DE835159C

DE835159C - Amplifier with negative and positive feedback

Info

Publication number: DE835159C
Application number: DEP5003A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Feil
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-03-27

Description

Verstärker mit Gegen- und Mitkopplung 1?s sind Verstärker bekannt. l)ci denen außer einer Gegenkopplung noch eine Mitkopplung vorgesehen ist. Bei richtiger Bemessung der Mitkopplunghaben diese Verstärker Gien Vorzug, claß ein Teil der im Verstärker auftretenden Störspannungen beseitigt wird und daß die lineare Verstärkung des gesamten Verstärkers nur vorn Übertragungsmaß der Gegenkopplung abhängt. Im einzelnen soll dies an Hand der Fig.i näher erläutert werden.Amplifiers with negative and positive feedback 1? S are known. l) ci which, in addition to a negative feedback, a positive feedback is provided. With correct These amplifiers have Gien preference in terms of the positive feedback, some of the im Amplifier interference voltage is eliminated and that the linear gain of the entire amplifier depends only on the transfer rate of the negative feedback. in the this will be explained in more detail with reference to FIG.

In Fig. i stellen 1', und l'_ zwei Verstärkerstufen dar, die die Cbertragungsmaße p,, und p_ haben. E=in Teil der Aus@angssl>annung der Verstärkerstufe L", Nv ird mittels einer Rückkopplungsschaltung R mit dem Übertragungsmaß y auf den Eingang der Verstärkerstufe h, gleichphasig, ein Teil der Ausgangsspannung der Stufe T', über eine Gegenkopplungsschaltung G mit dem übertragungsmaß z; gegenphasig ebenfalls auf den Eingang der Verstärkerstufe h, rückgekoppelt. 11e ist die Eingangsspannung der Verstärkeranordnung, Ua die Ausgangsspannung, während rtst die Störspannung am Ausgang der Stufe h,, List die Störspannung am Ausgang der Stufe h4 ist. Für diese Schaltung gilt folgende Beziehung: wobei y = y1 y,. Um die obenerwähnten Vorteile zu erreichen, ist es notwendig, die Übertragungsmaße il, der Stufe 1'', und r der Rückkopplungsschaltung R so zu wählen, daß ulr = i wird. Die obengenannte Beziehung wird in diesem Fall dann zu Aus dieser Gleichung ergeben sich die beiden oben bereits dargelegten Vorteile der bekannten Anordnung: Die Störspannung 1,', ist ganz verschwunden und die lineare Verstärkung ist hängt also nur noch vom Übertragungsmaß g ab, Fehlt jedoch die Mitkopplung, so lautet die Gleichung der Ausgangsspannung und demnach ist in dieser Schaltung der eine der beiden Vorteile gar nicht, der andere nur für sehr große Gegenkopplungsgrade, also bei großem Verstärkungsverlust, und auch darin nur angenähert erzielbar.In Fig. I, 1 'and 1'_ represent two amplifier stages which have the transmission measures p 1 and p_. E = in part of the output voltage of the amplifier stage L ", Nv ird by means of a feedback circuit R with the transfer rate y to the input of the amplifier stage h, in phase, part of the output voltage of the stage T ', via a negative feedback circuit G with the transfer rate z; also fed back in phase opposition to the input of the amplifier stage h. 11e is the input voltage of the amplifier arrangement, Ua the output voltage, while rtst is the interference voltage at the output of stage h ,, List is the interference voltage at the output of stage h4. The following applies to this circuit Relationship: where y = y1 y ,. In order to achieve the advantages mentioned above, it is necessary to select the transmission measures il, the stage 1 ″, and r of the feedback circuit R such that ulr = i. The above relationship then becomes in this case The two advantages of the known arrangement already set out above result from this equation: the interference voltage 1, ', has completely disappeared and the linear gain is therefore only depends on the transmission factor g, but if the positive feedback is missing, the equation for the output voltage is and accordingly, in this circuit, one of the two advantages cannot be achieved at all, the other only for very high degrees of negative feedback, that is to say with a large gain loss, and also only approximately achievable therein.

Die in Fig. i dargestellte Schaltung ist nur eine Möglichkeit der Ausführung von Verstärkern mit legen- und Mitkopplung. Es gibt noch andere Möglichkeiten, die aber hinsichtlich des geschilderten Sachverhalts alle ähnlichen Ergebnisse liefern.The circuit shown in Fig. I is only one possibility of Implementation of amplifiers with link and positive coupling. There are other ways but all of which deliver similar results with regard to the facts described.

Es macht nun im allgemeinen keine Schwierigkeiten, für eine bestimmte Ausführung der Schaltung nach Fig. i die jeweiligen Größen der Übertragungsmaße ,u, und r derartig zu wählen, daß sich gerade der Wert i ergibt. Indessen sind die Übertragungsmaße weitgehend abhängig von den Daten sowohl der in 1i wie der in R verwendeten Röhren. Bei Änderung der Röhrendaten z. B. infolge Alterung oder Wechsel ergeben sich im allgemeinen Abweichungen in den Übertragungsmaßen, und die obengenannte Bedingung «1 r = i ist nicht mehr erfüllt.In general, it does not cause any difficulties for a particular person Execution of the circuit according to Fig. I the respective sizes of the transmission dimensions , u, and r to be chosen in such a way that the value i just results. Meanwhile they are Transmission measures largely dependent on the data both in 1i and in R tubes used. When changing the tube data z. B. due to aging or change there are generally deviations in the transmission dimensions, and the above Condition «1 r = i is no longer met.

Die Erfindung betrifft einen Verstärker mit ('regen- und Mitkopplung und besteht darin, daß der Mitkopplungskreis so bemessen ist, daß sich eine Hilfsschwingung erregt. Damit sich diese erregt, ist die Erfüllung der Bedingung ,u1 - r = i ja notwendig. So lange also die Hilfsschwingung besteht, erhält man stets die obengenannten Vorteile der Gesamtanordnung.The invention relates to an amplifier with ('rain and positive feedback and consists in the fact that the positive feedback circuit is dimensioned so that there is an auxiliary oscillation excited. So that this is excited, the fulfillment of the condition, u1 - r = i, is yes necessary. As long as the auxiliary oscillation exists, the above-mentioned are always obtained Advantages of the overall arrangement.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sorgt man durch besondere Schaltmittel für Stabilisierung der Schwingung, zweckmäßig durch einen spannungsabhängigen Widerstand, der die Amplitude der Hilfsschwingung begrenzt. Nimmt z. B. das Übertragungsmaß ,u, durch Abnehmen der Röhrensteilheit ab, so nimmt r durch entsprechende Änderung des spannungsabhängigen Widerstandes zu, so daß die Bedingung /s, r - i wieder erfüllt ist.In a further embodiment of the invention, special switching means are used to stabilize the oscillation, expediently by means of a voltage-dependent resistor that limits the amplitude of the auxiliary oscillation. Takes z. B. the transfer rate, u, by decreasing the tube slope, then r increases by a corresponding change in the voltage-dependent resistance, so that the condition / s, r - i is met again.

Die Frequenz der Hilfsschwingung wählt man zweckmäßig so, daß sie außerhalb des vom Verstärker verstärkten Nutzfrequenzbereiches liegt.-Die auf diese Weise im Verstärker vorhandene, außerhalb des durch den Verstärker übertragenen Frequenzbandes liegende filfsfrequenz, kann zu irgendwelchen Hilfszwecken verwendet werden, also z. B. zur Überwachung des I3eti-I(l>szustan(les des Verstärkers und/oder der all 11111 allgeschlossenen Übertragungseinrichtungen oder gegebenenfalls auch zur Übermittlung besonderer Signale, die im Nutzfrequenzband iiiclit in Frscheinung treten sollen.The frequency of the auxiliary oscillation is expediently chosen so that it outside of the useful frequency range amplified by the amplifier Way present in the amplifier, outside of that transmitted by the amplifier Frequency band lying in the frequency band, can be used for any auxiliary purposes be, so z. B. to monitor the I3eti-I (l> sstatus (les of the amplifier and / or of all 11111 all-closed transmission facilities or possibly also for the transmission of special signals that appear in the usable frequency band iiiclit should kick.

Die Fig.2 bis 4 zeige" einige .\usführungsl>eispiele der Schalttttig eine: \Terst:irkers flach der Erfindung.Figs. 2 to 4 show some examples of the switching operations one: \ Terst: irkers flat of the invention.

In Fig. 2 ist ein einstufiger Verst;irker dargestellt, dessen Röhre 1" die Eingangsspar:iung C , über einen Eingangsübertrager C', zugeführt wird. während die Ausgangsspannung L"" über einen Ausgangsübertrager C_ abgenommen wird. 1)1e Gegenkopplungsspannung Nvird ain Kathodenwiderstand RK der Röhre 1" abgenommen. die llitkopplungsspannung an dein spannwigsabhängigen Widerstand RH. Der C'hertrager C'3 sorgt für die Phasenumkehr der aii RH abgelionimelleil Mitkoppelspannung. Dci- S(-rieiiresolializkl-eis aus Kondensator CK und Spule 1_K ist auf die Frequenz der Hilfsschwingung allgestimmt und schließt für diese Hilfsspannung (1"n (-#egenkoppltingsw-iderstaiid RK kurz. Die \\'irkungsweise der Schaltung nach Fig. 2 ist nach dein vorher Gesagten c line weiteres verständlich.2 shows a single-stage amplifier, the tube 1 "of which is supplied with the input saving C via an input transformer C '. While the output voltage L""is taken off via an output transformer C_. 1) 1e negative feedback voltage Nv is ain Cathode resistance RK of tube 1 ″ removed. the coupling voltage at your voltage-dependent resistor RH. The carrier C'3 ensures the phase reversal of the aii RH bleionimelleil positive feedback voltage. Dci- S (-rieiiresolializkl-eis from capacitor CK and coil 1_K is generally tuned to the frequency of the auxiliary oscillation and shorts for this auxiliary voltage (1 "n (- # egenkoppltingsw-iderstaiid RK. The mode of operation of the circuit according to FIG. 2 is further understandable after what you said earlier about c line.

In Fig. 3 ist die gleiche Anordnung wie iti Fig. 2 gezeigt, nur mit dem Unterschied, (laß hier eine so weit vom Nutzfrequenzband ab liegende Hilfsfrequenz angenommen ist, (laß sie auch außerhalb des Cbertragungsbereiches des für die Nutzfrequenzen vorgesehenen ('bertragers C'3 liegt. Es ist daher ein mit Hilfe des Kondensators C4 auf die Hilfsfrequenz abgestimmter besonderer Übertrager Ü4 vorgesehen, und der 1'llertrager C"3 für die Nutzfrequenzen mit Hilfe des Kon(letisators'C'" für diese Hilfsfrequenz überbrückt. Parallel zur Sekundärwicklung des Ausgangsübertragers C'2 liegt der Kondensator CA, der die Hilfsfrequenz von den Ausgangsklemmen K abhalten soll. Statt eines den Widerstand RK überbrückenden Reihenresonanzkreises ist im vorliegenden Fall ein einfacher Übertragungskondensator CK vorgesehen. Da ja angenommen wird, daß die Hilfsfrequenz sehr viel höher liegt als die 1\lutzfrequctiz des Verstärkers, genügt ein solcher Kondensator zur Erreichung eines angestrebten Zieles vollkommen.In Fig. 3 the same arrangement as iti Fig. 2 is shown, only with the difference, (let an auxiliary frequency so far from the usable frequency band from lying is assumed here, (let it also outside the transmission range of the intended for the usable frequencies ('transmitter C A special transformer U4 is therefore provided, tuned to the auxiliary frequency with the aid of the capacitor C4, and the carrier C "3 for the useful frequencies is bridged for this auxiliary frequency with the aid of the capacitor C" The secondary winding of the output transformer C'2 is the capacitor CA, which is intended to keep the auxiliary frequency from the output terminals K. Instead of a series resonant circuit bridging the resistor RK, a simple transmission capacitor CK is provided in the present case. Since it is assumed that the auxiliary frequency is much higher as the useful frequency of the amplifier, such a capacitor is completely sufficient to achieve a desired goal men.

In Fig.4 ist schließlich ein dreistufiger Verstärker mit Gegen- und Mitkopplung dargestellt, bei dem ebenfalls der Erfindungsgedanke verwirklicht ist. Die Eingangsspannung U, gelangt über den Eingangsübertrager C'1 auf das Gitter der Röhre V,, von dieser über (las Netzwerk .\", zur Röhre V2. Die Ausgangsspannung U" wird über den Ausgangsübertrager C'2 abgenommen, der mittels des Netzwerkes N3 an die letzte Röhre L'3 angekoppelt ist. N4 bis N6 enthalten die in den Kathodenkreisen der Röhren liegenden Schaltelemente. Auch bei dieser Schaltung ist die Wirkungsweise der Übertrager ü3 und C-4 sowie der Kondensatoren C,, C3 und C4 die gleiche wie bei den All- Ordnungen nach den Fi-. 2 und 3. Mit Hilfe des Widerstandes RK wird die dem Anodenkreis der Röhre V3 über das Netzwerk N3 entnommene Gegenkopplungsspannung auf den Gitterkreis der Röhre 'V, gegeben. Parallel zum Übertrager C, liegt der Kondensator CK, der zur Stabilisierung der Gegenkopplung und zugleich zur Überbrückung des Übertragers C, bei der Hilfsfrequenz liegt. Die Netzwerke \', und \-. müssen so dimensioniert werden, daß die Röhren I%= und V3 durch die Hilfsfrequenz nicht übersteuert werden.Finally, FIG. 4 shows a three-stage amplifier with counter and Positive coupling shown, in which the inventive concept is also implemented. The input voltage U, reaches the grid of the via the input transformer C'1 Tube V ,, from this via (read network. \ ", To tube V2. The output voltage U "is picked up via the output transmitter C'2, which by means of the network N3 is coupled to the last tube L'3. N4 to N6 contain those in the cathode circles the tubes lying switching elements. This circuit also works the transformer ü3 and C-4 and the capacitors C ,, C3 and C4 the same as at the all- Orders according to the fi. 2 and 3. With the help of the resistance RK becomes the negative feedback voltage taken from the anode circuit of the tube V3 via the network N3 on the grid circle of the tube 'V'. The is parallel to the transformer C Capacitor CK, which is used to stabilize the negative feedback and at the same time to bridge it of the transformer C, is at the auxiliary frequency. The networks \ ', and \ -. have to dimensioned in such a way that the tubes I% = and V3 are not affected by the auxiliary frequency be overdriven.

Claims

PATEXT CLAIMS: t. Amplifier with negative and positive feedback, thereby characterized in that the positive feedback circuit is dimensioned so that there is an auxiliary oscillation excited.

2. Amplifier according to claim i, characterized in that a the amplitude the auxiliary oscillation and thus the transfer rate of the '@iitl: coupling circuit voltage-dependent resistance holding the value i is provided.

3. Amplifier according to claim i or 2, characterized in that the frequency of the auxiliary oscillation lies outside the useful frequency range amplified by the amplifier.

4. Amplifier according to one of claims i to 3, characterized in that the auxiliary oscillation is used to fulfill any auxiliary tasks occurring during the transmission of the useful frequency band through the amplifier, in particular to monitor the operating state of the amplifier and / or transmission devices connected at the output. .-Energized publications: German Patent No. 433. 269, 479 265, 557 5o6 7 2i 8 93 738 775