DE3815592C2 - - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Signalverstärkerschaltung
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmalen.
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 Nachbildungsimpedanz
gelegt. Ist dagegen eine äußere Last an die Schaltbuchse
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 Schaltbuchse
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.
Aus der DE-AS 20 27 540 ist eine Verstärkeranordnung mit zwei
oder mehreren parallel arbeitenden Einzelverstärkern bekannt,
die von einem gemeinsamen Eingang angesteuert werden und auf
einen gemeinsamen Ausgang arbeiten, an den über Entkopplungswiderstände
mehrere Ausgangsklemmen zum Anschluß von Lasten
angeschlossen sind. Vom gemeinsamen Verstärkerausgang ist
ein Gegenkopplungswiderstand auf den gemeinsamen Verstärkereingang
zurückgeführt. Auf diese Weise soll eine leicht vereinheitlichbare
und mit integrierten Schaltkreisen realisierbare
Verstärkeranordnung geschaffen werden, die selbst bei
Kurzschlüssen an den Eingängen und/oder Ausgängen der Einzelverstärker
die Gesamtverstärkung weitgehend konstant beibehält.
Ein Verstärker, an den sich mehrere Lasten anschließen lassen,
ist ferner aus der US-PS 28 86 659 bekannt. Auch hier ist
der Verstärkerausgang über Entkopplungswiderstände mit mehreren
Schaltungsausgängen zum Anschluß von Lasten verbunden,
und vom Ausgang des mehrstufigen Verstärkers ist auf seine
Eingangsstufe außer einem Spannungsgegenkopplungszweig noch
ein Strommitkopplungszweig, der einen Fühlwiderstand und
einen Differenzverstärker enthält gekoppelt, wodurch ein
relativ komplexes Regelsystem entsteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen preiswerten
Verstärker mit relativ unkompliziertem Aufbau zu schaffen,
an welchen ohne gegenseitige Beeinflussung verschiedene Lasten
anschließbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei einem gemäß der Erfindung aufgebauten Verstärker erfolgt
vorteilhafterweise eine automatische Rückkopplungskompensation
gegen Änderungen der Anzahl von an den Verstärkerausgang
angeschlossenen externen Lastschaltungen. Eine hier beschriebene
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält
einen rückgekoppelten Verstärker zur Lieferung eines verstärkten
Signals an eine erste und eine zweite Signalverwertungsschaltung,
deren zweite vorhanden sein oder fehlen kann.
Der Verstärker enthält einen ersten und einen zweiten Gegenkopplungszweig;
sein Ausgang ist über einen ersten Koppelwiderstand
mit einem ersten Anschluß, an dem die erste Lastschaltung
liegt, und über einen zweiten Koppelwiderstand mit
einem zweiten Anschluß, an dem die zweite Lastschaltung angeschlossen
werden kann, verbunden. Der erste Gegenkopplungszweig
führt vom Verstärkerausgang unter Umgehung des ersten
Koppelwiderstandes zum Verstärkereingang, und der zweite
Gegenkopplungszweig führt vom Verstärkerausgang unter Einschluß
des zweiten Koppelwiderstandes zum Verstärkereingang.
Das der ersten Lastschaltung zugeführte Ausgangssignal des
Verstärkers bleibt bei Vorhandensein oder Fehlen der zweiten
Lastschaltung praktisch konstant.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beiliegenden
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 123 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 (4)
1. Elektrische Signalverstärkerschaltung mit einem Ver
stärker (100, 110), dessen Eingangskreis ein zu verstärkendes Signal
zuführbar ist und dessen Ausgang (114) über je ein erstes
bzw. ein zweites Widerstandselement (115 bzw. 119) mit einem
ersten bzw. zweiten Schaltungsausgang (117 bzw. 121) gekoppelt
ist, wobei die Widerstandselemente die Ausgangsimpedanz
an den Schaltungsausgängen für dort anzuschließende Lasten
bestimmen, und mit einem ersten Gegenkopplungszweig, der ein
drittes Widerstandselement (123) enthält und vom Verstärkerausgang
(114) zum Eingangskreis des Verstärkers zurückgeführt
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß vom Verstärkerausgang (114) ein zweiter Gegenkopplungszweig,
der die Reihenschaltung des zweiten Widerstandselementes
(119) mit einem vierten Widerstandselement (125)
enthält, zum Eingangskreis des Verstärkers zurückgeführt ist,
wobei der Verbindungspunkt dieser beiden Widerstandselemente
(119, 125) den zweiten Schaltungsausgang (121) bildet.
2. Signalverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, 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.
3. Signalverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Gegenkopplungszweig ein
wesentlich größeres Gegenkopplungssignal als der zweite
Gegenkopplungszweig liefert.
4. Signalverstärkerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet,
durch einen dritten Gegenkopplungszweig
der die Reihenschaltung des ersten Widerstandselementes (115)
mit einem fünften Widerstandselement (124) enthält und
vom Verstärkerausgang zum Eingangskreis des Verstärkers zurückgeführt
ist.
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