DE4318531C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verstärken von in einem breiten Frequenzbereich liegenden Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstärken von in einem breiten Frequenzband liegenden Signalen, bei dem die Signale in sich überlappende niederfrequente und höherfrequente Anteile aufgeteilt und danach jeweils ge­ trennt verstärkt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Schaltungsanordnung zum Verstärken von in einem Frequenzbereich liegenden Signalen mit einer Frequenzwei­ che, die Ausgangssignale mit teilweise sich überlappenden Frequenzspektren bereitstellt, sowie mit einem ersten Transimpedanzverstärker für höhere Frequenzen und einem zweiten Transimpedanzverstärker für niedere Frequenzen.

Verstärker, die Signale mit einem breiten Frequenzspek­ trum verstärken, sind bekannt und werden beispielsweise in Empfangsschaltungen von optischen Übertragungseinrich­ tungen häufig eingesetzt. Derartige Verstärker weisen je­ doch schlechte Niederfrequenzeigenschaften auf. Mögliche Fehlerursachen bei der Verstärkung eines niederfrequenten Signals oder eines niederfrequenten Signalanteils sind dabei Temperaturabhängigkeiten des Arbeitspunktes des Verstärkers sowie Strom- und Spannungs-Offset- und Bias­ fehler. Die Güte der Verstärkung eines Verstärkers im Niederfrequenzbereich ist dabei in der Regel umgekehrt proportional zur Breite des Frequenzspektrums, das der Verstärker zu verstärken in der Lage ist. Demgemäß weisen Verstärker mit geringen Fehlern im Niederfrequenzbereich üblicherweise eine geringe Bandbreite auf.

Aus JP 52-29141 A ist ein Audioverstärker bekannt, bei dem eine erste Verstärkerschaltung die niederfrequenten Frequenzanteile des zu verstärkenden Signals verstärkt und eine zweite Verstärkerschaltung die hohen Frequenzen des zu verstärkenden Signals verstärkt, wobei eine negative Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang des Gesamtverstärkers vorgesehen ist, um die Linearität des Gesamtverstärkers zu erhöhen.

Eine ähnliche Verstärkerschaltung ist auch aus EP 0476908 A1 bekannt, mit dem Unterschied, daß bei dieser bekannten Verstärkerschaltung kein negatives Rückkopplungsglied zur Erhöhung der Linearitätseigenschaften des Gesamtverstärkers vorgesehen ist.

Auch aus der DE-C-34 46 660 ist eine Verstärkeranordnung bekannt, in der jeweils ein NF- und ein HF-Verstärker in Verbindung mit einer Frequenzweiche zu einer Verstärkereinheit derart kombiniert sind, daß die niederen Frequenzen vom NF-Verstärker und die hohen Frequenzen vom HF-Verstärker verstärkt werden. Alle diese Verstärker weisen jedoch den Nachteil auf, daß die unterschiedlichen Frequenzen im Spektrum eines Signals insbesondere im hörfrequenten Bereich unterschiedlich stark und mit unterschiedlicher Fehlercharakteristik verstärkt werden. Dies bedingt, daß schaltungstechnisch Verstärkungsanpassungen in verschiedenen Frequenzbereichen vorgenommen werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit denen eine gleichmäßige Verstärkung in einem breiten Frequenzbereich erreicht wird.

Ausgehend von den aus der DE-C-34 46 660 bekannten Schaltungsanordnung wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst.

Auf diese Weise wird ein breitbandiger Transimpedanzverstärker geschaffen, der trotz einer großen Bandbreite dennoch eine hohe nieder­ frequente Genauigkeit aufweist. Darüber hinaus sind Ab­ gleichmaßnahmen beispielsweise der Frequenzweichen, oder Verstärkungsanpassungen für die verschiedenen Frequenz­ bereiche nicht mehr erforderlich. Darüber hinaus wird nur noch ein einziger Verstärker für höhere Frequenzen be­ nötigt. Der erfindungsgemäße gleichstrom-gekoppelte Transimpedanzverstärker weist dabei vorzugsweise einen Verstärkungs-Frequenzbereich beginnend bei Gleichspannung auf.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Regelverstärker vom zweiten Transimpedanzverstär­ ker für niedere Frequenzen steuerbar. Das Ausgangssignal des zweiten Transimpedanzverstärkers für niedere Frequen­ zen ist durch die geringen Fehler dieses Verstärkers bei niedrigen Frequenzen nur gering verfälscht. Vorzugs­ weise dient daher die Ausgangsspannung dieses zweiten Transimpedanzverstärkers als Sollwert für den Regelver­ stärker. Der Istwert des Regelverstärkers ist dabei vor­ zugsweise die Ausgangsspannung des ersten Transimpedanz­ verstärkers für höhere Frequenzen, der mittels des Re­ gelverstärkers und der geschlossenen Regelschleife also so eingestellt wird, daß sich am Ausgang der gesamten Schaltungsanordnung die mit dem präzisen zweiten Trans­ impedanzverstärker für die niedere Frequenzen ermittelte Spannung ergibt. Die Niederfrequenzfehler des ersten Transimpedanzverstärkers für höhere Frequenzen werden also mit dem Regelverstärker korrigiert, wobei die Aus­ gangsspannung des zweiten Verstärkers für niedere Fre­ quenzen dem Regelverstärker als Sollwert und die nach­ zuregelnde Ausgangsspannung des ersten Verstärkers für höhere Frequenzen als Istwert zugeführt wird, wobei sich die Frequenzbereiche der Transimpedanzverstärker überlap­ pen. Auf diese Weise ergibt sich eine Selbstregulierung der Fehler, insbesondere der Niederfrequenzfehler des er­ sten Transimpedanzverstärkers für höhere Frequenzen.

Vorzugsweise sind die effektiven Transimpedanzen des er­ sten und zweiten Transimpedanzverstärkers gleich.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Verstärkung des Regelverstärkers für Frequenzen im Überlappungsbereichs bzw. des Stromübergangs vom ersten und zweiten Transimpe­ danzverstärker gleich eins ist. Unabhängig von der Ver­ teilung auf die Eingangsströme der beiden Transimpedanz­ verstärker ergibt sich dadurch automatisch ein flacher Frequenzübergang auch im Übergangsfrequenzbereich. Vor­ zugsweise ist der Regelverstärker ein Proportional-In­ tegral (PI)-Regler.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenzweiche der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung eine Weiche erster Ordnung. Dadurch wird erreicht, daß die Frequenzweiche besonders einfach gestaltet ist. Die Frequenzweiche weist dabei vorteilhafterweise nur einen Hochpaß auf.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Transimpedanzverstärkers ist die Frequenzweiche eine solche zweiter oder höherer Ordnung. Für den Fall, daß nur ein relativ schmaler Frequenzbereich von Bedeu­ tung ist, kann der Verstärkungsgrad für die unterschied­ lichen Frequenzen sehr genau gesteuert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Regelverstärker in einem Frequenzbereich von Null bis f1 eine Integralcharakteristik aufweist. Daran anschließend besitzt der Regelverstärker vorzugs­ weise einen Verstärkungsgrad gleich 1 in einem Frequenz­ bereich von f1 bis f4. Eine Übergangsfrequenz f2 ist durch die Frequenzweiche bzw. den Hochpaß der Fre­ quenzweiche bestimmt.

Für die Frequenzen gilt vorzugsweise die Beziehung
f1 « f2,
f2 « f3,
f2 « f4,
f3 « f5,
f4 « f5
wobei f3 die Grenzfrequenz des zweiten Transimpedanzver­ stärkers und f5 die höchste Frequenz ist, bis zu der die Schaltungsanordnung eine konstante, effektive Transimpe­ danz aufweist, falls die effektiven Transimpedanzen des ersten und zweiten Transimpedanzverstärkers gleich sind.

Gemäß einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Regelkreis eine Schaltungseinrich­ tung zur Gleichspannungsverschiebung vorgesehen. Dadurch wird der erste Transimpedanzverstärker für höhere Fre­ quenzen in einen unsymmetrischen Arbeitszustand gebracht und an ein ebenfalls unsymmetrisches Eingangssignal ange­ paßt. Der Arbeitspunkt des ersten Transimpedanzverstär­ kers für höhere Frequenzen wird dabei also so verschoben, daß ein unsymmetrischer Aussteuerbereich entsteht, wo­ durch der Eingang des Verstärkers dem Ausgangssignal bei­ spielsweise einer Photodiode, die nur Strom in einer Po­ larität liefert, optimal angepaßt ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Gleichspannungsver­ schiebung besteht auch darin, daß dadurch auf einfache Weise auch Transimpedanzverstärker für höhere Frequenzen eingesetzt werden können, die unterschiedliche Gleich­ spannungspegel am Ein- und Ausgang aufweisen.

Vorzugsweise umfaßt der Regelverstärker die Schaltungs­ einrichtung zur Gleichspannungsverschiebung.

Vorteilhaft ist es im Zusammenhang mit der Schaltungsein­ richtung zur Gleichspannungsverschiebung, wenn diese den Gleichspannungswert auf einen konstanten Wert regelt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Verfahren, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Damit lassen sich wiederum die zuvor bereits beschriebe­ nen Vorteile erzielen.

Das bekannte Verfahren gemäß der DE-C-34 46 660 hat den Nachteil, daß außer einem ersten HF-Verstärker noch ein zweiter HF-Verstärker, nämlich der Summenverstärker, benötigt wird. Des weiteren besitzt dieses Verfahren den Nachteil, daß der erste HF-Verstärker einen auf den Eingangswiderstand R bezogen, hochohmigen Ein­ gangswiderstand besitzen muß, damit sich über der Fre­ quenz keine nennenswerte Veränderung des Eingangswider­ stands ergibt. Zusätzlich muß der Eingangswiderstand des Summenverstärkers sehr hochohmig sein. Somit können bei dem bekannten Verfahren keine rückgekoppelten Verstärker, die eine hohe Linearität besitzen, eingesetzt werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es jedoch von Vorteil, gerade diese rückgekoppelten Verstärker einzusetzen, die besonders für die Belange der optischen Übertragung vor­ teilhaft sind.

Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Gleichspannungs-Bezugspunkt des höherfrequenten Anteils durch den niederfrequenten Anteil verändert, und insbe­ sondere auf einen konstanten Wert geregelt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand vorteilhafter Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfin­ dungsgemäßen Verstärkerschaltung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ins einzelne gehenden Ausführungsform der in Fig. 1 darge­ stellten, erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 3 die effektive Transimpedanz des zweiten Transimpe­ danzverstärkers für niedere Frequenzen der erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung, über der Fre­ quenz aufgetragen,

Fig. 4 eine Frequenzcharakteristik des Regelverstärkers, wie er gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einsetzbar ist,

Fig. 5 ein Diagramm, das die Stromaufteilung in Abhängig­ keit der Frequenz auf den ersten und zweiten Transimpedanzverstärker schematisch wiedergibt,

Fig. 6 die effektive Transimpedanz der Verstärkerschal­ tung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform als Addition der effektiven Transimpedanzen des Ver­ stärkers für niedere Frequenzen und des Verstär­ kers für höhere Frequenzen, jeweils mit dem jeweiligen Stromaufteilungsverhältnis, wie in

Fig. 5 dargestellt, bewertet, und

Fig. 7 die effektive Transimpedanz der Verstärkerschal­ tung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform, falls die effektiven Transimpedanzen des Verstär­ kers für niedere Frequenzen und des Verstärkers für höhere Frequenzen den gleichen Wert besitzen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Schaltungsanordnung wird ein das Signal darstellender Strom I1 in zwei Teilströme I2 und I3 aufgeteilt. Der Teilstrom I2 wird dem Eingang eines Hoch­ passes 1 zugeführt. Der Ausgang des Hochpasses 1 ist über ein Summierglied 2 mit dem Eingang eines ersten Transime­ danzverstärkers 3 für höhere Frequenzen verbunden, der über ein Spannungs-Offsetglied 4 mit dem Ausgang 5 der dargestellten breitbandigen Verstärkerschaltung verbunden ist. Der Teilstrom 13 wird dem Eingang eines zweiten Transimpedanzverstärkers 6 für niedere Frequenzen zuge­ führt, der mit einem Eingang eines Regelverstärkers 7 verbunden ist. Ein zweiter Eingang des Regelverstärkers 7 ist über das Offsetregelungsglied 4 mit dem Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 verbunden. Der Ausgang des Regelungsverstärkers 7 ist mit dem Summierglied 2 verbunden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen brei­ bandigen Verstärker gelangt der Teilstrom I3, der den niederfrequenten Anteil des das Eingangssignal bildenden Stroms 11 bildet, zu dem Eingang des zweiten Transimpe­ danzverstärkers 6 und wird von diesem verstärkt. Der zweite Transimpedanzverstärker 6 hat bis zu einer Grenz­ frequenz f3 eine ausgeglichene Frequenzcharakteristik. Dies ist typisch für niederfrequente Transimpedanzver­ stärker, da sie gegenüber Temperaturschwankungen unemp­ findlich sind und sich durch niedrige Biasströme und ge­ ringe Spannungs-Offsetfehler auszeichnen.

Die am Ausgang des zweiten Transimpedanzverstärkers 6 vorliegende Spannung U1 gelangt über den Regelverstärker 7 und das Summierglied 2 zum Eingang des ersten Transim­ pedanzverstärkers 3, von dem es verstärkt wird. Die am Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 anliegende Spannung gelangt über das Spannungs-Offsetglied 4, das als Nullpunktkorrektureinheit arbeitet, zum Ausgang 5 des erfindungsgemäßen breitbandigen Verstärkers.

Der erste Transimpedanzverstärker 3 weist gegenüber dem zweiten Transimpedanzverstärker 6 eine höhere Temperatur­ drift, höhere Bias- und Offsetströme und größere Span­ nungs-Offsetfehler auf. Um diese Fehler zu kompensieren, wird die Ausgangsspannung des ersten Transimpedanzver­ stärkers 3 auf einen zweiten Eingang des Regelverstärkers 7 zurückgeführt. Der Regelverstärker 7 ist so ausgelegt, daß an seinem Ausgang ein Signal erzeugt wird, das bei Eingabe in den ersten Transimpedanzverstärker 3 dessen Fehler wie Temperaturdrift, Biasströme und Strom- und Spannungs-Offsetfehler ausgleicht. Um keine eigene Feh­ lerquelle darzustellen, ist der Regelverstärker 7 als Tiefpaß ausgelegt.

Der die höheren Frequenzen des das Eingangssignal dar­ stellenden Stroms I1 beinhaltende Teilstrom I2 gelangt über den Hochpaß 1 zum ersten Transimpedanzverstärker 3 und wird von diesem verstärkt, so daß eine entsprechende Spannung am Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 anliegt. Auf Grund der Tiefpaßcharakteristik des Regel­ verstärkers 7 kann dieser Anteil des Eingangssignals nicht wieder dem Eingang des ersten Transimpedanzverstär­ kers 3 zur Kompensation von dessen Fehlern zugeführt wer­ den. Bezüglich der hohen Frequenzen ist die am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 3 anliegende Spannung des­ halb gleich der am Ausgang 5 des erfindungsgemäßen breit­ bandigen Verstärkers anliegenden Spannung.

Bei der in Fig. 2 detaillierter dargestellten Schaltungs­ anordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig. 1 wurden für gleiche Bau- bzw. Schaltungsteile die­ selben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Der das zu verstärkende Signal darstellende Strom I1 gelangt zum Eingang 8 des erfindungsgemäßen breitbandigen Verstär­ kers. Der Eingang 8 ist über einen Kondensator 9 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 10 des ersten Verstärkers 3 verbunden. Der Ausgang des Opera­ tionsverstärkers 10 ist über einen Widerstand 11 mit des­ sen invertierendem Eingang verbunden. Des weiteren ist der Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 mit dem Ausgang 5 des erfindungsgemäßen breitbandigen Verstärkers verbunden.

Mit dem Eingang 8 des erfindungsgemäßen breitbandigen Verstärkers ist weiterhin der invertierende Eingang eines Operationsverstärkers 12 des zweiten Transimpedanzver­ stärkers 6 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstär­ kers 12 ist über einen Widerstand 13 mit dessen invertie­ rendem Eingang verbunden. Am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 liegt eine Bezugsspannung V_Ref an.

Der Regelverstärker 7 umfaßt bei der in Fig. 2 darge­ stellten Ausführungsform einen Operationsverstärker 14, dessen nicht invertierender Anschluß 15 mit dem Ausgang des zweiten Transimpedanzverstärkers 6 bzw. dessen Opera­ tionsverstärker 12, und dessen invertierender Eingang 16 über einen Widerstand 17 mit dem Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 bzw. dessen Operationsver­ stärkers 10 verbunden ist. Der Ausgang des Operations­ verstärkers 14 ist einerseits über einen Kondensator 18 mit dem invertierenden Eingang und andererseits über die in Reihe geschalteten Widerstände 19, 20 mit seinem posi­ tiven Eingang 15 verbunden. Das Ausgangssignal U3 des Re­ gelverstärkers 7 wird am Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 20 abgegriffen und dem Summierglied 2 bereitge­ stellt, das bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel im ersten Transimpedanzverstärker 3 integriert ist, so daß das Ausgangssignal U3 des Regelverstärkers 7 an den positiven Eingang des Operationsverstärkers 10 des ersten Transimpedanzverstärkers 3 gelangt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten breitbandigen Verstärker wird ein den niederfrequenten Anteil des Signalstroms I1 darstellenden Teilstrom I3 vom zweiten Transimpedanzver­ stärker 6 verstärkt, wobei der Widerstand 13 in Verbin­ dung mit dem Kondensator 9 die nachfolgend anhand von Fig. 5 erläuterte Grenzfrequenz f2 bestimmt. Die am Aus­ gang des zweiten Transimpedanzverstärkers 6 anliegende Spannung U1 gelangt über den Widerstand 20 zum nicht in­ vertierenden Eingang des Operationsverstärkers 10 des er­ sten Transimpedanzverstärkers 3. Dieser weist als effek­ tive Transimpedanz den Widerstand 11 auf. Die am Ausgang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 anliegende Spannung wird über den Widerstand 17 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 des Regelverstärkers 7 zuge­ führt. Die am Ausgang des Operationsverstärkers 14 anlie­ gende Spannung gelangt über den Widerstand 19 zum nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärker 10 des ersten Transimpedanzverstärkers 3. Der mit dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 14 verbundene Kondensator 18 bewirkt, daß die hochfre­ quenten Anteile des am Ausgang des Operationsverstärkers 14 anliegenden Signals auf den invertierenden Eingang zu­ rückgeführt werden, so daß die hohen Frequenzen unter­ drückt werden. Der Regelverstärker 7 hat deshalb die Fre­ quenzcharakteristik eines Tiefpasses und wirkt kompensie­ rend auf die Fehler wie hohe Temperaturdrift, hohe Bias­ ströme und große Spannungs-Offsetfehler des ersten Tran­ simpedanzverstärkers 3, weil das an dessen Ausgang vor­ liegende Signal dem invertierenden Eingang des Opera­ tionsverstärkers 14 des Regelverstärkers 7 zugeführt wird, was auch eine Invertierung dieser Fehler bewirkt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 14 wird an­ schließend über den Widerstand 19 dem nicht invertieren­ den Eingang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 zuge­ führt. Die höherfrequenten Signalanteile des den Ein­ gangsstrom I1 bildenden Signals nehmen in der Fig. 2 den Weg des Teilstromes I2. Dieser gelangt über den als Hoch­ paß 1 arbeitenden Kondensator 9 zum invertierenden Ein­ gang des Operationsverstärkers 10 des ersten Transimpe­ danzverstärkers 3. Das Ausgangssignal des ersten Transim­ pedanzverstärkers 3 gelangt zum Ausgang 5 des erfindungs­ gemäßen breitbandigen Verstärkers. Die Fehler dieses hochfrequenten Signalanteils werden nicht kompensiert, da der Regelverstärker 3 eine Tiefpaßcharakteristik hat und deshalb für hohe Frequenzen undurchlässig ist.

Auf Grund der Integratorwirkung arbeitet der Regelver­ stärker 7 als Tiefpaß. Der erfindungsgemäße Regel-Ver­ stärker 7 weist daher, wie in Fig. 4 gezeigt ist, bis zu einer Frequenz f1 eine Frequenzcharakteristik auf, bei der die niederen Frequenzanteile überproportional ver­ stärkt werden. Bei Frequenzen höher als f1 hat der erfin­ dungsgemäße Regel-Verstärker 7 bis hin zu einer Frequenz f4, nämlich der oberen Grenzfrequenz des zweiten Transim­ pedanzverstärkers 6, eine ausgeglichene Frequenzcharak­ teristik mit einem Verstärkungsfaktor von 1. Frequenzen oberhalb von f4 werden nur noch mit einem Verstärkungs­ grad kleiner 1 übertragen. Die Frequenzen sind in Fig. 3, wie in den Fig. 4, 5, 6 und 7 in logarithmischem Maßstab dargestellt. Es gilt:
f1 « f2,
f2 « f3,
f2 « f4,
f3 « f5,
f4 « f5.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen breitbandigen Verstärkers haben die effektive Transimpedanz des zweiten Transimpedanzverstär­ kers 6 und des ersten Transimpedanzverstärkers 3, nämlich die Widerstände 13 bzw. 11 gleiche Widerstandswerte, und die Verstärkung des Regelverstärkers 7 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, im Übergangsfrequenzbereich um die Frequenz f2 gleich 1. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig von der Verteilung des Eingangsstroms auf den ersten Transimpe­ danzverstärker 3 und den zweiten Transimpedanzverstärker 6 automatisch ein flacher Frequenzgang auch im Übergangs­ frequenzbereich um die Frequenz f2 entsteht, wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt ist.

Der Regelverstärker 7 kann insgesamt als Offset-Span­ nungsregulierer für den ersten Transimpedanzverstärker 3 verwendet werden, da er auf den nicht invertierenden Ein­ gang des ersten Transimpedanzverstärkers 3 arbeitet.

Claims (20)

1. Schaltungsanordnung zum Verstärken von in einem breiten Frequenzbereich liegenden Signalen, mit einer Frequenzweiche, die Ausgangssignale mit teilweise sich überlappenden Frequenzspektren bereitstellt, einem ersten Transimpedanzverstärker (3) für höhere Frequenzen und einem zweiten Transimpedanzverstärker (6) für niedere Frequenzen, gekennzeichnet durch einen Regelverstärker, der vom zweiten Transimpedanzverstärker (6) für niedere Frequenzen steuerbar ist, zum Regeln des ersten Transimpedanzverstärkers (3) für höhere Frequenzen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (U₁) des zweiten Transimpedanzverstärkers (6) als Sollwert für den Regelverstärker (7) dient.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des ersten Transimpedanzverstärkers (3) als Istwert für den Regelverstärker (4) dient.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Transimpedanzen (11 bzw. 12) des ersten und zweiten Transimpedanzverstärkers (3 bzw. 6) gleich sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Regelverstärkers (7) im Frequenzbereich des Stromübergangs vom ersten und zweiten Transimpedanzverstärker (3, 6) gleich 1 ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (7) ein Proportional-Integral-Regler ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzweiche eine Weiche erster Ordnung ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzweiche eine Weiche zweiter oder höherer Ordnung ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzweiche einen Hoch- und einen Tiefpaß aufweist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (7) in einem Frequenzbereich von Null bis f1 eine Integralcharakteristik aufweist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (7) einen Verstärkungsgrad gleich 1 in einem Frequenzbereich f1 bis f4 aufweist.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übergangsfrequenz f2 durch die Frequenzweiche bestimmt ist.

13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfrequenz f2 durch den Hochpaß bestimmt ist.

14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung
f1 « f2,
f2 « f3,
f2 « f4,
f4 « f5,
f3 « f5
gilt, wobei f3 die Grenzfrequenz des zweiten Transimpedanzverstärkers und f5 die höchste Frequenz ist, bis zu der die Schaltungsanordnung eine konstante, effektive Transimpedanz aufweist.

15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis eine Schaltungseinrichtung (4) zur Gleichspannungsverschiebung vorgesehen ist.

16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (7) die Schaltungseinrichtung (4) zur Gleichspannungsverschiebung umfaßt.

17. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung (4) zur Gleichspannungsverschiebung den Gleichspannungswert auf einen konstanten Wert regelt.

18. Verfahren zum Verstärken von in einem Frequenzbereich liegenden Signalen, bei dem die Signale in sich überlappende niederfrequente und höherfrequente Anteile aufteilt und danach jeweils getrennt verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des niederfrequenten Bereichs des höherfrequenten Anteils auf den Spannungswert des verstärkten niederfrequenten Anteils geregelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungs-Bezugspunkt des höherfrequenten Anteils durch den niederfrequenten Anteil verändert wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungs-Bezugspunkt des höherfrequenten Bereichs des höherfrequenten Anteils auf einen konstanten Wert geregelt wird.