TRANSISTOR BROAD BAND AMPLIFIER INCORPORATING A PREAMPLIFIER AND A FINAL AMPLIFIER EACH WITH NEGATIVE FEEDBACK

Abstract: 1. A wide-band transistor amplifier, wherein a preliminary amplifier (1) with negative feedback consists of two common-emitter stages is connected in cascade with a three-stage output amplifier (2) with negative feedback whose first two stages are common-emitter stages, a negative feedback signal from the output of the preliminary amplifier is fed to the input of a first negative feedback network (5) whose output signal is returned as a mixed series-parallel input to the input of the preliminary amplifier, and where a mixed series-parallel negative feedback signal from the output of the three-stage amplifier is fed to the input of a second negative feedback network (6) whose output signal is returned as a series input to the input of the three-stage amplifier, where the transistor stages of the preliminary amplifier and of the output amplifier are fed from a common supply voltage source, characterised in that the third stage of the output amplifier (2) is a common base transistor stage coupled via the tapping of an intermediate transformer, designed as an autotransformer (24), to the second transistor stage in such manner that the second and third transistor stages are connected in a series arrangement via an output resistor to the supply voltage source, and that the first negative feedback network (5) is connected to an output transformer (13) of the preliminary amplifier (1) in such manner that the load impedance formed by the first negative feedback network (5) is stepped-up by the output transformer (13).

Description: Gegengekoppelter Breitbandverstärker mit zwei gegenge koxpelten Ver stärkerblöcken Die Erfindung bezieht sich auf einen gegengekoppelten Breitbandverstärker, der aus zwei in Kette geschalteten, jeweils für sich gegengekoppelten Verstärkerblöcken besteht und bei dem die Verstärkung sowohl mit Hilfe eines .ersten Stellgliedes in Abhängigkeit von der Länge des vorangehenden Verstärkerfeldes einstellbar als auch mit Hilfe eines zweiten Stellgliedes in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Pegel eines empfangenen Pilots steuerbar ist, wobei jeder der beiden Verstärkerblöcke eines der beiden Stellglieder enthält und das Stellglied je- weils im Gegenkopplungszweig des betreffenden Verstärkerblocks angeordnet ist. Ein derartiger Breitbandverstärker ist bereits aus der DE-AS 1 293 236 bekannt. Der bekannte Breitbandverstärker besteht aus einem Vorverstärker und einem Endverstärker. Beide Verstärkerblöcke sind mit Entzerrern versehen. Zwischen dem Vorund dem Endverstärker ist ein Zusatzentzerrer eingefügt. Ein Temperaturentzerrer, der pilotgesteuert sein kann und ein Niveauregler sind im Endverstärker enthalten. Alle fünf Transistorstufen sind in Emitterschaltung geschaltet. Die Gegenkopplung des Vorverstärkers ist proportional zu dessen Ausgangsstrom. Bei dem bekannten Trägerfrequenz-Leitungsverstärker lässt sich die frequenzabhängige Verstärkung einstellen bzw. regeln oder steuern. Auf diese Weise kann man die Ver stärkung an unterschiedliche Verstärkerfelddämpfungen und/oder durch die Temperatureinflüsse bedingte Dampfungs- änderungen des Kabels angleichen. Mit einem Entzerrernetzwerk, das dem eigentlichen Verstärker in Kette geschaltet ist, lässt sich eine soge nannte Leitungsverlängerung erzielen. Mit Rücksicht auf die Geräuschbilanz und Aussteuerungsreserve bzw. Lei stungsaufnahme der Verstärker ist diese Art der Leitungsverlängerung nur bei stark verkürzten Kabelfeldern und nur in groben Stufen zweckmässig. Die Gegenkopplungsnetzwerke enthalten daher Entzerrer, so dass der gewünschte Ausgleich mittels Verstärkungsänderungen durch Änderungen im Gegenkopplungsnetzwerk des eigtlichen Verstärkers herbeigeführt wird. Die insgesamt erforderliche Verstärkungsändernngen sind aufgeteilt, und zwar so, dass Änderungen der Verstärkerfelddampfung im Vorverstärker und durch Anderungen der Temperatur bedingte Dämpfungsänderungen im Ausgangsverstärker ausgeglichen werden. Damit wird erreicht, dass bei einem temperaturgesteuerten Verstärker des tempera turgesteuert Netzwerks vom temperaturabhängigen Netzwerk entkoppelt und daher die Einstellung zum Angleichen an unterschiedliche Verstärkerfelddämpfungen vereinfacht ist. Ftr den pilotgeregelten Verstärker wird zusätzlich erreicht, dass es beim Streckenaufbau zunächst mittels mehrerer -Längenentzerrer an die jeweilige Kabellänge angeglichen werden kann und dass dann der volle Regelhub zum Ausgleich zeitlich veränderlicher Dämpfungsschwankungen zur Verfügung steht. Weiterhin ist bereits ein zweistufiger Transistorverstärker bekannt (DE-AS 27 24 545), der einen Eingangstransistor in Emitterschaltung und einen damit galvanisch gekoppelten Transistor der Endstufe in Basisschaltung enthält. Bei diesem Verstärker werden die Emitter Kollektorstrecken beider Transistoren vom gleichen Strom durchflossen, indem sie in Reihenschaltung über einen Ausgang an eine Spannungsquelle angeschlosse sind. Die Ankopplung der als Treiberstufe dienenden Eingangsstufe an die Endstufe erfolgt über die Anzapfung eines als Spar übertrager ausgebildeten Zwischenübertragers. Bei diesem Verstärker wird eine Verminderung der Stromaussteuerung der Treiberstufe erreicht, derart, dass dem relativ grossen Signal strom in der Endstufe ein kleinerer Signal strom in der Treiberstufe entspricht. Hierdurch ergibt sich eine spürbare Verbesserung der Linearität des Verstärkers bei geringem Strombedarf. Wird jedoch darüber hinaus auch eine hohe Klemmenvrrstarkung bei hohen Frequenzen gefordert, so sind weitere Versiärkerstufen erforderlich. Uberlegungen-im Rahmen der Erfindung haben ergeben, dass sich die gewünschte hohe Klemmenverstärkung bei einem Breitbandverstärker, der die genannte Endstufen-Konfiguration aufweist, bei hoher elektrischer Stabilität der Anordnung dann erzielen lässt, wenn man zwei Verstärkerblöcke mit jeweils hoher Schlelfenverst rkung vorsieht und dass sich dabei der erste Verstärkerblock vornehmlich mit Hinblick auf geringeres Rauschen und der zweite Verstärkerblock vornehmlich mit Hinblick auf geringeres Klirren und eine hohe Aussteuerungsreserve optimieren lässt. Aufgabe der Erfindung ist es, den Breitbandverstärker im Hinblick auf die benötigte Gleichstromleistung fur den Fall weiter zu vervollkommnen, dass Unterschiede der zeitlich mittleren Verstärkerfelddampfung kleiner als die durch Temperatureinflüsse bedingten Dämpfungsänderungen mindestens eines vorangehenden Verstärkerfeldes sind. Insbesondere solider Endverstärker für verschiedene Verstärkertypen, nämlich für Festverstärker mit festeingestellter Verstärkung, für temperatursteuerte Verstärker und/oder für pilotgeregelte Verstärker im wesentlichen unverändert Übernommen werden können. Ferner soll der Breitbandverstärker möglichst hohe anforderun- gen hinsichtlich einer niedrigen Rauschzahl sowie geringer linearer und nichtlinearer Verzerrungen erfÜllen und dabei eine hohe Aussteuerungsreserve bei geringem Verbrauch an Gleichstromleistung aufweisen. Insbesondere soll der Breitbandverst2rker für eine Verwendung in Ubertragungssystemen der Trägerfrequenz-Üb ertragungs- technik geeignet sein. Gemäss der Erfindung wird der Breitbandverstärker derart ausgebildet, dass der erste Verstärkerblock als temperatur- und/oder pilotgesteuerter Verstärker ausgebildet ist und dass der zweite Verstärkerblock das -Stell- glied zur Einstellung der Verstärkung in Abhängigkeit von der Länge des vorangehenden Verstärkerfeldes enthält Diesen Massnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass einerseits die im Gegenkopplungsnetzwerk verbrauchte Signalleistung umso grösser ist, je kleiner die Minimalverstärkung und je grösser die einzustellende Verstär kungsvariation ist und andererseits beim Zweiblock-Verstarker für eine am Ausgang des Ausgangsverstärkers konstant vorgegebene Signalleistung die in der Endstufe des Vorverstärkers erforderliche Sendeleistung umso grösser ist, je kleiner die Verstärkung des Endverstärkers ist. Da die kleineren Verstärkungsänderungen im Endverstärker vorgenommen werden, ergeben sich eine besonders kleine Signalleistung im Vorverstärker und ein besonders geringer Bedarf an Speiseleistung. Die Temperatursteuerung bzw. Pilotregelung im Vorverstärker hat zusätzlich den Vorteil, dass die zur Regelung bzw. Stenerung verwendeten Heissleiter oder anderen Steuer- und/oder Einstellelemente durch einen besonders niedrigen Signalpegel ausgesteuert werden und somit nichtlineare Verzerrungen infolge dieser an sich nichtlinearen Elemente weitestgehend vermieden sind. Im Falle von grösseren Unterschieden der Verstärkerfelddämpfung ist am Eingang des Breitbandverstärkers zweck mässigerweise ein derart einstellbares Leitungsverlänge rungsnetzwerk vorgesehen, dass die verbleibenden Unterschiede der Verstärkerfelddam.-pfung kleiner als die durch Temperatur einflüsse bedingten Dampfungsänderungen des vorangehenden Verstärkerfel des sind. Dabei ergibt sich, dass der Variationsbereich der Verstärkung beim ersten Verstärkerblock grösser ist als beim zweiten Verstärkerblock In Weiterbildung der Erfindung ist der Breithandverstärker als Leitungsverstärker eines Trägerfrequenz-Uber- tragungssystems V3600 ausgebildet. Da bei dem Trägerfrequenz-Ubertragungssystems V3600 der Planungswert der Felddämpfung hoch ist, sind auch die Dämpfungsänderungen infolge Temperaturänderungen entsprechend gross. Das ergibt die Forderung nach einem insgesamt grossen Bereich für Verstärkungsänderungen insbesondere beim pilotgeregelten Verstärker, der gegebenenfalls die Dämpfungs änderungen mehrerer Felder ausgleichen muss. Dieser Ausgleich lässt sich mit Hilfe des Breitbandverstärkers vornehmen, ohne dass dabei ein unzulässig grosser Leistungs bedarf erforderlich wäre. Zweckmässigerweise wird der Breitbandverstärker derart ausgebildet, dass die dritte Stufe des Endverstärkers als Transistorstufe in Basisschaltung ausgebildet ist, die Über die Anzapfung eines als Sparubertrager ausgebildeten Zwischenübertragers derart an die zweite Transistorstufe angekoppelt ist, dass die zweite und die dritte Transistorstufe in Reihenschaltung über einen Ausgangswiderstand an die Ub rsorgungsspannungsqtielle angeschlossen sind, und dass das erste Gegenkopplungsnetzwerk derart an einen Ausgangsübertrager des Vorverstärkers angeschlossen ist, dass der durch das erste Gegenkopplungs- netzwerk gegebene Belastungswiderstand durch den Ansgangs- Übertrag er hinaustransformiert wird. Durch diese Massnahmen ergibt sich der Vorteil, dass sich die genannten hohen Anforderungen bei einem Breitband verstärker hoher Xlemmenverstärkung sicher erfüllen lassen. Ferner kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass die Spannungsverstärkungen des Vorverstärkers und des Endverstärker zumindest annähernd gleich gross sind. Eine zweckmässge Ausgestaltung des Breitbandverstärkers besteht ferner darin, dass das erste, insbesondere als GegenkopplunCsentzerrer ausgebildete, Gegenkopplungs- netzwerk durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der Über einen Ubertrager parallel zum Ausgang des Vorverstärkers angekoppelt ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem eingangsseitigen Gabelübertrager, der eine erste Zahl von Windungen zwischen der Basis des ersten Transistors und einer Nachbildung, am Ausgang eines Gegenkopplungsnetzwerkes eine zweite Zahl von Windungen und zwischen den Eingangsklemmen des Breitbandverstärkers eine dritte Zahl von Windungen hat; das Verhältnis der ersten zur dritten Windungszahl derart bemessen, dass sich für den Eingangstransistor ein bezüglich Rauschen optimaler Generatorwiderstand ergibt und dass das Verhältnis der ersten zur zweiten Windungszahl möglichst gross gewählt ist, insbesondere derart, dass eine Belastung des Vorver stärkerausgangs mit einem zu niederohmigen Gegenkopplungs- netzwerk noch vermieden ist und parasitäre Elemente des Eingangsgabelübertragers noch ausreichend klein sind. Durch diese Massnahmen lassen sich eine besonders geringe Dämpfung zwischen dem Eingang des Breitbandverstärkers und der ersten Transistorstufe und Rauschanpassung für diese Stufe und damit besonders günstige Verhältnisse im Hinblick auf die Rauschzahl erzielen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem ausgangsseitigen Gabelübertrager, der eine erste Zahl von Windungen zwischen dem Kollektor des dritten Transistors des Endverstärkers und einer Nachbildung, am Ausgang eines Gegenkopplungsnetzwerkes eine zweite Zahl von Windungen und zwischen den Ausgangsklemmen des Breitbandverstärkers eine dritte Zahl von Windungen hat, das Verhältnis der ersten zur dritten Windungszahl derart bemessen, dass der sich ergebende Lastwiderstand des Endstufentransistors an das Verhältnis von Ruhe spannung zu Ruhestrom des dritten Transistors des Endverstärkers angepasst ist und dass das Verhältnis der ersten zur zweiten Windungszahl möglichst gross gewählt ist, insbesondere derart, dass die parasitären Elemente des Ausgangsgabel übertragers noch ausreichend klein sind. Dabei ergibt sich in vorteilhafter Weise eine besonders geringe Dampfung zwischen der Ausgangsstufe des Endver stärkers und dem Ausgang des Breitbandverstärkers und eine optimale Ausnutzung der im Endstufentransistor verfügbaren Gleichstromleitung,was im Hinblick auf Grenzpegel und Rlirren besonders vorteilhaft ist. Zweckmässigerweise ist in dem Nachrichten-Ubertragungs- system, für das der Breitbandverstarker bestimmt ist, eineRreemphase vorgesehen, um die Anforderungen an die Aussteuerbarkeit der Verstärker zu vermindern. Dieser Tatsache wird bei einem Breitbandverstärker, dem ein Vorentzerrer vorgeschaltet ist, das erste und das zweite Gegenkopplungsnetzwerk als erster bzw. zweiter Gegen kopplungsentzerrer ausgebildet sind und zwischen dem Vor- und dem Endverstärker ein Zwischenentzerrer eingefügt isi, zweckmässigerweise dadurch Rechnung getragen, dass mindestens der Teil des Verstärknagsfrequenzganges, der einem vorgegebenen Preemphasenfrequenzgang entspricht, mit Hilfe der beiden Gegenkopplungsentzerrer und des Zwischenentzerrers realisiert ist. Der Vorentzerrer wird zweckmässigerweise derart ausgebildet, dass er praktisch nur bei tiefen Frequenzen eine Dämpfung und bei hohen Frequenzen zumindest nahezu keine Dämpfung aufweist0 Durch diese Massnahmen ergibt sich, dass die Grundgeräuschleistung bei tiefen Frequenzen nicht grösser als bei hohen Frequenzen ist. Insgesamt, d.h. einschliesslich der Vorentzerrerdämpfung, mnss wegen des Wurzelfrequenzganges der Leitungsdämpfung die Verstärkung bei tiefen Frequenzen viel niedriger sein als bei hohen Frequenzen. Ausgehend von der Erkenntnis, dass es an sich genügt, wenn die vom Verstärker erzeugte Rauschleistung bei tiefen Frequenzen ebenso niedrig oder etwas niedriger als bei hohen Frequenzen ist und es daher zweckmässig ist, an dieser Stelle erheblich mehr Frequenzgang zu bewirken,'wird dieser Frequenzgang zweckmässigerweise nur zum Teil in den Verstärkern selbst realisiert. Der Rest des zu erzeugenden Frequenzganges wird somit in einem Vorentzerrer realisiert, der nur bei tiefen Frequenzen eine Dämpfung verursacht und im oberen Frequenzbereich nahezu keine Dämpfung hat. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, dass weniger Leistung an-den Verstärker-Eingang gelangt und dieser auch bei einem relativ niedrigen Strom in der Eingangsstufe praktisch nicht klirrt. Zweckmässigerweise sind die Spnnnungsverstarkungen des Vorverstärkers und des Endverstärkers zumindest anna- hernd gleich gross. Eine derartige Bemessung hat den Vorteil, dass die Ver stärkung des Vorverstärkers nicht grösser als nötig bzw. der Ausgangspegel noch so niedrig ist, dass die Ausgangsstufe des Vorverstärkers und die Eingangsstufe des Endverstärkers bei vorgegebener Gesamtverstärkung besonders wenig Gleichstromleistung brauchen. Im Hinblick auf geringe Leistungsverluste im Eingangs gabIbertrager ist ein relativ hoher Eingangswiderstand des Entzerrernetzwerkes günstig. Mit Rücksicht hierauf und im Hinblick auf eine geringe Belastung der zweiten Stufe des Vorverstarkers hat sich dabei eine Ausbildung des Breitbandverstärkers erwiesen, bei der das erste, insbesondere als Gegenkopplangsentzerrer ausgebildete Gegenkopplungsnetzwerk durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der über einen Übertrager parallel zum Aus gang des Vorverstärkers angekoppelt wird. Dies führt zu einem niederohmigen Ausgangswiderstand des Vorverstärkers. Für den Endverstärker erhält man durch Serienspeisung des Gegenkopplungssignals in den Eingang einen hochohm gen Eingangswi derstand. Zweckmässigerweise wird der Zwischenentzerrer als Spannungsteiler derart ausgebildet, dass er bei tiefen Frequenzen zumindest ebenso hochohmig ist wie bei hohen Frequenzen. Zweckmässigerweise dämpft der Zwischenentzerrer bei tiefen Frequenzen mehr als bei hohen Frequenzen. Hätte man auf beiden Seiten eines derartigen Zwischenentzerrers einen Abschlusswiderstand, der gegen nn- endlich geht, so wäre ein in einem Querzweig liegender Zweipol als Zwischenentzerrer ntowendig, der bei tiefen Frequenzen niederohmiger sein müsste als bei hohen, so dass sich bei tiefen Frequenzen, bei denen die Spannung an dieser Stelle immer noch hoher sein kann als bei hohen, ein umso grösserer Strom ergeben wurde, was einen entsprechend grösseren Gleichstrom in der zweiten Stufe voraussetzt. Die ErFindung'wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbei spiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Breitbandverstärker, der aus einem Vorver stärker und einem Endverstärker zusammengesetzt ist und Fig. 2 weitere Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Breitbandverstärkers. Der Breitbandverstärker nach Fig. 1 enthält den Vorverstärker 1 und den dazu in Kette geschalteten Endverstärker 2. Der Vorverstärker 1 ist über das Gegenkopplungsnetzwerk 5 gegengekoppelt. Der Endverstärker 2 ist über das Gegenkopplungsnetzwerk 6 gegengekoppelt, mit dessen Hilfe die Verstärkung an die Verstärkerfelddämpfung angepasst werden kann. Am Eingang und am Ausgang des Breitbandverstärkers ist jeweils ein Gabelübertrager 3 bzw. 4 vorgesehen, der den Ein- bzw. Ausgang vom Gegenkopplungsnetzwerk 5 bzw. 6 entkoppelt. Das Gegenkopplungsnetzwerk 5 ist als Spannungsteiler ausgebildet, dessen Zweige komplexe Widerstände enthalten'. Im Querzweig ist in Serie zu einem komplexen Widerstand ein steuerbarer ohmscher Widerstand 50 vorgesehen. Bei Ausbildung des Breitbandverstärkers als Festverstärker wird an dieser Stelle ein fester ohmscher Widerstand eingesetzt. Soll der Breitbandverstärker dagegen als temperaturgesteuerter Verstärker dienen, so wird an dieser Stelle ein Widerstand mit vorgegebenem Temperaturkoeffizienten angebracht. Bei der Ausbildung des Breitbandverstärkers als pilotgeregelter Verstärker ist -an dieser Stelle ein steuerbarer Widerstand, insbesondere ein Heissleiter, Feldeffekttransistor, ein Diodenstellglied oder dgl. vorgesehen. Das Gegenkopplungsnetzwerk ist ebenfalls als Spannungsteiler ausgebildet, dass in beiden Zweigen jeweils einen komplexen Widerstand enthält. Im Querzweig ist ein stufenweise einstellbarer ohmscher Widerstand 60 vorgesehen, mit dessen Hilfe sich die Verstärkung stufenweise einstellen und somit an die Lange des vorangehenden Verstärkerfeldes -angleichen lässt. Bei dem Breitbandverstärker wird vermieden, dass sich von Temperaturänderungen bedingte und damit zeitlich nicht konstante. EntzerrungsSehler mit zunehmender Änderung der zeitlich mittleren Verstärkung vom Planungswert vergrössern. Änderungen der äusseren Verstärkung bringen zwar Ande- rungen der Verstärkung in der Gegenkopplungsschleife mit sich. Dies fÜhrt jedoch zu keinen Schwierigkeiten, die Stabilität gegen Schwingen zu sichern, da die Ins gesamt erforderlichen Verstärkungsänderungen auf zwei voneinander unabhängige Yerstarkerblocke aufgeteilt sind. Daher braucht die Schleifenverstärkung im Über- tragungsbanl nicht in unerwünschter Weise abgesenkt zu werden. Der in Figur 2 gezeigte Breitbandverstarker bzw. TF Leitungsverstärker ist eine Kettenschaltung aus zwei jeweils in sich stark gegengekoppelten Verstärkerblöcken. Der Vorverstärker 1 enthält zwei Transistorstufen mit den Transistoren 11 und 12, der Endverstärker 2 dagegen drei Transistorstufen mit den Transistoren 21, 23 und 25. Alle Transistoren mit Ausnahme des in der letzten Endverstärkerstufe enthaltenen Transistors 25 sind in smitterschnltung betrieben. Der Transistor 25 der letzten Stufe des Endverstärkers 2 ist in Basisgrund schaBtzag geschaltet. Die beiden Transistorstufen des Vorverstärkers 1 und die beiden letzten Stufen des Endverstärkers sind Jeweils gleichstrommässig miteinander gekoppelt. Dagegen ist sowohl zwischen dem Vorverstärker 1 und dem Endverstärker 2 sowie der ersten und zweiten Stufe des Endverstärkers 2 jeweils eine gleichstrommässige Potentialtrennung vorge-, sehen. Diese Potentialtrennung ist im dargestellten Beispiel im Zwischenentzerrer 7 bzw. mittels des Abblockkondensators 23 realisiert und ermöglicht es, den Arbeitspunkt-der betreffenden Stufen jeweils unabhängig voneinander einzustellen. Die zur Arbeitspunkteinstellung der Verstärkerstufen erforderlichen Schaltmittel, z.B. Basisspannungsteiler, Basisvorwiderstände oder dgl., können in bekannter Weise ausgebildet werden und sind daher in der Figur nicht näher dargestellt. Die beiden letzten Stufen des Endverstärkers 2 erhalten mit Rücksicht auf den gewünschten geringen Leistungserbranch zweckmässigerweise einen gemeinsamen Spannungsteiler zur Erzeugung der für beiden Transistoren 23 und 25 benotigten BasisvorspRnnung. Die Versorgungsspannung liegt am Kondensator 8, der für die zu verstärkenden Wechselstromsignale einen Eurz- schluss darstellt. Der mit dem Pluspol der Speisespannung verbundene Anschluss ist an Nullpotential bzw. Erde gelegt. Gegebenenfalls kann anstelle des Pluspols der Minuspol an Erde liegen. Der Eingang des Vorverstärkers 1 ist durch gemischte Gegenkopplung mit Hilfe einer verlustarmen Sparübertragerverzweigung angepasst. Der Eingangsgabelübertrager 3 ist als SFarübertrager ausgebildet, der eine erste Zahl n1 von Windungen zwischen der Basis des ersten Transistors 1 und der Nach bildung 32 hat. Am Ausgang des ersten Gegenkopplungsnetzwerkes 5 liegt eine zweite Zahl n2 von Windungen. Zwischen den Eingangsklemmen des Breitbandverstärkers liegt eine dritte Zahl n3 von Windungen. Das tbersetzungsverhältnis n1 : n2 des eingangsseitigen Gabelübertra- gers 3 ist unter BerUcksichtitang gewisser Grenzen so gross wie mEglich gewählt. Die Grenzen ergeben sich aus der Forderung, den Ausgang des Vorverstärkers nicht mit einem zu niederohmigen Gegenkopplungsnetzwerk zu belasten und aus der Forderung, die parasitären Elemente des Ubertragers ausreichend klein zw'halten. Das Ubersetzungsverhältnis n1: n3 wird zweckmässigerweise so gewählt, dass sich für den Eingangstransistor ein bezüglich Rauschen optimaler Generatorwiderstand ergibt. Der erste Transistor 11 des Vorverstärkers 1 wird durch die Wicklung 31 des Eingangsgabslübertragers 3 gespeist. Zum Zwecke der gemischten Serien-Parallel-Einspeisung des Gegenkopplungssignals in den Eingang des Vorverstärkers ist eine Anzapfung der Wicklung 31 mit dem Nullpotential (Erde) verbunden und der Fusspunkt der Wicklung 31 über den ohmschen Widerstand 32 an den Ausgang des ersten Gegenkopplungsnetzwerks 5-angeschlossen. Durch diese Art der aktiven Anpassung des Eingangswiderstandes lässt sich in bekannter Weise am Eingangsgabel- übertrager 3 ein definierter Eingangsscheinwiderstand erzielen, an den ein vorgeschalteter, in der Figur nicht dargestellter Vorentzerrer angepasst ist. Der Ruhestrom im Transistor 11 ist so gewahlt, dass sich ein minimales Rauschen ergibt. Der Vorentzerrer ermöglicht eine derartige Wahl des Ruhestromes bzw. der Ver stärkung der ersten Stufe, dass der Rauschbeitrag des Transistors 12 vernachlässigbar klein ist. Ferner hat der Vorverstärker 1 eine derartige Verstärkung, dass der Rauschbeitrag des Endverstärkers 2 praktisch nicht ins Gewicht fällt. Der zweite Transistor 12 des Vorverstärkers 2 ist kollektorseitig über den Sparübertrager 43 an Nullpoten- tial geführt. Der Sparübertrager 13 hat zwei Abgriffe. Zwischen einem ersten Abgriff und Nullpotential liegt eine erste Zahl, zwischen,einem zweiten Abgriff und Nullpotential eine demgegenüber grössere zweite Zahl von Windungen. Dive Gegenkopplungsspsnnung des Eingangsverstärkers 1 wird zwischen dem ersten Abgriff des Sparübertragers 13 und Nullpotential abgenommen und dem Gegenkopplungsnetz- werk 5 zugeführt. Durch diese Art der Auskoppiung des Gegenkopplungssignals ergibt sich eine zur Ausgangsspannung des Vorverstärkers 1 proportionale Gegenkopplung.- Vom Eingangsgabelübertrager 3 ins GegeAkopplungsnetz- werk 5 hinein gesehen ergibt sich dabei ein höherer Widerstand, als,wenn die Schleifengegenkopplung zum Ausgangsstrom proportional wäre. Die vorgesehene Art der Gegenkopplung liefert somit einen wesentlichen Beitrag zu der gewünschten kleinen Rauschzahl. Der erste Transistor 21 des Endverstärkers 2 ist mit seiner Basis über einen im Zwischenentzerrer 7 enthaltenen, in der Figur nicht dargestellten Abblockkondensator an den zweiten Abgriff des Ubertragers 13 angeschlossen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Verstärkerblock ist ein zusätzliches Zwi schenentzerrernetzwerk eingeschaltet. Dieser Zwischenentzerrer 7 bewirkt auch eine Potentialtrennung und'kann gegebenenfalls durch einen Abblockkondensator ersetzt werden. Die Endstufe des Endverstärkers 2 ist in 3asisschn1tung aufgebaut, die nicht durch starke Impedanzen Leistung verliert. Die Basisschaltung hat keine Stromverstärkung. Daher führt der Transistor 23 der Treiberstufe annähernd den gleichen Gleichstrom wie der Transistor 25 der Endstufe. Insbesondere werden die Emitter-Kollektorstrecken beider Transistoren vom gleichen Strom durchElossen, indem sie in an sich bekannter Weise in Reihenschaltung über einen Ausgang an- eine- --Spannungsquee angeschlossen sind. Die Ankopplung der Treiberstufe an die Endstufe erfolgt über die Anzapfung des Sparübertragers 24, so dass Unteraussteuerung bezüglich des Stromes der Treiberstufe herrscht. Die Treiber- und die Endstufe werden insbesondere so optimiert, dass die Spannungsamplitude am Ausgang der Treiberstufe nicht zu gross ist und die Treiberstufe mit einer relativ kleinen Eollektor-7mit- terspannung betrieben wird. Diese Massnahmen führen zu einer sehr hohen Klirrdämpfung bei relativ gringem Leistungsbedarf. Es besteht ubertragerkoppll1ng zwischen der Treiberund der Endstufe. Diese, beiden Stufen sind glavanisch derart miteinander verbunden,, dass beide vom Versorgungsgleichstrom in Serie durchflossen werden. Der Endverstärker 2 ist am Ausgang durch gemischte Gegenkopplung mit Hilfe einer Ubercragerverzweigung angepasst. Am Eingang ist der Endverstärker 2 durch reine Seri engegenkopplung hochohmig. Im Kollektorkreis des letzten Transistors 25 des Endverstärkers 2 liegt die Primärwicklung des Ausgangsgabel übertragers 4, dessen Sekundärwicklung den Ausgang des gesamten Breitbandverstärkers darstellt. Zum Zwecke einer gemischten Serien-Parallel-Auskopplung des Gegenkopplungssignals ist der Fusspunkt der Primärwicklung 41 des Ausgangsgabelübertragers 4 über die Nachbildung 42 mit dem Nullpotential verbunden. Eine Anzapfung der Primärwicklung 41 ist an den Eingang des zweiten Gegenkopplungsnetzwerkes 6 geführt. Die zwischen den AusgangsklemmRn des zweiten Gegenkopplungsnetzwerkes 5 wirksame Impedanz, über die der Emitter des Transistors 21 an Nullpotential geführt ist, bewirkt für die erste Stufe des Endverstärkers eine Eigengegenkopplung,. Das Ubersetzungsverhältnis m1 : m2 des ausgangsseitigen Gabelübertragers wird unter BerucksichtiguIg bestimmter Grenzen so gross wie moglich gewählt. Die Grenzen ergeben sich aus der Forderung, die parasitären Elemente des Ubertragers ausreichend klein zu halten. Das über setzungsverhältnis m1 : m3 ist so gewählt, dass der sich ergebende Lastwiderstand des Endstufentransistors 25 an das. Verhältnis von Rudespannung zu Ruhestrom des Endstufentransistors 25 angepasst ist. In jedem der beiden Verstärkerblöcke wird nur eine Gabelverzweigung für aktive Anpassung, nämlich am Eingang des Vorverstärkers und am Ausgang des Endverstärkers benötigt. Da ferner zwischen beiden Verstärkerblocken keine Anpassung vorgesehen ist, kann für die Schleifenverstärkung eine relativ grosse Streuinduktivität der Gabelübertrager und damit ein besonders grosses Ubersetzungsverhältnis der Gabelübertrager zugelassen werden. Dies wird dazu ausgenutzt, um eine möglichst geringe Dämpfung zwischen dem Eingang und erster Transistorstufe und zwischen der Ausgangsstufe des Endverstärkers und den Verstärkeraus- gang zu erzielen. Der Eingang des Endverstärkers ist durch Gegenkopplung: hochohmig. Da der Vorverstärker somit über den als Spannungsteiler ausgebildeten Zwischenentzerrer auf einen hochohmigen LasXtwiderstand arbeitet, kann der Spannungsteiler selbst realtiv hochohmig sein, was für den Strombedarf der zweiten Stufe im Vorverstärker vorteilhaft ist. Dabei wirkt die erste Stufe im Endverstärker 2 als Basisstufe in der Gegenkopplungsschleife, was fur die Stabilität vorteilhaft ist. Da alle - Transi storstuf en ,üb er Stromzuführungswiderstände parallel an der gleichen Stromversorgungsspannnng liegen, wird die maximal notwendige Spannung von der gleichstrom mässigen Serienschaltung der zweiten und der dritten Stufe im Endverstärker 2 bestimmt. Damit ist selbst bei der vorgesehenen Minimierung der für diese beiden Stufen erforderlichen Versorgungsspannung für alle vorangehenden Stufen eine ausreichende Reserve der Vorsorgungsspannung verfügbar. Leistnngssparen heisst somit Stromsparen. Der Vorverstärker 1 ist daher so ausgelegt, dass er vornehmlich eine Spannungsverstärkung bewirkt und eine niässige Stromverstärkung. Durch die der Ausgangsspannung des Vorverstärkers 1 proportionale Gegenkopplung erhält man hinsichtlich der Gegenkopplungsschleife eine Stufe in Basisschaltung und eine in Emitterschal tung, wobei sich die günstigen HF-Eigenschaften der Basisschaltung vorteilhaft auswirken. Streuimpedsnzen des Eingangsgabelübertragers 3 werden nur von dem relativ geringen Basiswechselstrom des Transistors 11 der ersten Stufe durchflossen und stören daher weniger, als wenn sie im Hauptweg der Gegenkopplungsschleife liegen würden. Die günstigen 3edingungen für die Stabilität des Vorverstärkers 1 ermoglichen es, für den Vorverstärker 1 ei nen Ausgangsübertrager 15 f einzuführen, mit dem erreicht wird, dass der durch das Gegenkopplungsentzerrer-Netzwerk gegebene Belastungswiderstand der zweiten Stufe zusätzlich hochohmiger wird. Auch dies führt zu einem geringeren Strombedarf. Die spannungsproportionale Gegenkopplung im Vorverstärker 1 ergibt, dass der Ausgangswiderstand des Vorverstärkers 1 niederohmig ist bzw. gegen null geht. Da andererseits der Eingangswiderstand des Endverstarkers 2 gegen den Wert unendlich geht, kann der Zwischenentzerrer 7 - insbesondere bei räumlich geringem Abstand der beiden Verstärkerblöcke, z.B. auf einer gemeinsamen Ätzplatte - als einfacher Spannungsteiler aufgebaut werden, der vorzugsweise so ausgeführt wird, dass er als Last für den zweiten Transistor 12 bei tiefen Frequenzen - wo man trotz der geschilderten Massnahmen normalerveise noch einen höheren Pegel haben kann-- zumindest nicht niederohmiger wirkt als bei hohen Frequenzen. 12 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: PatentansDruche 1. Gegengekoppelter Breitbandverstärker, der aus zwei in Kette geschalteten; jeweils für sich gegengekoppelten Verstärkerblöcke7n besteht und bei dem die Verstärkung sowohl mit Hilfe eines ersten Stellgliedes in Abhängig keit von der Länge des vorangehenden Verstärkerfeldes einstellbar als 'auch mit Hilfe eines zweiten Stellgliedes in Abhangigkeit von der Temperatur oder dem Pegel eines empfangenen Pilots steuerbar ist, wobei jeder der beiden Verstärkerblöcke eines der beiden Stellglieder enthält und das Stellglied jeweils im Gegenkopplungszweig des betreffenden Verstärkerblockes angeordnet ist2 d a d u r c k g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Verstärkerblock (1) als temperatur- und/oder pilotgesteuerter Verstärker ausgebildet ist und dass der zweite Verstärkerblock (2) das Stellglied (60) zur Einstellung der Verstärkung in Abhäng'igkeit von der Länge des vorangehenden Verstärkerfeldes enthält. 2. Gegengekoppelter Breitbsmdverstärker nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass am Eingang des 3reitbandverstärkers ein derart einstellbares Leitungsverlängerungsnetzwerk vorgesehen ist, dass die verbleibenden Unterschiede der Verstärkerfelddämpfung kleiner als die durch Temperatureinflüsse bedingten Dämpfungsänderungen des vorangehenden Verstarkerfeldes sind. 3. Gegengekoppelter Breitbzndverstarker nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,dass der BreitbandverstÅarker als Leitungsverstärker eines Träger frequenz-Übertragungssystems V3600 ausgebildet ist. 4. Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Verstärkerblock als gegengekoppelter, aus zwei Emitterstufen bestehender Vorverstärker und der zweite Verstärkerblock als gegengekoppelter, dreistufiger Endverstärker ausgebildet ist, dessen erste beiden Transistorstufen Emitterstufen sind, und dass - ein Gegenkopplungssignal des Ausganges des Vor verstarkers dem Eingang eines, das eine Stellglied (5'0) enthaltenden ersten Gegenkopplungsnetzwerkes (5) zuge führt ist, dessen Ausgangssignal mittels gemischter Serien-Parallel-Einspeisung in den Eingang des Vorver stärkers (1) zurückgeführt ist und dass ein gemischtes Serien-Parallel-Gegenkopplungssignal des Ausganges des Endverstärkers (2) dem Eingang eines das andere Stell glied (60) enthaltende zweiten Gegenkopplurgsnetzwerkes (6) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal mittels Serien speisung in den Eingang des Endverstärkers (2) zurück geführt ist, wobei die Transistorstufen des Vorver stärkers und des Endverstärkers aus einer gemeinsamen Versorgungsspannungsouelle gespeist sind, dass die dritte Stufe des Endverstärkers (2) als Transistorstufe in Baisschaltung ausgebildet ist, die über die Anzapfung eines als Sparübertrager (24) ausgebildeten Zwischen übertragers derart an die zweite Transistorstufe an ,gekoppelt ist, dass die zweite und die dritte Transistor stufe in Reibenscheltung über einen Ausgangswiderstand an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossen sind, und dass das erste Gegenkopplungsnetzwerk (5) derart an einen Ausgangsübertrager (13) des Vorverstarkers (1) angeschlossen ist, dass der durch das erste Gegenkopp lungsnetzwerk (1) gegebene Belastungswiderstand durch den Ausgangsübertrager (13) hinauftransformiert wird. 51 Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , d a d u r c h g e k e n n z-e i c h n e t , dass die Spannungsverstärkungen des Vorverstärkers und des Endverstärkers zumindest an nähern gleich gross sind. 6. Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , d a d u r c h g e k e xi xi z e i c h n e t, dass das erste, insbesondere als Gegen 'kopplungsentzerrer ausgebildete, Gegenkopplungsnetzwerk (5) durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der über einen Ubertrager parallel zum Ausgang des Vorverstarkers (1) angekoppelt ist. 7. Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einem eingangsseitigen Gabel übertrager, der eine erste Zahl (n1) von Windungen zwischen der Basis des ersten Transistors (11)' und einer Nachbildung (32), am Ausgang eines Gegenkopplungsnetzwerkes eine zweite Zahl (n2) von Windungen und zwischen den Eingangsklemmen de s des Breitbandverstärkers eine dritte Zahl (n3) von Windungen hat, das Verhältnis der ersten zur dritten Windungszahl derart bemessen ist, dass sich für den Eingangstransistor ein bezüglich Rauschen opti maler Generatorwiderstand ergibt und dass das Verhältnis der ersten zur zweiten Windungszahl möglichst gross gewählt ist. 8. Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach einem der vorhergehenden Anspruche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass bei einem ausgangsseitigen Gabel übertrager (4), der eine erste Zahl (m1) von Windungen zwischen dem Kollektor des dritten Transistors (25) des Endverstärkers (2) und einer Nachbildung (42), am Aus gang eines Gegenkopplungsnetzwerkes eine zweite Zahl (m2) von Windungen und zwischen den Ausgangsklemmen des Breit- bandverstärkers eine dritte Zahl (m3) von Windungen hat, das Verhaltnis der ersten zur dritten Windungszahl derart bemessen ist, dass der sich ergebende Lastwiderstand des Endstufentransistors an das Verhältnis von Ruhespannung zu Ruhestrom des dritten Transistors (25) des Endverstärkers (2) angepasst ist und dass das Verhältnis der ersten zur zweiten Windungszahl möglichst gross gewählt ist. 9. Gegengekoppelter Breitbandverstärker nach Anspruch 4, wobei dem Breitbandverstärker ein Vorentzerrer vorgeschaltet ist, das erste und daszweite Gegenkopplungs- netzwerk als erster bzw. zweiter Gegenkopplungsentzerrer ausgebildet sind und zwischen dem Vor- und dem Endverstarker ein Zwischenentzerrer eingefügt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,dass mindestens der Teil des Verstärkungsfrequenzganges, der einem vorgegebenen Preemphasefrequenzgang entspricht, mit Hilfe der beiden Gegqnkopplungsentzerrer (5,6) und des Zwischenentzerrers (7) realisiert ist. 10. Transistor-Breitbandverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n a e i c h n e t , dass die Spannungsverstärkungen des Vorverstärkers und des Endverstärkers zumindest annähernd gleich gross sind. 11. Transistor-Breitbandverstarker nach einem der An -sprtlche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste, insbesondere als Gegenkopplungsentzerrer ausgebildete Gegenkopplungsnetzwerk (5) durch einen Spannungsteiler gebildet ist, der über einen Ubertrager parallel zum Ausgang des Vorverstärkers (1) angekoppelt ist. 12. Transistor-Bretbandverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zwischenentzerrer (7) als Spannungsteiler derart ausgebildet ist, dass er bei tiefen Frequenzen zumindest ebenso hochohmig ist wie bei hohen Frequenzen.

Inventors: BARTENSTEIN, PETER, ING. GRAD., GOLZ, HUBERT, DIPL.-ING., HUBNER, FRANZ RICHARD, ING. GRAD., MOCHA, KARL, DIPL.-ING., Gölz, Hubert, Dipl.-Ing., Hübner, Franz Richard, Ing. grad.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: H03F3
IPC codes: H03F1, H04B3