DE3815592C2 - - Google Patents

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.