NL192904C

NL192904C - Inrichting voor het opdrukken van een versterking op een ingangssignaal als een functie van een eerste versterkingsbesturingssignaal.

Info

Publication number: NL192904C
Application number: NL8300169A
Authority: NL
Original assignee: That Corp
Priority date: 1982-01-19
Filing date: 1983-01-17
Publication date: 1998-04-02
Also published as: JPH0355043B2; NL8300169A; GB2114391A; GB8300902D0; GB2161663B; JPS60216613A; US4471324A; GB2161663A; JPS58130609A; JPH0671180B2; CA1198178A; NL192904B; GB8519307D0; JPH0320925B2; JPS60216612A; GB2114391B

Description

1 192904

Inrichting voor het opdrukken van een versterking op een ingangssignaal als een functie van een eerste versterkingsbesturingssignaal

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het opdrukken van een versterking op een ingangs-5 signaal als een functie van een eerste versterkingsbesturingssignaal, welke inrichting in combinatie is voorzien van een inrichtingsingangsklem; een eerste versterker met een eerste versterkeringangsklem en een eerste versterkeruitgangsklem, eerste en tweede impedantie-organen, waarbij de eerste impedantie-organen tussen de inrichtingsingangsklem en de eerste versterkeringangsklem zijn gekoppeld voor het verschaffen van een ingangsimpedantie voor de eerste versterker, de tweede impedantie-organen tussen de 10 eerste versterkeringangsklem en de eerste versterkeruitgangsklem zijn gekoppeld voor het verschaffen van een terugkoppel-impedantie voor de eerste versterker, waarbij ten minste een van de eerste en tweede impedantie-organen is voorzien van eerste variabele weerstandsmiddelen voor het verschaffen van een eerste variabele weerstand.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.714.462. Hierbij is sprake van een 15 vermenigvuldigerketen die organen omvat voor het verschaffen van een eerste signaal als functie van de logaritme van het ingangssignaal van de keten, en organen, die in responsie op het eerste signaal voorzien in een uitgangssignaal als een functie van de antilogaritme van de algebraïsche som van het eerste signaal en het stuursignaal. De vermenigvuldigerketen is ’’bipolair”, hetgeen betekent, dat het ingangssignaal zowel positief als negatief kan zijn. De ’’versterking”, die door de keten wordt verschaft, kan zowel een versterking 20 als demping zijn.

Bij de opkomst van geïntegreerde ketens is, meer in het bijzonder op het audio- en videoterrein, vraag gerezen naar een goedkoop signaalversterkings-bestuurd stelsel, dat met een bron met relatief lage gelijkspanning kan werken. Zo omvatten bijvoorbeeld enige van de thans verkrijgbare draagbare stereo-, audio-bandregistratie-inrichtingen één of meer geïntegreerde ketens, welke bestemd zijn om met een batterij 25 van 3 V gelijkspanning te werken. Ten minste één van deze registratie-inrichtingen zal meer in het bijzonder blijven werken bij gelijkspanningen, welke een geringe waarde hebben van bijvoorbeeld 1,6 V. De batterijen, welke worden gebruikt om de laatstgenoemde registratie-inrichtingen te voeden, zullen derhalve een voldoend lange levensduur bezitten. Ofschoon de huidige, in de handel verkrijgbare vermenigvuldigerketens voorzien in een variabele signaalversterking, moeten deze ketens gewoonlijk worden gevoed door twee 30 bronnen van ten minste +8,0 V gelijkspanning en ten minste -4,0 V gelijkspanning.

De uitvinding voorziet nu in een signaalversterkingsbestuurd stelsel dat een variabele versterking verschaft, gebaseerd is op een geheel ander principe dan het Amerikaanse octrooischrift 3.714.462, kan werken met bronnen met relatief lage gelijkspanning en op eenvoudige wijze in geïntegreerde ketenvorm kan worden vervaardigd.

35 De inrichting volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt, doordat de eerste variabele weerstandsmiddelen een eerste bipolaire transistor omvatten die is voorgespannen om in het verzadigingsgebied ervan te werken, van welke eerste bipolaire transistor de emitter is gekoppeld met een van de aansluitklemmen en de collector is gekoppeld met een overeenkomstige aansluitklem, en de basis aangesloten is voor het ontvangen van het eerste versterkingsbesturingssignaal, waarbij de eerste bipolaire transistor een eerste 40 variabele weerstand verschaft tussen de collector en de emitter daarvan, waarbij de versterking als een functie van het eerste versterkingsbesturingssignaal varieert.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: figuur 1 een gedeeltelijk blokschema en gedeeltelijk normaal schema van een uitvoeringsvorm van een 45 signaalversterkings-bestuurd stelsel volgens de uitvinding; figuur 2 typerende, gemeenschappelijke-emitterkrommen van de transistor, welke volgens de uitvinding wordt toegepast; figuur 3 een gedetailleerd, gedeeltelijk schematisch, gedeeltelijk in blokschemavorm afgebeeld schema van de voorkeursuitvoeringsvorm van het signaalversterkings-bestuurde stelsel volgens de uitvinding, dat 50 van nut is als een signaalexpansie-inrichting (decodeerinrichting); figuur 4 een modificatie van de bipolaire transistor, die als een variabele weerstand volgens de uitvinding wordt gebruikt, en figuur 5 een gedetailleerd, gedeeltelijk schematisch, gedeeltelijk in blokschemavorm afgebeeld schema van de voorkeursuitvoeringsvorm van het signaalversterkings-bestuurde stelsel volgens de uitvinding, welke 55 als een signaalcompressor (codeerinrichting) wordt gebruikt.

In de tekening zijn voor het aanduiden van onvereenkomstige of gelijke onderdelen dezelfde verwijzingen 192904 2 gebruikt.

Zoals uit figuur 1 blijkt, omvat de daarin afgebeelde uitvoeringsvorm van het signaalversterkings-bestuurde stelsel de operationele versterkertrap 10, waarvan de ingangsklem 12 bestemd is voor het ontvangen van een ingangsspanningssignaal Vin en via de ingangsweerstand 14 (om de ingangsspanning in 5 een stroom om te zetten) met de inverterende ingangsklem van de operationele versterker 16 is verbonden. De niet-inverterende ingangsklem van de operationele versterker 16 is verbonden met aarde, terwijl de uitgangs- en inverterende ingangsklemmen via een transistor Q1 met elkaar zijn verbonden voor het vormen van een terugkoppelbaan.

Van de transistor Q1t welke bij voorkeur van het NPN-type is, is de collector verbonden met de 10 inverterende ingangsklem van de versterker 16 en is de emitter verbonden met de uitgangskiem van de versterker. Volgens de uitvinding ontvangt de basis een eerste stuursignaal in de vorm van de stuurstroom lb1, uit de stroombron 18, terwijl de transistor Q, zodanig is voorgespannen, dat deze in het verzadigings-gebied werkt. De wijze waarop de transistor Q1 wordt voorgespannen, is afhankelijk van de bepaalde toepassing van het stelsel. Een wijze voor het voorspannen van de transistor Q, zal later onder verwijzing 15 naar figuren 3 en 5 worden beschreven.

Men verkrijgt het verzadigingsgebied van een NPN-transistor wanneer de materialen van het n-type (de collector en de emitter van de transistor Q, bestaan elk uit materialen van het n-type) worden gevoed met een potentiaal, welk meer negatief is dan het materiaal van het p-type (de basis van de transistor Q.,). Met andere woorden worden beide juncties in de doorlaatrichting voorgespannen. Dit is in tegenstelling met het 20 voorwaartse actieve gebied, waarbij het basismateriaal van het p-type zich op een potentiaal bevindt, die meer positief is (in de doorlaatrichting voorgespannen junctie) dan het emittermateriaal van het n-type, en meer negatief is On de keerrichting voorgespannen junctie), dan het collectormateriaal van het n-type; het actieve keergebied, waarin het basismateriaal van het p-type zich op een potentiaal bevindt, welke meer negatief is (in de keerrichting voorgespannen junctie) dan het emittermateriaal van het n-type en meer 25 positief is (in de doorlaatrichting voorgespannen junctie) dan het collectormateriaal van het n-type; en het afsnijgebied, waarin het basismateriaal van het p-type zich bevindt op een potentiaal, welke meer negatief is dan die van zowel de collector- als emittermaterialen van het n-type (welke laatste situatie optreedt wanneer de beide juncties in de keerrichting worden voorgespannen). Gewezen wordt op Gray, Paul E. en Searle, Campbell L; Electronic Principles, Physics, Models, and Circuits; John Wiley & Sons, Inc., New York 30 (1969); pag. 261, 262 en 770 - 781 voor een toelichting van actieve, verzadigde en afknijpgebieden van transistoren.

De transistor Q1 zal als een variabele weerstand werken zolang als de transistor in het verzadigingsgebied werkt. De werkelijke conductantie, die door de transistor Q-, wordt verschaft, is een lineaire functie van de basisstroom lb1. De trap 10 werkt derhalve als een inverterende versterkertrap en spannings-35 versterking, die gelijk is aan - (RCyR^), waarbij RC^ de terugkoppelweerstand, die door de transistor Q, wordt geboden, is en een functie is van de basisstroom lb1, terwijl R14 de door de weerstand 14 geboden ingangsweerstand is.

Het in figuur 1 afgebeelde signaalversterkings-bestuurde stelsel omvat voorts een uitgangstrap 19. De trap 19 omvat een tweede transistor Q2 van hetzelfde geleidingstype als de transistor Q1. De transistor Q2 40 heeft eenzelfde opbouw en is derhalve wat betreft zijn elektrische overdrachtseigenschappen (inclusief de stroomversterkingen, d.w.z. de doorlaat- en keerbeta’s, en de basis-emitterspannings/collectorstroom (Vbe/y-overdrachtskarakteristieken) aangepast aan die van de transistor Qv De transistor Q2 is eveneens (op een wijze, zoals bijvoorbeeld later onder verwijzing naar figuren 3 en 5 zal worden beschreven) zodanig voorgespannen, dat de transistor in het verzadigingsgebied daarvan werkt teneinde als een variabele 45 weerstand te dienen, waarvan de conductantie op een lineaire wijze verband houdt met de basisstroom lb2. Door de transistoren Q1 en Q2 aan elkaar aan te passen, zal de variabele weerstand van elke transistor bij veranderingen in de respectieve basisstroom op een identieke wijze variëren. Van de transistor Q2 is de emitter verbonden met de junctie 20, gevormd door de uitgang van de versterker 16. De basis van de transistor Q2 is verbonden met een stroombron 28 voor het leveren van de basisstroom lb2, en de collector 50 van de transistor is verbonden met de inverterende ingang van de operationele versterker 22. Van deze laatste is de niet-inverterende ingang verbonden met aarde en is de uitgang verbonden met (1) een terugkoppelbaan, via de weerstand 24 met de inverterende ingang van de versterker en (2) met de uitgangskiem 26 van de inrichting. Het is duidelijk, dat de trap 19 ook werkt als een inverterende versterkertrap met een spanningsversterking, gelijk aan - (R24/RQ2), waarbij R24 de constante terugkoppelweerstand, 55 geboden door de weerstand 24 is en RQ2 de variabele ingangsweerstand is, die een functie is van de basisstroom lb2.

Tijdens het bedrijf is de bepaalde collector-emitterspanning (VJ versus collectorstroom (IJ van elke 3 192904 transistor Q-, en Q2 een functie van het amplitudeniveau van de basisstroom (lb). Dit is aangegeven in figuur 2, waarbij elke kromme de benaderde theoretische relatie aangeeft tussen de collector-emitterspanning (V^) en de coilectorstroom (IJ voor een bepaalde waarde van de basisstroom lb (waarbij willekeurige waarden lb = lb'> lb”> lb"' zijn aangegeven). Elke kromme voor een bepaalde basisstroom vertoont geen lineaire relatie 5 tussen Vee en lc· Derhalve is de overdrachtsfunctie van elke trap 10 en 19 niet-lineair. Zoals evenwel later zal blijken, zullen, wanneer de twee trappen met elkaar samenwerken, deze niet-lineaire karakteristieken elkaar complementeren teneinde te voorzien in een lineair stelsel. Met andere woorden is elke kromme, in een geometrische zin (d.w.z. dezelfde vorm, een andere schaal) gelijk aan elke andere kromme.

Tijdens het bedrijf worden de respectieve transistoren Q1 en Q2 in de verzadigingsgebieden daarvan 10 voorgespannen door (1) de collector-gelijkstromen van de transistoren Q1 en Q2 (op een later te beschrijven wijze) op nul in te stellen, en (2) de stuurstromen lb1 en lb2, positieve stromen, aan de respectieve bases van de transistoren Q., en Q2 toe te voeren, waarbij ’’positief’ betekent, dat de stromen naar de bases vloeien. Vjn, welke een audiosignaal kan zijn, kan dan aan de ingangsklem 12 worden toegevoerd. Wanneer het ingangsspanningssignaal Vin op de ingangsklem 12 een positieve polariteit heeft, is de ingangsstroom lin 15 naar de versterkertrap 10 positief. De versterker 16 veroorzaakt een val in de spanning op de junctie 20 van de gemeenschappelijke emitters van de transistoren Q1 en Q2. Dit leidt tot een toename van Veel. welke voldoende is om de coilectorstroom ic gelijk te maken aan de ingangsstroom op de inverterende ingang van de versterker 16. Zoals reeds eerder is beschreven en zoals uit de grafische voorstelling van figuur 2 blijkt, is de waarde van VM afhankelijk van de waarde van lb1.

20 De spanningsval op de junctie 20 stelt ook de spanning op de emitter van de transistor Q2 in. Terwijl de emitter en collector van de transistor Q2 meer negatief is dan de basis daarvan, leidt de spanningsval op de emitter van de transistor ertoe, dat de collector van de transistor Q2 meer positief is dan de emitter daarvan. Vce2, de collector-emitterspanning van de transistor Q2, neemt derhalve toe. De collector-emitterspanningen over de transistoren Q1 en Q2 zullen in werkelijkheid theortisch steeds gelijk zijn. Een toename van 25 doet de coilectorstroom l^ van de transistor Q2 toenemen. De waarde van l^ van de transistor Q2 wordt bepaald door de instelling van de basisstroom van lb2.

Het is duidelijk, dat wanneer de ingangsspanning Vin toeneemt en de ingangsstroom over de weerstand 24 toeneemt, de werking van de transistoren Q1 en Q2 het werkpunt zal naderen, waarin de basis-collectorjuncties van de transistoren Qn en Q2 in de keerrichting zullen worden voorgespannen, zodat de 30 transistoren in het voorwaartse, actieve bedrijfsgebied beginnen te werken. Bij dit werkpunt nadert er één het vlakke gedeelte van het voorwaartse, actieve gebied van de Vce/lc-gemeenschappelijke-emitterkromme.

Wanneer Vin op de klem 12 een voldoend lage, negatieve polariteit heeft, blijft de transistor Q, in het verzadigingsgebied. Een negatieve spanning op de ingangsklem 12 leidt tot een negatieve stroom lin naar de inverterende ingang van de versterker 16. De versterker 16 veroorzaakt een verhoging van de spanning 35 op de junctie 20 van de gemeenschappelijke emitters van de transistoren Q, en Q2. Dit leidt tot een afname van VM1, welke voldoende is om de coilectorstroom lce1 gelijk te maken aan de ingangsstroom op de inverterende ingang van de versterker 16. Vce1, ofschoon negatief, is nog steeds afhankelijk van de waarde van lb1.

De toename in spanning op de junctie 20 stelt ook de spanning op de emitter van de transistor Q2 in. De 40 collector-emitterspanningen over de transistoren Q, en Q2 zullen nog steeds, theoretisch, gelijk zijn. De waarde van van de transistor Q2 wordt nog steeds bepaald door de instelling van de basisstroom lb2.

Zoals zal blijken uit de omschrijving van de figuren 3 en 5, kunnen, ofschoon de transistoren Q, en Q2 in figuur 1 zodanig zijn aangegeven, dat de emitters daarvan met elkaar zijn verbonden, de collector en de emitter van elke transistor in tegengestelde zin zijn verbonden, zodat de transistoren Q1 en Q2 met 45 gemeenschappelijke collectors zijn verbonden. Dit kan plaats vinden, aangezien de twee bedrijfsmodes slechts variëren ten aanzien van β, en βΓ, (welke later zullen worden gedefinieerd), hetgeen bij de hier geldende toepassing niet bepalend is voor de bedrijfstheorie.

Thans zal worden aangetoond, dat de door het in figuur 1 afgebeelde stelsel verschafte stroom-versterking een functie is van de verhouding van de basisstroom lb1 en Ιω.

50 Meer in het bijzonder is bij het Ebers-Moll-transistormodel tussen lb (de basisstroom), lc (de collector-stroom) en (de collector-emitterspanning) de volgende relatie aanwezig: (1) Vee = Vt. Ιη[β/βΓ) [lc + (β, + 1)IJ / &lb - IJ] waarbij

Vt de thermische spanning is, gelijk aan kT/q (waarbij K en q constanten zijn, en T de bedrijfstemperatuur 55 is);

In de natuurlijke logaritmische functie is; βί de gemeenschappelijke-emitterkortsluitstroomversterking bij voorwaartse injectie en grote signalen is; en 192904 4 βΓ de gemeenschappelijke-emitterkortsluitstroomversterking bij omgekeerde injectie en grote signalen is.

Onder verwijzing naar figuur 1 zullen, aangezien de transistoren Q1 en Q2 van dezelfde opbouw zijn, de respectieve waarden van β, en βΓ van de transistoren theoretisch dezelfde zijn.

Aannemende, dat tussen de ingangsklemmen van de versterkers 16 en 22 geen verschuivingsspannings-5 verschillen aanwezig zijn, zullen de collector-emitterspanningen van de twee transistoren identiek zijn en derhalve geldt: waarbij VC01 de collector-emitterspanning van de transistor Q, is; en 10 Vcgg de collector-emitterspanning van de transistor Q2 is.

Onder verwijzing naar vergelijking (1) kan de relatie tussen de collectorstroom lc1 van de transistor Q, en de collectorstroom l^ van de transistor Q2 als volgt worden afgeleid: wPrtWbi-u Pr [Pfibs - ω 15 Vergelijking (3) kan worden gereduceerd tot (4) [ld + (Pr + "I) lbll [Wb2 Us\ = Uc2 + (Pr + 1) KMb1 ‘ ^dl

Vergelijking (4) kan worden gereduceerd tot (5) Ι(£ = (lb2/lbi) Uk (6) 1,2/ld = U2/U1 20 Aangezien l,n = lc1, en lu)t = 1^ geldt (7) Uit = l|n (U2/U1) lindien derhalve de twee versterkers 16 en 22 identieke ingangsverschuivingsspanningen hebben, zuilen de collector-emitterspanningen V^ van elke transistor en Q2 gelijk zijn en is de stroomversterking van het stelsel, verschaft door de transistoren, gelijk aan de verhouding van de twee basisstromen lb2 en lb1.

25 De verhouding kan op een eenvoudige wijze worden ingesteld, bijvoorbeeld door een differentiaal paar transistoren of ook op een wijze, zoals later zal blijken uit de omschrijving van figuren 3 en 5. Ofschoon vergelijking (6) een stroomversterking definieert, is het duidelijk, dat de totale stelselversterking als een spanningsversterking kan worden uitgedrukt aangezien de ingangsstroom lc1 afkomstig is uit de ingangs-spanning, welke in een stroom wordt omgezet in verband met de ingangsweerstand 14. Op een soortgelijke 30 wijze wordt de uitgangsstroom l^ door de uitgangsweerstand 24 omgezet in de uitgangsspanning.

In figuur 3 is het stelsel volgens de uitvinding als een voorkeursuitvoeringsvorm weergegeven ten gebruike bij het uitvoeren van een expansie (decodering) in een ruisreductieschema. Het stelsel omvat een versterkingscel, die in het algemeen is aangegeven met 40, en een signaalniveaudetector 42.

De versterkingscel 40 omvat de stelselelementen volgens figuur 1. Naast de ingangsklem 12, de 35 weerstanden 14 en 24, de operationele versterkers 16 en 22 en de transistoren Q1 en Q2, omvat de cel 40 organen om de invloed van eventuele verschuivingsspanningen tussen de ingangen van de versterkers 16 en 22 minimaal te maken, opdat de collector-emitterspanningen van de transistoren Q1 en Q2 gelijk zullen blijven en de transistoren met de juiste bedrijfskrommen daarvan zullen werken voor bepaalde waarden van lb1 en lb2. Aan het ontwerpoogmerk wordt voldaan door het voorspanningspunt van de 40 emitterstroom van de transistoren Q, en Q2 volgens figuur 3 gelijk aan nul te maken. Aangezien de transistoren Q, en Q2 worden toegepast in een omgekeerde configuratie ten opzichte van die, weergegeven in figuur 1, is dit equivalent aan het feit, dat lc in vergelijking (1) gelijk aan nul wordt gemaakt, zodat vergelijking (1) overgaat naar (8) Vee = Vt. In [(βΓ + 1)/βΓ1; 45 waarbij βΓ in werkelijkheid de waarde van β, is.

Vergelijking (8) impliceert derhalve, dat Va onafhankelijk is van elke waarde van lb. Derhalve zullen de gelijkstroom-rustwaarden van de collector-emitterspanningen van de transistoren Qn en Q2 in hoofdzaak aan elkaar gelijk zijn onder alle versterkingsomstandigheden (l^/l^).

Bij voorkeur is tussen de ingangsklem 12 en de inverterende ingang van de versterker 16 in serie met de 50 weerstand 14 een blokkeringscondensator 44 gekoppeld, terwijl een condensator 46 is aangebracht tussen de emitter van de transistor Q2 en de inverterende ingang van de versterker 22. De condensator 46 dient betrekkelijk groot te zijn. Voor audiosignaaloverdracht voldoet bijvoorbeeld een capaciteitswaarde in de orde van 100 microfarad, terwijl de waarde van lb2 in het gebied van 100 micro-ampère is gelegen.

Doordat de condensator 46 zich als een kortsluiting voor van belang zijnde frequenties gedraagt, zullen 55 de transistoren Q1 en Q2 identieke, incrementale veranderingen in V^ ondergaan. Derhalve zal bij deze uitvoeringsvorm in hoofdzaak worden voldaan aan de voorwaarden, welke worden opgelegd door vergelijking (2). Het is ook mogelijk de operationele versterkers 16 en 22 op een bekende wijze zodanig te 5 192904 trimmen, dat de verschuivingen van de ingangen van de versterkers gelijk zijn. Er zijn ook andere methoden voor het egaliseren van de verschuivingen bekend.

In het theoretische geval, moeten voor een ideale werking van het stelsel de doorlaat- en keerstroom-versterkingen, β, en βΓ, van de transistoren Q, en Q2 onafhankelijk zijn van de collectorstromen. Met andere 5 woorden dienen de krommen volgens figuur 2 elk in geometrische zin (d.w.z. dezelfde vorm, andere schaal) met elkaar overeen te komen, opdat geen vervorming optreedt. In de praktijk echter vertonen bipolaire transistoren deze eigenschap niet. Derhalve zijn bij de voorkeursuitvoeringsvorm volgens figuur 3 organen aanwezig om de Vj^-responsiekrommen meer aan elkaar gelijk te maken. Bij voorkeur hebben de organen de vorm van ten minste één transistor voor elke transistor Q, en Q2. De toegevoegde transistoren zijn van 10 hetzelfde geleidingstype als de transistoren Qn en Q2. De toegevoegde transistoren hebben eenzelfde opbouw als de transistoren Q, en Q2 en zijn in een diodemodus verbonden, teneinde voor de bepaalde basisstroom lb een parallelle, geleidende baan te verschaffen.

Meer in het bijzonder zijn, als aangegeven in figuur 4, twee transistoren Q3 en Q4, beide van hetzelfde geleidingstype, en elk wat betreft zijn Vbe/lc-karakteristieken aangepast aan die van de transistoren Q, en 15 Q2, elk volgens een diodemodus verbonden, zoals is aangegeven. De diodeverbinding wordt verkregen door de basis en collector van de transistor Q3 met elkaar en met de basis van de transistor Q1 te verbinden. Op een soortgelijke wijze worden de basis en collector van de transistor Q4 met elkaar en met de basis van de transistor Q2 verbonden. Het is ook mogelijk of bovendien mogelijk, als aangegeven in figuur 4, verdere transistoren Q5 en Q6, die eenzelfde opbouw hebben als de transistoren Q1 en Q2, te gebruiken voor het 20 verschaffen van alternatieve of extra parallelle banen. Meer in het bijzonder kan een parallelle baan worden verkregen door de transistor Q5 als een diode tussen de basis en de collector van de transistor Q, te verbinden en de transistor Q6 als een diode tussen de basis en de collector van de transistor Q2 te verbinden. Teneinde het ingangssignaal te expanderen (decoderen) is de bron 18 (voor het leveren van de basisstroom lb1) een referentiestroombron, terwijl de basisstroom lb2 uit het ingangssignaal op de kiem 12 25 wordt verkregen.

Meer in het bijzonder dient de ingang van de detector 42 voor het aftasten van het amplitudeniveau van het ingangssignaal op de klem 12 en het aan de uitgang van de detector leveren van een signaal met een gelijkstroomwaarde als functie van het afgetaste amplitudeniveau. De detector 42 is bij voorkeur van het type (zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.681.618), dat een uitgangsspanningssignaal als 30 een logaritmische functie van de effectieve waarde van het afgetaste amplitudeniveau van het ingangs-spanningssignaal op de klem 12 levert, ofschoon andere typen detectoren, zoals piek- en gemiddelde detectoren, die op zichzelf bekend zijn, kunnen worden toegepast.

De uitgang van de detector 42 is verbonden met de emitter van de transistor Q7. Deze laatste is als een diode verbonden, waarbij de basis en de collector van de transistor met elkaar zijn verbonden. De basis en 35 de collector van de transistor Q7 zijn ook met de referentiestroombron 48 en met de basis van de transistor Qe verbonden. Van deze laatste is de collector verbonden met de bovenste spanningsrail, die op zijn beurt bestemd is om te worden gevoed door een spanningsbron V^. De emitter van de transistor Q„ is met de collector en basis van de transistor Q9 verbonden, van welke laatste de emitter met aarde is verbonden. De emitter van de transistor Qa is ook met de basis van de transistor Q10 verbonden. De collector van de 40 transistor Q10 is verbonden met de collector en de basis van PNP-transistor Q,., en met de basis van de PNP-transistor Q12. De emitters van en Q12 zijn met de bovenste spanningsrail verbonden. De collector van de transistor Q12 levert de stroom lb2 aan de basis van de transistor Q2. Ib2 is derhalve een functie van de uitgangsstuurspanning van de detector 42, welke op zijn beurt een functie is van de ingangsspanning Vjn op de ingangsklem 12. Dientengevolge is de verhouding van lb2/lb1 en derhalve de stroomversterking van 45 het stelsel 40 een functie van het ingangssignaal. Door de detector 42 op de aangegeven wijze te gebruiken, kan het ingangsspanningssignaal dynamisch worden geëxpandeerd.

Om het stelsel te gebruiken voor het dynamisch comprimeren of coderen van het ingangsspanningssignaal, als aangegeven in figuur 5, worden de stroombronnen 18 en 28 zodanig geschakeld, dat de referentiestroom uit 18 aan de basis van de transistor Q2 wordt toegevoerd en de stroom uit de collector 50 van Q12 aan de basis van de transistor wordt toegevoerd. Verder wordt de ingang van de detector 42 met de uitgangsklem 26 verbonden, zodat de detector 42 de uitgangsspanning detecteert. Derhalve wordt voor compressie de stroom lb1 uit het uitgangssignaal verkregen en wordt lb2 uit een referentiebron verkregen.

Tenslotte wordt om het stelsel volgens figuren 3 en 5 met een enkele voedingsbron te laten werken, de 55 versterker 16 bij voorkeur zodanig ontworpen, dat de niet-inverterende ingang van de versterker 22 is aangesloten, zoals in deze figuren is aangegeven.

Meer in het bijzonder is de weerstand 14 met de basis van de NPN-transistor Q13 verbonden, van welke

Claims

192904 6 laatste de emitter met aarde is verbonden en de collector met de referentiestroombron 50 en de basis van de PNP-transistor Q14 is verbonden. De collector van de transistor Q14 is geaard, terwijl de emitter met de referentiestroombron 52 en de basis van de NPN-transistor Q15 is verbonden. Van de transistor Q15 is de collector verbonden met de spanningsbron en is de emitter verbonden met de referentiestroombron 54 5 en via de weerstand 56 met de uitgang van de versterker 16 bij de junctie 20. Bij voorkeur zijn ook organen aanwezig om de ingangsruststroom te corrigeren. Bij voorkeur omvatten de organen een PNP-transistor Q16, waarvan de basis met de ingang van de versterker 16 is verbonden, de collector is geaard en de emitter met de collector van de PNP-transistor Q17 is verbonden. Van deze laatste zijn de basis respectievelijk de emitter met de basis en de collector van de NPN-transistor Q18 verbonden. 10 Van de transistor Q18 is de collector met de spanningsbron V^ verbonden en is de emitter met de referentiestroombron 58 verbonden. De niet-inverterende ingang van de versterker 22 is verbonden met de referentiebron 60 en met de anode van de diode 62. De kathode van de diode 62 is verbonden met de anode van de diode 64, waarvan de kathode is geaard.

1. Inrichting voor het opdrukken van een versterking op een ingangssignaal als een functie van een eerste versterkingsbesturingssignaal, welke inrichting in combinatie is voorzien van een inrichtingsingangsklem; een eerste versterker met een eerste versterkeringangsklem en een eerste versterkeruitgangsklem, eerste en tweede impedantie-organen, waarbij de eerste impedantie-organen tussen de inrichtingsingangsklem en 50 de eerste versterkeringangsklem zijn gekoppeld voor het verschaffen van een ingangsimpedantie voor de eerste versterker, de tweede impedantie-organen tussen de eerste versterkeringangsklem en de eerste versterkeruitgangsklem zijn gekoppeld voor het verschaffen van een terugkoppelimpedantie voor de eerste versterker, waarbij ten minste een van de eerste en tweede impedantie-organen is voorzien van eerste variabele weerstandsmiddelen voor het verschaffen van een eerste variabele weerstand, met het kenmerk, 55 dat de eerste variabele weerstandsmiddelen een eerste bipolaire transistor omvatten die is voorgespannen om in het verzadigingsgebied ervan te werken, van welke eerste bipolaire transistor de emitter is gekoppeld met een van de aansluitklemmen en de collector is gekoppeld met een overeenkomstige aansluitklem, en 7 192904 de basis aangesloten is voor het ontvangen van het eerste versterkingsbesturingssignaal, waarbij de eerste bipolaire transistor een eerste variabele weerstand verschaft tussen de collector en de emitter daarvan waarbij de versterking als een functie van het eerste versterkingsbesturingssignaal varieert.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste bipolaire transistor van het NPN-5 geleidbaarheidstype is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het eerste versterkingsbesturingssignaal een constant referentiesignaal is.

4. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het eerste versterkingsbesturingssignaal een variabel signaal is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het eerste versterkingsbesturingssignaal een functie van het ingangssignaal op de inrichtingsingangsklem is.

6. Inrichting volgens conclusie 4, gekenmerkt door een ingangsuitgangsklem, welke met de versterker-uitgangsklem is gekoppeld, waarbij het eerste versterkingsbesturingssignaal een functie is van het uitgangssignaal op de inrichtingsuitgangsklem.

7. Inrichting volgens één der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het eerste versterkingsbesturingssignaal een stroomsignaal is.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede impedantie-organen de eerste bipolaire transistor omvatten.

9. Inrichting volgens conclusie 8, gekenmerkt door een inrichtingsuitgangsklem en een signaalbaan die 20 gekoppeld is tussen de eerste versterkeruitgangsklem en de inrichtingsuitgangsklem, waarbij die signaalbaan derde impedantie-organen omvat, welke derde impedantie-organen tweede variabele weerstandsmid-delen omvatten voor het verschaffen van een tweede variabele weerstand als een functie van een tweede versterkingsbesturingssignaal, waarbij de versterking varieert als functie van de verhouding van het tweede versterkingsbesturingssignaal en het eerste versterkingsbesturingssignaal.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de eerste variabele weerstandsorganen een conductantiewaarde verschaffen als lineaire functie van het eerste versterkingsbesturingssignaal en dat de tweede variabele weerstandsorganen een conductantiewaarde verschaffen als lineaire functie van het tweede versterkingsbesturingssignaal.

11. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de tweede variabele weerstandsorganen een 30 tweede bipolaire transistor omvatten die is voorgespannen om in het verzadigingsgebied ervan te werken en waarvan de basis is aangesloten om het tweede versterkingsbesturingssignaal te ontvangen.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de tweede bipolaire transistor van het NPN-geleidbaarheidstype is.

13. Inrichting volgens conclusie 11, gekenmerkt door middelen voor het gelijk houden van de collector- 35 emitterspanning van de eerste bipolaire transistor aan de collector-emitterspanning van de tweede bipolaire transistor.

14. Inrichting volgens conclusie 9, gekenmerkt door middelen voor het opwekken van hetzij het eerste, hetzij het tweede versterkingsbesturingssignaal als functie van een referentiewaarde en middelen voor het opwekken van het andere van de eerste en tweede versterkingsbesturingssignalen als functie van het 40 ingangssignaal op de inrichtingsingangsklem of als functie van het uitgangssignaal op de inrichtingsuitgangsklem.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van het andere van de eerste en tweede versterkingsbesturingssignalen aftastorganen omvatten voor het aftasten van het niveau van het ingangssignaal en voor het opwekken van een derde signaal als functie van dat niveau en 45 organen die kunnen reageren op het derde signaal voor het opwekken van het andere van de eerste en tweede versterkingsbesturingssignalen.

15 De referentiestromen, welke worden geleverd door de bronnen 18, 48, 50, 52, 54, 58 en 60, kunnen op een eenvoudige wijze worden verschaft door transistoren, die op een geschikte wijze met V^. of aarde zijn gekoppeld voor het verschaffen van de vereiste stroomniveaus, zodat een enkele spanningsbron, V^, kan worden gebruikt om het stelsel te voeden. Een voorbeeld van de vereiste stroomniveaus is het volgende: bron 18=10 micro-ampère, bron 48 = 7,5 micro-ampère, bron 50 = 3,5 micro-ampère, bron 52 = 15 20 micro-ampère, bron 54 = 150 micro-ampère, bron 58 = 3,5 micro-ampère en bron 60 bij benadering 50 micro-ampère. Het afgebeelde stelsel kan op een eenvoudige wijze in IC-vorm worden vervaardigd, aangezien de transistoren Qn, Q2, Q3 en Q4 (evenals de transistoren Q5 en Q6 wanneer deze worden gebruikt) alle NPN-transistoren zijn. De waarde van V^, de enige vereiste voedingsbron, kan 1,6 V bij kamertemperatuur 25 bedragen, waarbij het stelsel nog steeds op een doeltreffende wijze werkt. De inrichting is bipolair aangezien de inrichting zowel bij positieve als negatieve ingangsspanningssignalen zal werken. Binnen het kader van de uitvinding zijn bepaalde veranderingen in de afgebeelde inrichting mogelijk. Ofschoon de transistoren Q1t Q2, Q3, Q4, Qs en Q6 bijvoorbeeld bij voorkeur elk van het NPN-type zijn, kan men ook een operatieve uitvoeringsvorm verkrijgen door gebruik te maken van transistoren van het 30 PNP-type. Ofschoon de bron 18 is weergegeven als een referentiebron in figuren 3 en 5, kan verder het signaal, dat in figuur 3 uit de bron 18 wordt verschaft, in werkelijkheid worden verkregen uit de ingangs-spanning op de klem 12, terwijl het signaal, dat in figuur 5 uit de bron 18 wordt verkregen, uit de uitgangs-spanning op de klem 26 kan worden afgeleid. Op deze wijze worden de beide stuursignalen afgeleid uit en zijn zij een functie van het ingangssignaal volgens figuur 3, en zijn zij een functie van het uitgangssignaal in 35 figuur 5. Bij een dergelijke configuratie zal de versterking nog steeds variëren als een functie van de verhouding van lb2/lb1, waarbij de beide stromen lb1 en l^ met de respectieve ingangs- en uitgangs-spanningen variëren. Het is verder gebleken, dat het omkeren van de ingangsstromen naar de bases van de transistoren Q, en Q3 in figuur 3, zodat de uitgangsstroom uit de bron 18 aan de basis van de transistor Q2 wordt 40 toegevoerd en de stroom uit de collector van de transistor Q12 aan de basis van de transistor Q1 wordt toegevoerd, leidt tot een compressor met een in hoofdzaak oneindig grote compressie. 45

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de aftastorganen het derde signaal opwekken als functie van de RMS-waarde van het niveau van het ingangssignaal.

17. Inrichting volgens één der conclusies 9-16, gekenmerkt door een tweede versterker met een tweede 50 versterkeringangsklem en een tweede versterkeruitgangsklem, waarbij de derde impedantie-organen gekoppeld zijn tussen de eerste versterkeruitgangsklem en de tweede versterkeringangsklem en waarbij de tweede versterkeruitgangsklem gekoppeld is met de inrichtingsuitgangsklem.

18. Inrichting volgens conclusie 17, gekenmerkt door impedantie-organen die gekoppeld zijn tussen de tweede versterkeringangsklem en de tweede versterkeruitgangsklem.

19. Inrichting volgens conclusie 17 of 18, gekenmerkt door organen voor het reduceren van de effecten van enig offset-signaalniveauverschil tussen de eerste en tweede versterkers.

20. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de middelen voor het reduceren van de effecten 192904 8 van de offset een capacitief element omvatten dat gekoppeld is met de ingangsklem van elk van de versterkers.

21. Inrichting volgens conclusie 11, gekenmerkt door een paar diode-elementen die behoren bij elk van de bipolaire transistoren, waarbij één van het paar verbonden is tussen de basis van iedere transistor en de 5 respectieve collector ervan en waarbij de andere van het paar verbonden is tussen de basis van iedere transistor en de respectieve emitter ervan.

22. Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat elk van de diode-elementen een transistor is met een Vbe/lc-karakteristiek die gepaard is met die van de eerste en tweede bipolaire transistoren.

23. Inrichting volgens conclusie 11, gekenmerkt door een eerste en een tweede diode-element die behoren 10 bij de bipolaire transistoren, waarbij het eerste diode-element verbonden is tussen de basis en hetzij de emitter, hetzij de collector van de eerste bipolaire transistor en waarbij het tweede diode-element verbonden is tussen de basis van hetzij de emitter, hetzij de collector van de tweede bipolaire transistor.

24. Inrichting volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat elk van de diode-elementen van transistor omvat die aangesloten is op de wijze van een diode en waarvan de Vbe/lc-karakteristiek gepaard is met die van de 15 eerste en tweede bipolaire transistoren.

25. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste impedantie-organen de eerste bipolaire transistor omvatten.

26. Inrichting volgens conclusie 25, gekenmerkt door een systeemingangskiem en een signaalbaan die gekoppeld is tussen de systeemingangskiem en de inrichtingsingangsklem, welke signaalbaan derde 20 impedantie-organen omvat die tweede variabele weerstandsorganen omvatten voor het verschaffen van een tweede variabele weerstand als functie van een tweede versterkingsbesturingssignaal, waarbij de versterking varieert als functie van de verhouding tussen het eerste versterkingsbesturingssignaal en het tweede versterkingsbesturingssignaal.

27. Inrichting volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de eerste variabele weerstandsorganen een 25 conductantiewaarde verschaffen als lineaire functie van het eerste versterkingsbesturingssignaal en de tweede variabele weerstandsorganen een conductantiewaarde verschaffen als lineaire functie van het tweede versterkingsbesturingssignaal.

28. Inrichting volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de tweede variabele weerstandsorganen een tweede bipolaire transistor omvatten die voorgespannen is om in het verzadigingsgebied ervan te werken en 30 waarvan de basis aangesloten is om het tweede versterkingsbesturingssignaal te ontvangen.

29. Inrichting volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat de tweede bipolaire transistor van het NPN-geleidbaarheidstype is.

30. Inrichting volgens conclusie 28, gekenmerkt door middelen om de collector-emitterspanning van de eerste bipolaire transistor gelijk te houden aan de collector-emitterspanning van de tweede bipolaire 35 transistor.

31. Inrichting volgens conclusie 26, gekenmerkt door organen voor het opwekken van hetzij het eerste, hetzij het tweede versterkingsbesturingssignaal als functie van een referentiewaarde en middelen voor het opwekken van het andere eerste of tweede versterkingsbesturingssignaal als functie van het ingangssignaal aan de systeemingangskiem of als functie van het uitgangssignaal op de eerste versterkeruitgangsklem.

32. Inrichting volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat de organen voor het opwekken van hetzij het eerste, hetzij het tweede versterkingsbesturingssignaal aftastorganen omvatten voor het aftasten van het niveau van het ingangssignaal en voor het opwekken van een derde signaal als functie van dat niveau en organen die kunnen reageren op het derde signaal voor het opwekken van het andere eerste of tweede versterkingsbesturingssignaal.

33. Inrichting volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat de aftastorganen het derde signaal als functie van de RMS-waarde van het niveau van het ingangssignaal opwekken.

34. Inrichting volgens ten minste één der conclusies 26-33, gekenmerkt door een tweede versterker met een tweede versterkeringangsklem en een tweede versterkeruitgangsklem, waarbij de derde impedantie-organen gekoppeld zijn tussen de tweede versterkeringangsklem en de tweede versterkeruitgangsklem en 50 waarbij de tweede versterkeruitgangsklem gekoppeld is met de eerste versterkeringangsklem.

35. Inrichting volgens conclusie 34, gekenmerkt door impedantie-organen die gekoppeld zijn tussen de systeemingangskiem en de tweede versterkeringangsklem.

36. Inrichting volgens conclusie 34 of 35, gekenmerkt door organen voor het reduceren van de effecten van enig offset-signaalniveauverschil tussen de eerste en tweede versterkers.

37. Inrichting volgens conclusie 36, met het kenmerk, dat de organen voor het reduceren van de effecten van de offset een capacitief element omvatten dat is gekoppeld met de ingangsklem van elk van de versterkers. 9 192904

38. Inrichting volgens conclusie 28, gekenmerkt door een paar diode-elementen behorend bij elk van de bipolaire transistoren, waarbij één van het paar verbonden is tussen de basis van iedere transistor en de respectieve collector ervan en de andere van het paar verbonden is tussen de basis van iedere transistor en de respectieve emitter ervan.

39. Inrichting volgens conclusie 38, met het kenmerk, dat elk van de diode-elementen een transistor is waarvan de VW^-karakteristieken gepaard zijn aan die van de eerste en tweede bipolaire transistoren.

40. Inrichting volgens conclusie 28, gekenmerkt door een eerste en een tweede diode-element behorend bij de bipolaire transistoren, waarbij het eerste diode-element verbonden is tussen de basis en hetzij de emitter, hetzij de collector van de eerste bipolaire transistor en waarbij het tweede diode-element verbonden 10 is tussen de basis en hetzij de emitter, hetzij de collector van de tweede bipolaire transistor.

41. Inrichting volgens conclusie 40, met het kenmerk, dat elk van de diode-elementen een transistor omvat die aangesloten is op de wijze van een diode en waarvan de V^lc-karakteristiek gepaard is met die van de eerste en tweede bipolaire transistoren. Hierbij 3 bladen tekening