Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frequenzab
hängigen Amplitudengangabsenkung ohne Beeinflussung
des Phasenganges und eine Schaltung zur Durchführung
des Verfahrens.The invention relates to a method for frequency ab
dependent amplitude response reduction without interference
of the phase response and a circuit for implementation
of the procedure.
Tiefpässe gehören zu den elementaren Schaltungen der
Elektrotechnik und sind in verschiedenen Ausführungs
formen bekannt. Gemeinsames Merkmal dieser bekannten
Schaltungen ist, daß der Phasengang bei einer Absen
kung des Amplitudengangs um -n · 20dB/Dekade dem Wert
-n · 90° asymptotisch zustrebt. Bei der analogen Sig
nalübertragung besteht ferner das Problem, daß die
Übertragungstrecke driftet und das nichtlineare Ver
zerrungen entstehen können. Um dies zu begrenzen, ist
es bekannt, durch Gegenkopplung eine Rückwirkung des
Ausgangs der Übertragungsstrecke auf deren Eingang zu
erzielen, um so das Übertragungsverhalten der Übertra
gungsstrecke zu linearisieren und Driften entgegenzu
wirken. Um der Schwingneigung des gegengekoppelten
Systems entgegenzuwirken wird eine Frequenzgangkompen
sation mit Tiefpässen vorgenommen. Aus der Frequenz
gangkompensation mit Tiefpässen resultiert eine Band
breitenbegrenzung, weil die bisher bekannten Tiefpaß
schaltungen neben der Absenkung des Amplitudenganges
auch stets eine Phasennacheilung bewirken. Es ist auch
bekannt, die Signalübertragung digital durchzuführen.
Der Digitalisierung sehr hochfrequenter Signale sind
jedoch technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ver
fahren und eine Schaltung aufzuzeigen, mittels derer
eine gegengekoppelte analoge Signalübertragung möglich
ist, ohne das die Übertragungsbandbreite wegen zu
setzlicher negativer Phasendrehung der Frequenzgang
kompensationsmaßnahmen stark begrenzt werden muß.
Low-pass filters belong to the elementary circuits of electrical engineering and are known in various forms of execution. A common feature of these known circuits is that the phase response tends to asymptotically decrease the amplitude response by - n · 20dB / decade to the value - n · 90 °. In the case of analog signal transmission, there is also the problem that the transmission link drifts and the nonlinear distortions can occur. In order to limit this, it is known to achieve a feedback of the output of the transmission link on its input by negative feedback, so as to linearize the transmission behavior of the transmission link and counteract drifting. In order to counteract the tendency of the negative feedback system to oscillate, frequency response compensation is carried out with low-pass filters. The frequency response compensation with low-pass filters results in a bandwidth limitation because the previously known low-pass circuits always cause a phase lag in addition to the reduction in the amplitude response. It is also known to carry out the signal transmission digitally. However, the digitization of very high-frequency signals is subject to technical and economic limits. The object of the invention is to drive a United and show a circuit by means of which a negative feedback analog signal transmission is possible without the transmission bandwidth compensation measures must be severely limited because of negative phase rotation.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe da
durch, daß aus der Eingangsspannung eine frequenzpro
portionale Spannung erzeugt wird, deren Phasenvorei
lung in einem Phasenschieber soweit kompensiert wird,
bis ein frequenzproportionales und in Phase mit der
Eingangsspannung liegendes Signal erzeugt ist, das auf
eine Steuerstufe einwirkt, die über einen ohmsche
Widerstand einen frequenzproportionalen Strom
fließen läßt.According to the invention, the task is solved there
by that a frequency pro from the input voltage
proportional voltage is generated, the phase advance
compensation in a phase shifter is compensated so far,
until a frequency proportional and in phase with the
Input voltage lying signal is generated that on
a control stage acts, which via an ohmic
Resistance a frequency proportional current
lets flow.
Die Schaltung zur Durchführung des Verfahrens ist nach
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu
einem in der Übertragungsstrecke angeordneten ohmschen
Widerstand ein von der Eingangsspannung u e am ein
gangsseitigen Abschnitt des Widerstandes beaufschlag
ter Funktionsblock zur Ausbildung einer frequenzpro
portionalen Spannung, ein Phasenschieber und eine
Steuerstufe angeordnet sind, deren Ausgang mit dem
ausgangsseitigen Abschnitt des Widerstandes verbunden
ist.The circuit for performing the method is characterized according to the invention in that, parallel to an ohmic resistor arranged in the transmission path, a function block acted upon by the input voltage u e at an input-side section of the resistor to form a frequency-proportional voltage, a phase shifter and a control stage are arranged, the output of which is connected to the output-side section of the resistor.
Das Verfahren und die Schaltung sind insbesondere für
die analoge Übertragung von Signalen hoher Frequenzen
geeignet und ermöglicht den Einsatz bei Meßsystemen
für spezielle Anwendungen und insbesondere bei durch
Lichtleiter gebildeten Übertragungsstrecken, bei denen
ein Driften verhindert wird.The method and the circuit are especially for
the analog transmission of signals of high frequencies
suitable and enables use in measuring systems
for special applications and especially for through
Optical fiber-formed transmission links in which
drift is prevented.
Das Blockschaltbild zeigt eine vereinfachte Schaltung
zur Durchführung des Verfahrens, bei der die bei
bekannten Schaltungen übliche Verknüpfung von Amplitu
den-und Phasengang nicht auftritt.The block diagram shows a simplified circuit
to carry out the procedure in which the at
known circuits usual combination of amplitudes
the phase and phase response does not occur.
Die Schaltung 1 besteht aus einem Funktionsblock 6,
einem Phasenschieber 7 und einer Steuerstufe 8, die
parallel zu einem Widerstand 3 in der Übertragungs
strecke 2 angeordnet sind. Am im Bezug auf den Wider
stand 3 eingangsseitigen Abschnitt 11 der Übertragungs
strecke 2, der mit dem Eingang 4 des Widerstandes 3
verbunden ist, ist eine Verzweigung 13 ausgebildet. An
diese Verzweigung 13 ist ein Funktionsblock 6 ange
schlossen, an dessen Eingang die Eingangsspannung u e
anliegt. Am Ausgang des Funktionsblocks 6 ist ein
Phasenschieber 7 angeordnet, der signalausgangsseitig
mit einer Steuerstufe 8 verbunden ist. Der Ausgang 10
der Steuerstufe 8 ist mit einer Verzweigung 14 verbun
den, die in dem in bezug auf den Widerstand 3 aus
gangsseitigen Abschnitt 12 der Übertragungsstrecke 2
angeordnet ist. Der ausgangsseitige Abschnitt 12 der
Übertragungsstrecke 2 ist an den Ausgang 5 des Wider
standes R angeschlossen.The circuit 1 consists of a functional block 6 , a phase shifter 7 and a control stage 8 , which are arranged in parallel with a resistor 3 in the transmission path 2 . On in relation to the opposing 3 input section 11 of the transmission path 2 , which is connected to the input 4 of the resistor 3 , a branch 13 is formed. At this junction 13 , a function block 6 is connected, at the input of which the input voltage u e is present. A phase shifter 7 is arranged at the output of the function block 6 and is connected to a control stage 8 on the signal output side. The output 10 of the control stage 8 is connected to a junction 14 which is arranged in the section 12 of the transmission path 2 with respect to the resistor 3 from the transmission section 2 . The output side section 12 of the transmission link 2 is connected to the output 5 of the counter R.
In dem Funktionsblock 6 wird aus der Eingangsspannung
u e eine frequenzproportionale Spannung erzeugt. Die
damit verbundene Phasenvoreilung wird mit dem Phasen
schieber 7 wieder kompensiert. Das nunmehr frequenz
proportionale und in Phase mit u e liegende Signal
gelangt auf die Steuerstufe 8, die über den ohmschen
Widerstand 3 einen frequenzproportionalen Strom flies
sen läßt. Die Ausgangsspannung u a an der Steuerstufe
8 ist mit der Eingangsspannung u e in Phase. Der Abfall
des Amplitudengangs von u a ist von der jeweiligen
Steilheit der Steuerstufe 8 abhängig. Die Steuerstufe
8 kann beispielsweise durch einen Transistor gebildet
werden. Auf direktem Wege ist es nicht möglich, über
einen großen Frequensbereich hinweg mittels eines
Phasenschiebers 7 eine konstante Phasenverschiebung zu
erzeugen ohne die Wirkung des Funktionsblockes 6
wieder zu kompensieren. Aus diesem Grunde wird der
Phasenschieber 7 vorzugsweise als PLL-Phasenregelkreis
ausgebildet, wodurch es möglich ist, dem Frequenzgang
des Übertragungssystems einen beliebigen Verlauf zu
geben, wobei der Amplituden-und Phasengang unabhängig
voneinander beeinflußt werden können. Hierbei ist von
Vorteil, daß eine durch Kompensationsmaßnahmen beding
te Bandbreitenbegrenzung erst bei höherer Frequenz
einsetzt. Als Übertragungsstrecke 2 kann beispiels
weise ein Lichtleiter verwendet werden.In function block 6 , a frequency-proportional voltage is generated from the input voltage u e . The associated phase advance is compensated with the phase shifter 7 again. The now frequency proportional and in phase with u e signal reaches the control stage 8 , which allows a frequency proportional current to flow through the ohmic resistor 3 . The output voltage u a at the control stage 8 is in phase with the input voltage u e . The drop in the amplitude response of u a depends on the respective steepness of the control stage 8 . The control stage 8 can be formed, for example, by a transistor. In a direct way, it is not possible to generate a constant phase shift over a large frequency range by means of a phase shifter 7 without compensating for the effect of the function block 6 again. For this reason, the phase shifter 7 is preferably designed as a PLL phase-locked loop, which makes it possible to give the frequency response of the transmission system any desired profile, the amplitude and phase responses being able to be influenced independently of one another. The advantage here is that a bandwidth limitation due to compensation measures only starts at a higher frequency. As a transmission link 2 , for example, a light guide can be used.