SE438759B - Krets for kontroll och styrning av koefficienterna hos en analog, transversal adaptiv utjemningskrets - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 7906783-1 2 med den pågående utjämningens fordringar, samt ett antal förstär- karkretsar för addering av de på detta sätt behandlade signalerna.

För uttagning av signalen från fördröjningsledningen och vikt- ning av densamma med lämpliga koefficienter finns olika kända kretstyper, såsom förstärkare med automatisk förstärkníngsregle- ~ ring (s.k. AGC-förstärkare) eller nät som såsom variabel anordning ~ utnyttjar fälteffekttransistorer. Vid användning av förstärkare med automatisk förstärkningsregleríng är.den huvudsakliga nackde- len med dessa signaluttags- och víktníngskretsar den stora krets- komplexitet som blir en följd av de stora förstärkningsvariationer som måste företagas för den behandlade bredbandssignalen. Vid an- vändning av fälteffekttransistorer består dessa kretsars väsentli- gaste nackdelar av att den behandlade signalens maximalt tillåtna nivå är begränsad och av att det är praktiskt taget omöjligt att fastställa den tilldelade koefficientens exakta värde.

Beträffande sistnämnda aspekt kan nämnas att det är synnerli- gen viktigt att exakt känna till de faktiska värden som - i enlig- het med styrparametrarna härrörande från den centrala styranord- ningen för utjämningskretsen - antagits av de med signaluttagskret- sarna förenade viktningskretsarna. I själva verket möjliggör kän- nedom om de faktiska värdenas förändring under själva mottagningen dels att man kan härleda överföríngsfunktionen, vilket möjliggör uppskattning av kanalsvarets variationer, dels att man kan använda korrektionsalgoritmer som bättre motsvarar de fordringar som fram- tvingas av den önskade utjämningstypen.

Nyssnämnda nackdelar elimineras med en i enlighet med uppfin- ningen utförd krets för kontroll och inställning av viktningsnätet i en transversal, analog, adaptív utjämningskrets. Genom använd- ning av indirekt styrda variabla resistanser (såsom exempelvis fotomotstånd, termistorer, magnetiskt styrda resístanser, etc.) uppnås följande: - noggrann kontroll av víktningskoefficienternas faktiska värden; - viktningskoefficienternas värden stabiliseras med stor noggrann- å het vid det i varje tidpunkt tilldelade värdet, varvid även kom- pensering sker av eventuell termisk drift hos de använda, indirekt styrda variabla resistanserna; - mwämüfing av en återkopplingskrets för de variabla resístanser- - na, vilken möjliggör linearišering av den funktion som bringar styrspänfiingen till överensstämmelse med viktningskoefficienter- nas faktiska värden; I 10 15 20 25 30 35 40 7906-7834 3 - korrekta frekvensegenskaper inom en signalbandbredd på 50 MHz; - de behandlade, från fördröjningsledningen uttagna signalerna kan tillåtas ha stor amplitud; - användning av enkla kretsar som således är tillförlitliga och billiga.

Uppfinningen hänför sig således till en krets för kontroll och inställning av koefficienterna hos en analog, transversal, adaptiv utjämningskrets. Enligt uppfinningen innefattar kretsen dels två för koefficienternas inställning inrättade, indirekt styrbara resistiva element, som ingår i en differentiellt styrd bryggkrets, som kan frambringa komplementär variation av elemen- tens resistanser på grundval av en variabel, till utjämningskret- sen på känt sätt matad styrspänning, dels ett för realtidsstyrning av elementens resistansvärden inrättat återkopplingsnät, som för- mår hålla elementens resistansvärden stabila och väldefinierade med avseende på styrspänningens värde.

Dessa och ytterligare särdrag hos uppfinningen framgår tydli- gare av nedanstående beskrivning av en i ritningen visad utförings- form. Pig. 1 visar blockschemat för en adaptiv, transversal ut- jämningskrets av analog typ. Pig. 2 visar kopplingsschemat för en enligt uppfinningen utförd avgreningskrets för styrning och kon- troll av viktningsnätet.

I fig. 1 anger hänvisningsbeteckningarna L1, L2, ...Li, Li+1, Li+2, . Ln totalt n stycken kaskadkopplade celler hos en analog fördröjningsledning av känd typ, som avslutas med sin karakteristiska impedans betecknad RLo.

Hänvisníngsbeteckningarna ST, S2 . Si+T, Si+2, . Sn+1 anger n+1 likadana kretsar inrättade att uttaga och vikta den analogsignal som skall utjämnas.

Viktningsförfarandet av den längs fördröjningsledningen ut- bredda analogsignal som skall utjämnas utföres medelst styrsigna- ler, vanligen olika relativt varandra och uppträdande på ledning- arna 3, 4, 5, 6, 7 (för kretsarna S1, S2, Si+l, Si+2 resp. Sn+1).

Uppfinningen är inriktad på en speciell elektrisk uppbyggnad av kretsarna S, vilken kommer att beskrivas med hänvisning till fig. 2.

I fig. I betecknar A en summerande förstärkare, som är åter- kopplad med en lämplig resistans RF. Förstärkaren A, inrättad att behandla de olika signaler som uttagits utefter fördröjningsled- ningen och som víktats med de i utjämningskretsen inställda koef- 10 15 20 25 30 35 4b 19osvea-1 4 ficienterna, kan vara av inom detta tekniska område kand, godtyck- lig typ, förutsatt att den, inom frekvensbandet för den nyttosig- nal som skall behandlas, uppvisar låg utimpedans så att korrekt addition av de olika signalerna säkerställes.

Bortsett från den speciella i enlighet med uppfinningen ut- förda, kretsuppbyggnaden av kretsarna S, återger blockschemat i fig. I en normal analog transversal utjämningskrets, vars funktion är välkänd för fackmannen. _ I fig. 2 anger MT, MZ, M3 och M4 fyra likadana operationsför- stärkare av känd typ, vilka såsom exempel visas matade med en ba- lanserad spänning V+ och V-.

I fig. 2 visas vidare fyra konventionella zenerdioder Zl, ZZ, Z3, Z4 med lämpliga data, två dioder D3, D4 av någon känd typ, fyra lågfrekvenstransistorer TS1, TS2, TS3, TS4 av känd typ, två transistorer TSS, TS6 av känd typ med hög gränsfrekvens, två van- liga potentiometrar PT, P2, sex vanliga kondensatorer Cl, C4, C5, C6, C7, C8 av lämplig storlek, två genomföringskondensatorer C2 och C9 av någon känd typ, en vanlig elektrolytkondensator C3 av lämplig storlek, samt 43 vanliga motstånd RT, R2, .. R45 med lämpliga värden. . ' Exakt bestämning av de värden som skall tilldelas de olika komponenterna (motstånde, kondensatorerna, etc) är inget problem för fackmannen sedan definition skett av den funktion de olika komponenterna skall utföra i kretsen i fig. 2. l Nedan definieras ej endast den logiska funktionen hos kret- sens olika delar, utan dessutom ges en utförlig beskrivning av dessa delars arbetssätt.

I figv 2 betecknar T1 en vanlig transformator med obalanse- rad primärlindning och balanserad sekundärlindning och med omsätt- ningen 1:1.

Hänvisningsbeteckningarna DT och D2 anger två lysdioder, som är kopplade till var sitt fotomotstånd Fl resp. F2.

Såsom kommer att framgå nedan utgör den av ritningens kompo- nenter DI, F1 representerade streckade komponenten, liksom den av komponentparet D2, FZ representerade komponenten, det variabla element som kan utföra den erforderliga viktningen av den signal som skall utjämnas. _ De olika delarna av kretsen i fig. 2 kommer nu att behandlas med avseende på de olika utförda funktionerna.

Det steg, som består av de som emítterföljare kopplade tran- 10 15 20 25 30 35 40 7906783-1 5 sistorerna TSS, TS6, av motstånden RZO, RZI, R24, R27, av konden- satorerna CZ, CS, C9 och av transformatorn TT, bildar den egent- liga avgrenings- eller signaluttagningskretsen. Denna krets upp- visar hög inímpedans vid den till ledaren I anslutna ingången i syfte att inte förorsaka störningar på den signal som skall ut- jämnas och som överföres utefter fördröjningsledningen LI, L2, . Ln (fig. I). Kretsen avger vid transformatorns TI sekundärut- gångar den signal som skall utjämnas i form av två i motfas lig- gande spänningar Vl, V2.

Spänningarna Vi och V2 möjliggör medelst det nedan beskrivna viktningsförfarandet alstring av såväl negativa som positiva vikt- ningskoeffícienter.

Viktníngskretsen för de uttagna signalerna V1, V2, vilka skall utjämnas, utgöres av ett nät bildat av transformatorns TI båda sekundärlindníngar, kondensatorerna C5, C7, fotomotstånden F1, FZ och kondensatorerna C4, C6.

De fyra kondensatorerna C4, CS, C6, C7 har till uppgift att separera de för utjämning avsedda signalerna VI, V2 från den vid fotomotståndens F1, FZ klämmor befintliga likförspänningen, vilken, såsom kommer att framgå nedan, utnyttjas av kontrollkretsen vid mätning av de av fotomotstånden P1, FZ antagna resistansvärdena.

Närmare bestämt kan kondensatorerna C4, C5, C6, C7 betraktas som kortslutna vid de frekvenser som är förknippade med den uttagna signalen VT, V2.

Ledaren 2 utgör samtliga viktningskretsars S1, S2, ... Sn+1 (fig. 1) gemensamma utgång mot den summerande förstärkarens A in- gång.

Det av transistorn TS3 (fig. 2), zenerdioden ZS, dioden D4 och motstånden R25, R26, R28, RST bestående steget bildar en ström- generator, som förorsakar en konstant, känd ström genom fotomot- ståndet FZ, vilket möjliggör att man genom avläsning av spännings- fallet över motståndet P2 med stor noggrannhet kan fastställa det rådande värdet på motståndets FZ resistans.

En med föregående steg helt analog funktion relativt foto- motståndet Fl uppvisar det steg, som består av transistorn TS2, dioden D3, zenerdioden ZZ och motstånden RT4, RT7, R18 och Rl9.

Till följd av att transistorn TS2 är av annan typ än transistorn TS3 IPNP i stället för NPN), har dock strömmen genom fotomotstàn- det Fl motsatt riktning relativt strömmen genom fotomotståndet FZ.

Det av motstånden R29, R30 och kondensatorn C8 bildade nätet - - -~ . .» . . xMH-.nI-lø» mmm... 10 15 20 25 30 35 do 7906783-1 utgör ett lågpassfilter för att bortfíltrera utjämningssignalens frekvenskomponenter från den likspänníng som finns vid fotomot- ståndets FZ ändar som resultat av den ström, som påtryckes av den tidigare behandlade, med transistorn TS3 försedda strömgeneratorn.

Det av motstånden RTS, R16 och kondensatorn C1 bestående nä- tet har motsvarande filtreríngsfunktion vad gäller bortfiltrering e av utjämningssignalens frekvenskomponenter från den vid fotomot- ~r ståndets FT ändar befintliga likspänningen.

Det steg, som består av förstärkarens M2, motstånden R38, R39, R40, R42 - där sistnämnda motstånd definierar förstärkarens M2 förstärkning (i detta fall lika med 1) - liksom av motstånden R36, R37, R41 och potentiometern P2, matar förstärkarens M4 in- gång med det över fotomotstândet FZ uppträdande spänningsfallet, filtrerat på redan nämnt sätt av kondensatorn C8 och motstånden R29, R30.

Närmare bestämt möjliggör potentiometern P2 en förinställning av förstärkarens M2 utspänning tills denna når värdet av den på ledaren 3 befintliga styrspänningen, vilket sker i beroende av det mot styrspänningen svarande resistansvärdet hos fotomotstân- det FZ.

Om exempelvis styrspänningen på ledaren 3 är noll volt och det mot noll volt svarande resistansvärdet hos fotomotstândet FZ uppgår (i beroende av konstruktionen) till 600 ohm, och om det antages att fotomotstândet FZ (till följd av transistorn TS3) pas- seras av en likström om 1 mA, som således ger ett spänningsfall över motståndet P2 på 600 mV, så måste potentiometern P2 inställas så att förstärkarens MZ utspänning, som förefinns över det som belastning fungerande motståndet R43, bringas till noll volt i överensstämmelse med den på ledaren 3 uppträdande styrspänningen.

OrSflR8HH1ti11 denna inställning kommer att behandlas utförli- gare nedan i samband med beskrivningen av det steg som innehåller den som felförstärkare fungerande förstärkaren M4.

Härtill helt analog funktion avseende spänningen över foto- motståndets FT klämmor har det steg, som består av förstärkaren M1, motständen RT1, RlZ, R13, det förstärkarens M1 förstärkning definierande motståndet R8, det av motstånden R6, R9, R10 beståen- de nätet och potentiometern P1. Potentiometern PT reglerar på ana- logt sätt förstärkarens M1.utspänning, vilken uppträder över'den av motståndet R7 bildade belastningen.

Det med felförstärkaren M4 försedda steget bildar återkopp- 10 15 20 25 30 35 40 'ISUU/öcrfl 7 lingsnätet för reglering av lysdioden D2, vilken till följd av sin optiska koppling med fotomotståndet FZ bestämmer dettas resi- stansvärde.

Nämnda steg består inte enbart av förstärkaren M4 utan även av motståndet R43 (belastningsresistans för steget innefattande förstärkaren MZ), motståndet R35, transistorn TS4, lysdioden D2 och av det av motstånden RSZ, R33, R§4 bestående nätet, vilket förspänner både transistorn TS4 och zenerdioden 24. Motstånden R43 och R35 bestämmer förstärkarens M4 förstärkning, och transis- torn TS4 förstärker den från steget utgående strömmen.

Den på ledaren 3 befintliga styrspänningen matas via den av motstånden RZZ, RZ3 bestående spänningsdelaren till den icke-in- verterande ingången på förstärkaren M4, vilken i egenskap av fel- förstärkare påtrycker en ström genom lysdioden DZ för uppnående av korrekt resístansvärde i fotomotståndet F2.

Det med felförstärkaren M3, transistorn TS1, zenerdioen Z1 och motståndsnätet R1, R2, R3, R4, R5 och R7 förknippade steget arbetar på helt analogt sätt med avseende på lysdioden D1.

Funktionen av den i enlighet med uppfinningen utförda kretsen kommer nu att beskrivas med hänvisning till ritningsfígurerna.

Den signal som skall utjämnas uppträder på ledaren I (fig.l) och passerar genom den av cellerna LI, LZ, ... Ln bestående för- dröjningsledningen.

Under det exemplifierande antagandet att kretsen i fig. 2 ut- gör signaluttags- och viktningskretsen S1 (fig. l), kommer den på ledaren 1 uppträdande signalen att tillföras till transformatorns T1 primärlindníng via det av transístorerna TS5, TS6 bestående "emitterföljar"-steget (fig. 2).

Vid transformatorns T1 båda sekundärlindningar kommer två signaler att uppträda, som båda har samma storlek som den vid pri- märlindningen förefintliga signalen Vi men som har sinsemellan mot- satt fas.

Den bryggkrets, som består av transformatorns Tl båda sekun- därlindningar och fotomotstånden FT och FZ, möjliggör definiering av viktningskoefficienterna på grundval av den på ledaren 3 upp- trädande styrspänningen.

De båda fotomotstånden F1, FZ styrs differentiellt så att man erhåller både en positiv och en negativ viktningskoefficient på grundval av den transversella utjämningskretsens fordringar.

Den som utgång för kretsen i fig. 2 tjänande ledaren 2 är 10 15 20 25 30 79o6783~1 8 ansluten till ingången hos förstärkaren A tfigr ll, som.såsom.Äm7'" nämnts antages ha mycket låg inimpedans (nära noll).

På detta sätt kommer den via ledaren 2 till förstärkaren A matade nyttosignalen att definieras av den algebraíska summan av de båda signalströmmar IT, I2 som passerar genom fotomotstånden FT, P2, varvid uppenbarligen följande relationer gäller: IT I2 Vl/FT V2/FZ (I) ll Den summerande förstärkarens A utspänning på ledaren 8 ges härvid av följande uttryck: |11-Iz! RP = IVI/P1-V2/Pz\ RF = [vi/P1-vi/P2; RP = (2) Den viktningskoefficient K som i föregående uttryck repre-D senteras av förhållandet mellan Vu och Vi ges således av uttrycket (3) I detta uttryck ingår således fotomotståndens FI, F2 resistans- värden, vilka inställes av den med förstärkarna MI, M2, M3, M4 för- Vu vi I(Fz-P1)/(P1 K = }(az-P1)/(P1-F23! RF sedda kontroll- och styrkretsen.

Potomotståndens F1, F2 resístansvärden mäts, såsom nämnts, medelst förstärkarna MI, M2, vilka var och en vid sin ingång är försedd med ett lågpassfilter (Cl, R15, R16 för förstärkaren M1; C8, RZ9, R30 för förstärkaren M2), som bortfiltrerar den signal som skall utjämnas (anländande från ledaren I) från likspänningen över fotomotstånden Fl, F2.

Genom mätning av denna spänning - som såsom redan nämnts för- orsakas av den konstanta ström som påtryckes genom fotomotstånden P1 och FZ av respektive transistor TS1, TS3 - erhålles det faktis- ka resistansvärde som antages av fotomotstånden i mätníngsögon- blicket.

Uverensstämmelse mellan den på ledaren 3 befintliga styrspän- ningen och det resistansvärde som fotomotstånden Fl, FZ för full- görande av sin funktion måste antaga, garanteras såsom redan nämnts av de båda som felförstärkare fungerande förstärkarna M3, M4. Des- sa båda förstärkare fastlägger i själva verket storleken på den ström som måste flyta genom lysdioderna DT, D2 för att fotodioder- na Fl, P2 skall antaga de önskade resístansvärdena.

Claims (6)

q 7906783-1 Patentkrav

1. Krets för kontroll och styrning av koefficienterna hos en analog, transversal adaptiv utjämningskrets, inne- fattande ett bryggnät med en ingång för mottagning av en signal, som skall vägas av nämnda krets, en utgång för be- fordran av den vägda signalen samt ett par motstående armar, var och en innefattande ett variabelt resistivt element, varvid nämnda elements resistansvärde varieras på ett differen- tiellt sätt av styrorgan enligt värdet av en styrsignal, k ä n n n r e c k n a d av att mätorgan (M1,M2) är anordnade att mäta resistansvärdet hos nämnda variabla resistiva element (F1,F2), varvid nämnda mätorgan omvandlar resistansvärdet till en mätsignal, varvid den ena ingången hos felförstärknings- organ (M3,M4) är anordnad att mottaga nämnda mätsignal och varvid nämnda felförstärkningsorgans andra ingång är anordnad att mottaga styrsígnalen, varvid nämnda styrorgan är anordnade att mottaga felförstärkningsorganens utsígnal.

2. Krets enligt kravet 1, k ä n n eit e c k n a d av att nämnda mätorgan (Ml,M2) är växelströmísolerade förstärkare och att armarna hos nämnda bryggnät, som innehåller de varíabla resistiva elementen (F1,F2), är likströmisolerade med avseende på återstoden av bryggnätet och matas med likström av förut- bestämt värde, varvid likspänningen över varje resistivt element övervakas av nämnda växelströmisolerade förstärkare och omvandlas till nämnda mätsignal.

3. Krets enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att de resistiva elementen (F1,F2) utgöres av fotomotstànd.

4. Krets enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att de resistiva elementen (F1,F2) utgöres av magnetískt på- verkbara resistanser.

5. Krets enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda resistiva element (Fl,É2) utgöres av termistorer.

6. Krets enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att bryggnätets ingång är anordnad att mottaga två signaler (V1,VZ), som härletts ur den för Vägning avsedda signalen, varvid de två signalerna har samma storlek men ligger i motfas- varigenom både negativa och positiva koeffícienter kan behandlas.