DE3525655C1 - Verstaerker fuer erdsymmetrische,elektrische Signale,mit Kompressor- und/oder Expanderfunktion - Google Patents

Description

zwar so, daß es auf die Exaktheit der thermischen Kopplung weniger ankommt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Verstärker mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.

Anhand der F i g. 3 wird die Wirkungsweise der Erfindung und ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 stimmt mit F i g. 2 bezüglich des eingangsseitigen Kompressors mit seinen Teilen 1, Ti, T2 usw. und bezüglich des ausgangsnahen Expanders mit seinen Teilen 2, T3, TA usw. überein. Der eingangsnahe Kompressor weist jeweils für Halbwellen derselben Polarität eine angenähert logarithmische Kompressionskennlinie und der ausgangsnahe Expander eine angenähert exponentiell Expansionskennlinie auf. Zur Erzeugung der Kennlinien dienen die Halbleiterbauelemente Ti bis TA. Der Koppelkondensator C1 sorgt dafür, daß das zu verarbeitende Signal den Operationsverstärker 1 mit einem arithmetischen Mittelwert von Null erreicht.

Am Ausgang A befindet sich nun eine Schaltung zur arithmetischen Mittelwerterfassung mit einem Operationsverstärker 3, der infolge Rückkopplung über einen Kondensator C und einen Eingangswiderstand R 3 als Integrator wirkt. Seine Ausgangsspannung ist über Entkopplungswiderstände den Spannungen an den Basen der Transistoren 73, TA gleichsinnig überlagert. Wird beispielsweise eine positive Halbwelle durch T3 und den Operationsverstärker 2 weniger als erforderlich verstärkt, so erscheint bei A eine unsymmetrische Ausgangsspannung und am Ausgang des Integrators 3 eine negative Gleichspannung (Steuergröße S), welche Γ3 weiter auf und TA weiter zu steuert, bis die Unsymmetrie der Ausgangsspannung und ein Klirren zweiter Ordnung beseitigt sind.

Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 3 liegt ein einstellbares Soll-Potential, erzeugt durch ein Potentiometer P und einen Spannungsteiler R A-R 5. Durch das Potentiometer P ist Einstellung des Regelkreises 2-3-T3 bzw. TA auf minimiertes Klirren zweiter Ordnung am Ausgang A möglich; zugleich können damit Offsetfehler der Operationsverstärker 2, 3 mit ausgeglichen werden. Die Minimierung der Klirr-Ausgangsspannungen zweiter Ordnung beruht darauf, daß durch den Regelkreis dafür gesorgt wird, daß die Kompandierung für positive Halbwellen in gleicher Weise wie für negative Halbwellen erfolgt.

Ergänzend sei noch vermerkt, daß durch die Stellspannung Us nicht unbedingt sowohl der Kompressor als auch der Expander in seiner Verstärkung gesteuert werden muß. Es könnte beispielsweise der Kompressor nach F i g. 1 aufgebaut und somit nicht steuerbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 ter-Kollektor-Strecke von Transistoren Ti bis T4 erPatentansprüche: setzt. Bei einer solchen Emitter-Kollektor-Strecke steigt nämlich auch deren Strom exponentiell mit der

1. Verstärker für erdsymmetrische, elektrische Si- linear steigenden Emitter-Basisspannung an, so lange gnale, der einen Kompressor und/oder Expander so- 5 die Basis-Kollektorspannung konstant bleibt. Werden wohl für positive als auch für negative Halbwellen die Potentiale am Stellklemmenpaar 3-4 zunächst einaufweist, bei dem für wenigstens eine Halbwellenpo- mal konstant gehalten, so verursachen die Potentialdiflarität die Steilheit der Kompressions- bzw. Expan- ferenzen zwischen einerseits den konstanten Basisposionskennlinie gesteuert ist, gekennzeichnet tentialen und andererseits den halbwellenförmigpulsiedurch eine Regelschleife (2-3-Γ3 bzw. TA), bei to renden Emitterpotentialen Kollektorströme in expoweicher im Signalweg hinter dem Kompressor bzw. nentieller Abhängigkeit von den Basis-Emitter-Span-Expander eine Schaltung (3) zur arithmetischen Mit- nungen.

telwerterfassung eine Steuergröße (S) liefert, welche Eine Steuerung der Verstärkung ist nun dadurch

die Steilheit der Kompressions- bzw. Expansions- möglich, daß an das Stellklemmenpaar 3-4 eine Stellgrö-

kennlinie für eine Halbwellenpolarität gegenüber 15 ße (Stellspannung) Us angelegt wird, womit sich die

der anderen verändert und im Sinne einer Reduzie- Steilheit der Kollektorstrom/Basis-Emitter-Spannungs-

rung von Verzerrungen, die durch geradzahlige Har- kennlinie jedes der Transistoren verändern läßt, weil

monische hervorgerufen sind, steuert. sich nämlich durch eine Potentialänderung an den Basen

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn- die Kollektor-Basis-Spannung ändert Dabei ist zu bezeichnet, daß der Steuergröße (S) eine konstante 20 denken, daß das Potential an den Kollektoren fast auf Größe überlagbar ist, für welche Einstellmittel (P) Null liegt, weil die Kollektoren jeweils mit einem der vorgesehen sind. sogenannten virtuellen Nullpunkte der Operationsverstärker 1 und 2 verbunden sind. Die Verstärkungssteue-

rung arbeitet im einzelnen so, daß beispielsweise durch

25 eine Potentialanhebung an der Stellklemme 3 und eine Absenkung an der Stellklemme 4 die Transistoren T3

Die Erfindung geht aus von einem Verstärker nach und T4 besser leitend und die Transistoren Ti und T2 dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. schlechter leitend gesteuert werden mit der Folge, daß

Der bekannteste Vertreter eines solchen Verstärkers der Expansionsgrad im Expander (2, R 2, T3, T4) zumit Kompressor- und Expanderfunktion ist der söge- 30 nimmt und daß im Kompressor (1, R 1, Ti, T2) weniger nannte VCA (voltage controlled amplifier). Würde er komprimiert wird, so daß die Verstärkung zwischen Einnur für Halbwellen einer Polarität benötigt, so könnte er gang i?und Ausgang A zunimmt, aus einem Logarithmierer mit nachgeschaltetem Poten- Bei der Verwendung eines Verstärkers nach F i g. 2

tierer (vgl. Tietze, Schenk: »Halbleiter-Schaltungstech- oder eines anderen Verstärkers für symmetrische Signanik«, 2. Auflage, Springer-Verlag, 1971, Seiten 282 ff) 35 Ie, mit Kompressor- und/oder Expanderfunktion, kann bestehen, wobei allerdings dafür gesorgt sein müßte, es am Ausgang zu Verzerrungen zweiten Grades komdaß die Steilheit der Kompressions- und/oder Expan- men, obwohl solche Verzerrungen eigentlich nicht aufsionskennlinie steuerbar ist. Diese Kennlinien geben je- treten dürften. Ursache dafür ist unterschiedliches, zum weils den Verlauf des Ausgangspegels in Abhängigkeit Teil temperaturabhängiges Verhalten der beiden Zweivom Eingangspegel wieder. 40 ge für positive und negative Halbwellen.

Für ein an einem Eingang Fliegendes Eingangssignal, Zur Verminderung der Verzerrungen wurden bisher

das beide Polaritäten aufweisen kann, ist in Fig. 1 ein ausgesuchte Transistorpaare Ti-T2 bzw. Γ3-Τ'4 ver-Prinzipschaltbild eines solchen Verstärkers mit nicht wendet und die Exemplare jedes Paares wurden thersteuerbarer Verstärkung angegeben. Es weist zwischen misch miteinander gekoppelt. Dies erfordert unereiner Eingangsklemme E und einer Mittenklemme M 45 wünschten Aufwand.

einen Momentanwert-Kompressor mit angenähert lo- Ein anderer Weg zur Verminderung der Verzerrun-

garithmischer Verstärkungskennlinie auf, der aus einem gen ist in der DE-OS 30 21 788 beschrieben: Hinter dem Operationsverstärker 1, einem Koppelkondensator Cl, Eingang E (Fig.2 der vorliegenden Patentschrift) einem Eingangswiderstand R1 und antiparallel geschal- zweigt ein Parallelweg für die symmetrischen Signale teten Gegenkopplungsdioden D1, D 2 besteht. Mit line- 50 ab. Er enthält nach einem Umkehrverstärker die in ar steigendem Betrag der Ausgangsspannung des Ope- F i g. 2 dargestellte Schaltung noch einmal, auf die wierationsverstärkers 1 wird über die Gegenkopplungsdi- derum ein Umkehrverstärker folgt, bevor die Ausgangsoden ein überproportional, nämlich exponentiell stei- signale des Parallelweges zu den Signalen am Ausgang gender Strom auf den Eingang des Operationsverstär- A der F ί g. 2 addiert werden. Würde nun in F i g. 2 beikers 1 zurückgeführt, so daß durch den Kompressor 55 spielsweise (durch eine gegenüber dem Transistor T4 größere Amplitudenwerte weniger verstärkt werden als schwächere Verstärkung des Transistors Γ3) die positikleinere. ve Halbwelle benachteiligt (mit der Folge von Verzer-

Bei dem nachfolgenden Momentanwert-Expander, rungen zweiter Ordnung), so würde im Parallelzweig der zwischen der Mittenklemme M und der Ausgangs- durch die Inversion die andere Halbwelle (durch den T3 klemme A angeordnet ist, liegen die Verhältnisse umge- 60 entsprechenden Transistor) benachteiligt. Durch die kehrt. Hier verursachen die mit linear steigender Ein- ausgangsseitige Addition gleichen sich die Benachteiligangsspannung des Expanders exponentiell ansteigen- gungen unterschiedlicher Halbwellen (und damit die Beden Ströme durch Eingangsdioden £>3 und D4 auch vorzugungen der jeweils anderen Halbwellen) gegeneine entsprechend verstärkte Ausgangsspannung am seitig aus, vorausgesetzt, daß wieder ausreichende ther-Ausgang A, verstärkt durch den Operationsverstärker 2 65 mische Kopplungen vorgesehen sind, mit dessen Gegenkopplungswiderstand R 2. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verzer-

Um Steuerbarkeit der Verstärkung zu erreichen, sind rungen in Gestalt unerwünschter zweiter Harmonischer die Dioden der Fig. 1 in Fig.2 jeweils durch die Emit- im Ausgangssignal anderweitig zu vermindern, und