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Variabler aktiver Entzerrer
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur variablen
Entzerrung elektrischer Signale.
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Entzerrer werden beispielsweise in Zwischen- oder Endverstärkerstellen
von Nachrichtenübertragungssystemen zur Entzerrung des Frequenzgangs eines Übertragungsabschnittes
angewandt. Hierfür beispielsweise eingesetzte Bode-Entzerrer oder Resonanzentzerrer
enthalten Induktivitäten und sind deshalb schlecht integrierbar. Auch sind diese
Entzerrertypen, ebenso wie andere variable Dämpfungsentzerrer, verhältnismäßig schwierig
an vorgegebene Frequenzgänge der Dämpfung anzupassen, was unter anderem durch die
gegenseitige Beeinflussung der miteinander verkoppelten Bauteile bedingt ist. Diese
gegenseitige Beeinflussung der Bauteile, z.B. der einzelnen Resonanzkreise bei Resonanzkreisentzerrern,
kann nur durch einen erhöhten Schaltungsaufwand vermindert oder verhindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Entzerrung
elektrischer Signale anzugeben, die leicht integrierbar ist und mit verhältnismäßig
geringem Schaltungsaufwand eine einfache Entzerrung eines frequenzabhängig gedämpften
Signals gestattet.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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wEin Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist
beispielsweise die digitale Ubertragungstechnik. Sie ist aber auch zur Entzerrung
bestimmter analoger Signale, bei denen die Information nicht in der Amplitude enthalten
ist, geeignet, was beispiels-
weise bei frequenz- oder phasenmodulierten
Signalen der Fall ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im folgenden wird anhand der Fig. 1-3 die Erfindung näher erläutert,
wobei Fig.2 ein einfacheres Ausführungsbeispiel als Fig.1 zeigt. In Fig.3 sind die
Prequenzgänge der Verstärkung des Signals, wie sie gemäß der Schaltungsanordnung
nach Fig.2 beispielsweise realisierbar sind, dargestellt.
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In Fig.1 liegt'das zu entzerrende Eingangssignal ue, das bereits vorverstärkt
sein kann, zwischen der Basis eines Eingangstransistors TO und dem Bezugspunkt (Masse)
der Schaltungsanordnung. Der Kollektor des Eingangstransistors TO ist mit den Emittern
eines aus zwei Transistoren T1 und T2 bestehenden Differenzverstärkers, der Emitter
über einen Widerstand RO mit Masse verbunden. Die Kollektoren der Transistoren T1
bzw. T2 liegen über Widerstände R1 bzw. R2 am hier positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle
UB1. Die Basen der Transistoren T7 und T2 werden von einem Regelverstärker Vi, der
hier durch einen Operationsverstärker mit zwei Ausgängen dargestellt ist9 angesteuert.
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Der Eingangstransistor TO stellt eine Stromquelle dar.
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Der durch den Widerstand RO fließende Eingangsstrom der der der Eingangsspannung
ue proportional ist, verteilt sich auf die beiden Transistoren T1 und T2, je nach
dem, wie unterschiedlich diese vom Regelverstärker Vi angesteuert werden. Fließt
z.B. durch T1 der Strom α . ie (0 # α # 1), so fließt durch T2 der Strom
(1-α).ie. Bei gleich großen Widerständen R1
und R2 verhalten
sich die Spannungsabfälle an diesen Widerständen entsprechend der Stromaufteilung,
das heißt, der Spannungsabfall an Ri bzw. R2 ist oG uet bzw. (1- ue
ue und ie ist.
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Mit dem Kollektor des Transistors T1 sind die Basen einer ersten Gruppe
von Transistoren Teil, T12, ..., Tin und mit dem Kollektor des Transistors T2 die
Basen einer zweiten Gruppe von Transistoren T21, T22, ..., T2n verbunden. Die Emitter
der Transistoren der ersten Gruppe stehen über Impedanzen Z11, Z12, ..., Zin und
die Emitter der Transistoren der zweiten Gruppe über Impedanzen Z21, Z22 ...., Z2n
mit Masse in Verbindung. Die Kollektoren der Transistoren beider Gruppen sind an
dem Summationspunkt S zusammengeführt, der über eine Impedanz Z mit einer zweiten
Betriebsspannungsquelle UB2 verbunden ist und an dem die Ausgangsspannung ua abnehmbar
ist.
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Zur Entkopplung des Ausgangssignals ua von darauffolgenden Schaltungsteilen
ist ein Entkoppeltransistor T3 nachgeschaltet. Hierbei ist die Basis des Entkoppeltransistors
T3 mit dem Summationspunkt S, der Kollektor mit der Betriebsspannungsquelle UB2
und der Emitter über einen Widerstand R3, an dem nun die Ausgangsspannung ua' anliegt,
verbunden.
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Das Ausgangssignal ua' wird über einen Spitzenwertdea tektor D dem
ersten Eingang des Regelverstärkers V7, dessen Ausgänge die Basen der Transistoren
T1 und T2 ansteuern, zugeführt, so daß an diesem ersten Eingang das Potential der
jeweiligen Spitzenamplitude der Ausgangsspannung u a anliegt. Am zweiten Eingang
des Regel verstärkers V1 liegt eine Referenzspannung Uhr1.
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Entsprechend der Aufteilung der Anteile der an den
Widerständen
R1 bzw. R2 abfallenden Signalspannungen bzw. (1- s) ue verteilen sich diese auf
die erste bzw. zweite Gruppe von Transistoren Teil, T12, ..., T1n bzw. T21, T22,
...., T2n. Dementsprechend haben die Impedanzen Z11, Z12, ..., Z1n bzw. Z21, Z22,
..., Z2n einen größeren oder kleineren Einfluß auf den Frequenzgang des Signales.
Die Anzahl der Transistoren einer Gruppe ist beliebig und richtet sich nach der
Kompliziertheit, d.h. dem Detailreichtum des zu entzerrenden Frequenzgangs des Signals.
Ebenso ist der Aufbau der Impedanzen Z11, Z12 ...., Z12, ..., Z1n, Z21, Z22, ...,
Z2n und Z beliebig. Diese Impedanzen stellen also komplexe Zweipole dar, die im
einfachsten Fall lediglich aus ohmschen Widerständen oder aber auch aus mehreren
komplexen Widerständen aufgebaut sein können. Die den Prequenzgang des Signals formenden
Impedanzen Z11, Z12 ...., Z1n und Z21, Z22, ..., Z2n beeinflussen sich nicht, da
sie jeweils in den Emitterkreisen der Transistoren liegen und der Summationspunkt
S, an dem die einzelnen Signalanteile addiert werden, im Kollektorkreis der Transistoren
liegt.
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Näherungsweise gilt: U=U und ue = ue für RO = Ri = R2 Dann ist
Die Referenzspannung Ur1 des Regelverstärkers V1 ist von der gewünschten Spitzenamplitude
des Ausgangssignals
Ua abhängig.
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Fig.2 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung. Diese Anordnung eignet sich z.B. zum Entzerren von Digitalsignalen, die
einen aus Koaxialkabeln bestehenden Übertragungsabschnitt unterschiedlicher Länge
durchlaufen haben. Die erste bzw. zweite Gruppe von Transistoren des Frequenzgangformers
F in Fig.1 besteht hier in Fig.2 lediglich aus dem Einzeltransistor T11 bzw. T21.
Die ohmschen Widerstände ri, r2 und die Kapazität Ci bilden die Impedanz Zil, der
ohmsche Widerstand R21 die Impedanz Z21 und der ohmsche Widerstand R die Impedanz
Z.
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Da die gesamte Anordnung hier von einer einzigen Betriebsspannungsquelle
UB2 gespeist wird, liegt zur Einstellung der-Basisvorspannung die Basis des Transistors
Til am Spannungsteiler R4/R5 und die Basis des Transistors T21 am Spannungsteiler
R6/R7. Der zwischen dem Verbindungspunkt der Impedanz Zil mit dem Widerstand R21
und dem Bezugspunkt der Schaltungsanordnung eingefügte Widerstand r dient zur Arbeitspunkteinstellung
der beiden Transistoren T11 und T21.
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Damit durch diesen Widerstand r die Verstärkung der Signale nicht
beeinflußt wird, ist dieser durch die Kapazität Ci überbrückt.
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Der Regelverstärker V2 steuert in Fig.2 nur den einen Transistor T2
des Differenzverstärkers Ti, T2 mit der Steuerspannung u5 an. Die Basis des anderen
Transistors Ti liegt auf dem Potential einer Referenzspannung Uhr2, das etwa in
der Mitte des Regelbereichs der Steuerspannung uS liegt. Da der Eingangstransistor
TO als Stromquelle arbeitet, kann auch in diesem Fall der Transistor T2 das Eingangssignal
u e bzw. den daraus resultierenden Eingangsstrom ie bei einer
Steuerspannungus)
Ur2 übernehmen. Der Wert der Steuerspannung us ist jeweils von der Spitzenamplitude
des Ausgangssignals ua abhähgig.
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Fig.3 zeigt verschiedene Kurven, die die mögliche Verstärkung v des
Ausgangssignals u bzw. u zum Eina a gangssignal e in Abhängigkeit von der Frequenz
f einer Schaltungsanordnung nach Fig.2 darstellen. Wird das Eingangssignal u e infolge
entsprechender Steuerspannung u5 ausschließlich von dem Transistor T2 und damit
auch vom Transistor T21 übernommen, erhält man, bei gleich großen Widerständen R
und R21, die in Fig.3 mit vO bezeichnete Kurve, d.h. die Verstärkung ist für alle
Frequenzen v = 1. Dies stellt den einen Grenzfall der möglichen Anpassung der Schaltungsanordnung
an gegebene Dämpfungsverhältnisse dar. Den anderen Grenzfall zeigt die Kurve vi
in Fig.3. Dieser Verstärkungsverlauf wird erreicht, wenn infolge entsprechender
Steuerspannung u5 das Eingangssignal ue ausschließlich über den Transistor T1 und
damit über den Transistor T11 geleitet wird. Der Frequenzgang der Verstärkung des
Signals wird dann ausschließlich durch die Impedanz Zil bestimmt und stellt beispielsweise
den Ausgleich der Dämpfung einer maximal möglichen Länge (1) des vorhergehenden
Übertragungsabschnittes dar.
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Für Fig.2 gilt näherungsweise: ua' = ua a a ue' = ue für R0 = R1 =
R2 ua = R[α.( 1 - 1 ) + 1] Z11 R21 R21
Für R21 = R ist dann
- R Zil - Zil Die Schaltungsanordnung nach Fig.2 regelt also automatisch die Verstärkung
v des Signals in Abhängigkeit von der Länge 1 des durchlaufenen Ubertragungsabschnitts.
Mögliche Verstärkungsverläufe stellt die Fig.3 dar.
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Die Größe der am Regel verstärker V2 anliegenden Referenzspannung
ri richtet sich nach der Höhe der durch die Dimensionierung der Anordnung maximal
erzielbaren Spitzenamplitude des Ausgangssignals ua.
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L e e r s e i t e