DE3125199A1

DE3125199A1 - Fernseh-zwischenfrequenzverstaerker

Info

Publication number: DE3125199A1
Application number: DE19813125199
Authority: DE
Inventors: Jack Rudolph Flemington N.J. Harford
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-04-01
Also published as: IT1136891B; CA1168320A; AU7198881A; JPS5744310A; GB2079078A; JPS6335121B2; US4366443A; AT395501B; FR2485848A1; IT8122497A0; GB2079078B; AU539565B2; ATA286381A; DE3125199C2; FR2485848B1

Description

RCA Docket No. 74957
Serial Number 163 143
filed 26. Juni 1980

Fernseh-Zwischenfrequenzverstärker

Die Erfindung bezieit sich auf Zwischenfrequenzverstärker für Fernsehzwecke, und betrifft insbesondere einen mehrstufigen ZF-Verstärker, bei welchem zwei Verstärkungsregelmöglichkeiten vorteilhafterweise kombiniert sind, so daß sich ein hochverstärkendes Verstärkersystem ergibt, welches minimale Intermodulations- und Amplitudenverζerrungen und einen niedrigen Stromverbrauch aufweist.

In einem üblichen Fernseh-ZF-Verstärkerteil werden normalerweise mehrere Verstärkerstufen hintereinander geschaltet, um eine hohe Verstärkung für das ZF-Signal zu ergeben, welches von der Tuner- und Mischschaltung zugeführt wird. Da dieses ZF-Signal unterschiedliche Signalstärken haben kann, werden · generell ein oder irehrere Verstärkerstufen hinsichtlich ihres Verstärkungsgrades geregelt, so daß die letzte ZF-Verstärker-

stufe ein Signal im wesentlichen konstanter Stärke an
den Videodemodulator liefert.

Wenn jedoch die Verstärkung der geregelten Stufe oder
Stufen in üblicher Weise vorwärts oder rückwärts geregelt .wird, dann verändern sich die Arbeitspunkte der Verstärkerstufen notwendigerweise, wenn sich die in den Verstärker-'stufen' fließenden Gleichströme ändern.' Diese Gleichstrom-Arbeitspunktverschiebungen übertragen sich auf die nachfolgenden Stufen im Verstärker, wenn diese Stufen galvanisch miteinander gekoppelt sind, wie es derzeit üblich ist. Man erhält dann unerwünschte Änderungen der Arbeitspunkte auch der nachfolgenden Stufen, wenn die sich verändernden Gleichströme durch die hintereinander geschalteten Verstärkerstufen
übertragen werden. Weiterhin verursachen die Gleichströme Änderungen im Gleichspannungspegel des verstärkten Signals, welche die Wirkungsweise des Videodemodulator und der
Regelschaltung nachteilig beeinflussen können. Es besteht daher das Bedürfnis nach einer derartigen Verstärkungsregelung des ZF-Verstärkers, daß Verschiebungen der Arbeitspunkte der Verstärkerelemente vermieden werden.

Die Erfindung sieht nun einen ZF-Verstärker vor, bei welchem die Verstärkungsregelung durch Veränderung der Wechselstromimpedanzen veränderbarer Impedanzeinrichtungen durchge- . führt wird, welche als Last- und Emittergegenkopplungsimpedanzen für Verstärkertransistoren geschaltet sind. Den "veränderbaren Impedanzeinrichtungen.werden veränderbare
Verstärkungsregelgleichströme zur Veränderung ihrer Impedanz zugeführt. Praktisch die gesamten Verstärkungsregelgleichströme fließen durch die veränderbaren Impedanzeinrichtungen in Stromwegen, welche von den verstärkenden Transistoren getrennt sind, und dabei wird eine nennenswerte Veränderung der Arbeitspunkte dieser verstärkenden Transistoren

vermieden. Weil die Arbeitspunkte der verschiedenen Stufen bei der Verstärkungsregelung praktisch unbeeinflußt bleiben, können die einzelnen Stufen so bemessen werden, daß sie bei optimalen, praktisch unveränderlichen Vorspannungs-. punkten arbeiten. Die veränderbaren Impedanzeinrichtungen, welche bei den erfihdungsgemäßen Verstärken benutzt werden, können entweder als Kollektorlasten oder als Emitterimpedanzen für die verstärkenden Transistoren geschaltet werden. Sind sie als Kollektorlasten geschaltet, dann erreicht man die Verstärkungsregelung durch Veränderung der Lastlinien (Arbeitsgeraden) der Verstärker. Schaltet man sie dagegen als Emitterimpedanzen, dann erreicht man die Verstärkungsregelung durch eine Veränderung der Emittergegenkopplung . Zur Verringerung der Verstärkung einer Verstärkerstufe mit veränderbarer Kollektorlast wird der Verstärkungsregelstrom erhöht, welcher der veränderbaren Impedanzeinrichtung zugeführt wird; zur Verringerung der Verstärkung einer emittergegengekoppelten Verstärkerstufe wird der Verstärkungsregelstrom herabgesetzt, welcher der veränderbaren Impedanaeinrichtung zugeführt wird. Wenn man nur Stufen mit veränderbarer Kollektorlast verwendet, dann würde man für minimale Verstärkung einen maximalen Verstärkungsregelstromfluß benötigen; entsprechend würde man bei ausschließlicher Verwendung von emittergegengekoppelten Stufen bei maximaler Verstärkung einen maximalen Verstärkungsregelstrom benötigen. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung werden diese beiden Techniken der Verstärkungsregelung in jeweils verschiedenen Verstärkerstufen angewandt, und damit verringert man den Maximalbetrag des Verstärkungsregelstroms, der bei irgendeinem bestimmten Punkt des VerstärkungsregelVorgangs gebraucht wird, und man verringert dadurch auch den Stromverbrauch des Regelsystems.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in einem ZF-Verstärker drei geregelte Stufen verwendet.

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In den ersten beiden Stufen erfolgt die Verstärkung über eine veränderbare Kollektorlast, und' die letzte Stufe· benutzt eine geregelte Emittergeg.enkopplung. Da die veränderbaren Impedanzeinrichtungen in den Emitterkreis der letzten Verstärkerstufe geschaltet sind, verursachen sie keine Amplitudenintermodulationsverzerrung in den verstärkten Signalen, welche auftreten könnte, wenn sie an den Kollektor des Transistors der dritten Stufe angeschlossen wäre, wo Signale hohen Pegels auftreten. Die bevorzugte Aus- · führungsform macht auch von einer Reihefolge der Verstär-' kungsherabsetzung Gebrauch, bei welcher' die veränderbaren Impedanzelemente der letzten Stufe gesperrt werden, ehe das der ersten und zweiten Stufe zugeführte ZF-Signal seine Maximalamplitude erreicht hat, und dadurch wird weiterhin sichergestellt, daß die letzte Verstärkerstufe bei starkem Signal keine Verzerrung im verstärkten Signal entstehen läßt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines dreistufigen ZF-Verstärkers, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist und

Fig. 2 eine Veranschaulichung der Erfordernisse für den Verstärkungsregelström bei der Schaltung nach Fig. T. ·

Gemäß Figur 1 sind drei ZF-Differenzverstärkerstufen 1, 100 und 200 in Reihe geschaltet, und ein Rückkopplungszweig 300 verläuft von der dritten Stufe 200 zur .ersten Stufe 100. Die drei Stufen werden durch Regelströme in ihrer Verstärkung geregelt, welche von einer Regelschaltung 40 zugeführt werden, während eine Vorspannungsschaltung 70 Vorspannungen für den Verstärker liefert.

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Über die Eingangsanschlüsse 32 und 34, welche mit den Basen von Puffertransistoren 50 und 52 der ersten Stufe 1 gekoppelt sind, werden Video-ZF-Gegentaktsignale zugeführt. Die Kollektoren der Puffertransistoren 50 und 52 sind mit der Vorspannungsschaltung 70 gekoppelt, und ihre Emitter sind an die Basen verstärkender Transistoren TO und 12 angeschlossen. Die Vor-spannung der Emitter-Basis-Strecken der Transistoren 50 und 10 sowie 52 und 12 erfolgt über Widerstände 54, 56"und 58. Ein Masse-Gleichstromrückschluß für die Emitter der Transistoren 10 und 12 verläuft über Widerstände 66, 67 und 69 und einen Pinch-Widerstand 68. Der Pinch-Widerstand 68 dient auch zur Stabilisierung von Stromverstärkungsschwankungen (beta) der Transistoren der ersten Stufe, die zwischen einzelnen Schaltungen bei einer Massenherstellung der Verstärker in integrierter Form auftreten können.

Die Wechselstrom-Emitterimpedanz der Transistoren 10. und 12 wird durch einen Widerstand 62 und einen Anhebungskondensator 64 bestimmt, welche in Parallelschaltung zwischen den Emittern dieser Transistoren liegen. Jeder Verstärkertransistor 10 oder 12 hat eine Lastimpedanz mit einem zwischen seinen Kollektor und die Vorspannungsschaltung 70 gekoppelten Widerstand 18 bzw. 20, und ein veränderbares Impedanzelement. Der Kollektor des Transistors 10 ist mit der Basis eines veränderbaren Impedanzelementes 14 und der Kollektor des Transistors 12 mit der Basis eines veränderbaren Impedanzelementes 16 gekoppelt. Die veränderbaren Impedanzelemente 14 und' 16 sind mit ihren Kollektoren an ein Bezugspotential (Masse) geschaltet, und ihren zusammengeschalteten Emittern wird über einen Widerstand 22 von der Regelschaltung 40 ein Regelstrom zugeführt.. ■

Die Ausgangssignale an den Kollektoren der Verstärkertransistoren 10 und 12 werden galvanisch auf die Basen von Puffertransistoren 150 und 152 der zweiten Verstärkerstufe 100 gekoppelt. Die zweite Verstärkerstufe. 100 ist ähnlich wie die■

erste Verstärkerstufe 1 aufgebaut, und einander entsprechende Schaltungselemente sind mit denselben Bezugsziffern, gegenüber der ersten Stufe allerdings um 100 erhöht, bezeichnet. Die zweite Stufe 100.unterscheidet sich von der ersten Stufe insofern, als .sie keinen Anhebungskondensator oder pinch-Widerstand enthält. Zwischen den Emitterwiderstarid 169 und Masse ist eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 170 geschaltet, welche mit den Verstärker- und Puffertransistoren in der zweiten Stufe zusammenarbeitet, um den Kollektoren der Transistoren 10 und 12 zu Vorspannungs- und Temperaturstabilisierungszwecken einen Gleichsspannungsterm von

3V, zuzuführen. Man kann sehen, daß der Kollektor des be '

Transistors 10 über die Basis-Emitter-Übergänge der Transistören 150 und 110 und den Halbleiterübergang der Diode 170 gleichvorgespannt sind. Entsprechend erhält der Kollektor des Transistors 12 eine Gleichvorspannung über die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 152 und 112 und den Halbleiterübergang der Diode 170.

Aufbau und Betriebsweise der ersten beiden Verstärkerstufen 1 und 100 sind im einzelnen in der US-Patentanmeldung Nr. 143 032 beschrieben, welche am 23. April 1980 unter der' Bezeichnung "VARIABLE LOAD IMPEDANCE GAIN-CONTROLLED AMPLIFIER" eingereicht worden ist.

Wie dort erläutert ist, wird die Verstärkung der Verstärkerstufen verändert durch Veränderung der Spannung und damit des Stromes, welche den veränderbaren Impedanzelementen 14, 16 und 114 und 1.16 zugeführt wird. Bei maximaler Verstärkung wird diesen Elementen wenig oder gar kein Strom zugeführt, und ihre Basis-Emitter-WechselStromimpedanz ist relativ hoch. Die Impedanz liegt parallel zu jeweils einem Kollektorlastwiderstand 18, 20, 118 oder 120, und die kombinierten Impedanzen bestimmen die Lastlinie (Arbeitsgrade) des Verstärkers. Wenn die Amplitude des den Verstärkern zugeführten

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ZF-Signals anwächst, dann wächst auch der den veränderbaren Impedanzelementen von der Regelschaltung 40 zugeführte Strom. Dies führt zu einem Absinken der Basis-Emitter-Impedanzen dieser Elemente, da in ihren Basis-Emitter-Zonen Ladung gespeichert wird. Infolge der absinkenden Impedanz dieser Elemente verringert sich die Kollektorimpedanz der Verstärkertransistoren "10, 12, 110, 112, welche ihre Lastlinien in Richtung niedrigerer Verstärkung verschieben. Wenn die Verstärkerstufen bei völlig herabgesetzter Verstärkung arbeiten, dann hat der den veränderbaren Impedanzelementen zugeführte Strom einen maximalen Wert, der in der Größenordnung einiger Milliampere liegt. Die Hauptstromwege für den von der Regelschaltung 40 gelieferten Strom verlaufen durch die Emitter-Kollektor-Strecken der veränderbaren Impedanzelemente 14, 16, 114 und 116. Damit fließt praktisch kein Verstärkungsregelgleichstrom von der Regelschaltung •in die Kollektoren der Verstärkertransistoren 10, 12, 110 und 112. Die Gleichvorspannung der Verstärkertransxstoren ist daher praktisch konstant, wenn die Bereiche der Verstärkungsregelung der Verstärkerstufen durchlaufen werden.

Die Kollektoren der Verstärkertransistoren 110 und 112 der zweiten Stufe sind jeweils galvanisch mit den Basen von Puffertransistoren 250 und 252 der dritten Verstärkerstufe 200 gekoppelt. Die Kollektoren der Puffertransistoren und 252 werden von der Vorspannungsschaltung 70 vorgespannt, und ihre Emitter sind über Widerstände 254, 256 und 258 an Masse geführt. Die Emitter der Puffertransistoren 250 und 252 sind auch jeweils an die Basen.der Verstärkertransistoren 210 bzw. 212 geführt.

Die Kollektoren der Verstärkertransistoren 210 und 212 sind jeweils über Lastwiderstände 218 und 220 mit der Vorspannungsquelle 70 verbunden. Die Emitter der Verstärkertransistoren 210 und 212 liegen über Widerstände 262, 264, 266 an Masse. Zwischen dem-Widerstand 266 und Masse ist eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 270 geschaltet, welche eine ähnliche Funktion wie die Diode 170 ausübt und mit den Puffer- und Verstärkertransistoren 250, 252, 210 und 212 zusammenwirkt, um an die Kollektoren der Verstärkertransistoren 110 und 112 der zweiten Stufe einen Ruhegleichspannungsanteil von 3V, zu liefern.

Zwischen die Emitter der Transistoren 210 und 212 ist ein Widerstand 260 geschaltet. Die Emitter der Transistoren 210 und 212 sind auch mit den Basen jeweils veränderbarer Impedanzelemente 214 bzw. 216 gekoppelt, deren Kollektoren an Masse geführt sind, während ihren Emittern über einen Widerstand 222 von der Regelschaltung 40 ein Verstärkungsregelstrom zugeführt wird.

Die dritte Verstärkerstufe 200 entspricht in Aufbau und Betriebsweise dem in der US-Patentanmeldung Nr, 143 035 beschriebenen Verstärker (Anmeldetag 23. April 1980, Bezeichnung "VARIABLE EMITTER DEGENERATION GAIN-CONTROLLED AMPLIFIER").

Der Emitterwiderstand jeden Verstärkertransistors enthält den halben Wert des Widerstandes 260 (wegen des komplementären Betriebs .der Verstärkertransistoren aufgrund der Gegentakt-ZF-Signale) in Parallelschaltung mit der Basis-Emitter-Impedanz eines veränderbaren Impedanzelementes und eines weiteren Vorspannungswiderstandes. Die veränderbaren Impedanzelemente 214 und 216 können in gleicher Weise wie die veränderbaren Impedanzelemente 14, 16, 114 und 116 aufgebaut sein und sind gekennzeichnet durch eine Basis-Emitter-Wechsel-

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impedanz, welche abnimmt, wenn der ihnen vondsr Regelschaltung 14 zugeführte Strom ansteigt. Bei maximaler Verstärkung der dritten Verstärkerstufe 200 hat der den veränderbaren Impedanzelementen zugeführte Strom ein Maximum, Dies ergibt eine.niedrige Emitterimpedanz für die Verstärkertransistc— ren 214 und 216, so daß die Emittergegenkopplung relativ niedrig wird. Wenn der Verstärkungsregelbereich des Verstärkers in Richtung auf minimale Verstärkung durchlaufen wird, dann nimmt der den veränderbaren Impedanzelementen zugeführte Strom ab, und dadurch erhöht sich die von diesen Elementen dargestellte Wechselstromimpedanz für die Verstärkertransistoren. Die Emittergegenkopplung wird größer, und damit wird der Verstärkungsgrad der Verstärkung verringert. Wie im Falle"der zuvor beschriebenen ver- . · änderbaren Impedanzelemente verläuft die Hauptstromstrecke für den von der Regelschaltung 40 gelieferten Regelstrom über die Emitter-Kollektor-Strecken der Elemente 214 und 216," wodurch Veränderungen der Gleichvorspannung der Verstärkertransistoren 210 und 212 minimal werden, wenn der Verstärkungsregelbereich der Verstärker durchlaufen wird. " . ■

An den Kollektorlastwiderständen 218 und 220 entsteht ein verstärktes ZF-Signal, welches von den Kollektoren der Transistoren 210 und 212 über Transistoren 301 und 303 einem Videodemodulator 400 zugeführt wird. Die Transistoren 301 und 303. sind als Emitterfolger geschaltet, und ihren Kollektoren wird von der Vorspannungsschaltung 70 eine Betriebsspannung zugeführt, während ihre.Emitter über entsprechende Widerstände 304 und 306 an Masse liegen. Diese Transistoren dienen als Puffer für die Lastwiderstände-218 und 220 der.dritten Verstärkerstufe 200 gegen die Eingangsimpedanz des Videodemodulator, und sie sorgen für eine niederohmige Quelleni'mpedanz an ihren Emittern. Die Emitter der Transistoren 3OT und 303 sind auch an den Rückkopplungszweig 300 angekoppelt. Die Transistoren 301 und 303 liefern

einen Ruhegleichspannungsbeitrag an den Kollektoren der Transistoren 210 und 212 von 3V, zusammen mit den

be

Transistoren 10, 50, 12 und 52 der ersten Stufe und dem Rückkopplungszweig 300.

Der Rückkopplungszweig weist zwei Gleichstromwege auf, für jede Seite des symmetrischen Verstärkers einen. Zwischen den Emitter des Transistors 301 und die Basis, des Transistors 52 der.ers.ten Stufe ist ein Rückkopplungszweig mit in Reihe geschalteten Widerständen 318, 314, 324 und 328 geschaltet. Ein zweiter Rückkopplungsweg mit in Reihe geschalteten Widerständen 310, 316, 326 und 330 liegt zwischen dem Emitter des Transistors 303 und der Basis des Transistors 50.

Der Rückkopplungszweig 300 enthält zwei Entkopplungsschaltungen, welche die verstärkten Ausgangs-ZF-Signale gegen den Eingang der ersten Stufe entkoppeln. Eine erste Entkopplungsschaltung enthält Pufferwiderstände 310 und und'einen Kondensator 312, und eine zweite Entkopplungsschaltung enthält Pufferwiderstände 314 und 316 und Uberbrückungskondensatoren 322 und 320. Die Widerstände 310 und 318 isolieren den Ausgang an den Emittern der Transistoren 301 und 303 gegen den Kondensator 312. Der Kondensator ist über die beiden Gleichstromwege gekoppelt, um die aus diesen Wegen entstehenden komplementären ZF-Signale erheblich zu dämpfen. Jegliche restlichen ZF-Signalkomponenten, welche an den beiden Belägen des Kondensators 213 auftreten, werden dann über die Pufferwiderstände 314 bzw. 316 den Uberbrückungskondensatoren 322 bzw. 320 zugeführt. Die uberbrückungskondensatoren 322 und 320 leiten dann jegliche restliche ZF-Signalkomponenten nach Masse ab. Die Entkopplungsschaltungen wirken als Tiefpaßfilter für die ZF-Signale mit Grenzfrequenzen unterhalb des gewünschten ZF-Signalbereiches, so daß praktisch nur Gleichspannungssignale zu den Pufferwiderständen 324 und 326 gelangen. Die Werte

der Widerstände sind so gewählt, daß die Rückkopplungsgleichspannungssignale nicht über einen Pegel hinaus gedämpft werden, bei welchem sie den gewünschten Grad an Rückkopplungskompensation in der ersten Stufe 1 bewerten.

Die Pufferwiderstände 324 und 326 sind über Anschlüsse 334 und 332 und Isolationswiderstände 328 bzw. 330 mit den Eingangstransistoren 52 und 50 gekoppelt. Zwischen den Anschlüssen 332 und 334 liegt ein weiterer überbrückungskondensator 333. Die Isolationswiderstände 328 und 330 dienen der Isolation der Eingänge der ersten Verstärkerstufe 100 gegen den Überbrückungskondensator 330. Der Überbrückungskondensator 333 bestimmt zusammen mit den Widerständen 324, 314, 318 und 326, 316, 310 den Punkt für den Verstärkungsgrad 1 des ZF-Verstärkers und der Rückkopplungsschleife, um die Stabilität des Systems sicherzustellen." Die Rückkopplungsschleife ist in näheren Einzelheiten in der US-Patentanmeldung 263 144 beschrieben, welche unter der Bezeichnung "TELEVISION INTERMEDIATE FREQUENCY AMPLIFIER WITH FEEDBACK STABILIZATION" am 26. Juni 1980 eingereicht worden ist.

Im Gegensatz zu einigen bekannten ZF-Verstärkersystemen benötigt der erfindungsgemäß ZF-Verstärker keinen zusätzlichen Verstärker im Rückkopplungs zweig 300·. Ein solcher zusätzlicher Verstärker war bei den bekannten Schaltungen notwendig, weil diese wegen der ausschließlichen Verwendung von emittergegengekoppelten Verstärkerstufen eine niedrige Gleichspannungsverstärkung haben. Verringert man die Ver- · Stärkung dieser Stufen, dann verringert sich auch die Gleichspannungsverstärkung, und daher wird ein zusätzlicher Verstärker zur· Verstärkung des Rückkopplungsgleichspannungssignals benötigt. Von den drei Verstärkerstufen der erfindungsgemäßen Schaltung benutzt nur die dritte Stufe eine Verstärkungsregelung über die Emittergegenkopplung. Die Gleich-

Spannungsverstärkung der dritten Stufe wird hauptsächlich bestimmt durch die Emitterwiderstände 260, 262 und 264, und damit hat die dritte Stufe eine hohe Eingangsimpedanz und eine Niederfrequenzverstärkung von etwa 10 db. Die erste und zweite Verstärkerstufe, welche zur Verstärkungsregelung ihre Lastlinien verändern, haben jeweils Gleichspannungsverstärkungen von äbwa 20 db. Die Gleichspannungsverstärkung der drei, hintereinander geschalteten Stufen wird über den vollen Bereich der Verstärkungsregelung gut konstant gehalten und ändert sich über diesen ganzen Bereich um nicht mehr als 6 db. Diese Stabilität der Gleichspannungsverstärkung beruht darauf, daß die Gleichvorspannung der Verstärkerstufen nicht verändert wird, weil veränderbare Impedanzelemente benutzt werden, deren Regelung die Gleichvorspannung der Verstärkertränsistören praktisch nicht beeinflußt.

Durch Anwendung einer Verstärkungsregelung über eine veränderbare Lastlinie an der Kollektorseite in den ersten beiden Verstärkerstufen und durch eine geregelte Emittergegenkopplung in der dritten Stufe wird der maximale Wert des für die Verstärkungsregelung benötigten Stromes und damit der Leistungsverbrauch in der erfindungsgemäßen ZF-Verstärkerschaltung herabgesetzt. Der Regelstrom wird den veränderbaren Impedanzelementen der ersten beiden Stufen über einen gemeinsamen Anschluß 42 der Regelschaltung' 40 zugeführt. Der Verstärkungsgrad dieser beiden Stufen wird durch Erhöhung des Regelstroms herabgesetzt. Der Regelstrom wird den veränderbaren Impedanzelementen der dritten Stufe über einen getrennten Anschluß 44 zugeführt, und der Verstärkungsgrad dieser-'.Stufe wird herabgesetzt, indem der Stromfluß des der dritten Stufe von der Regelschaltung 40 zugeführten Stromes herabgesetzt wird.

Ein Beispiel der Wirksamkeit des Regelstromes bei dem hier

beschriebenen ZF-Verstärkersystem ist in Figur 2 veranschaulicht, wo die ausgezogene Linie 502 die Größe des Regelstroms über de;n Verstärkungsregelbereich der Schaltung nach Figur 1 darsteLlt und die gestrichelte Linie 504 die Größe des Regelotroms veranschaulicht, welcher bei einem nur über die Emitte.rgegenkopplung geregelten System nach dem Stand der Technik zeigt und die gepunktete Linie 506 die Größe des Regelstroms veranschaulicht, der bei einem nur kollektorseitig über die Lastlinien verstärkungsgeregelten ZF-Verstärker wiedergibt. Für das hier beschriebene Beispiel sei angenommen, daß.die Verstärkung des Verstärkers von maximaler zu minimaler Verstärkung reduziert wird und daß die dritte Stufe zuerst in ihrer Verstärkung herabgesetzt wird, und erst danach die Verstärkungsgrade der ersten und zweiten Stufe gleichzeitig verringert werden.

Wenn alle drei Verstirkerstufen in der bekannten Weise mit Emittergegenkopplung arbeiten würden oder die geregelte .Emittergegenkopplungsstufe benutzen würden, wie sie für die dritte Stufe 2OD veranschaulicht ist, dann würden'.'.alle drei Stufen gleichzaitig einen maximalen Verstärkungsregelstrom für maximale Verstärkung benötigen, und dieser wäre mit Bezug auf Figur 2 mit 8 mA pro Stufe, insgesamt also mit 24 inA, anzusetzen. Wird der Regelbereich in Richtung minimaler Verstärkung durchlaufen, dann nimmt der Regelstrom " · von 24 mA auf 0 mA ab, wie es die gestrichelte Linie 504 zeigt. Wenn andererseits alle drei Stufen in der Art der Stufen 1 und 100 aufgebaut wären; also kollektorseitig angeschlossene geregelte Impedanzelemente benutzen würden, dann würde für maximale Verstärkung kein Regelstrom notwendig und bei minimaler Verstärkung benötigte man die gesamten 24 mA. .

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Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung benötigen für maximale Verstärkung die kollektorseitig geregelten Stufen keinen Regelstrom, und' die dritte Stufe benötigt ihren maximalen Regelstrom von 8 mA. Mit zunehmender Herabsetzung der Verstärkung sinkt der der dritten Stufe zugeführte Regelstrom während des anfänglichen TeJIs der Verstärkungsverringerung auf 0. Wenn die Verstärkung dritten Stufe vollständig herabgesetzt wird, dann liefert die Regelschaltung keinen Regelstrom an den Verstärker. Während des letz-· ten Teils der Verstärkungsreduzierung wird zunehmend Strom an die ersten und zweiten Stufen geliefert, wenn deren Verstärkungsregelbereich in Richtung minimaler Verstärkung durchlaufen werden. Bei minimaler Verstärkung teilen schließlich die erste und zweite Stufe den Regelstrom von 16 mA zwischen sich auf. Man sieht, daß der Regelstrombedarf niemals größer als 16 mA ist, und dies bedeutet eine Verbesserung gegenüber dem maximalen Bedarf von 24 mA bei den anderen Schaltungen.

Man sieht, daß die Regelstromlinie 502 ihre Richtung an demjenigen Punkt ändert, wo,der der dritten Stufe zugeführte Strom den Wert Null erreicht und der Stromfluß in der ersten und zweite Stufe beginnt. Dies erfordert eine präzise Kontrolle der Regelschaltung, damit sichergestellt wird, daß der übergang der Verstärkungsregelung von der dritten auf die erste und zweite Stufe ohne jegliche Diskontinuität in der Regelabfolge vor sich geht. Jedcch ist eine Präzision bei einer tatsächlichen Ausführung der Schaltung nach Fig. 1 nicht leicht erreichbar. Daher wird bei einer bevorzugten Ausführungder Erfindung der Regelstrom für die dritte Stufe auf etwa 4 mA herabgesetzt, und an diesem Punkt beginnt in der ersten und zweiten Stufe Regelstrom zu fließen. Damit wird ein weicher Übergang der Verstärkungsregelung von der dritten auf die erste und zweite Stufe sichergestellt. Danach wird der Regelstrom für die dritte Stufe auf Null herabgesetzt

und der ersten und zweiten Stufe wird zunehmend Strom zugeführt. Der Regelstrom für die erste und zweite Stufe erreicht bei minimaler Verstärkung seinen maximalen Wert· von 1 6 itiA.

Es sei bemerkt, daß die Reihenfolge der VerStärkungsverringerung, wie sie bei der Schaltung gemäß Fig. 1 angewandt wird, nicht notwendigerweise so sein muß, wie sie beim obigen Beispiel veranschaulicht ist. So kann die Ver-• Stärkungsregelung der Verstärkerstufen etwa auch gleich-'zeitig oder in irgendeiner anderen gewünschten Reihenfolge vor sich gehen."Beispielsweise können die Verstärkerstufen auch gleichzeitig oder in irgendeiner anderen gewünschten Reihenfolge geregelt werden. Auch können die kollektor- oder emitterseitig geregelten Stufen in einer anderen Reihenfolge angeordnet sein, als es Figur 1 zeigt, wo die ersten beiden Stufen kollektorseitig und die dritte Stufe emitterseitig geregelt wird. Jedoch stellt die Anordnung nach Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform dar, bei welcher die erste Stufe kollektorseitig und die dritte Stufe emitterseitig. geregelt ist. Durch Schaltung der veränderbaren Impedanzelemente als Kollektorlasten in der ersten Stufe bleibt die Eingangsimpedanz der ersten Stufe über den Verstärkungsregelbereich praktisch konstant. Dies ist wichtig, weil die stabile Eingangsimpedanz nicht zu Fehlabstimmungen vorangehender Selektionsschaltungen im Fernsehempfänger führt, was andernfalls bei Anwendung einer Emittergegenkopplungsregelung in der ersten Verstärkerstufe der Fall sein kann. Weiterhin entstehen die am weitesten verstärkten ZF-Signale an den Kollektoren der Verstärkertransistoren 210 und 212 der dritten Stufe. Würde man die veränderbaren Impedanzelemente in die Kollektorkreise dieser Transistoren anstatt in die Emitterkreise· schalten, dann würde die Zuführung der hoch-

pegeligen ZF-Signale zu diesen Elementen Intermodulations-Verzerrungen in den Ausgangssignalen ergeben. Dies wird dadurch verhindert, daß man die Elemente für die Emittergegenkopplungsregelung in der dritten Verstärkerstufe 200 verwendet. Durch die Verstärkungsherabsetzung schließlich in der dritten Stufe, wie bei dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Beispiel, werden schließlich die veränderbaren Impedanzelemente 214 und 216 dann gesperrt, wenn der Pegel der von der zweiten Stufe der dritten Stufe zugeführten "Signale noch niedrig sind. Damit sind bei starken Signalen, wo das Auftreten von Intermodulationsverζerrungen am wahrscheinlichsten sind, die Elemente 214 und 216 vollständig gesperrt, und· man vermeidet die Möglichkeit, daß durch die Regelung dieser Elemente Intermodulationsverzerrungen im System auftreten. . ■ '

Claims

Patentansprüche

/I .J Zwischenf requenzverstarkerscha... tung für Fernsehzwecke mit einer ersten und'einer zweiten Verstärkerstufe, dadurch gekennzeichnet , daß .die erste und zweite Verstärkerstufe in Kaskade geschaltet sind, daß die erste Verstärkerstufe (1) einen in Emittergrundschaltung arbeitenden ersten Verstärkertransistor (10), eine zwischen den Kollektor des ersten Transistors und eine Betriebs¹-spannungsquelle (70) geschaltete erste Impedanz (18), durch welche ein erster Gleichstrom fließt, und eine parallel mit der ersten Impedanz (18) geschaltete erste ·■ Verstärkungsregeleinrichtung (14), die auf Änderungen eines ersten Verstärkungsregelstroms anspricht und Verstärkungs- . änderungen in der ersten Verstärkerstufe (10) bewirkt,

die in entgegengesetztem Sinne wie die Änderungen des ersten Verstarküngsregelstroms verlaufen, bei vernachlässigbaren Störungen der Größe des ersten Gleichstroms/ aufweist, und daß die zweite, mit der ersten Verstärkerstufe (1) in Kaskade geschaltete zweite Verstärkerstufe (200) einen zweiten in Emittergrundschaltung betriebenen Verstärkertransistor (210), sowie eine zwischen den Emitter des zweiten Transistors und einen Signalbezugspunkt geschaltete zweite Impedanz (262), durch die ein zweiter Gleichstrom fließt, und eine parallel zu der zweiten Impedanz (262) geschaltete zweite Verstärkungsregeleinrichtung (214) enthält, die auf Veränderungen eines zweiten Verstärkungsregelstromes anspricht und Verstärkungsänderungen der zweiten Verstärkerstufe (200) in gleichem Sinne wie die Änderungen des zweiten VerstärkungsregelStroms bei vernachlässigbaren Störungen der Größe des zweiten Gleichstroms verursacht.
2. Zwischenfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Verstärkungsregeleinrichtung einen ersten Transistor (-14) veränderbarer Impedanz.aufweist, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Verstärkertransistors (10) gekoppelt· ist und dessen Bäsis-Emitter-Übergang eine effektiv parallel zur ersten Impedanz liegende Impedanz· aufweist, die sich in Abhängigkeit von einem dem Emitter des Transistors (14) zugeführten Regelstrom ändert, und daß die zweite Verstärkungsregeleinrichtung (214) einen zweiten Transistor (314) veränderbarer Impedanz aufweist, dessen Basis mit dem Emitter des zweiten Verstärkertransistors (210) gekoppelt ist und dessen Basis-Emitter-Übergang eine Impedanz hat, die sich in Abhängigkeit von einem dem Emitter des zweiten Transistors (214) zugeführten Regelstrom Verändert, und daß eine

Quelle veränderbaren Regelstroms (40) vorgesehen ist, welche einen ersten gesteuerten Stromweg, der ir.it dem Emitter des
ersten Transistors (14) gekoppelt ist und einen zweiten gesteuerten Stromweg, der mit dem Emitter des zweiten Transistors (214) gekoppelt ist, derart, daß die Verstärkung
der ersten Stufe (1) mit zunehmendem Stromfluß in dem ersten gesteuerten Stromweg absinkt und die Verstärkung der zweiten Stufe (200) mit zunehmendem Stromfluß in dem zweiten
gesteuerten Stromweg ansteigt. . .
3. Zwischenfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine dritte
verstärkungsgeregelte Verstärkerstufe (100) einen dritten
Verstärkertransistor (110) in Emittergrundschaltung enthält, dessen Basis galvanisch mit dem Kollektor des ersten Verstärkertransistors (10) und dessen Kollektor galvanisch'mit der Basis des zweiten Verstärkertransistors (210) gekoppelt ist, und daß ein dritter Transistor (114) veränderbarer Impedanz mit seiner Basis an den Kollektor des dritten Verstärkertransistors (110) gekoppelt ist und sein Basis-Emitter-Über-" gang eine Impedanz aufweist, welche sich in Abhängigkeit

von dem am Emitter des dritten Transistors (114) zugeführten Regelstroms ändert, und daß die den veränderbaren Regelstrom liefernde Quelle weiterhin einen dritten gesteuerten Strompfad enthält, der mit dem Emitter des dritten Transistors
(114) gekoppelt ist, derart, daß die Verstärkung der dritten Stufe (100) mit zunehmendem Stromfluß d-an dritten gesteuerten Stromweg abnimmt.
4. Zwischenfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Stufe
(1) weiterhin einen vierten Verstärkertransistor (12) enthält, der mit dem ersten Verstärkertransistor (10) als

-A-

Differenzverstärker geschaltet ist, daß mit dem Kollektor des vierten Verstärkertransistors (12) eine Lastimpedanz (20) gekoppelt ist, und daß ein vierter Transistor (16) •veränderbarer Impedanz mit seiner Basis an den Kollektor des vierten Verstärkertransistors (12)· und mit seinem Emitter an den Emitter des ersten Transistors (14) veränderbarer Impedanz angekoppelt ist,

daß die zweite Stufe (100) weiterhin einen fünften Verstärkertransistor (212) enthält, der mit dem zweiten ■Verstärkertransistor (210) als Differenzverstärker geschaltet ist, und daß ein fünfter Transistor (216) veränderbarer· Impedanz mit seiner Basis an den Emitter des fünften'Verstärkertransistors. (212) und seinem Emitter an den Emitter des zweiten Transistors (214) veränderbarer Impedanz angeschlossen ist,

und daß die dritte Stufe .(100) weiterhin einen sechsten Verstärkertransistor (112) enthält, der mit dem dritten Verstärkertransistor (110) als Differenzverstärker geschaltet ist und mit seiner Basis galvanisch an den Kollektor des vierten Verstärkertransistors (12) angeschlossen ist und mit seinem Kollektor'galvanisch an die Basis des fünften Verstarkertransistors (212) angeschlossen ist und daß ein sechster Transistor (116) veränderbarer Impedanz mit seiner Basis an den Kollektor des sechsten Verstärkertransistors (112) und mit seinem Emitter an den Emitter des dritten Transistors (114) veränderbarer Impedanz angeschlossen ist, und daß die Basis-Emitter-Übergänge des vierten, fünften und sechsten Transistors veränderbarer Impedanz eine Impedanz aufweisen, die sich in Abhängigkeit von dem Regelstrom verändert, welcher jeweils dem Emitter des vierten, fünften und sechsten Transistors veränderbarer Impedanz zugeführt ist. ·
5. Zwischenfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die den veränderbaren Regelstrom liefernde Quelle eine Einrichtung (40, 22, 122) zur Minimalisierung des Stromflusses im ersten und dritten gesteuerten Strompfad im Zustand hoher Verstärkung der Verstärkerschaltung und eine Einrichtung (40, 222) zur Minimalisierung des Stromflusses im zweiten gesteuerten Strompfad bei einem ■ Zustand niedriger Verstärkung der Verstärkerschaltung enthält.
6. Zwischenfrequenzverstärkerschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den veränderbaren Regelstrom liefernde Quelle weiterhin eine Einrichtung (40, 222) zur Verminderung des Stromflusses im zweiten gesteuerten Strompfad für die Herabsetzung der Verstärkung der Schaltung von einem Zustand hoher Verstärkung zu einem Zustand mittlerer Verstärkung und eine Einrichtung (40, 22, 122) zur Erhöhung des Stromflusses im ersten und dritten gesteuerten Strompfad für" die Herabsetzung der Verstärkung der Schaltung von einem Zustand mittlerer Verstärkung zu einem Zustand niedriger Verstärkung enthält.