DE3815592A1 - Rueckgekoppelter verstaerker mit mehreren ausgaengen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten Ver­ stärker für elektrische Signale mit mehreren Ausgängen.

Moderne elektrische Signalverarbeitungssysteme wie Fernseh­ empfänger verwenden einen Videoverstärker, von dessen Aus­ gang eine wahlweise angeschlossene äußere Last sowie eine ständig angeschlossene innere Last versorgt werden kann. Dabei können Probleme auftreten, weil der Signalpegel am Ausgang des Verstärkers davon abhängt, ob die äußere Last angeschlossen ist oder nicht, und sich verändern kann.

Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die äußere Last mit Hilfe einer Schaltbuchse an den Verstärker anzuschließen. Ist die äußere Last nicht mit der Schaltbuchse verbunden, dann wird an deren Ausgangsanschlüsse eine Nachbildungsimpe­ danz gelegt. Ist dagegen eine äußere Last an die Schalt­ buchse angeschlossen, dann wird die Nachbildungsimpedanz von den Ausgangsanschlüssen der Buchse abgetrennt. Auf diese Weise arbeitet der Verstärker mit und ohne angeschlossene äußere Last immer auf eine konstante Impedanz. Diese Lösung hat jedoch einen erheblichen Nachteil, da sie eine Schalt­ buchse benötigt, so daß kein genormter Mehrstiftstecker, wie etwa eine EIA-Verbindung, verwendet werden kann, mit der nicht nur Videosignale, sondern auch zusätzliche gewünschte Signale übertragen werden können.

Der Verstärker soll eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz haben, vorzugsweise um 0 Ohm, um Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Lasten zu verhindern, welche an den Ver­ stärkerausgang angeschlossen werden können. Man weiß, daß eine so niedrige Ausgangsimpedanz durch eine Gegenkopplung erreicht werden kann, welche bei Verbesserung der Frequenz­ Kennlinie und Verringerung der Ausgangsimpedanz jedoch auch eine Verringerung der Verstärkung zur Folge hat.

Ein Beispiel einer bekannten Lösung des Problems der Ankopp­ lung des Ausgangs eines Verstärkers an mehrere Lasten findet sich in der US-PS 28 86 659, wo sowohl mit einer Spannungs­ gegenkopplung als auch einer Strommitkopplung in einem rela­ tiv komplexen Regelsystem gearbeitet wird, welches einen Fühlwiderstand und einen Differenzverstärker enthält.

Bei einem gemäß der Erfindung aufgebauten Verstärker erfolgt vorteilhafterweise eine automatische Rückkopplungskompensa­ tion gegen Änderungen der Anzahl von an den Verstärkeraus­ gang angeschlossenen externen Lastschaltungen. Eine hier be­ schriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält einen rückgekoppelten Verstärker zur Lieferung eines ver­ stärkten Signals an eine erste und eine zweite Signalverwer­ tungsschaltung, deren zweite vorhanden sein oder fehlen kann. Der Verstärker enthält einen ersten und einen zweiten Rück­ kopplungszweig; sein Ausgang ist über einen ersten Koppel­ widerstand mit einem ersten Anschluß, an dem die erste Ver­ wertungsschaltung liegt, und über einen zweiten Koppelwider­ stand mit einem zweiten Anschluß, an dem die zweite Verwer­ tungsschaltung angeschlossen werden kann, verbunden. Der erste Rückkopplungszweig führt vom Verstärkerausgang unter Umgehung des ersten Koppelwiderstandes zum Verstärkereingang, und der zweite Rückkopplungszweig führt vom Verstärkeraus­ gang unter Einschluß des zweiten Koppelwiderstandes zum Ver­ stärkereingang. Das der ersten Verwertungsschaltung zuge­ führte Ausgangssignal des Verstärkers bleibt bei Vorhanden­ sein oder Fehlen der zweiten Verwertungsschaltung praktisch konstant.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beiliegen­ den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen rückgekoppelten Verstärker gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Variante des erfindungsgemäßen rückgekoppelten Verstärkers.

Fig. 1 veranschaulicht einen mehrstufigen Verstärker mit einer Transistoreingangsstufe in Basisgrundschaltung und einer Transistorausgangsstufe in Kollektorgrundschaltung. In diesem Fall liefert der Verstärker ein verstärktes Signal an eine ständig angeschlossene "interne" erste Signalver­ wertungsschaltung 130 und an eine "externe" zweite Signal­ verwertungsschaltung 135, die wahlweise je nach den Erfor­ dernissen eines bestimmten Systems an den Verstärkerausgang angeschlossen werden kann.

Ein Eingangstransistor 100 in Basisgrundschaltung wird vor­ gespannt, indem sein Emitter über einen Widerstand 103 an Masse liegt und seine Basis über Widerstände 105 bzw. 107 an Masse und an einer positiven Betriebsspannung (+) liegt und sein Kollektor über einen Widerstand 109 an die positive Be­ triebsspannung (+) angeschlossen ist. Dem Emitter des Tran­ sistors 100 wird ein Verstärkereingangssignal Vin über einen Eingangswiderstand 101 zugeführt, und das Ausgangssignal des Transistors 100 wird über einen Widerstand 111 auf die Basis des Ausgangstransistors 110 gekoppelt. Dessen Emitter liegt über einen Widerstand 113 an Masse, und sein Kollektor liegt unmittelbar an der positiven Betriebsspannung (+). Vom Emit­ ter des Transistors 110 wird das Ausgangssignal Vout des Verstärkers an einen Schaltungsknoten 114 geliefert, der über einen Koppelwiderstand 115 von 75 Ohm an einen Aus­ gangsanschluß 117 für die interne Last und über einen Kop­ pelwiderstand 119 von ebenfalls 75 Ohm an einen Ausgangs­ anschluß 121 für die externe Last angeschlossen ist. Die Koppelwiderstände 115 und 119 dienen als Impedanzanpassungs­ widerstände, die in diesem Fall für eine Anpassung an die erwartete Eingangsimpedanz von 75 Ohm der Signalverwertungs­ schaltungen 130 und 135 sorgen.

Für die Gegenkopplung sorgt hauptsächlich ein Gegenkopplungs­ widerstand 123 von etwa 2000 Ohm, der zwischen dem Schal­ tungspunkt 114 am Emitterausgang des Transistors 110 und der Basis des Transistors 100 liegt. Ein über den Widerstand 123 geliefertes erstes Gegenkopplungssignal stellt den Ver­ stärkungsgrad des Verstärkers ein und reduziert seine Aus­ gangsimpedanz am Schaltungspunkt 114 auf einen niedrigen Wert. Eine Gegenkopplung erfolgt auch über den Koppelwider­ stand 119 und einen zweiten zusätzlichen Gegenkopplungswider­ stand 125. Die Widerstände 119 und 125 haben beispielsweise Werte von 75 Ohm bzw. 15 kOhm. Im vorliegenden Beispiel be­ trägt die Eingangsimpedanz an den Anschlüssen 117 bzw. 121 der internen bzw. der externen Signalverwertungsschaltung 130 bzw. 135 jeweils 75 Ohm.

Ist die Verwertungsschaltung 135 nicht an den Ausgangsan­ schluß 121 angeschlossen, dann liegt der Gegenkopplungswi­ derstand 125 in Reihe mit dem Koppelwiderstand 119 und dem Schaltungspunkt 114 und überträgt somit einen Teil des Signals Vout vom Schaltungspunkt 114 zur Basis des Transi­ stors 100 als Gegenkopplungssignal zusätzlich zu dem über den Widerstand 123 zugeführten Gegenkopplungssignal. Wegen der großen Widerstandsdifferenz zwischen dem Hauptgegen­ kopplungszweig mit dem Widerstand 130 und dem zweiten Gegen­ kopplungszweig mit dem Widerstand 125 ist der Gegenkopp­ lungsgrad des zweiten Gegenkopplungssignals wesentlich ge­ ringer als derjenige des ersten Gegenkopplungssignals. Ist jedoch die Verwertungsschaltung 135 an den externen Aus­ gangsanschluß 121 angeschlossen, dann bildet der Koppel­ widerstand 119 und die durch die Verwertungsschaltung 135 dargestellte Last einen Spannungsteiler, und das über den zweiten Gegenkopplungswiderstand 125 übertragene Signal ist nicht mehr Vout sondern praktisch gleich 1/2 Vout. Daher ist das durch den zweiten Gegenkopplungswiderstand 125 über­ tragene Gegenkopplungssignal wesentlich reduziert, so daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers genügend erhöht wird,

um die Belastungswirkung durch den Anschluß der Verwertungs­ schaltung 135 zu kompensieren. Demzufolge wird der Signal­ pegel am Schaltungspunkt 114 und damit auch am Anschluß 117 praktisch konstant gehalten, ob nun eine externe Last an den diesbezüglichen Ausgangsanschluß 121 angeschlossen ist oder nicht.

Der Gegenkopplungsgrad des zweiten Gegenkopplungszweiges hängt vom Wert des Widerstandes 125 ab und wird so gewählt, daß die Signalamplitude am Schaltungspunkt 114 praktisch gleich bleibt, wenn eine externe Last am Anschluß 121 liegt oder nicht. Macht man die zweite Gegenkopplung beispiels­ weise zu stark (wenn der Widerstand 125 zu klein ist), dann steigt die Signalamplitude am Schaltungspunkt 114, wenn eine externe Last angeschlossen wird, und die Ausgangsimpedanz am Schaltungspunkt 121 wird niedriger als die gewünschten 75 Ohm.

Fig. 2 gleicht der Fig. 1 mit der Ausnahme, daß ein weite­ rer Gegenkopplungswiderstand 124 vom Anschluß 117 auf die Basis des Transistors 100 geführt ist und daß außer der Schaltung 135 noch eine Signalverwertungsschaltung 130 an den Anschluß 117 wahlweise angeschlossen werden kann, wie die gestrichelte Linie zwischen dem Anschluß 117 und dem Eingang der Schaltung 130 andeutet. Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Verstärker kann zusammen mit mehreren Signal­ verwertungsschaltungen betrieben werden, die sämtlich an den Verstärker angeschlossen werden können oder nicht, und er enthält zugehörige Gegenkopplungszweige mit einem Ausgangs­ impedanzanpassungswiderstand und einem Gegenkopplungswider­ stand, beispielsweise die Widerstände 115 und 124 und die Widerstände 119 und 125).

Claims (5)

1. Elektrische Signalverstärkerschaltung mit einem Ver­ stärker (100, 110), der einen Eingang zur Zuführung eines zu verstärkenden Signals und einen ersten sowie einen zweiten Ausgangsanschluß (117, 121), denen das verstärkte Signal gleichzeitig zugeführt wird, zum Anschluß von Lasten auf­ weist,
mit einem ersten Widerstandselement (115) zur Kopplung des verstärkten Signals vom Verstärkerausgang (114) zum ersten Ausgangsanschluß (117) und zur Bestimmung der Ausgangsimpe­ danz an diesem,
und mit einem zweiten Widerstandselement (119) zur Kopplung des verstärkten Signals vom Verstärkerausgang (114) zum zwei­ ten Ausgangsanschluß (121) und zur Bestimmung der Ausgangs­ impedanz an diesem,
gekennzeichnet durch einen ersten Gegenkopplungszweig (123), der unter Umgehung des ersten Widerstandselementes (115) den Verstärkerausgang (114) mit dem Verstärkereingang koppelt und durch einen zweiten Gegenkopplungszweig (119, 125), der unter Einschluß des zweiten Widerstandselementes (119) den Verstärkerausgang mit dem Verstärkereingang koppelt.

2. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Gegenkopplungszweig (123) ein drittes Widerstandselement (123) enthält und daß der zweite Gegen­ kopplungszweig (119, 125) zusätzlich zu dem zweiten Wider­ standselement (119) ein viertes Widerstandselement (124) ent­ hält.

3. Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wert des vierten Widerstandselementes (125) so gewählt ist, daß die Amplitude des verstärkten Signals am Verstärkerausgang unabhängig davon, ob die Last an den zweiten Ausgangsanschluß angeschlossen ist oder nicht, konstant bleibt.

4. Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Gegenkopplungszweig (123) ein wesent­ lich größeres Gegenkopplungssignal als der zweite Gegenkopp­ lungszweig (119, 125) liefert.

5. Elektrische Signalverstärkerschaltung mit einem Ver­ stärker (100, 110), der einen Eingang für ein zu verstärkendes Signal und einen Ausgang (114) zur Lieferung eines verstärkten Signals sowie einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß (117 bzw. 121) hat, auf welche das verstärkte Signal gleich­ zeitig gekoppelt wird und an die Lasten anschließbar sind, mit einem ersten Widerstandselement (115) zur Kopplung des verstärkten Signals vom Verstärkerausgang (114) zum ersten Ausgangsanschluß (117) und zur Bestimmung der Ausgangsimpe­ danz an diesem, gekennzeichnet durch ein zweites Widerstands­ element (119) zur Kopplung des verstärkten Signals vom Ver­ stärkerausgang zum zweiten Ausgangsanschluß (121) und zur Bestimmung der Ausgangsimpedanz an diesem,
durch einen ersten Rückkopplungszweig (123), der unter Um­ gehung des ersten Widerstandselementes (115) den Verstärker­ ausgang (114) mit dem Verstärkereingang koppelt,
durch einen zweiten Rückkopplungszweig (119, 125), der unter Einschluß des zweiten Widerstandselementes (119) den Verstär­ kerausgang mit dem Verstärkereingang koppelt, und
durch einen dritten Gegenkopplungszweig (115, 124), der unter Einschluß des ersten Widerstandselementes (115) den Verstär­ kerausgang (114) mit dem Verstärkereingang koppelt.