DE619196C

DE619196C - Receive circuit with automatic gain control

Info

Publication number: DE619196C
Application number: DER84461D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1931-03-21
Filing date: 1932-03-22
Publication date: 1935-09-25

Description

Empfangsschaltung mit selbsttätiger Verstärkungsregelung Die Erfindung betrifft eine Empfangsschaltung mit selbsttätiger Verstärkungsregelung.Receiving circuit with automatic gain control The invention relates to a receiving circuit with automatic gain control.

Bekanntlich kann ein Diodengleichrichter so- betrieben werden, daß er eine der aufgedrückten Trägerspannung proportionale Gleichspannung entwickelt. Man hat von dieser Eigenschaft schon Gebrauch gemacht; um die Verstärkung eines Verstärkers automatisch zu regeln, der vor diesem Gleichrichter liegt.As is known, a diode rectifier can be operated in such a way that it develops a DC voltage proportional to the applied carrier voltage. This property has already been used; to reinforce one To automatically regulate the amplifier that is in front of this rectifier.

Weiter ist es bekannt, daß mehrere Röhrenelemente indem Elektronenfeld einer Kathode ohne Rücksicht auf die Wirkung jeweils der anderen Röhrenelemente eine zufriedenstellende Diodengleichrichtung in Verbindung mit der Kathode ergeben.It is also known that several tube elements in the electron field a cathode regardless of the effect of the other tube elements result in satisfactory diode rectification in conjunction with the cathode.

Die Erfindung benutzt diese Erkenntnis, indem -in der Detektorstufe einer Empfangsschaltung eine Dreielektrodenröhre mit Kathode; Gitterelektrode und Anode derart verwendet wird, daß die Entladungsstrecken Kathode-Anode und Kathode-Gitter als Dioden wirksam sind, denen beiden die modulierte Hochfrequenz zugeführt wird, und daß der einen Diodenstrecke. die Modulationsfrequenz und der anderen die als Regelspannung dienende Gleichspannungskomponente entnommen wird.The invention uses this knowledge by adding -in the detector stage a receiving circuit, a three-electrode tube with a cathode; Grid electrode and Anode is used in such a way that the discharge paths cathode-anode and cathode grid act as diodes to both of which the modulated high frequency is fed, and that the one diode line. the modulation frequency and the other the than Control voltage serving DC voltage component is taken.

Es wäre natürlich denkbar, statt einer Triode zu diesem Zweck zwei getrennte Zweielektrodenröhren zu verwenden. Dieser Weg ist aber weniger vorteilhaft: Die Herstellung von zwei Dioden ist nämlich teurer als die einer normalen Dreielektrodenröhre, und außerdem ist der Aufwand an Raum und Schaltelementen im Gerät größer. Man könnte etwa auch die zwei Diodenstrecken in einem Kolben zusammenbauen. Dies würde aber die Entwicklung einer neuen Röhrentype erfordern, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus betrachtet unerwünscht ist. Eine solche Röhre mit begrenzter Verwendungsmöglichkeit ergibt eine verhältnismäßig teure Fabrikation, ein großes Lagerrisiko usw. und läuft auch dem allgemein als richtig bekannten Bestreben entgegen, möglichst wenige, aber dafür vielseitig verwendbare Röhren zu entwickeln.It would of course be conceivable to use two instead of one triode for this purpose use separate two-electrode tubes. But this way is less advantageous: The production of two diodes is more expensive than that of a normal three-electrode tube, and in addition, the amount of space and switching elements in the device is greater. One could also assemble the two diode lines in one bulb. But this would the development of a new type of tube require what from an economic point of view considered undesirable. Such a tube of limited use results in relatively expensive manufacture, great storage risk, etc. and runs also contrary to what is generally known to be the right endeavor, as few as possible, but to develop versatile tubes for this purpose.

Die erfindungsgemäße ` Anordnung ist an Hand von vier Abbildungen beschrieben. Abb. i zeigt die Schaltung eines Empfängers mit einem Diodengleichrichter.The arrangement according to the invention is based on four illustrations described. Fig. I shows the circuit of a receiver with a diode rectifier.

Abb.2 zeigt kurvenmäßig das Verhältnis zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltung gemäß Abb. i.Fig.2 shows the relationship between the input and the Output of the circuit according to Fig. I.

Abb. 3 zeigt eine andere Schaltung.Fig. 3 shows another circuit.

Abb. 4 zeigt kurvenmäßig für die Schaltung gemäß Abb. i das Verhältnis zwischen dem Eingang und dem niederfrequenten Ausgang.Fig. 4 shows the relationship in a curve for the circuit according to Fig. I between the input and the low-frequency output.

In Abb. i sind i die Antenne, 2 und 3 der Eingangskreis und 4 ein Hochfrequenzverstärker. Der Ausgang von 4 führt über ein Gerät 5, etwa ein Kopplungsglied oder weitere Verstä.rkerstufen, und über einen Kopplungskondensator g zu dem Eingangskreis des Diodengleichrichters. Dieser enthält eine Induktivität 6 in Reihe mit einem Abstimmkondensator 7 und einem Blockierungskondensator 8 (o,1 ,uF).In Fig. I, i is the antenna, 2 and 3 are the input circuit and 4 is a High frequency amplifier. The output of 4 leads through a device 5, for example a coupling element or further amplifier stages, and a coupling capacitor g to the input circuit of the diode rectifier. This contains an inductance 6 in series with a tuning capacitor 7 and a blocking capacitor 8 (o, 1 , uF).

Der Diodengleichrichter - io ist zweckmäßigerweise eine übliche Triode mit Heizfaden ii, Kathode 12, Gitter 13 und Anode 14. Wenn der Einfachheit halber die Elektrode 13 als Gitter bezeichnet wird, arbeitet sie in Wirklichkeit als Anode einer Diodengleichrichterstrecke. Um die Schaltung zu vereinfachen, werden die Diodenverbindüngen umgekehrt, d. h. das hochfrequenzmäßg nicht geerdete Ende des Eingangskreises wird mit der Kathode 12 verbunden. ES ergeben sich dabei bequemere Erdungsverhältnisse für die nachgeschaltete Niederfrequenzstufe.The diode rectifier - io is expediently a conventional triode with filament ii, cathode 12, grid 13 and anode 14. If for the sake of simplicity the electrode 13 is referred to as a grid, it actually works as the anode of a diode rectifier line. In order to simplify the circuit, the diode connections are reversed, ie the end of the input circuit, which is not earthed in terms of high frequency, is connected to the cathode 12. This results in more convenient earthing conditions for the downstream low-frequency stage.

Für die Trägerfrequenz ist der Eingangskreis durch den Hochfrequenzüberbrückungskondensator 15 (roo»uF) vervollständigt, der zwischen der geerdeten Klemme des Eingangskreises und dem Gitter liegt, und durch den Niederfrequenzüberbrückungskondensator 16 (o,i yF), der zwischen Gitter und Anode liegt. Die niederfrequente Ausgangsspannung entsteht an dem Widerstand im Kreis zwischen Gitter 13 und Kathode 12. Die hochfrequenzmäßigauf Erdpotential liegende Klemme der Induktanz 6 ist über einen Widerstand 17 an Erde angeschlossen. Der niederfrequente Ausgangskreis des Gleichrichters enthält den Widerstand 18 (o,2 Megohm), der durch einen Schieber ig mit einem geeigneten Punkt an dem Widerstand 17 verbunden werden kann. Der Gleichstromausgangswiderstand.3o (2 Megohm) liegt zwischen Anode 14 und der geerdeten Klemme des Widerstandes 17.For the carrier frequency, the input circuit is through the high frequency bypass capacitor 15 (roo »uF), the one between the grounded terminal of the input circuit and the grid, and by the low frequency bypass capacitor 16 (o, i yF), which lies between the grid and anode. The low-frequency output voltage arises at the resistance in the circle between grid 13 and cathode 12. The high frequency wise The terminal of the inductance 6 which is at ground potential is connected to ground via a resistor 17 connected. The low frequency output circuit of the rectifier contains the Resistance 18 (0.2 megohms), which is through a slider ig with a suitable point can be connected to the resistor 17. The DC output resistance. 3o (2 megohms) lies between anode 14 and the grounded terminal of resistor 17.

Die gegenüberliegende Klemme dieses Widerstandes 17 ist durch eine Leitung :2i mit -einer Gleichspannungsquelle verbunden, die gegenüber Erde positiv ist, wodurch ein Spannungsabfall längs dem Widerstand 17 erzeugt wird, der den Anoden 13,-1q. Potentiale Ei, E2 (El - 7 Volt, E2 = 40 Volt) erteilt, die sie gegenüber der Kathode negativ vorspannen.The opposite terminal of this resistor 17 is through a Line: 2i connected to a DC voltage source that is positive with respect to earth is, whereby a voltage drop is generated across the resistor 17, the anodes 13, -1q. Potentials Ei, E2 (El - 7 volts, E2 = 40 volts) given to them opposite Negatively bias the cathode.

Die niederfrequente Spannung wird dem Niederfrequenzverstärker über den Blockierungskondensator 22 (o, z ,uF) und den Spannungsteiler 23 (0,5 Megohm) zugeführt. Die am Widerstand 2o auftretende Gleichspannung wird der Röhre 4 als automatische Verstärkersteuerspannung zugeführt, wobei die Leitung 24 von der Anode 14 nach der Niederspannungsklemme der Spule 2 ein Filter 25 (5oo. ooo Ohm, o, i yF) enthält, das zur Unterdrückung der Wechselkomponenten dient. Die dem Gitteranschluß entgegengesetzte Klemme der Spule 2 ist mit dem Kondensator 3 über den Blockierungskondensator 26 verbunden. Der Kathodenkreis des Verstärkers enthält einen Widerstand 27, der dem Verstärkergitter die erforderliche Vorspannung zuführt.The low frequency voltage is passed to the low frequency amplifier the blocking capacitor 22 (o, z, uF) and the voltage divider 23 (0.5 megohms) fed. The DC voltage occurring at the resistor 2o is the tube 4 as automatic amplifier control voltage supplied, the line 24 from the anode 14 after the low-voltage terminal of the coil 2, a filter 25 (5oo. Ooo ohms, o, i yF), which serves to suppress the alternating components. The grid connection opposite terminal of coil 2 is connected to capacitor 3 via the blocking capacitor 26 connected. The cathode circuit of the amplifier contains a resistor 27, the supplies the required bias voltage to the amplifier grid.

Die verschiedenen Abstimmelemente, z. B. 3 und 7, sind durch das punktiert gezeichnete Gestänge 28 mechanisch miteinander gekuppelt.The various tuning elements, e.g. B. 3 and 7, are dotted by the Drawn linkage 28 mechanically coupled to one another.

Zu bemerken ist, daß die besondere Lage des Niederfrequenzüberbrückungskondensators 16 zwischen Gitter 13 und Anode 14 und die Größe dieses Kondensators wichtig ist, weil dadurch die Verzerrung.der der Impedanz zugeführten niederfrequenten Spannung verringert wird, wenn das dem Eingang des Gleichrichters zugeführte Signal gerade genügend ist, um eine Gleichspannung am Widerstand 2o hervorzurufen. Es muß vermieden werden, daß Modulationsspitzen die automatische Lautstärkeregelvorrichtung betätigen und der Kondensator deshalb groß gemacht werden. Zu demselben Zweck wird Widerstand 1ß zweckmäßig kleiner gemacht als Widerstand 2o. Die Arbeitsweise des Empfängers und insbesondere die des Gleichrichters erkennt man aus den Kurven gemäß Abb. z. Bei den üblichen Diodengleichrichtern ist keine Vorsorge getroffen, den Elektroden konstante Vorspannungen zuzuführen, so daß ein kleiner Gleichstrom selbst bei Fehlen eines Eingangswechselstromes fließt.It should be noted that the special location of the low frequency bypass capacitor 16 between grid 13 and anode 14 and the size of this capacitor is important because this reduces the distortion of the low-frequency voltage applied to the impedance is reduced when the signal applied to the input of the rectifier is in progress is sufficient to produce a DC voltage across resistor 2o. It must be avoided that modulation peaks actuate the automatic volume control device and the capacitor can therefore be made large. For the same purpose becomes resistance 1ß expediently made smaller than resistance 2o. How the recipient works and in particular that of the rectifier can be seen from the curves in Fig. With the usual diode rectifiers, no precautions are taken, the electrodes to apply constant bias voltages so that a small DC current even in the absence of it of an input alternating current flows.

Kurve A zeigt das Verhältnis, das zwischen dem Gleichstromausgang und der Trägerspannung im Eingang bei Fehlen einer Vorspannung E2 auftreten würde. Ähnlich zeigt Kurve B das Verhältnis zwischen der niederfrequenten Ausgangsspannung und der Trägereingangsspannung bei Fehlen der Vorspannung Ei. Bei Anlegung der Vorspannungen werden die Kurven verschoben, bis die Scheitelspannung des Trägers ungefähr gleich den entsprechenden Yorspannungen ist. Die Verhältnisse zwischen der Trägerspannung und dem Gleichstrom und den niederfrequenten Ausgangsspannungen bei der Schaltung gemäß Abb. i sind durch die Kurve A' und B' wiedergegeben.Curve A shows the relationship that would occur between the DC output and the carrier voltage at the input in the absence of a bias E2. Similarly, curve B shows the relationship between the low frequency output voltage and the carrier input voltage in the absence of the bias voltage Ei. When the biases are applied, the curves are shifted until the peak stress of the beam is approximately equal to the corresponding Yors stresses. The relationships between the carrier voltage and the direct current and the low-frequency output voltages in the circuit according to Fig. I are shown by curves A ' and B' .

Durch geeignete Wahl der Vorspannung E2 kann die Entwicklung eines Gleichstromes im Belastungswiderstand 2o verzögert werden, bis die an der Antenne zur Verfügung stehende Signalenergie bei maximaler Verstärkung genügt, um den Trägereingang zum Gleichrichter auf den Wert zu bringen, der dem vorherbestimmten maximalen niederfrequenten Ausgangspegel entspricht. Dadurch, daß die Entwicklung einer gleichgerichteten Trägerspannung verzögert wird, bis der Signaleingang einen bestimmten Wert erreicht, bleibt die Empfindlichkeit des Empfängers für alle verhältnismäßig schwachen Signale urigeändert, während mit zunehmender Signalstärke die Verstärkungsreglerspannung; die durch den Gleichrichter entwickelt wird, wirksam wird, um die Gleichrichtereingangsspannung konstant zu halten.By a suitable choice of the bias voltage E2, the development of a DC current in the load resistor 2o be delayed until the at the antenna The signal energy available at maximum amplification is sufficient for the carrier input to bring the rectifier to the value that corresponds to the predetermined maximum low frequency Output level. By having the development of a rectified Carrier voltage is delayed until the signal input reaches a certain value, remains the sensitivity of the receiver for all relatively weak signals traditionally changed, while with increasing signal strength the gain regulator voltage; which is developed by the rectifier, takes effect at the rectifier input voltage keep constant.

Wegen der hohen Verstärkung, die man gewöhnlich in Empfängern mit automatischer Verstärkungsregelung erhält, wird der Ausgang, den man erhält, wenn der Verstärker auf eine Frequenz abgestimmt ist, bei der kein oder nur ein schwacher Signaleingang vorhanden ist, gewöhnlich von einem verhältnismäßig starken Geräusch begleitet, das durch Einstellen der Diodenvorspannung Ei eliminiert werden kann.Because of the high gain that you usually get in receivers with Automatic gain control gets the output you get when the amplifier is tuned to a frequency at which no or only a weak frequency Signal input is present, usually a relatively loud noise which can be eliminated by adjusting the diode bias Ei.

Wenn die Gleichstromquelle, die dem Widerstand 17 Strom zuführt, nicht genügend frei von Wechselspannungskomponenten ist, werden diese Brummspannungen dem Gitter des ersten Niederfrequenzverstärkers zugeführt. Diesen Nachteil kann man gemäß der Schaltung nach Abb.3 dadurch beseitigen, daß man die Kathode des Verstärkers mit einem solchen Punkt am Widerstand 17 verbindet, daß die Wechselspannüngskomponenten auf einen vernachlässigbaren Wert absinken. Zu diesem Zweck ist, wie Abb.3 zeigt, die Leitung 29 von der Kathode des ersten Niederfrequenzverstärkers 30 mit der Plusklemme des Widerstandes 17 verbunden. Die anderen Teile der Schaltung sind dieselben wie bei Abb. i. Die Anordnung hat den Vorteil, daß die dein Niederfrequenzverstärker 30 zugeführte Spannung so gewählt werden kann, daß der Gleichstromabfall Ei eine richtige Gittervorspannung für den Niederfrequenzverstärker liefert.If the direct current source which supplies current to the resistor 17 is not sufficiently free of alternating voltage components, these ripple voltages are supplied to the grid of the first low frequency amplifier. This disadvantage can be eliminated according to the circuit according to Fig.3 by connecting the cathode of the amplifier to such a point on the resistor 17 that the AC voltage components drop to a negligible value. For this purpose, as Figure 3 shows, the line 29 from the cathode of the first low-frequency amplifier 30 is connected to the positive terminal of the resistor 17 . The other parts of the circuit are the same as in Fig. I. The arrangement has the advantage that the voltage applied to the low frequency amplifier 30 can be selected so that the direct current drop Ei provides a correct grid bias for the low frequency amplifier.

Gewisse Vorteile, die sich aus der Anwendung der Erfindung ergeben, erkennt man aus einer Betrachtung der Kurven von Abb. q.. Kurve C zeigt das Verhältnis zwischen dem niederfrequenten Ausgang und dem Signaleingang für einen Empfänger mit automatischer Verstärkungsregelung bei der üblichen Diodengleichrichteranlage (d. h. ohne feste Vorspannungen an der Anode). Man erkennt, daß die Empfindlichkeit des Hochfrequenzverstärkers für schwache Signale stark beeinflußt ist und daß der niederfrequente Ausgang mit zunehmender Signalstärke weiter steigt, selbst wenn die größtmögliche, Regelung wirksam ist. Wenn die Wirkung der automatischen Verstärkerregelung durch die Anlegung einer Anfangsvorspannung E2 verzögert wird, besteht keine Verringerung der Empfindlichkeit für schwache Signale, und es wird dann das Verhältnis zwischen Niederfrequenzausgang und Signaleingang durch die Kurve D `wiedergegeben. Kurve F zeigt die Wirkungsweise, wenn eine Anfangsvorspannung Ei an den niederfrequenten Ausgang der doppelten Diode angelegt wird. Der schraffierte Teil zeigt den Bereich der Eingangssignalstärke, für den Störgeräusche das niederfrequente Signal überdecken oder so stark sind, daß eine zufriedenstellende Wiedergabe nicht möglich ist. Durch scharfes Abschneiden dieses Spannungsbereiches kann man diese Geräusche vollständig unterdrücken. Die hinter manchen Bezugzeichen angeführten Dimensionierungen geben lediglich Beispiele an und beschränken die Erfindung nicht darauf.Certain advantages that result from the application of the invention, can be seen from a consideration of the curves in Fig. q .. Curve C shows the relationship between the low-frequency output and the signal input for a receiver with automatic gain control in the usual diode rectifier system (i.e. with no fixed biases on the anode). It can be seen that the sensitivity of the high frequency amplifier for weak signals is strongly influenced and that the low frequency output continues to increase with increasing signal strength, even if the greatest possible regulation is effective. When the effect of automatic gain control is delayed by the application of an initial bias voltage E2, there is no reduction the sensitivity to weak signals and it will then be the ratio between Low frequency output and signal input represented by curve D `. Curve F shows the mode of operation when an initial bias Ei is applied to the low-frequency Output of the double diode is applied. The hatched part shows the area the input signal strength for which background noise obscures the low-frequency signal or are so strong that a satisfactory reproduction is not possible. By If you cut off this voltage range sharply, you can see these noises completely suppress. Give the dimensions listed after some reference symbols merely give examples and do not limit the invention thereto.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Receiving circuit with automatic gain control, characterized in that in the detection stage a three-electrode tube with a cathode, Grid electrode and anode is used in such a way that the discharge paths cathode-anode and cathode grids act as diodes, both of which use the modulated high frequency is supplied, and that the one diode path the modulation frequency and the the DC voltage component serving as the control voltage is taken from others.

2. Receiving circuit according to claim i, characterized in that the grid and anode negative, preferably adjustable biases against the cathode received.

3. Receive circuit according to claims 1 and 2, characterized in that "the one supplying the control voltage Electrode receives a higher negative bias than the other. q .. receiving circuit according to claim i, characterized in that the input oscillation circuit between Cathode and earth is connected and the two output circuits between earth and Grid or anode lie. 5. receiving circuit according to claim q., Characterized in that that the grid and anode form a short circuit for the modulation frequency Capacitor are connected.