DE3311639C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verstärker mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der US-PS 36 51 421 ist ein Fühlverstärker zum Auslesen eines Speichers für Digitalsignale bekannt, der zwei in Kaskade geschaltete Differenzverstärkerstufen enthält. Der Betriebs­ strom der ersten Differenzverstärkerstufe wird von einer durch einen Transistor gebildeten Konstantstromquelle geliefert und kann mit Hilfe eines Tastsignals ein- und ausgeschaltet werden, um den Fühlverstärker zu aktivieren oder zu sperren. Der Be­ triebsstrom des zweiten Differenzverstärkers wird den Emittern der Differenzverstärkertransistoren über einen Widerstand zuge­ führt. Die Koppelung der beiden Differenzverstärker erfolgt über Emitterfolger, die als Schwellwertschalter ausgebildet sind, um Störsignale zu unterdrücken, die durch das Aktivieren und Sperren der ersten Verstärkerstufe auftreten können und fälschlicherweise als Auslesesignale gewertet werden könnten.

Ferner ist aus der US-PS 36 76 789 ein linearer Verstärker mit zwei hintereinandergeschalteten Differenzverstärkerstufen be­ kannt, die jeweils aus einer zugehörigen Konstantstromquelle gespeist werden, wobei die Gesamtverstärkung durch das Verhält­ nis der beiden Konstantströme bestimmt wird. Eine Verstärkungs­ regelung erfolgt hier gleichsinnig für beide Verstärker.

Schließlich ist aus der US-PS 39 76 951 ein regelbarer Verstär­ ker mit zwei hintereinandergeschalteten Differenzverstärker­ stufen bekannt, die wiederum jeweils aus einer zugehörigen Stromquelle gespeist werden, über deren Ströme die Verstärkung regelbar ist. Diese bekannte Schaltung ist so ausgebildet, daß über den Betriebsstrom der ersten Differenzverstärkerstufe bei variablem Eingangssignal das Ausgangssignal konstanthalten läßt, während über eine Veränderung des Betriebsstroms der zweiten Stufe sich bei konstantem Eingangssignal das Ausgangssignal verändern läßt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Ver­ stärkerschaltung, die unter Aufrechterhaltung der Gesamtver­ stärkung die Aufteilung der einzelnen Verstärkungsbeiträge auf die beiden Verstärkerstufen zu verändern gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sich mit einem Verstärkungs­ regler gleichzeitig die jeweiligen Verstärkungen der ersten und zweiten Verstärkerstufe in einander entgegengesetzten Richtun­ gen derart einstellen lassen, daß die Aufteilung der Verstär­ kung auf die einzelnen Stufen sich ohne Beeinflussung der Ge­ samtverstärkung des Verstärkers ändert.

Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung liegt in einer einstell­ baren Unterdrückung eines mittleren Amplitudenbereichs eines Signals (im angelsächsischen Sprachgebrauch als Signal-"coring" bezeichnet), wie es etwa in der US-PS 44 41 121 beschrieben ist. Bei einer solchen Unterdrückungsschaltung wird das Signal, von dem ein Teil unterdrückt werden soll, dem Eingang eines linearen Verstärkers und dem Eingang eines Begrenzerverstärkers zugeführt, und die Ausgangssignale dieser Verstärker werden gegenphasig zu dem Signal mit unterdrücktem Anteil kombiniert. Der Begrenzerverstärker enthält ein Paar in Kaskade geschalte­ ter Verstärkerstufen, zwischen denen die Verstärkung in der hier beschriebenen Weise aufgeteilt wird. Da die Aufteilung der Verstärkung zwischen den einzelnen Stufen veränderbar ist, läßt sich der Pegel der Amplitudenunterdrückung durch die Schaltung verändern. Hält man die Gesamtverstärkung des Begrenzerverstär­ kers im wesentlichen konstant und paßt sie für diesen Fall der Verstärkung des linearen Verstärkers in geeigneter Weise an, dann ist auch bei Veränderungen der Verstärkungsaufteilung sichergestellt, daß die Amplitudenunterdrückung bei allen ein­ gestellten Unterdrückungspegeln richtig erfolgt.

Andere Anwendungsbeispiele der Erfindung liegen etwa bei Systemen zur automatischen Verstärkungsregelung des Zwischen­ frequenzverstärkers eines Fernsehempfängers und die Verwendung bei Systemen zur automatischen oder von Hand erforderlichen Verstärkungsregelung des Farbkanals eines Farbfernsehempfängers.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält jede der geregelten Verstärkerstufen ein als Differenzverstärker ge­ schaltetes Transistorpaar, wobei die Emitter dieser Transisto­ ren an den Kollektor eines Stromquellentransistors angeschlos­ sen sind. Die Basis-Emitter-Strecken der Stromquellentransisto­ ren für die jeweilligen Verstärkerstufen liegen in Reihe mit einer gemeinsamen Vorspannungsquelle. Parallel zur Basis-Emit­ ter-Strecke eines der Stromquellentransistoren ist eine ver­ änderbare Gleichstromimpedanz geschaltet. Veränderungen dieser Parallelimpedanz führen zu komplementären Änderungen der Span­ nungen V _be der jeweiligen Stromquellentransistoren und zu ent­ sprechend komplementären Veränderungen der Verstärkungen der jeweiligen Stufen. Da auf diese Weise die Aufteilung der Ver­ stärkung auf die einzelnen Stufen verändert wird, bleibt die Gesamtverstärkung des Verstärkers im wesentlichen konstant und unabhängig von den Impedanzänderungen.

Beispielsweise umfaßt die veränderbare Gleichstromimpedanz die Kollektor-Emitter-Strecke eines zusätzlichen Transistors. Der Basis-Emitter-Strecke dieses zusätzlichen Transistors wird ein veränderbarer Vorstrom zur Veränderung der Leitfähigkeit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zugeführt.

In der beiliegenden Zeichnung zeigt die einzige Figur teilweise als Blockschaltbild einen Verstärker gemäß der Erfindung.

Bei der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Eingangsstufe eines mehrstufigen Signalverstärkers einen ersten Differenz­ verstärker 20 mit einem Paar NPN-Transistoren 23, 25, deren Emitter zusammengeschaltet sind. Die Basen der Transistoren 23 und 25 liegen an Anschlüssen I bzw. I′ einer Signalquelle 11, so daß ein Signal, welches durch die Differenz zwischen den Potentialen an den Signalquellenanschlüssen I, I′ dargestellt wird, vom Verstärker 20 verstärkt wird. Das verstärkte Signal erscheint gegenphasig an jeweiligen Lastwiderständen 24, 26, die zwischen den positiven Anschluß (+V) einer Betriebsspan­ nungsquelle und den Kollektor jeweils eines der Transistoren 23 und 25 geschaltet sind. Der Betriebsstrom des Verstärkers 20 wird durch die Vorspannung eines NPN-Stromquellentransistors 21 bestimmt, der mit seinem Kollektor direkt an den zusammen­ geschalteten Emittern der Transistoren 23 und 25 und mit seinem Emitter direkt am negativen Anschluß (beispielsweise Masse) der Betriebsspannungsquelle liegt.

Die Ausgangsstufe des dargestellten mehrstufigen Signal­ verstärkers umfaßt einen zweiten Differenzverstärker 30, der in Kaskade mit dem ersten Differenzverstärker 20 ge­ schaltet ist. Der Differenzverstärker 30 enthält ein Paar NPN-Transistoren 33, 35 mit zusammengeschalteten Emitter­ elektroden. Die Basen der Transistoren 33 und 35 sind an die Kollektoren der Transistoren 25 bzw. 23 angeschlossen und werden durch die jeweiligen Ausgangssignale des Diffe­ renzverstärkers 20 angesteuert. Ein Ausgangssignal des mehrstufigen Verstärkers erscheint über einer Last 34, die zwischen dem Anschluß +V und dem Kollektor des Transistors 33 liegt. Ein gegenphasiges Ausgangssignal des mehrstufi­ gen Verstärkers tritt über einer Last 36 auf, die zwischen dem Anschluß +V und dem Kollektor des Transistors 35 liegt. Der Betriebsstrom des Verstärkers 30 wird durch die Vor­ spannung eines NPN-Stromquellentransistors 31 bestimmt, der mit seinem Kollektor direkt an den zusammengeschalteten Emittern liegt und mit seinem Emitter an die Basis des Stromquellentransistors 21 angeschlossen ist.

Um die Basis-Emitter-Übergänge der Stromquellentransistoren 31, 21 in Durchlaßrichtung vorzuspannen, ist der positive Anschluß der Gleichvorspannungsquelle 40 über einen Wider­ stand 41 mit der Basis des Transistors 31 verbunden, und dieser Verbindungspunkt liegt über die Reihenschaltung eines Paares durch die Vorspannungsquelle 40 in Durchlaß­ richtung vorgespannter Dioden 42, 43 an dem geerdeten nega­ tiven Anschluß dieser Quelle 40.

Ein zusätzlicher NPN-Transistor 53 liegt mit seinem Kollek­ tor unmittelbar an der Basis des Transistors 21 und mit seinem Emitter direkt am geerdeten Emitter des Transistors 21, so daß seine Kollektor-Emitter-Strecke im Nebenschluß zur Basis-Emitter-Strecke des Stromquellentransistors 21 liegt. Der positive Anschluß einer veränderbaren Gleich­ spannungsquelle 50 liegt über einen Widerstand 51 an der Basis des Transistors 53, und dieser Verbindungspunkt liegt über eine Diode 52, welche so gepolt ist, daß sie von der Spannungsquelle 50 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, an dem geerdeten negativen Anschluß dieser Quelle 50.

Vorzugsweise sind die Dioden 42, 43 und 52 durch als Diode geschaltete NPN-Transistoren gebildet, deren Kollektor unmittelbar an ihrer Basis liegt.

Wird im Betrieb der dargestellten Schaltung die Spannung am positiven Anschluß der Quelle 50 verändert, dann ändert sich die Vorspannung des Transistors 53 und damit die Leit­ fähigkeit seiner Kollektor-Emitter-Strecke. Der Basis-Emit­ ter-Nebenschluß des Stromquellentransistors 21 wird somit durch eine Gleichstromimpedanz veränderlicher Größe, die von der Größe der dem Widerstand 51 von der Quelle 50 zu­ geführten positiven Spannung abhängt, überbrückt. Bei zu­ nehmender positiver Spannung sinkt die Überbrückungsimpe­ danz, während eine Abnahme der positiven Spannung die Über­ brückungsimpedanz anwachsen läßt.

Die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 31 bildet einen Spannungsteiler mit der Parallelschaltung von a) der Basis- Emitter-Strecke des Transistors 21 und b) der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors 53 zur Teilung der über den in Reihe geschalteten Dioden 42, 43 auftretenden Span­ nung gemäß einem Teilerverhältnis, welches von der Leit­ fähigkeit des Transistors 53 abhängt. Wird die vom Transi­ stor 53 gebildete Überbrückungsimpedanz kleiner, dann sinkt die Basis-Emitter-Spannung (V _be ) des Stromquellentransistors 21, und damit wächst in komplementärer Weise die Basis- Emitter-Spannung des Stromquellentransistors 31. Wenn umge­ kehrt die vom Transistor 53 gebildete Überbrückungsimpedanz größer wird, dann sinkt die Spannung V _be des Transistors 21, und damit geht eine komplementäre Abnahme der Spannung V _be des Transistors 31 einher.

Als Folge der Veränderung der von der Quelle 50 zugeführten Spannung treten somit komplementäre Änderungen der Betriebs­ ströme der Differenzverstärker 20 und 30 auf, und damit er­ geben sich komplementäre Veränderungen der jeweiligen Ver­ stärkungen der beiden in Kaskade geschalteten Stufen des mehrstufigen Verstärkers. Da die Veränderung der vom Tran­ sistor 53 gebildeten Gleichstromimpedanz eine vernachlässig­ bare Wirkung auf die Vorspannung an den Dioden 42, 43 hat, bleibt die Gesamtverstärkung des mehrstufigen Verstärkers, die proportional dem Produkt der Größen der Betriebsströme der jeweiligen Stufen ist, im wesentlichen unbeeinflußt, wenn die Aufteilung der Verstärkung auf die jeweiligen Stufen verändert wird.

Die obengenannten Eigenschaften lassen sich mit Vorteil bei der Amplitudenauswahlschaltung benutzen, wie sie in der oben erwähnten US-Patentanmeldung Ser. No. 3 63 868 beschrie­ ben ist. Bei einer solchen Anwendung der Erfindung dienen die Differenzverstärker 20 und 30 als in Kaskade geschalte­ te Stufen eines mehrstufigen Begrenzungsverstärkers, dessen Ausgangssignal gegenphasig mit dem Ausgangssignal eines linearen Verstärkers zusammengefaßt wird, der einen paral­ len Signalübertragungsweg der von einer gemeinsamen Quelle stammenden Eingangssignale bildet. Die Gesamtverstärkung des Begrenzerverstärkers, die durch die Vorspannung be­ stimmt wird, welche über den Dioden 42, 43 aufgrund der Quelle 40 entsteht, wird auf Gleichheit der Verstärkung des parallelen linearen Übertragungsweges eingestellt, so daß bei der Signalkombination eine genaue Auslöschung eines Amplitudenteils der Eingangssignale erfolgt. Die Tiefe oder der Pegel für diese Auslöschung läßt sich jedoch über die Verteilung der Verstärkung zwischen den in Kaskade geschal­ teten Stufen des Begrenzerverstärkers verändern entsprechend einer Veränderung der von der Quelle 50 gelieferten Spannung.

Eine Verschiebung dieser Aufteilung im Sinne einer Er­ höhung der Verstärkung der Eingangsstufe verringert den Amplitudenauslöschungspegel (also verkleinert die Größe des aus den Eingangssignalen herausgeschnittenen Amplituden­ bereichs), während eine Verschiebung der Aufteilung im Sinne einer Verringerung der Verstärkung der Eingangsstufe diesen Amplitudenpegel vergrößert. Da jedoch die Gesamt­ verstärkung des Begrenzerverstärkers durch diese Änderungen der Verstärkungsaufteilung unbeeinflußt bleibt, wird die Genauigkeit dieser Amplitudenausschälung bei allen gewähl­ ten Ausschälungspegeln sichergestellt.

Zusätzlich können andere Anwendungen der Erfindung er­ wünscht sein, nämlich eine unabhängige Änderung der Gesamt­ verstärkung des mehrstufigen Verstärkers. In einem sol­ chen Falle kann die Quelle 40 beispielsweise eine variable Spannung liefern, um die Gesamtverstärkung zu variieren. Beispielsweise können die Differenzverstärker 20 und 30 als in Kaskade geschaltete Stufen eines mehrstufigen Zwi­ schenfrequenzverstärkers in einem Fernsehempfänger dienen, wobei die Quelle 40 durch ein durch die Synchronisations­ amplitude gesteuertes Verstärkungsregelsystem gebildet wird. Über einen geeigneten Bereich der Regelspannung für die automatische Verstärkungsregelung kann die Quelle 50 auch von einer Spannung beeinflußt werden, die aus dem Regelsystem abgeleitet wird, um eine Konzentration der Ver­ stärkungsregelwirkung von einer Stufe auf eine andere Stufe relativ zu verändern. Bei solchen Anwendungen wirkt der Effekt von Änderungen der Quelle 50 in einem gewünschten Ausmaß dem Effekt von Änderungen der Quelle 40 auf die Ver­ stärkung der einen Stufe entgegen, während der Effekt von Änderungen der Quelle 50 den Effekt von Änderungen der Quel­ le 40 auf die Verstärkung der anderen Stufe unterstützt.

Bei einer anderen beispielhaften Anwendung der Erfindung können die Differenzverstärker 20 und 30 als in Kaskade ge­ schaltete Stufen im Farbkanal eines Farbfernsehempfängers innerhalb der geschlossenen Schleife des automatischen Farbregelsystems dienen, wobei die Farbregelspannung von der Amplitude der Farbsynchronkomponente abhängt, die vom Ausgang der Stufe 30 abgeleitet wird. Wenn die den Empfän­ gerdemodulatoren zugeführte Farbkomponente vom Ausgang der Stufe 20 anstatt der Stufe 30 abgeleitet wird, dann kann die Quelle 50 beispielsweise zur Handeinstellung der Farb­ sättigung dienen, indem die Größe der übertragenen Farb­ komponente ohne Beeinflussung der Farbregelschleifenver­ stärkung veränderbar ist (da die Ausgangsamplitude der Stufe 30 durch Veränderungen der Verstärkungsaufteilung praktisch nicht beeinflußt wird).

Während hier als Beispiel Anwendungsfälle der Erfindung speziell im Zusammenhang mit Änderungen der Verstärkungs­ aufteilung zwischen zwei in Kaskade geschalteten Stufen beschrieben worden sind, so liegt es doch auf der Hand, daß die Prinzipien der Erfindung sich auch auf eine größere Anzahl hintereinandergeschalteter Stufen erweitern lassen.

Claims (5)

1. Verstärker mit zwei in Kaskade geschalteten einstell­ baren Differenzverstärkerstufen (20, 30), denen ihr Betriebs­ strom vom Kollektor je eines ersten bzw. eines zweiten ein­ stellbaren Konstantstromquellentransistors zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecken dieser beiden Stromquellentransistoren in Reihe über eine Gleich­ vorspannungsquelle (40-43) geschaltet sind, und daß über die Basis-Emitter-Strecke eines der Stromquel­ lentransistoren (21) eine veränderbare Gleichstromimpedanz (53) einer Verstärkungseinstellschaltung (50-53) liegt, der­ art, daß bei Veränderung der Einstellung die Verstärkungs­ grade der beiden Differenzverstärkerstufen sich unter Kon­ stanthaltung der Gesamtverstärkung gegensinnig ändern.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Gleichstromimpedanz einen dritten Tran­ sistor (53) aufweist, der mit seiner Kollektor-Emitter- Strecke über die Basis-Emitter-Strecke des einen Stromquel­ lentransistors (21) geschaltet ist.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des dritten Transistors (53) über eine Diode (52) mit seinem Emitter und über eine gleichstromdurchlässige Koppelschaltung (Widerstand 51) mit einer veränderbaren Gleichspannungsquelle (50) der Verstärkungseinstellschaltung (50-53) verbunden ist.

4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichvorspannungsquelle (40-43) eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Halbleiterübergänge (42, 43) enthält, parallel zu denen die Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes (41) mit einer Gleichspannungsquelle (40) liegt.

5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Gleichstromimpedanz (53) parallel zur Basis-Emitter-Strecke des ersten Stromquellentransistors (21) liegt und daß der zweite Widerstand (41) zwischen die Gleich­ spannungsquelle (40) und die Basis des zweiten Stromquellen­ transistors (31) geschaltet ist.