DE3908076A1 - Wechselspannungsverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Wechselspannungsverstärker mit einem Operationsverstärker nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einem solchen Verstärker, der insbesondere für die Verstärkung breitbandiger Signale, wie z.B. impulsförmige Signale, eingesetzt werden soll, ist es notwendig, bestimmte vorgegebene Bedingungen einzuhalten, um optimale Signalverstärkungen ohne Verzerrungen zu erzielen. So ist beispielsweise bei der Verstärkung von Videosignalen mittels eines über ein Kondensator-Widerstands-Glied gekoppelten Verstärkers zu beachten, daß zur Übertragung bzw. Verstärkung eines Videosignals mit einer maximalen V-Dachschräge von höchstens 1% eine Zeitkonstante des Eingangs-RC-Gliedes von 1 sec erforderlich ist.

Bei einem herkömmlichen Videoverstärker der eingangs beschriebenen Art wird üblicherweise ein Eingangsstrom von ca. 6 µA benötigt. Wird nun hierbei ein zulässiger Spannungsabfall von 100 mV am Widerstand des RC-Gliedes vorausgesetzt, so ergibt sich ein Widerstandswert von 16,7 kΩ und für die erforderliche Zeitkonstante ein Kapazitätswert von 60 µF für das Eingangs-RC-Glied. Ein Kondensator mit einer derart großen Kapazität ist jedoch äußerst nachteilig, weil er für die unverzerrte Übertragung von Videosignalen ungeeignet ist und außerdem sehr viel Platz beansprucht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wechselspannungsverstärker der eingangs genannten Art anzugeben, welcher mit sehr viel kleineren Kapazitäten des RC-Gliedes auskommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Wechselspannungsverstärker hat den Vorteil, daß wesentlich kleinere, bipolare Kondensatoren einsetzbar sind, die neuerdings auch in der sog. SMD-Technik als oberflächenmontierte Bauteile Verwendung finden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In der Figur ist das Schaltbild eines Wechselspannungsvestärkers dargestellt, mit welchem ein an Klemme 1 anliegendes Videosignal mit einer maximalen V-Dachschräge von höchstens 1% mit Hilfe des Operationsverstärkers 2 verstärkt werden soll. Dazu ist für das vorgeschaltete Eingangs-RC-Glied eine Zeitkonstante von mindestens 1 Sekunde erforderlich. Um nun einerseits diese Forderungen für die unverzerrte Übertragung des Videosignals zu erfüllen und andererseits den Kapazitätswert des RC-Gliedes nicht zu groß ansetzen zu müssen, um diese Schaltung auch in der sog. SMD-Technik, bei der der höchste Kapazitätswert derzeit nur 0,22 µF beträgt, ausführen zu können, ist erfindungsgemäß ein Transkonduktanz-Operationsverstärker 3 - kurz OTA genannt - zwischen RC-Glied 4, 4′, 5, 5′ und nichtinvertierendem Eingang des Operationsverstärkers 2 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Kapazitätswert des RC-Gliedes herabgesetzt werden kann. Ein OTA hat bekanntlich die Eigenschaft, daß der Ausgangsstrom des Verstärkers der Spannungsdifferenz an den Signaleingängen proportional ist. Außerdem ist die Ausgangsstromgröße über den zusätzlichen Steuerstromeingang 6 steuerbar.

Der für den Betrieb des über einen Spannungsteiler 7, 7′ gegengekoppelten Operationsverstärkers 2 notwendige Eingangsstrom wird hiermit zum größten Teil von dem OTA 3 geliefert, und zwar mit Hilfe des dem Steuereingang 6 über den am Bezugspotential (oder einem dafür erforderlichen Potential) liegenden Widerstand 8 zugeführten Stromes (I _ABC). Demzufolge ist der im Zweig des RC-Gliedes 4, 5 fließende Strom so gering, daß die erforderliche Zeitkonstante mittels höherer Widerstandswerte (z.B. 4,7 MΩ) und geringerer Kapazitätswerte (z.B. 0,22 µF) erreichbar ist. Damit an den Signaleingängen des OTA 3 ein in Betrag und Phase gleiches Wechselspannungssignal anliegt, ist das RC-Glied aufgeteilt in ein erstes 4, 5 zwischen Eingangsklemme 1 und invertierendem Eingang des OTA 3 und in ein zweites 4′, 5′ zwischen Eingangsklemme 1 und nichtinvertierendem Eingang des OTA 3 anzuschließendes RC-Glied.

Dieser den Operationsverstärker 2 enthaltende Wechselspannungsverstärker ist vorzugsweise als Eingangsverstärker für Videokreuzschienenverteiler einsetzbar. Am Ausgang 9 ist das verstärkte Videosignal abnehmbar und beispielsweise mehreren - in der Figur nicht dargestellten - Koppelpunkten zuführbar.

Claims (4)

1. Wechselspannungsverstärker mit einem Operationsverstärker (2), an dessen nichtinvertierendem Eingang das zu verstärkende Signal über ein RC-Glied (4, 5) anliegt und dessen invertierender Eingang am Abgriff eines zwischen dem Ausgang (9) des Verstärkers (2) und Bezugspotential liegenden Spannungsteilers (7, 7′) verbunden ist, gekennzeichnet durch einen Transkonduktanz-Operationsverstärker (OTA) (3), an dessen nichtinvertierendem Eingang ebenfalls das zu verstärkende Signal über ein weiteres RC-Glied (4′, 5′) anliegt, dessen invertierender Eingang sowie dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (2) verbunden ist, und dessen Steuerstromeingang (6) über einen Widerstand (8) an einem den erforderlichen Strom (I _ABC) erzeugenden Potential liegt.

2. Wechselspannungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verstärkende Signal über einen ersten Koppelkondensator (4) am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (2) sowie am invertierenden Eingang des OTA (3) und über einen zweiten Koppelkondensator (4′) am nichtinvertierenden Eingang des OTA (3) anliegt, daß ein erster Widerstand (5) zwischen den Signaleingängen des OTA (3) und ein zweiter Widerstand (5′) zwischen nichtinvertierendem Eingang des OTA (3) und Bezugspotential angeordnet ist.

3. Wechselspannungsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koppelkondensatoren (4, 4′) sowie die beiden Widerstände (5, 5′) jeweils so dimensioniert sind, daß an den Signaleingängen des OTA (3) das gleiche, in Betrag und Phase übereinstimmende Wechselspannungssignal anliegt.

4. Wechselspannungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (2) als Eingangsverstärker für Videokreuzschienenverteiler vorgesehen ist.