NL8006006A

NL8006006A - Versterkingsbesturingsketen.

Info

Publication number: NL8006006A
Application number: NL8006006A
Authority: NL
Original assignee: Dbx
Priority date: 1980-03-17
Filing date: 1980-11-03
Publication date: 1981-10-16
Also published as: GB2071944B; DE3108617C2; GB2133944B; NL193076B; AU6202380A; GB2133944A; FR2478347A1; GB2071944A; DE3108617A1; NL193076C; FR2478347B1; US4403199A; CA1157536A; JPH027206B2; GB8327228D0; JPS56140712A

Description

VO 941

VersterKingsbesturingsketen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op elektronische vermenigvuldigers of versterkingsregelketens, en meer in het bijzonder op analoge vermenigvuldigers met logaritmische stuurkarakteris-tieken.

5 Vele systemen, in het bijzonder die welke worden gebruikt voor audio- en videosignalen, omvatten signaalversterkingsketens welke in responsie op een elektrisch commando of versterkingsregel-signaal worden bestuurd. Een dergelijke versterkingsregelketen, ook wel een spanningsgeregelde versterker of VCA genoemd, is beschre-10 ven in het Amerikaanse octrooischrift No.3.714.461; deze bekende ketens zullen in het hiernavolgende blackmer-ketens worden genoemd. Deze ketens zijn commercieel succesvol geweest, in het bijzonder voor het gebruik in audioruisreductiesystemen, welke in het algemeen "companders” worden genoemd.

15 De blackmer-keten is een analoge inrichting welke een loga ritmische stuurkarakteristiek verschaft. De keten omvat in het algemeen eerste signaalomzetmiddelen om te voorzien in een signaal dat in een logaritmisch verband staat met het ingangssignaal en l~. tweede signaalomzetmiddelen. Deze laatste zijn met de eerste sig-20 naalomzetmiddelen zodanig gekoppeld dat zij een uitgangssignaal verschaffen dat een antilogaritmische functie is van de som van het eerste signaal en een versterkingsregelsignaal. Meer in het bijzonder omvat de blackmer-keten een operationele ingangsverster-ker met een paar terugkoppelwegen, waarvan er één geleidend is 25 wanneer het ingangssignaal een positieve polariteit heeft en het andere geleidend wanneer het ingangssignaal een negatieve polarir teit heeft. In de voorkeursvorm van de blackmer-keten omvat iedere terugkoppelweg een logaritmische inrichting om het ingangssignaal met de juiste polariteit om te zetten in een logaritmische vorm.

30 Iedere logaritmische inrichting in iedere weg is gekoppeld met een 8006006 * 4 - 2 - antilogaritmische inrichting om het logaritmische signaal samen met het versterkingsregelsignaal om te zetten in een antilogaritmische vorm. Voor een betere definitie van de signaalweg welke bepaald is tussen de ingang van iedere logaritmische inrichting en de uitgang 5 van de overeenkomstige antilogaritmische inrichting waarmee de lo garitmische inrichting is gekoppeld, zal deze weg in het hierna-volgende de log-antilog-transmissieweg worden genoemd. De logaritmische inrichtingen zijn bij voorkeur collector-emitterketens van t ransistoren van een tegengesteld geleldbaarheidstype d.w.z. PNP-10 en NPN-transistoren, omdat dergelijke ketens logaritmisch-lineaire ’:.

overdrachtskarakteristieken bezitten. Op gelijke wijze zijn de antilogaritmische inrichtingen in het bijzonder emitter-collector-ketens van transistoren van een tegengesteld geleidbaarheidstype, omdat dergelijke ketens een antilogaritmisch-lineaire overdrachts-15 karakteristiek bezitten. Een regelsignaal wordt bij het logaritmi sche signaal van iedere weg gesommeerd door de spanning toe te voeren aan de bases van de logaritmische en antilogaritmische transistoren, waardoor de versterking van de keten geregeld kan worden.

Alhoewel de blackmer-keten, welke de vier transistoren als 20 logaritmische en antilogaritmische inrichtingen (in het hiernavolgende terwille van het gemak de primaire transistoren genoemd) ·; toepast, in theorie een vervorming geeft welke in hoofdzaak gelijk is aan nul, blijkt dat commercieel beschikbare transistoren in de praktijk niet ideaal zijn. Het uitgangssignaal van de keten kan der-25 halve enige waar te nemen vervorming omvatten, alhoewel deze in het geval van audiotoepassingen niet gemakkelijk door de gemiddelde luisteraar te onderscheiden zal zijn. Deze vervorming kan tenminste gedeeltelijk worden toegeschreven aan twee inherente eigenschappen van de primaire transistoren: (1) iedere transistor heeft een ein-30 dige stroomversterking en (2) iedere transistor vertoont een inhe rente parasitaire basisweerstand welke niet gelijk is aan nul. Tengevolge van de eindige versterking zal, wanneer er een basisstroom wordt toegevoerd via de basis van de transistor, een basisspannings-fout resulteren en zal een vervormingscomponent worden opgewekt 35 vanwege de spanningsval over de parasitaire basisweerstand. Wanneer 8006006 - 3 - * * de logaritmisch omzettende en antilogaritmisch omzettende transis-toren van iedere signaalweg gepaard zijn, is bij een versterking in de vervorming welke wordt bijgedragen door de logaritmische en antilogaritmische transistoren, van iedere signaalweg gelijk en 5 tegengesteld zodat deze elkaar zullen opheffen. Wanneer echter de versterking van één verschuift, verschilt de hoeveelheid signaal in de logaritmisch omzettende transistoren van die in de antilogarit-misch omzettende transistoren en zijn de vervormingen niet gelijk en zullen elkaar derhalve niet opheffen.

20 Deze vervormingscomponent zal in het bijzonder te voorschijn komen bij standaard SMPTE IM (intermodulatie) vervormingstesten.

De foutspanning aan de bases van deze inrichtingen kan gedacht warden een ander stuurspanningssignaal te zijn dat varieert met de versterking van de keten wanneer het signaal verandert, zodat wan-25 neer de versterking van een versterking één verschuift de hoeveel heid vervorming de neiging heeft toe te nemen.

Er zijn verscheidene technieken voorgesteld om deze vervorming te corrigeren. Volgens een beschreven techniek wordt de blackmer-keten veranderd door het opnemen van middelen voor het op-20 wekken van een foutcorrectiesignaal dat wordt afgeleid uit een ver gelijking van de uitgangs- en ingangssignalen van blackmer-keten en door het opnemen van middelen voor het sommeren van het foutcorrectiesignaal bij het regelsignaal en het logaritmische signaal.

Door het foutcorrectiesignaal op te tellen wordt de vervormingscom-25 ponent in het uitgangssignaal verkleind.

Een andere voorgestelde techniek, welke momenteel commerci-. eel wordt toegepast, stelt voor om in de emitterweg van iedere primaire transistor van de blackmer-keten een diode-element op te nemen, om zo vier samengestelde logaritmische en antilogaritmische 30 inrichtingen te vormen. Terwille van de eenvoud zal deze keten in het hiernavolgende de "viertranslstor, vierdiodecel VCAW worden genoemd. Om de viertransistor, vierdiodecel VCA te vormen wordt de emitter van iedere primaire transistor van de blackmer-keten gekoppeld met een secundaire transistor, waarbij deze laatste zodanig 35 is gekoppeld dat deze als een diode kan werken. De secundaire als 8006006 * t - 4 - diode gekoppelde transistoren bezitten een tegengestelde geleidbaar- }· heid'aan die van de overeenkomstige primaire transistoren waarmee zij verbonden zijn zodat de emitters van de logaritmische en anti- «·" logaritmische primaire NPN-transistoren van een log-antilog trans-5 missieweg zijn gekoppeld met de bijbehorende emitters van de secun daire PNP als diode-verbonden transistoren, en de emitters van de logaritmische en antilogaritmische primaire PNP-transistoren van ή dB andere log-antilog transmissieweg gekoppeld zijn met de bijbehorende emitters van de secundaire NPN-als diode-verbonden transis-10 toren. De secundaire PNP als diode-verbonden transistoren zijn met | hun bases en collectoren met elkaar gekoppeld en zijn verbonden met een eerste stroombron. De secundaire NPN als diode-verbonden transistoren zijn met hun bases en collectoren met elkaar verbonden en gekoppeld met een tweede stroombron. De eerste en tweede stroom-15 bronnen zijn zodanig verbonden dat zij het uitgangssignaal kunnen ontvangen van een operationele ingangsversterker van de keten, waarvan de inverterende ingang de ingangssignaalstroom van de keten ontvangt en de positieve ingang met aarde is gekoppeld. Wanneer de ingangssignaalstroom varieert varieert de relatieve grootte van de 2D stroom welke door één stroombron wordt verschaft aan het paar secun daire als diode-verbonden transistoren, waarmee deze verbonden is, ten opzichte van de grootte van de stroom welke door de andere stroombron wordt verschaft, welke gekoppeld is met het andere paar secundaire als diode-verbonden transistoren, zodat de som van de 25 stromen welke door de stroombronnen worden verschaft, aan de secun daire als diode-verbonden transistoren altijd in hoofdzaak gelijk blijft.

De voorspanningsruststremen welke de stroombronnen via de respectieve diodetransistoren verschaffen aan de emitters van de 30 bijbehorende primaire transistoren zijn zodanig ingesteld, dat zij een klasse A push-pull inrichting verschaffen, welke ten opzichte van de blackmer-keten het voordeel heeft dat de vervorming tengevolge-, van de inherente basisweerstand van de logaritmische en antilogaritmische transistoren in wezen verkleind zal worden vanwege 35 de opheffing door complementaire fouten in het bijbehorende stel 8006006 r * - 5 - basisweerstanden van de secundaire transistoren van dezelfde trans-missieweg. Verder is er een Klein verschil in de stroomveranderin-gen bij een spanningsverandering per decade in NPN- en PNP-transis-toren. De vier-transistor, vier-diode VCA heft deze fout op omdat 5 een NPN- en PNP-transistor elke logaritmische omzetter en iedere antilogaritmische omzetter van iedere weg vormen.

Een verbetering van de vier-transistor, vier-diodeoel VCA is een versterkingsregelketen omvattende versterkingsmiddelen CIO aangebracht in iedere log-antilog-transmissieweg en welke IQ (23 in iedere weg een signaalversterking verschaffen als een func tie van het ingangssignaal voor de keten. Het verschaffen van een signaalversterking in iedere transmissieweg verkleint de eisen welke gesteld worden aan de ingangsversterker en vergroot hèt versterking-bandbreedteprodukt ten opzichte van dat van de vier-transistor, 15 vier-diodecel VCA. Deze uitvoeringsvorm is een klasse A "push-pull” acht transistorversterkingscel VCA. Meer in het bijzonder zijn vier secundaire transistoren gekoppeld met de bijbehorende emitters van de primaire transistoren op een zodanige wijze, dat wordt voorzien in een versteld signaalversterking groter dan één in iedere log-20 antilogtransmissieweg waarbij de versterking een functie is van het ingangssignaal voor de keten. Iedere secundaire transistor is van een geleidbaarheidssoort dat tegengesteld is aan dat van de primaire transistor waarmee deze is gepaard. De bases van de secundaire tran-• sistoren van één transmissieweg zijn met elkaar verbonden, met de 25 aarde van het systeem via een condensator en een serieweerstand ge koppeld alsook gekoppeld met de uitgang van de operationele ingangs-versterker. De resterende secundaire transistoren, d.w.z. die van de andere transmissieweg, zijn met hun collectoren met elkaar gekoppeld en met de ingang van een stroomversterkingsdifferentiaaltrap 30 en met hun basis met elkaar gekoppeld en met de uitgang van de ver st erkingstrap. Zo lang de ruststromen tenminste tweemaal zo groot blijven als het maximaal verwachte stroomniveau in reactie op het maximale ingangsniveau, blijft de som van de voorspanningsstromen door de emitters van de primaire transistoren in hoofdzaak gelijk.

35 Alhoewel de klasse A "push-pull" acht transistorversterkings- 8006006 - 6 -

I V

cel VCA een verbetering is ten opzichte van de vier-transistor, vier-dicdecel VCA, zijn er toepassingen waarbij het gebruik van een klasse AB-versterker meer gewenst is. Hieronder vallen ketens welke een lage en versterkingsonafhankelijke ingangsvoorspannings-5 stroom vragen en ketens waarin de ruisniveaus op een absoluut mini mum gehouden moeten worden.

De onderhavige uitvinding heeft derhalve tot doel te voorzien in een klasse AB-versterkingsregelketen met de voordelen van de acht-transistorversterkingsoel VCA. Een ander doel van de uitvin-10 ding is het verkleinen van de intermodulatie en harmonische vervor ming welke aanwezig is in de acht-transistorversterkingscel.

Deze en andere doeleinden worden verkregen door verbeterde versterkingsregelketen van het type dat versterkingsmiddelen omvat welke aangebracht zijn in iedere log-antilog transmissieweg van de 15 versterkingsregelketen om in iedere weg te voorzien in een signaal- versterking als functie van het ingangssignaal van de versterkingsregelketen. De verbeteringen omvatten (1) middelen voor het doen werken van de keten als een klasse AB-versterker met een geregelde voorspannihgsruststroom en (2) middelen welke een compensatie ver-20 schaffen als een functie van een vergelijking tussen de ingangssig- naalstroom en de uitgangssignaalstroom van de keten om zo de inter-modulatie en harmonische vervorming in het uitgangssignaal van de keten bij te regelen.

Andere doeleinden van de uitvinding zullen gedeeltelijk voor 25 de hand liggen en gedeeltelijk in het hierna volgende worden be schreven.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader beschreven worden aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont: 30 Fig.1 een voorkeursuitvoeringsvorm van de versterkingsregel keten welke als een klasse AB-versterker kan werken:

Fig.2 een wijziging van de uitvoeringsvorm van fig.1, welke een compensatie verschaft voor het verkleinen van de verwarming welke te-Wijten is aan de Inherente parasitaire basisweerstand van 35 . de primaire en secundaire transistoren van de versterkingscel; en 8006006 - 7 - / *

Fig.3 een andere uitvoeringsvorm van de uitvoeringsvorm welke in fig.2 getoond is.

In de figuren geven gelijke verwijzingscijfers gelijke onderdelen aan.

5 In fig.1 is de ingangssignaalstroom aangelegd aan de stroom- ingangsklem 10 van de getoonde versterkingsregelketen. Aansluitklem 10 is verbonden met de negatieve ingangsklem van de operationele versterker 12, waarvan de positieve ingang gekoppeld is met de aarde en de negatieve ingang gekoppeld is met het ingangsverbindings-10 punt 14 dat de ingang vormt voor de versterkingscel en twee log- antilog transmissiewegen van de keten bepaalt. Het ingangsverbin-dingspunt 14 wordt gevormd door de verbinding van de twee collectoren van de primaire logaritmische transistoren 16 en 18, waarbij de eerste een PNP-transistor is en de laatste een NPN-transistor.

15 · De collectoren van de primaire antilogaritmische transistoren 20 en 22 zijn met elkaar verbonden bij het uitgangsverbindingspunt 24 waar zij de stroomuitgangsklem 26 vormen. Zoals in het hierna volgende ddidelijker zal worden bepalen de logaritmische transistor 16 en de antilogaritmische transistor 20 gedeeltelijk één log-anti-20 log transmissieweg, terwijl logaritmische transistor 18 en anti logaritmische transistor 22 gedeeltelijk de andere log-antilog transmissieweg bepalen. Het versterkingsregelsignaal Ec is aangelegd aan de regelsignaalingangsklem 28. Deze laatste is verbonden met de bases van een logaritmische transistor van één log-antilog 25 transmissieweg en een antilogaritmische transistor van de andere weg. Zoals getoond is, is de verbinding gemaakt met de bases van de primaire transistoren 18 en 20.

Dm te voorzien in symmetrie tussen de primaire transistoren 16, 18, 20 en 22, is de basis van de antilogaritmische transistor, 30 welke de regelspanning niet ontvangt, d.w.z. transistor 22, via weerstand 34 met aarde verbonden en via weerstand 36 met een variabel instelbare DC-spanningsbron 38; terwijl de basis van de resterende logaritmische transistor, d.w.z. transistor 16, geaard is.

Zoals bekend verschaft een instelling van bron 38 de gewenste sym-35 metrie om de som van de misaanpassingen van de transistoren in 8 0 ü 6 0 0 6 < *1 - 8 - één log-antilog transmissieweg vergeleken met de transistormisaan-passingen in de andere log-antilog transmissieweg te corrigeren.

Bij de tot nu toe beschreven opbouw zouden de emitters van de transistoren 16 en 20 en de emitters van de transistoren 18 en 5 22 met elkaar worden gekoppeld om de blackmer-keten te vormen.

Overeenkomstig de aanvrage wordt de blackmer-keten echter zodanig gewijzigd, dat versterkingsmiddelen, in de vorm van secundaire transistoren 40, 42, 44 en 46, elk gekoppeld zijn met een overeenkomstige emitter van een primaire transistor en zodanig binnen de 10 keten gekoppeld zijn dat zij in elke log-antilog transmissieweg een signaalversterking verschaffen.

Meer in het bijzonder is de emitter van elke primaire logaritmische transistor 16 en 18 gekoppeld met de emitter van de respectieve secundaire logaritmische transistor 40 en 42, waarbij 15 iedere secundaire logaritmische transistor van een geleidbaarheids- type is dat tegengesteld is aan dat van de primaire logaritmische transistor waarmee deze gepaard is. Op gelijke wijze is de emitter van iedere primaire antilogaritmische transistor 20 en 22 gekoppeld met de emitter van de respectieve secundaire antilogaritmische 20 transistor welke van een geleidbaarheidstype is dat tegengesteld is aan dat van de primaire antilogaritmische transistor waarmee deze gepaard is. De secundaire transistoren van iedere log-antilog transmissieweg zijn met hun collectoren met elkaar verbonden en met hun bases met elkaar gekoppeld. Dit resulteert in een acht-transistor-25 versterkingscel VCA. De uitvoeringsvorm van de acht-transistorver- sterkingscel kan als een klasse A-versterker werken. Voorspannings-stromen, waarvan de som in wezen constant blijft, zijn via de emitters van de primaire transistoren toegevoerd, waarbij het rustniveau van de voorspanningsstroom tenminste tweemaal zo groot is als het 30 maximaal verwachte niveau van de overgedragen signalen in reactie op het maximum ingangsniveau. Op deze wijze vloeit er door de tran-sitDren gedurende de gehele ingangscyclus stroom en wordt er geen vervorming tengevolge van "cross-over" gevormd.

Volgens één aspect van de onderhavige uitvinding is voorzien 35 in een klasse AB-versterkingsregelketen met de voordelen van de be- 80 ü 6 0 0 6 - 9 - schreven Klasse A-inrichting. Verwezen wordt naar fig.1. Om te voorzien in Klasse AB-werKing is de verbinding van de collectoren van de secundaire transistoren 40 en 44 en de verbinding van de collectoren van de secundaire transistoren 42 en 4S elK geKoppeld met een 5 spanningsbron met een lage impedantie welKe is afgeleid van transis toren welKe zodanig werKzaam zijn dat de bronspanning de respectieve gewenste voorspanningsstromen blijven verschaffen. Zoals getoond is het verbindingspunt van de collectoren van de secundaire transistoren 40 en 44 verbonden met de emitter van een NPN-transistor 48, 10 waarvan de collector geKoppeld is met een positieve spanningspoten- tiaal en waarvan de basis verbonden is met de positieve zijde van een DC-spanningsbron 50. Op gelijKe wijze zijn de met elKaar verbonden collectoren van de transistoren 42 en 46 geKoppeld met de emitter van een PNP-transistor 52, waarvan de collector geKoppeld 15 is met een negatieve spanningspotentiaal en waarvan de basis geKop peld is met de negatieve zijde van de DC-spanningsbron 54. De positieve zijde van de bron 54 is geKoppeld met de uitgang van de in-gangsoperationele versterKer 12, welKe op zijn beurt geKoppeld is met de negatieve zijde van de DC-bron 56. De negatieve zijde van 20 bron 50 en de positieve zijde van bron 56 zijn geKoppeld met de bases de secundaire transistoren 40 en 44, terwijl de bases van de secundaire transistoren geKoppeld zijn met de positieve zijde van bron 54 en de negatieve zijde van bron 56. De bronnen 50 en 54 verschaffen een voldoende voorspanning om de transistoren 48 en 52 zo-25 danig te doen werKen dat zij de collectorspanningen van de tran sistoren 40, 42, 44 en 46 nabij de basisspanning daarvan houden om de junctieverhitting in dit laatste stel transistoren te minimaliseren omdat de resulterende thermische gradiënten een aanzienlijKe versterKingsfout en vervorming Kunnen veroorzaKen.

30 Bij voorKeur zijn de DC-spanningsbronnen 50, 54 en 56 tran sistoren welKe in een diodemodus verbonden zijn, en welKe met be-treKKing tot hun V^-overdrachtskarakteristieken gepaard zijn met de primaire transistoren 40, 42, 44 en 46 en welKe op geschiKte wijze geKoppeld zijn met een geschiKtestuurstroom (welKe niet ge-35 toond is] om de gewenste spanningsval over elK van de als diode- verbonden transistoren te verschaffen. De spanningspotentiaal welke 8 0 u ö ΰ 0 6 » » - 10 - door de bronnen 50, 54 en 56 wordt verschaft, is zodanig, dat de basis van elk van de secundaire transistoren 40, 42, 44 en 46 voorzien wordt van een voorspanning welke een ruststroom (d.w.z. wanneer de ingangsstroom aan ingangsklem 10 nul is) verschaft door de 5 collector-emitterbanen van de primaire transistoren 16, 18, 20 en 22. Zo lang de ingangsstroom aan aansluitklem 10 nul is en de voor-spanningsstroom van versterker 12 nul is, vloeit door elk van de transistoren 16 en 18 en elk van de transistoren 20 en 22 een gelijke ruststroom en de uitgangsstroom aan klem 26 is nul. Het ampli-10 tudeniveau van de ruststroom is ingesteld ruim beneden het niveau van de verwachte maximum ingangsstroom, om een klasse AB-werking te verschaffen.

Bij het in werking zijn, wanneer de ingangssignaalstroom aan ingangsklem 10 een eerste vorm heeft, b.v. een positieve polariteit, 15 is de positieve ingangsstroom aangelegd aan verbindingspunt 14. Wan neer de ingangsstroom aan klem 10 positief wordt, wordt het ingangssignaal aan de negatieve ingangsklem van de ingangsoperationele versterker 12 positief, hetgeen erin resulteert dat de uitgang van de versterker negatief wordt. Wanneer de uitgang van de versterker 20 12 negatief wordt warden de secundaire transistoren 42 en 46 meer geleidend omdat een in negatieve richting toenemend uitgangssignaal van versterker 12 resulteert in een in negatieve richting toenemende spanning op de basis van de transistoren 42 en 46 en derhalve in .een toename van de basisemitterspanning welke aanwezig is bij de 25 secundaire transistoren 42 en 46. Er vloeit derhalve meer stroom door de transistoren 18, 22, 42 en 46. Tegelijkertijd resulteert het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 erin dat de secundaire transistoren 40 en 44 minder geleidend worden hetgeen tot gevolg heeft dat er minder stroom vloeit door de transistoren 30 16 en 20. Wanneer de ingangsstroom aan klem 1-0 toeneemt en de uit gang van de operationele versterker 12 meer negatief wordt, worden de transistoren 42 en 46 volledig geleidend en de transistoren 40 en 44 volledig niet-geleidend. De log-entilog transmissieweg welke bepaald is door de transistoren 18, 42, 22 en 46 verschaft dus een 35 signaal aan deuitgangsklem 26 dat een antilogaritmische functie is 8 o o s ö 0 6 - 11 - van ds som van het DC-regelsignaal Ec dat aangelegd is aan aansluit-klem 2B en een signaal dat een logaritmische functie is van het ingangssignaal.

Wanneer omgekeerd de ingangssignaalstroom aan de ingangs-5 klem 10 een tegengestelde vorm heeft, d.w.z. een negatieve polari teit, wordt de negatieve ingangsstroom aangelegd aan het verbindingspunt 14. Wanneer de ingangsstroom aan klem 10 negatief wordt, wordt het ingangssignaal voor de operationele ingangsversterker 12 negatief, hetgeen erin resulteert dat het uitgangsversterkersignaal i0 van de versterker positief wordt. Wanneer het uitgangssignaal van de versterker 12 positief wordt worden de secundaire transistoren 40 en 44 meer geleidend omdat een positief toenemend uitgangssignaal van versterker 12 resulteert in een positief toenemende spanning op de basis van de transistoren 40 en 44 en derhalve in een 15 toename van de basis-emitterspanning van de secundaire transistoren 40 en 44. Er vloeit dus meer'stroom door de transistoren 16, 20, 40 en 44. Tegelijkertijd resulteert het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 erin dat de secundaire tran sistoren 42 en 46 minder geleidend worden en dat er dientengevolge minder stroom 20 vloeit door de transistoren 18 en 22. Wanneer de negatieve ingangs stroom aan klem 10 meer negatief wordt en het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 meer positief wordt, worden de transistoren 40 en 44.volledig geleidend en de transistoren 42 en 46 volledig niet-geleidend. Dientengevolge verschaft de log-antilog 25 transmissieweg welke bepaald is door de transistoren 16, 40, 20 en 44 èen signaal aan de uitgangsklem 26 dat een antilogaritmische functie is van de som van het DC-regelsignaal Ec, dat aangelegd is aan klem 28 en een signaal dat een logaritmische functie is van het ingangssignaal. De beschreven inrichting verschaft dus een 30 klasse AB-werking.

Een ander aspect van de onderhavige uitvinding wordt onder verwijzing naar de fig.2 en 3 beschreven. Meer in het bijzonder is in de fig.2 en 3 de keten van fig.1 getoond voorzien van middelen welke een compensatie verschaffen, welke is afgeleid uit een 35 vergelijking van de ingangs- en uitgangssignalen, om in hoofdzaak 8 0 u ύ Ö 0 δ - 12 - * de vervormingscomponent in het uitgangssignaal, welke toe te schrijven zijn aan de inherente parasitaire basisweerstandsn van de tran-sistoren in elk van de log-antilog transmissiewegen in hoofdzaak te verkleinen of op te heffen.

5 In fig.2 zijn de weerstanden 80 en 52 met een gelijke waarde

resp. gekoppeld tussen de collector van secundaire transistor 40 en de emitter van de transistor 48 en tussen deze laatste en de collector van de secundaire transistor 44. Op gelijke wijze zijn identieke weerstanden 64 en 66 resp. gekoppeld tussen secundaire tran-10 sistor 64 en de emitter van de transistor 52 en tussen deze laatste 'X

en de weerstand 66; De stroom welke opgewekt wordt door elk van de weerstanden 60, 62, 64 en 66 zal resp. in hoofdzaak gelijk zijn aan de voorspanningsstroom plus de ingangsstroom I^n wanneer deze laatste een negatieve polariteit heeft en in hoofdzaak gelijk aan de 15 voorspanningsstroom plus de uitgangsstroom I ^ wanneer deze laat ste negatief is, in hoofdzaak gelijk aan de voorspanningsstroom plus de ingangsstroom 1^ wanneer deze laatste positief is en in hoofdzaak gelijk aan de voorspanningsstroom plus de uitgangsstroom I ^ wanneer deze laatste positief is. Dientengevolge zal het span-20 ningsverschil dat opgewekt wordt tassen (1) de collectoren van de secundaire transistoren 40 en 44 evenredig zijn met het verschil tussen de ingangs- en uitgangssignalen, wanneer deze laatste een negatieve polariteit hebben en (2) de collectoren van de secundaire transistoren 42 en 46 zal evenredig zijn met het verschil tus-25 sen de ingangs- en uitgangssignalen wanneer deze laatste een posi tieve polariteit hebben. Dus bij een versterking één, wanneer de ingangs- en uitgangsstromen gelijk zijn, zal de spanning welke opgewekt wordt over de weerstanden 60 en 62 of over de weerstanden 64 en 66 gelijk zijn en zullen"de spanningsverschillen nul zijn.

30 Er is voorzien in middelen om het potentiaalverschil tussen de collectoren van transistoren 40 en 44 Cd.w.z. over de weerstanden 60 en 62) en tussen de collectoren van de transistoren 42 en 46 Cd.w.z. over de weerstanden 64 en 66) te meten en om te voorzien in een compensatie als functie van de potentiaalverschillen om zo in 35 hoofdzaak de vervormingscomponent in het uitgangssignaal welke toe 8 0 0-3 005 - 13 - te schrijven is aan de inherente parasitaire basisweerstanden van détransistoren 16, 18, 20, 22, 40, 42, 44 en 46 in hoofdzaak te verkleinen of op te':heffen. De middelen voor het meten van het potentiaalverschil en voor het voorzien van de noodzakelijke compensatie 5 omvatten in fig.2 een paar transistoren 68 en 70 en een paar tran sistoren 72 en 74, waarbij ieder paar verbonden is als een diffe-rentiaalpaar. In het bijzonder zijn de transistoren 68 en 70 tran-sLstoren van het PNP-type welke bij voorkeur gepaard zijn met de transistoren 16, 20, 40 en 44, waarbij^hun bases in resp. gekoppeld 10 zijn met de collectoren van secundaire transistoren 40 en 44, hun emitters met elkaar gekoppeld zijn en met stroombron 76 en hun col- · i" lectoren resp. gekoppeld zijn met de bases van secundaire transistoren 40 en 44. Op gelijke wijze zijn de transistoren 72 en 74 transistoren van het NPN-type, bij voörk^ur gepaard met de transis-15 toren 18, 22, 42 en 46, waarbij hun bases respT~ gekoppeld zijn met de collectoren van de secundaire transistoren 42 en 46, hun emitters gekoppeld zijn met elkaar en met stroombron 78 en hun collectoren resp. gekoppeld zijn met de bases van de secundaire transistoren 42 en 46. De transistoren welke aangegeven zijn met 80, 82, 20 84 en 86 zijn geplaatst tussen de overeenkomstige basis van de se cundaire transistoren 40, 42, 44 en 46 en het overeenkomstige punt waarmee de bases in de uitvoeringsvorm van fig.1 zijn verbonden.

Wanneer de keten nét een versterking één werkt, is het ingangssignaal gelijk aan het uitgangssignaal. Dientengevolge zullen 25 bij hun negatieve ingangssignalen de stromen door de weerstanden 60 en 62 gelijk zijn en de spanningspotentiaal tussen de collectoren van de transistoren 40 en 44 zal gelijk zijn aan nul. De basisspanning op transistor 68 is dus gelijk aan de basisspanning op de transistor 70 en de transistoren 68 en 70 verschaffen gelijke stro-30 men aan de respectieve bases van de transistoren 40 en 44. Op ge lijke wijze zullen bij positieve ingangssignalen de stromen door de weerstanden 64 en 66 gelijk zijn en zal de spanningspotentiaal tussen de collectoren van de transistoren 42 en 46 nul zijn. De basisspanningen op de transistoren 72 en 74 zijn dus gelijk en de 35 stromen welke de transistoren 72 en 74 verschaffen, zijn ook gelijk.

8 0 0 u y u ö φ « .....

- 14 -

Wanneer de versterking van de versterking één verschuift zal er een grotere hoeveelheid stroom door een van de weerstanden 60 en 62 vloeien ten opzichte van de stroom welke door de andere vloeit, omdat de stroom welke door weerstand 60 vloeit gelijk is 5 aan de ingangsstroom plus de voorspanningsstroom van transistor 48, en de stroom welke door de transistor 62 vloeit gelijk is aan de uit-gangsstroom plus dezelfde voorspanningsstroom van transistor 78 en omdat bij een versterking niet gelijk aan één de uitgangsstroom niet gelijk is aan de ingangsstroom. Er bestaat dus een spannings-\ 10 potentiaalverschil tussen de collector van transistor 40 en de collector van transistor 44 als functie van het verschil tussen de in- ΐ gangs- en uitgangsstromen. Dit spanningspotentiaalverschil verschaft een stroomverschil in de uitgang van transistors 68 en 70 naar de bases van de transistoren 40 en 44. Dit stroomverschil wordt omge-15^ zet in een spanning over weerstand 80 of 84 en opgeteld bij het lq-garitmische signaal om het spanningsverschil dat wordt verschaft door de inherente parasitaire basisweerstanden van de transistoren 16, 20, 40 en 44 in hoofdzaak te verkleinen of op te heffen. Een gelijksoortig resultaat treedt op bij positieve ingangssignalen bij 20 een versterking niet gelijk aan nul in de andere log-antilog trans- missieweg welke bepaald is door de transistoren 18, 22, 42 en 461 De stromen van de bronnen 66 en 78 zijn ook zo.ingesteld dat zij nauwkeurig de versterking verschaffen tussen de spanningssignalen Γ van de collectoren van de transistoren 40 en 44 en de collectoren 25 van de transistoren 42 en 46 en nauwkeurig de correctiespanning welke nodig is aanleggen over de weerstanden 80, 82, 84 en 86. Dit is in het bijzonder nuttig in geïntegreerde ketens waar de correc-tiestromen gekoppeld kunnen worden met uitwendige stromen om een instelling mogelijk te maken.

30 In de in fig.3 getoonde andere uitvoeringsvorm kan het diffe rentiaal paar transistoren 68 en 70 en stroombron 76 vervangen worden door een paar kruiselings verbonden weerstanden 90 en 92. Weerstand 90 is gekoppeld tussen de collector van transistor 40 en de basis van de transistor 44. Weerstand 92 is gekoppeld tussen de ba- · 35 sis van transistor 40 en de collector van de tranéistor 44. Op ge- .8 0 0 5 0 0 8 - 15 - lijke wijze is het differentiaal paar transistoren 72 en 74 en stroombron 78 vervangen door de kruiselings gebonden weerstanden 94 en 96. Weerstand 94 is gekoppeld tussen de basis van de secundaire transistor 42 en de collector van de transistor 46 en de 5 weerstand 96 is gekoppeld tussen de basis van de secundaire tran sistor 46 en de collector van de transistor 42.

Bij een versterking gelijk aan één bloeien er gelijke stromen door de weerstanden 60 en 62 of de weerstanden 64 en 66 en de basisspanningen van de transistoren 40 en 44 of de transistoren 42 10 en 46 zullen dezelfde zijn. Bientengevolge zal de spanning over weerstand 90 in hoofdzaak gelijk zijn aan die over weerstand 92 en zal de potentiaal over weerstand 94 in hoofdzaak gelijk zijn aan de potentiaal over weerstand 96. Wanneer de versterking van de ver-sterkingswaarde één verschuift, en de ingangs- en uitgangsstromen 15 van elkaar verschillen zal, afhankelijk van de polariteit van het ingangssignaal, de spanningsval over weerstand 90 verschillen van de spanningsval over weerstand 92 en zal de spanningsval over weerstand 94 verschillen van die over weerstand 96, tengevolge van het respectieve spanningsverschil tussen de collectoren van de transis- · 20 toren 40 en 44 en tussen de collectoren van de transistoren 42 en 46. Omdat de stromen door de weerstanden 60 en 64 altijd gelijk zijn aan het ingangssignaal plus de voorspanningsstroom Cafhanke-lijk van de polariteit van het ingangssignaal] en op gelijke wijze de stromen door de weerstanden 62 en 66 altijd gelijk zijn aan het 25 ' uitgangssignaal plus het voorspanningssignaal, is het verschil van de stromen welke door de weerstanden 90 en 92 en door de weerstanden 94 en 96 vloeien, een functie van het verschil tussen de Ingangs- en uitgangssignalen. Het stroomverschil wordt weer omgezet in een spanning op de basis van de juiste secundaire transistor, 30 waar dit wordt opgeteld bij het logaritmische signaal om de vervor- mingscomponent, welke toe te schrijven is aan de inherente weerstanden van de transistoren 16, 16, 20, 22, 40, 42, 44 en-46 op te heffen of in hoofdzaak te verkleinen. De uitvoeringsvorm volgens fig.3 heeft verder boven die volgens fig.2 het voordeel, dat enige niet-35 juiste paring tussen de transistoren 40 en 44 en tussen de transis toren 42 en 46 resp. gecompenseerd kan worden door de relatieve 8006006 - 16 - waarde van de weerstanden 90 en 92 en de relatieve waarden van de weerstanden 94 en 96 bij te regelen.

De onderhavige uitvinding vóórziet in een verbeterde ver-sterkingsregelketen welke geschikt is voor een klasse AB-werking 5 en de vervormingscomponent in het uitgangssignaal welke toe te schrijven is aan de inherente parasitaire basisweerstanden van de transistorcomponent in de log-antilog transmissiewegen, te corri- .·.· geren. .

ï .3 η n 3 o s

w ’Sr' t* V v J

Claims

1. Versterkingsregelketen omvattende een paar logaritmische transmissiewegen, een weg voor het signaalgedeelte van elke representatie van het ingangssignaal, met het kenmerk, dat elk van de wegen eerste signaalomzetmiddelen omvat om te voorzien in een eer-5 ste uitgangssignaal als een logaritmische functie van het respec tieve gedeelte van het ingangssignaal: eerste versterkingsmiddelen welke aangebracht zijn in elk van de wegen om het eerste uitgangssignaal als een functie van het ingangssignaal te versterken om te · voorzien in een versterkt eerste uitgangssignaal,· middelen voor het 10 sommeren van een versterkingsregelsignaal en het versterkte eerste uitgangssignaal: tweede signaalomzetmiddelen om te voorzien in een tweede uitgangssignaal als een antilogaritmische functie van de som van het versterkte eerste uitgangssignaal en het versterkingsregelsignaal: tweede versterkingsmiddelen aangebracht in elk van 15 de wegen voor het versterken van het tweede uitgangssignaal als functie van het ingangssignaal om te voorzien in een versterkt tweede uitgangssignaal: middelen om een voorspanningsruststroom op te wekken door de eerste en tweede signaalomzetmiddelen van elk van de wegen op een niveau dat gelegen is onder de maximale verwach-20 te niveaus van het ingangssignaal en het versterkte tweede uitgangs signaal van elk van de wegen en middelen welke gekoppeld zijn met de eerste en tweede versterkingsmiddelen van elk van de wegen om de voorspanningsstromen door de eerste signaalomzetmiddelen en de tweede signaalomzetmiddelen van elk van de wegen in te stellen in reac-25 tie op veranderingen in het ingangssignaal zodat de keten als een klasse AB-versterker kan werken.

2. Keten volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede versterkingsmiddelen elk een transistor omvatten waarvan de collector en emitter zodanig gekoppeld zijn dat zij de geschikte 30 voorspanningsstroom kunnen overdragen en waarvan de basis zodanig gekoppeld is dat deze kan reageren op het ingangssignaal.

3. Keten volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de basis van 8005006 -13- ds transistor van de eerste versterkingsmiddelen van iedere weg gekoppeld is met de basis van de transistor van de tweede versterkingsmiddelen van dezelfde weg, en dat de keten verder middelen omvat om de bases van de transistoren van de eerste en tweede ver-5 sterkingsmiddelen van één weg voor te spannen ten opzichte van de bases van de transistoren van de eerste en tweede versterkingsmiddelen van de andere weg.

4. Keten volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de middelen voor het voorspannen middelen omvatten om een gelijkspanningspoten- 1Q tiaal in stand te houden tussen de bases van de transistoren van de eerste en tweede versterkingsmiddelen van één weg ten opzichte van de bases van de transistoren van de eerste en tweede versterkingsmiddelen van de andere weg.

5. Keten volgens conclusie 2, gekenmerkt door middelen voor het 15 opwekken van een compensatiesignaal voor elk van de wegen, dat is afgeleid uit een vergelijking tussen een eerste signaal als functie van het ingangssignaal van de weg en een tweede signaal als functie van het versterkte tweede uitgangssignaal van de weg en voor het optellen van het compensatiesignaal bij het versterkte eerste uit-20 gangssignaal om de vervorming in het versterkte tweede uitgangssig naal te reduceren.

6. Keten volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste en tweede signaalomzetmiddelen elk resp. een logaritmische en anti-logaritmische transistor omvatten en dat de middelen voor het somme- 25 ren middelen omvatten om het regelsignaal toe te voeren aan de ba sis van een logaritmische transistor van één weg en de antilogarit-mische transistor van de andere weg.

7. Keten volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken middelen omvatten om het spanningspotentiaalver- 30 schil over een weerstand in de collectorketen van de transistor van de eerste versterkingsmiddelen van iedere weg en een weerstand in de collectorketen van de transistor van de overeenkomstige tweede versterkingsmiddelen van dezelfde weg te meten; waarbij voorzien is, in middelen voor het opwekken van een verschilstroom welke even-35 redig is aan het spanningsverschil en middelen om de verschilstroom @006006 - 19 - toe te voeren aan de juiste bases van de transistoren van de bijbehorende eerste en tweede versterkingsmiddelen van dezelfde weg.

8. Keten volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken een paar transistoren omvatten welke gekoppeld 5 zijn als een differentiaal paar transistoren met de eerste en twee de versterkingsmiddelen om zo een stroom op te wekken voor de basis van de transistor van elk van de eerste en tweede versterkingsmiddelen van de bijbehorende weg als een functie van het spanningspo-tentiaalverschil tussen de collectoren van de transistoren van de IQ eerste en tweede versterkingsmiddelen van de bijbehorende weg.

9. Keten volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken een paar weerstanden omvatten welke kruiselings gekoppeld zijn tussen de collector van een van de transistoren van één weg en de basis van de andere van de transistoren van de andere 15 weg.

10. Versterkingsregelketen omvattende een paar log-antilog trans-missiewegen, één weg voor het signaalgedeelte van elke representatie van het ingangssignaal, met het kenmerk, dat elk van de wegen eerste signaalomzetmiddelen omvat om te voorzien in een eerste uit- 20 gangssignaal als een logaritmische functie van het respectieve ge deelte van het ingangssignaal; eerste versterkingsmiddelen welke aangebracht zijn in elk van de wegen om het eerste uitgangssignaal als een functie van het ingangssignaal te versterken om te voorzien in een versterkt eerste uitgangssignaal; middelen voor het sommeren 25 van een versterkingsregelsignaal bij het versterkte eerste uitgangs signaal; tweede signaalomzetmiddelen om te voorzien in een tweede uitgangssignaal als een antilogaritmische functie van de som van het versterkte eerste uitgangssignaal en het versterkingsregelsignaal; tweede versterkingsmiddelen aangebracht in elk van de wegen 30 om het tweede uitgangssignaal als een functie van het ingangssignaal te versterken om te voorzien in een versterkt tweede uitgangssignaal; middelen voor het opwekken van een compensatiesignaal dat afgeleid is uit een vergelijking tussen een eerste signaal als functie van het ingangssignaal en een tweede signaal als functie van het 35 versterkte tweede uitgangssignaal; en middelen om het compensatie- SO 0 6 0 0 6 - 20 - signaal op te tellen bij het versterkte eerste uitgangssignaal in elke signaalweg om 20 vervorming in het versterkte tweede uitgangssignaal te reduceren.

11. Keten volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de eerste 5 en tweede versterkingsmiddelen resp. transistoren omvatten waarvan de collector-emitterweg resp. gekoppeld is om het ingangssignaal en het versterkte tweede uitgangssignaal over te dragen en waarvan de bases resp. gekoppeld zijn om te reageren op het ingangssignaal.

12. Keten volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de middelen 10 voor het opwekken middelen omvatten om het spanningspotentiaalver- : schil tussen de collector van de transistor van de eerste versterkingsmiddelen van iedere weg en de collector van de transistor van de overeenkomstige tweede versterkingsmiddelen van dezelfde weg te meten en dat voorzien is in middelen om een verschilstroom op 15 te wekken welke evenredie is met dat spanningsverschil en middelen om de verschilstroom toe te voeren aan de juiste bases van de transistoren van de bijbehorende eerste en tweede versterkingsmiddelen in dezelfde weg.

13. Keten volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de middelen 20 voor het opwekken een paar transistoren omvatten welke gekoppeld zijn als een differentiaal paar transistoren met de eerste en tweede versterkingsmiddelen om een stroom op te Wekken voor de basis van de transistor van elk van de eerste en tweede versterkingsmiddelen van de bijbehorende weg als een functie van het spanningspoten- ί 25 tiaalverschil tussen de collectoren van de transistoren van de eer ste en tweede versterkingsmiddelen van de bijbehorende weg.

14. Keten volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken een paar weerstanden omvatten welke kruiselings gekoppeld zijn tussen de collector van een van de transistoren van 30 één weg en de basis van de andere van de transistoren van dezelfde weg. 80 0 6 0 0 ö