seite das Ein­ gangssignal zugeführt, auf der anderen Seite liegt er über dem Kondensator C 3 wechselstrommäßig an Masse. Seinem Ab­ griff ist über einen nicht-invertierenden Verstärker und einen Kondensator die Basiselektrode des Feldeffekttran­ sistors FET nachgeschaltet. Dieser ruft praktisch keine nicht-linearen Verzerrungen hervor, wenn das Verhältnis der Werte der Widerstände R 13, R 14 gleich dem Verhältnis des Ausgangswiderstandes des Transistors TS 1 zum Eingangs­ widerstand des Transistors TS 2 ist. Da der Ausgangswider­ stand eines Emitterfolgers und der Eingangswiderstand ei­ nes Transistors in Basisschaltung etwa gleich sind, haben auch die Widerstände R 13, R 14 gleiche Werte.

Während in der Schaltung nach Fig. 3 die Basisvorspan­ nungen der Transistoren TS 1, TS 2 in getrennten Spannungs­ teilern R 7, R 8 bzw. R 9, R 10 erzeugt werden, wird in der Schaltung nach Fig. 4 hierzu nur ein Spannungsteiler R 15, R 16 verwendet. Dessen Abgriff ist mit dem Abgriff des Spannungsteilers R 17 , R 18 verbunden, der zwischen die Basis­ elektroden der Transistoren TS 1, TS 2 geschaltet ist und von dem das Wechselstromsignal abgenommen wird, das dem Feld­ effektransistor zur Vermeidung nicht-linearer Verzerrun­ gen zugeführt wird. Da der Ausgangswiderstand des Transi­ stors TS 1 gleich dem Eingangswiderstand des Transistors TS 2 ist, sind auch die Werte des Widerstandes R 17 und der Parallelschaltung der Widerstände R 18, R 15 und R 16 gleich, denn die Widerstände R 15, R 16, R 18 liegen wechselspannungs­ mäßig alle mit einem Ende an Masse und ihre Parallelschal­ tung soll mit dem Widerstand R 17 einen Spannungsteiler mit dem Verhältnis 1 : 1 bilden.

Fig. 5 zeigt einen Modulator, bei dem das erfindungs­ gemäße Prinzip zur Verhinderung von nicht-linearen Ver­ zerrungen an Feldeffekttransistoren angewendet ist. Die Schaltung stimmt nahezu mit der nach Fig. 4 überein. Das zu modulierendes Signal wird dem Eingang E 1, das Trägersi­ gnal dem Eingang E 2 zugeführt. Anstelle des Verstärkers ist eine Addierstufe vorgesehen, deren Ausgang gege­ benenfalls über einen Kondensator mit der Basiselektrode des Feldeffekttransistors FET verbunden ist. Dieser Modu­ lator zeichnet sich dadurch aus, daß sein Ausgangssignal bei hohem Modulationsgrad einen geringen Anteil an stören­ den Frequenzen (Seitenbänder, Oberwellen) enthält.

Claims (10)

1. Regelverstärker für Wechselstromsignale mit einem Feld­ effekttransistor, dessen Drain-Source-Strecke zwischen einer Signalquelle und einem Signalempfänger liegt und des­ sen Gate-Elektrode ein Steuersignal zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Elektrode (G) außer dem Steuersignal der jeweilige Mittelwert der an der Source- und an der Drain-Elektrode auftretenden Signalspannungen zugeführt ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Innenwiderstand der Signalquelle (TS 1), der Drain-Source-Strecke des Feld­ effekttransistors (FET) und dem Eingangswiderstand des Signalempfängers (TS 2) ein Spannungsteiler (R 1, R 2) parallel geschaltet ist, dessen Teilerwiderstände (R 1, R 2) sich verhalten wie der Innenwiderstand der Signalquelle (TS 1) zum Eingangswiderstand des Signalempfängers (TS 2) und dessen Abgriff die Gate-Elektrode (G) nachgeschaltet ist.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verhältnis der Werte der Span­ nungsteilerwiderstände 1 : 1 ist.

4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Si­ gnalquelle ein Transistor (TS 1) in Kollektorschaltung und der Signalempfänger ein Transistor (TS 2) in Basis­ schaltung ist.

5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R 1, R 2) zwischen die Emitter der Transistoren (TS 1, TS 2) ge­ schaltet ist (Fig. 1).

6. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R 11, R 12) zwischen den Emitter des ersten Transistors (TS 1) und Masse geschaltet ist (Fig. 2).

7. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spannungsteiler (R 13, R 14) zwischen die Basiselektroden der Transistoren (TS 1, TS 2) geschaltet ist (Fig. 3).

8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abgriff des zwischen die Basiselektroden der Transistoren (TS 1, TS 2) geschal­ teten Spannungsteilers (R 17, R 18) mit dem Abgriff eines weiteren, zwischen die Versorgungsspannung geschalteten Spannungsteilers (R 15, R 16) geschaltet ist (Fig. 4).

9. Verstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den Abgriff des Spannungsteilers (R 1, R 2) und die Gate- Elektrode (G) des Feldeffekttransistors ein als Impedanz­ wandler dienender Verstärker (V) und gegebenenfalls ein Kondensator (C 2) geschaltet ist.

10. Verwendung eines Verstärkers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Modulator mit einer Addierstufe, deren erster Eingang an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossen ist und deren zweitem Eingang das Modulationssignal zuge­ führt ist und an deren Ausgang die Gate-Elektrode des Feld­ effekttransistors angeschlossen ist.