FREQUENCY SELECTIVE AMPLIFIER WITH GAIN CONTROL

Abstract: 1. Frequency selective, controlled, electronic amplifier circuit consisting of one of several stages and having an output for each stage which is provided by the output of a band filter (1) connected to the collector circuit of a transistor (2), whereas the controlling means of each stage is connected to the impedance (3) of the emitter of the transistor (2), which impedance (3) of the emitter circuit contains a frequency dependent element which is connected in parallel to a resistor (32) controlled by voltage, characterized in that the frequency dependent element is a member, preferably a capacitor or an in series connected RC-member, that the circuit is provided with a reference transmitter (4) and a comparing branch, in which a signal transmitter (51) connected to the output of the band filter (1), a resistor (52) with valve effect and a condensator (53) are connected in series, wherein the one end of the comparing branch is connected to the output (4b) of the reference transmitter (4), whereas the shared end of the resistor (52) and the condenser (53) is connected to the controlling end (3d) of the voltage controlled resistor (32).

Description: Frequenzelektiver Re-Relter elektronischer Verstärkerstrom- kreis Die Erfindung betrifft einen Stromkreis, unter Zubilfe- nahme dessen - bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der grundsätzlichen Anordnung und durch eine in der Abhängigkeit der Verwendungsstelle vorgenommene eventuelle abweichende Gestaltung - ob die Erzeugung, ob die Spannungs-, bzw. Leistungsverstärkung, ob die Prequenzvervielfachung oder sonstige Verarbeitung der periodischen Spannungssignale realisiert werden kann, undzwar derweise, dass bei der Anwendung zu jedwelcher Funktion der mit dem Verbrauch in Einklang gebrachte Betrieb, die gewünschte Pegelbegrenzung, die höchatgenaue Übereinstimmung der Amplituden- undzoder Frequenzwerte mit dem vorgeschriebenen Nominalwert ohne die Nötigkeit der Stabilisierung der Speisespannung realisiert werden kann, desweiteren der Stromkreis - infolge seines Aufbaues - im allgemeinen den Ausbau eines separaten Uberstromschutzes nicht beansprucht und nicht einmal bei einer hohen Eingangspegelzunahme die für die Ubersteuerung kennzeichnenden Fehler auftreten. Die Erfindung entstand während der Entwicklung eines pegelbegrenzenden Stromkreises mit definierter Bestimmung, so wird die Erfindung als Ausgang im Zusammenhang mit einer derartigen Bestimmung erläutert; während der Entwicklung hatte es sich gezeigt, dass der erfindungsgemässe Stromkreis neben der ursprünglich erwünschten Funktion auf zahlreichen sonstigen Anwendungsgebieten die Vorteile gegenüber den bekannten Stromkreisen aufweist; so kann der erfindungsgemsse Verstärkungsstromkreis im Grunde genommen in allen Te Technologien vorteilhaft verwendet werden, bei denen zwecks Herstellung1 Verstärkung, Umwandlung und Filterung der periodischen Signale die Verwendung von /aucb/ eine V.r- stärkung ausübenden Stromkreisen erforderlich ist. Aus dem Stand der Technik ist ein pegelbegrenzender Stromkreis bekannt, bei dem aus dem zu verarbeitenden Signal ein Rechtecksignal erzeugt und die Grundfrequenz filtert wird. Bei einer derartigen Verarbeitung aber hängt die Amplitude des Nutzsignals von dem Verhältnis Signal/Pausse und der Grunddämpfung des Filters ab; die Bedeutung wird noch dadurch erhöht, dass diese Charakteristiken sich in der Abhängigkeit der Zeit und der äusseren Parameter auch voneinander unabhängig verändern. Die erwähnten Nachteile können auch bei jenen bekannten Lbsungen beobachtet werden, bei denen eine Begrenzung mit Dioden und eine darauffolgende Filterung verwendet wird. Eine Pegelbegrenzung ist oft auch bei solchen Ver stärkeren erforderlicht, deren wichtigste Bestimmung nicht eben in der Pegelbegrenzung besteht. In solchen Fällen wird häufig eine Regelschleife mit Folgecharakter ausgestaltet. Derartige geregelte Verstärkerstromkreise werden ii allgemeinen für eine gewisse Bestimmung entwickelt um die Beherrschung mehrerer spezifizierten Parameter unter günstigen Bedingungen sicherstellen zu können, so ist der Anwendungskreis recht beschränkt. Wird dagegen eine Gestaltung für allgemeine Zwecke erzielt, ist der aufbau kompliziert. Der Eingriff findet meistens bei dem das zu verarbeitende Signal empfangenden Eingang oder in dem dem Eingang vorgeschalteten Stromkreiszweig statt, wodurch der regelnde Eingriff bereits die Form des zu verarbeitenden Eingangssignals beeinflusst. Der Erfindung wurde die Aufgabe zugeteilt einen aus wenigen Elementen aufgebauten, eine einfache Konstruktion aufweisenden und daher verhältnismässig billigen, trotzdem aber befriedigenderweise betriebssicheren, zu allgemeineren Bestimmungen dienenden - dabei auch die Pegelbegrenzung sicherstellenden Verstarkerstromkreis zu entwickeln, der entweder aus diakreten Elementen, oder als integrierter Dick-, bzw. Dünnschicht-Stronkreis aufgebaut werden kann, und bei dem die Ausgangssignalspannung, die Amplitude des Ausgangssignals ausschliesslich von dem dem gewffinschten Nennwert gemäss gewählten Pegel der Refernzspannung abhängt, wodurch eine hochgradige Amplitudenstabilität realisiert werden kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, indem wenn die Yomparation der Gleichstromspannung mit dem Betrieb des aktiven Elements - das als ein Verstärker der Klasse C funktioniert - kombiniert wird und der zu der Klasse C gehörende Verstärker mit Abstimmkreis mit dem Auagangasignal des Komparators gesteuert wird, kann der derweise ausge staltete Stromkreis in einem mit dem Verbrauch in Einklang gebrachten Betrieb die Funktion der Pegelbegrenzung bzw. der Regelung ausüben, da sowohl die Frequenz, wie auch die Amplitude des Steuersignals, desweiteren der Arbeitspunkt des Belastungswiderstands in diesem Mechanismus koordiniert geregelt werden. Der zwecks Realisierung dieser Erkenntnis, aber noch vielseitiger ausgestaltete erfindungsgemässe Verstärkerstrom- kreis kann ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein, wobei jede Stufe frequenzselektiv ist und in einem geregelten Betrieb arbeitet. Der Stromkreis, bzw. bei einem mehrstufigen Stromkreis enthält jede einzelne Stufe einen Transistor als aktives Element, in dessen Kollektorkreis ein Bandfilter angeordnet ist. Der Ausgang des Stromkreises /der Stufe/ wird von dem Ausgang des Bandfilters gebildet. Das /je Stufe/ vorhandene Regelorgan ist mit der Impedanz des Emitterkreises des Transistors gekoppelt. Das Wesentliche der Erfindung liegt darin, dass in der Impedanz des Emitterkreises des Transistors ein trequenz- abhängiges Element, z.B. ein Kondensator oder ein in Reihe geschaltetes RC-Glied enthalten ist, desweiteren mit dem frequenz abhängigen Element ein spannungsgesteuerter Widerstand parallel geschaltet ist; desweiteren enthält der Strom kreis einen Referenzgeber - zweckmässig mit einem ver änderlichen Ausgangspegel - und einen Komparatorzweig; in dem letzteren sind ein mit dem Ausgang des Bandfilters ge loppelter Leitsignalgeber, ein Widerstand mit Ventilwirkung und ein Kondensator in Reihe geschaltet; eine der Klemmen des Komparatorzweiges schliesst sich dem Ausgang des Reterenz- gebers an, während die gemeinsame Klemme des Widerstands mit Ventilwirkung und des Kondensators - unmittelbar oder mittel- bar - der Steuerklomme des spannunggesteuerten Widerstands angeschlossen ist. Bei einem vorteilhaften busfübrungsbeispiel wird der Referenzgeber von einem, zwischen den Klemmen der Speise- spannungsquelle geschalteten - die Reihenschaltung eines Widerstands und eines spannungsstabilisierenden Elements, zweckmässig einer Zenerdiode enthaltenden - Stromkreiszeig und von einem, mit dem spannungsstabilisierenden Element parallel geschalteten Spannungsteiler mit veränderlichem Teilungsverhältnis gebildet, wobei die Abzweigung des Spannungsteilers den Ausgang des Referenzgebers bildet. Bei einer weiteren Ausführungsform verfügt der Referenz- geber über ein zur periodischen /Infrafrequenz-/ Veränderung des Ausgangspegels geeignetes Mittel. In der Beschreibung wird unter dem Ausdruck "Infrafrequenz-Periodizität" nicht nur eine Periodizität mit einer 1 Hz unterschreitenden Prequenz verstanden, sondern auch die periodische Anderung, deren Wiederholungsfrequenz zwar grösser ist, als , aber gegenüber der /kleinsten/ Betriebsfrequenz des Verstärkers um soviel niedriger ist /z.B. um drei Grössenordnungen/, dass met der Frequenz des nützlichen Ausgangssignals des Verstärkerstromkreises verglichen das Referenz signal praktisch als einen konstanten Wert aufweisendes Signal betrachtet werden kann, desto eher, da die mit dem Referenzsignal einander folgend zu vergleichenden Hochfrequenz-Sinuswellen auf einen annähernd gleichen Referenzpegel superponiert werden. In einem in diesem Sinne infrafrequenzmodulierten Ausgangssignal ist daher das Infrafrequenz-Referenzsignal als ein Wechselstrom-Modulationssignal vorhanden, wobei in dem Komparatorzweig dieses Referenzsignal trotzdem die Rolle eines Gleichstrom-Grundsignals spielt. Zweckmässig ist der spannungsgesteuerter Widerstand ein Stromgenerator mit einem mit einer Spannung steuerbaren Arbeitspunkt. Der Leitsignalgeber kann vorteilhaft realisiert werden, wenn der Ausgang des Bandfilters induktiv gekoppelt ist: unter Anwendung einer geeigneten Übersetzung kann er Iion einer mit dem Ausgang gekoppelten induktiven Wicklung gebildet werden. Falls jedoch bei einer mehrstufigen Aus- führung z.B. die Kopplung zwischen den Stuten nicht induktiv, sondern eventuell galvanisch ist, kann auch dann der leit- signalgeber als eine mit der induktiven Wicklung des Bandfilters gekoppelte induktive Wicklung ausgestaltet werden. An vielen Anwendungsgebieten kann lediglich durch die fachgemässe Dimensionierung und geeignete Verbindung der obenerwähnten wesentlichen Bestandteile ein betriebsfähiger erfindungsgemässer Verstärkerstromkreis aufgebaut werden. Gleichzeitig aber kann der Stromkreis mit zahlreichen weiteren funktionellen Elementen zur Erfüllung eigenartiger Aufgaben und zwecks Erreichens zusätzlicher Wirkungen ergänzt werden. Bei allen, der Eigenartigkeit der jeweiligen Aufgabe gemäss derweise abweichend ausgestalteten, mit weiteren Elementen erweiterten Verstärkerstromkreisen sind die vorhererwähnten grundsätzlichen Charakteristiken zu realisieren, zu denen in allen Fällen die untenangeführten fundamentalen Wirkungen - gegebenenfalls mit einem abweichenden Gewicht - hinkommen. Die Erfindung wird anhand einiger vorteilhaften Aus führungsbeispiele, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 den Grundaufbau des erfindungsgemässen Versttrker- stromkreises in einem verallgemeinten Blockschema, Figur 2 das funktionelle Schema der darin ausgestalteten Regelschleife, Figur 3 die Ausgestaltung des spannungsgesteuerten Wider standes mit Strmmgenerator, Figur 4 die Verwendung als ein Frequenzmultiplikator, Figur 5 die Verwendung als ein Redundanzstromkreis zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, Figur 6 die Verwendung als LC-Oszillator, Figur 7 und 8 zeigen die Einzelheiten Je eines Ausführungs beispiels des erfindungsgemässen pegel stabilisierenden Stromkreises. Wie es aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist das aktive Element des Verstärkerstromkreises ein Transistor 2, auf dessen Basis die Eingangs spannung Ube angelegt wird, wobei die Ausgangsspannung Uki von dem Bandfilter 1 des Kollektor- kreises entkoppelt wird. Bei der dargestellten Ausführung ist die Entkopplung induktiv. In dem Emitterkreis des Transistors 2 ist mit einer frequenzabhängenden Impedanz ein spannungsgesteuerter Widerstand parallel geschaltet. ius der Figur ist es wohl ersichtlich, dass der spannungsgesteuerte Widerstand 32 unter allen Umständen mit einem Kondensator 31 parallel geschaltet ist, wobei häufig diese zwei Stromkreis- elemente an sich die Impedanz 3 des Emitterkreises bilden. Ueberdies kann ein weiterer Widerstand 33 eingesetzt werden; in den einen Stromkreiszweig eingefügt /mit gestrichelter Linie dargestellt/ bildet der Widerstand 33 mit dem Kondensator 31 ein RG-Glied, aber dieses kann unmittelbar mit der Bmitterelektrode in Reihe geschaltet werden; in diesem Prall schliessen sich der unteren Klemme des Widerstands 33 zwei parallele Zweige an, aus denen der eine den Kondensator 31, der andere den spannungsgesteuerten Widerstand 32 enthält, während die gemeinsame Klemme der beiden Zweige sich dem zwischen der Emitterelektrode und dem gemeinsamen Punkt 3a eingefügten Widerstand 33 anschliessen. Zwischen der Klemme UT der Speisespannungsquelle und dem O-Punkt des Stromkreises mit dem gemeinsamen Potential ist der den Widerstand 41 und die Zener-Diode 43 enthaltender Stromkreiszweig eingeschaltet; dieser Zweig und der mit einer Zenerdiode 43 parallel geschaltete Spannungteiler 42 mit einem veränderlichen Teilungsverhältnis bilden den Referenzgeber 4, dessen Ausgang 4b bei diesem Beispiel von der Abzweigung des Spannungsteiler 42 gebildet ist. In der weiteren, zwischen dem Referenzgeber 4 und dem punkt des Stromkreises mit gemeinsamem Potential eingeschalteten Abzweigung des Stromkreises sind - von dem Referenzgeber 4 ausgehend, der Reihe nach - ein Leitsignalgeber 51, ein Widerstand 52 mit Ventilwirkung und ein Kondensator 53 in Reihe geschaltet. Bei dem gegenwärtigen Ausführungebeispiel wird der Leitsignalgeber 51 durch eine mit der induktiven Wicklung des Bandfilters 1 gekoppelte induktive Wicklung gebildet, während der Widerstand 52 mit Ventilwirkung zweckmässig eine Halbleiterdiode ist. .n der Figur 2 kann der Ablauf der Regelung gefolgt werden. Von dem Ausgang 4b des Referenzgebers 4 gelangt das dem gewünschten Signalpegel entsprechend gewählte Grundsignal zum Eingang der differenzbildenden Einheit 5, in der fl t der Gleichstromkomponente der durch den Leitsignal- geber 51 gelieferten und durch den Widerstand 52 mit Ventilwirkung qewoanenen Wechselspannung verglichen wird. Der Aus- gangt der differenzbildenden Einheit 5 wird von der Klemme 5c gebildet, Die eine, mit der induktiven Wicklung des Bandfilters ! gekoppelte Wicklung liefert die vollständige Spannung Uki während die andere Wicklung mit einer ab reichenden Übersetzung die Spannung mit dem Pegel k.Uki liefert, wo k X 1, auf diese Weise wird das an dem Referenz- geber 4 eingestellte Grundsignal immer mit einem mit der Ausgangsspannung Uki proportionalen Leitsignal verglichen. Der spannungsgesteuerte Widerstand 32 wird zweckmässig als ein mit Spannung steuerbarer Stromgenerator ausgestaltet, z.B. so, wie es in der Figur 3 ersichtlich ist; der Emitter des Transistors 34 schliesst sich dem O-Punkt des gemeinsamen Potentials des Stromkreises an, der Widerstand 35 des Kollektorkreises ist dem gemeinsamen Punkt 3a der Impedanz 3 des Einitterkreises angeschlossen, während die Steuerklemme 3d des Widerstands 32 von der Basis des Transistors 34 gebildet ist; die Wirkungsweise eines derart eingeschalteten Stromgenerators liegt für den Fachmann auf der Hand. Auch die obenbeschriebene Ausführung bestätigt die bei allen Versionen des erfindungsgemässen Verstärkerstromkreises auftretende charakterisierende Wirkung: das aktive Element nimmt nur soviel Energie aus dem Speisestromkreis auf, die zur Erzeugung der auszugebenden Leistung erforderlich ist. Das aktive Element zugrunde nehmend, kann der Wirkungsgrad dos Systems ch 80 % erreichen, was bei der Realisierung der Pegelregelung als ein hervorragender Wert betrachtet werden kann. Der Pegel der Ausgangsspannung Uki hängt lediglich von dem Pegel des in dem Referenzgeber 4 eingestellten Grundsignals ab, so ist er von der Speisespannung des Verstärkers praktisch unabhängig. So besteht die Nötigkeit der Stabilisierung der Speisespannung nicht, wodurch eine bedeutende Ersparung erreicht werden kann. Bei den Sin- trequens- Leistungsverstärkern sind die Transistoren im allgemeinen recht ampfindlich gegenüber dem äusseren Kurzschluss, daher muss entweder ein begrenzender Widerstand ver- wendet werden /zusätzlicher Verlustl/ oder ein separater Kurz- schlussschutz zt erforderlich. In beiden Fällen nimmt der Wirkungsgrad ab. In dem erfindungsgemässen Stromkreis wird der Überstromschutz - falls der Stromgenerator nach Figur 3 ausgestaltet ist - durch den Widerstand 35 des Kollektorkreises des Transistors 34 sichergestellt; die Speisestrom- grenze kann durch die von dem Fachmann wohlbekannten Dimensionierungsüberlegungen eingestellt werden. Diese Begrenzung ist auch dann wirkungsvoll, wenn keine Eingangsspannung Ube vorhanden ist. In dem erfindungsgemässen Stromkreis wird der Frequenz- bereich ausschlissslich von der Grenzfrequenz des Transistors beschränkt, daher kann der erfindungsgemässe Stromkreis mit einem zweckdienlich gewählten Transistor innerhalb des her- kömmlichen Bereiches der Frequenzunabhängigkeit der passiven Elemente - d.h. bis mehrhunderten MHz - in dem in der Figur 1 veranschaulichten Grundaufbau verwendet werden. Wenn nun der Pegel des Grundsignala konstant ist /wau die Zenerdiode 43 mit befriedigender Zuverlässigkeit sicher- stellt/, wird der Pegel der Ausgangsspannung Uu des Verstärkerstromkreises auch dann stabil bleiben1 wenn die dynamischen Parameter des aktiven Elementes, d.h. des Transistors 2 und der sonstigen Schaltungselemente sich anderen. Daher ist der erfindungsgemässe Stromkreis weitgehend temperaturunabhängig/ in der Hinsicbt der Stabilität des Ausgangspegels/. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass der erfindungsgemässe Stromkreis so mit diskreten Elementen, wie auch mit dick- bzw. dünnschichtiger integrierter Technologie ausgestaltet werden kann. Der Aufbau ist einfach, der Stromkreis enthält wenige Stromkreiselemente, so isst der Stromkreis zuverlässig und billig. Selbstverständlich kann der Referenzgeber mit einer fixen Ausgangspegel realisiert werden. Im allgemeinen aber scheint es zweckmAssig wenn der Ausgangspegel des Ver stärkerstromkreises durch die Modifizierung des Grundsignals II gefedert werden kann, so z.B. durch die Anderung des Teilungs- verhältnisses des Niederstrom-Spannungteilers. Es ist weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn das zur Pegeleinstellung dienende Element, z.B. Potentiometer von dem Hochfrequenz-Verstärker "fern" liegt, da mit dem Potentiometer das Gleichstromsignal geregelt wird. In diesem Fall folgt der Pegel der Ausgangs spannung Uki zwischen weiten Grenzen und linear dem Grundsignal. Eine annähernd rechteckige Übertragungscharakteristik kann erreicht werden, falls die Anderung der Signalfrequenz mit einer niedrigeren Ge schwindigkeit vor sich geht, als die aus der Zeitkonstante berechnete Geschwindigkeit. Durch die Anwendung eines einzigen Schwingungskreises kann eine Charakteristik ausgestaltet werden, zu der laut dem Stand der Technik mehrere Schwingungskreise erforderlich sind. In dem erfindungsgemessen frequenzselektiven Stromkreis können auch solche Schwingungskreise mit einer geringen Bandbreite verwendet werden, die in den herkömmlichen Schaltungsanordnungen zu diesem Zweck infolge ihrer Instabilität nicht verwendet werden konnten. Die Frequenzabhängigkeit des Verstärkerstrom- kreises mit Transistor und Abstimmstromkreis kann dank der erfindungsgemässen Wirkungsweise zwischen weiten Grenzen geregelt werden, wodurch mit den Schwingungskreisen mit Schmalband eine äusserst hochgradige Eignalreinheit erreicht werden kann, die durch die Kettenschaltung von mehreren Stufen noch weiter erhöht werden kann. Bei den günstigen Betriebseigenschaften des erfinduNgss- gemessen Stromkreises spielt die Tatsache eine grosse Rolle, indem der Verstärker aus der zu seinem Eingang ankommenden Steuerenergie jeweils eine annähernd gleiche Teilleistung verwertet, da der Verstärker bloss binnen der zur Erzeugung der Ausgangsleistung erforderlichen Zeitspalte mit einem aktiven Eingang arbeitet, ansonsten ist er unterbrochen. Daraus folgt, dass eine Zunahme des Pegels der Eingangs spannung Ube, wenn auch um mehrere Grössenordnungen, keinee- wegs zu einer Übersteuerung führen kann. Die Schmalband-Über- tragungsfähigkeit und die wirksame Amplitudenregelung ergeben zusammen den Erfolg, indem die Amplitude und Signalreinheit des Ausgangssignals jedwelcher Stufe binnen weiten Grenzen von dem Pegel und der Form der Eingangsspannung Ube unab hängig sind. In der Figur 4 ist eine Schaltungsanordnung mit eine. Spannungsmultiplexer dargestellt, in der zwei erfindungagemässe Verstärkungsstufen in Kette geschaltet sind. Bei beiden Stufen wird die in der Figur 1 gezeigte grundsätzliche Anordnung realisiert; die übereinstimmenden Elemente der Schaltungsanordnung wurden übereinstimmend bezeichnet, jedoch mit dem Unterschied, dass bei der zweiten Stufe alle Position nummern mit einem Komma bezeichnet sind. Die kilpessung zwischen den beiden Stufen wird von der Diode 61 und dem Trenntransistor 62 sichergestellt. Aus der Spannung Ube mit der Prequenz f1 wird an dem Ausgang der zweiten Stufe eine Spannung Uki mit der Prequenz f2 gewonnen, wobei t2 eine ganze Vielfache der Frequenz fl darstellt. Das Bandfilter 1 der eraten Stufe kann auf die Frequenz f2 oder z.B. auf eine Frequenz fk abgestimmt werden, die ebenfalls eine ganze Viel- Sache der Frequenz f1 darstellt und für die f1 < f C f2 gültig ist. Die Zahl der Stuten kann erhöht worden, bei einer fixen Frequenz kann in einer Stufe die Signalfrequenz auf das 2- bis 100-Fache erhöht werden. Die in der Figur 5 dargestellte Schaltungsanordnung ist ein zur Erhöhung der Zuverlässigkeit dienender Redundanz- stromkreis. Bei den beiden parallel-funktionierenden er findungsgemässen Stufen werden die übereinstimmenden funktionellen Elemente übereinstimmend, aber mit einem unterscheidenden Index a bzw. "b" bezeichnet. Die Eingang spannung Ube wird auf den gemeinsamen Eingang der beiden Stufen geschaltet, bei der als Beispiel dienenden Anordnung liegt z.B. die Vorspannung UE der basisableitenden Widerstände der Transistoren 2a und 2b über 1 V. Die mit den induktiven Wicklungen der beiden Bandfilter la und lb gekoppelten Entkoppelungswicklungen sind vereinigt der Primär wicklung 64 des Transformators 63 angeschlossen, während die Sekundärwicklung 65 des Transformators 63 den Ausgang des Transformators 63 bildet und die weiteren beiden Wicklungen des Transformators 63 die Leitsignalgeber 51a und 51b der einen bzw. der anderen Stufe bilden. Aus der Figur 6 geht es hervor, dass inzwischen dem Ausgang und dem Eingang des erfindungsgemässen, laut Figur 1 ausgestalteten Verstärkerstromkreises ein positiver - der Einheitsschleifenverstärkung entsprechender - Rückkopelungs- 7weig cingeschaltet ist. Die eine Klemme der weiteren, mit der induktiven Wicklung des Bandfilters 1 gekoppelten Wicklung ist dem, die Vorspannung UE der Basis sicherstellenden Potential angeschlossen /die Vorspannung UE stellt den zu der Einschwingung erforderlichen Startarbeitspunkt ei/, während die andere Klemme in diesem Sinne den Ausgangspunkt 2f des Verstärkerstromkreises repräsentiert, der bei unserem Beispiel mit einem Kurzschluss über den den Eingang des Verstärkerstromkreises repräsentierenden Punkt 2e der Basis des Transistors 2 angeschlossen ist. Wird nun in den Kurzschluss zwischen den Punkten 2e und 2r ein Schwingquartzkristall eingesetzt, wird ein quarzstabilisierten Lc-Oszillator erhalten. In Figur 7 ist das.Schaltbild eines bereits serienmässig hergestellten erfindungsgemässen pegelbegrenzenden Stromkreises dargestellt, mit dem innerhalb einer engen Toleranz und mit hoher Signalreinigkeit eine alternierende Ausgangsspannung mit einem Pegel Uki - 0 dBu/75 Ohm und eine Gleichspannung mit einem Pegel von 10V/100 kOhm, durch die Verarbeitung eines alternierenden Eingangsspannungssignals, dessen spezifiertes Bereich zwischen -17,37 dBu + 8,69 dBu liegt, erreicht werden können. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die induktive Wicklung des Bandfilters 1 durch die Primärwicklung P des Transformators TR gebildet, mit der die erate SekundKr- wicklung SZ1, die zweite Sekundärwicklung SZ2 und die weitere induktive Wicklung gekoppelt sind, wobei die letztere den Leitsignalgeber V darstellt. Das der zweiten Sekundärwicklung SZ2 in Serie nachgeschaltete Bandfilter sichert in der Hinsicht der Reinheit des Ausgangssignals mit alternierender Spannung eine weitere Verbesserung von 30 dB / L I 1 mH/. Die Liste der in der Schaltungsanordnung nach Figur 7 verwendeten Elemente ist in der Tabelle 2 zusammengestellt. Die Vbersetzungen des Transformators TR ist durch die Angabe der Windungszahl veranschaulicht: die Wicklung P weist achtzehn, die Wicklung SZ1 sechszehn, die Wicklung SZ2 1,5 und die Wicklung des Leitsignalgebers V sieben Gänge auf. Die Nominalinduktivität der Wicklung P beträgt bei 100 kHz 21,7 M , die Güte bei 300 knz gemessen Q#130. Wir haben bei zwei Betriebstrequenzen J 300 bzw. 308 kHzZ die Uki Spannung des mit der ersten Bekundtr- wicklung SZ1 gekoppelten Gleichstromaussgangs - die alternierende Eingangsspannung Ube innerhalb des für den Verstärkerstromkreis spezifizierten Bereichs ändernd gemessen und haben im Vergleich zu der Grundharmonischen die Dämpfungen Ak2 bzw. Ak3 der zweiten bzw. dritten Harmonischen bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1 EMI12.1 <tb> 300 <SEP> kHz <SEP> 308 <SEP> kHz <tb> <SEP> Ube <SEP> Uki <SEP> Dämpfung <SEP> Uki <SEP> Dämpfung <tb> <SEP> /dBu/ <SEP> /V/ <SEP> Ak2 <SEP> Ak3 <SEP> /V/ <SEP> Ak2 <SEP> Ak3 <tb> <SEP> /dBr/ <SEP> /dBr/ <SEP> /dBr/ <SEP> /dBr/ <tb> -17,32 <SEP> 9,94 <SEP> 79,91 <SEP> 84,25 <SEP> 9,93 <SEP> 80,78 <SEP> 84,69 <tb> -8,69 <SEP> 9,99 <SEP> 95,54 <SEP> 84,25 <SEP> 9,99 <SEP> 96,41 <SEP> 84,69 <tb> <SEP> 0 <SEP> 9,97 <SEP> 82,52 <SEP> 84,52 <SEP> 9,98 <SEP> 81,82 <SEP> 84,69 <tb> <SEP> + <SEP> 8,69 <SEP> 9,95 <SEP> 79,91 <SEP> 81,65 <SEP> 9,96 <SEP> 80,78 <SEP> 82,52 <tb> Tabelle 2 EMI13.1 <tb> R1 <SEP> 75 <SEP> Ohm#2 <SEP> <SEP> % <SEP> 1/8 <SEP> W <SEP> R2 <SEP> 13 <SEP> kOhm# <SEP> <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 1/8 <SEP> W <tb> R3 <SEP> 18 <SEP> Ohm+5 <SEP> % <SEP> 1/8 <SEP> <RTI ID=13.3> W <SEP> R4 <SEP> 100 <SEP> Ohm+ <SEP> 5 <SEP> ss <SEP> 1/8 <SEP> W <tb> R5 <SEP> 27 <SEP> kOhm#5% <SEP> <SEP> 1/8 <SEP> W <SEP> R6 <SEP> 220 <SEP> Ohm# <SEP> <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 1/8 <SEP> W <tb> R7 <SEP> 68 <SEP> kOhm#5% <SEP> <SEP> 1/8 <SEP> W <SEP> R8 <SEP> 5,1 <SEP> kOhm# <SEP> 5 <SEP> % <SEP> <SEP> 1/8 <SEP> W <tb> R13 <SEP> 2,2 <SEP> kOhm#5% <SEP> 0,25 <SEP> W <SEP> R14 <SEP> 10 <SEP> kOhm+ <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 1/8 <SEP> W <tb> R9, <SEP> R10 <SEP> 1,54 <SEP> # <SEP> <SEP> 5,11 <SEP> kOhm <SEP> R11,R12 <SEP> 1,87 <SEP> # <SEP> <SEP> 4,22 <SEP> kOhm <tb> C1, <SEP> C2 <SEP> 150 <SEP> nF+ <SEP> 20 <SEP> ffi <SEP> 100V <SEP> C,5 <SEP> C7 <SEP> 150 <SEP> nF <SEP> 20 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> V <tb> C3 <SEP> 13 <SEP> nF# <SEP> <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 63V <SEP> C4 <SEP> 10 <SEP> /uF <SEP> 25 <SEP> V <tb> a6 <SEP> 280 <SEP> pF+ <SEP> 1 <SEP> <SEP> <SEP> 63V <SEP> C8 <SEP> 6,8 <SEP> /uF <SEP> 6 <SEP> V <tb> D1, <SEP> D2 <SEP> IN <SEP> 4148 <SEP> . <SEP> D3 <SEP> ZPD <SEP> 6,8 <tb> Tl <SEP> 2N <SEP> 2905 <SEP> A <SEP> T2 <SEP> BCY <SEP> 78 <SEP> VII <tb> Die Güte der Regelung kann weiter erhöht werden, wenn das Differenzsignal verstärkt auf die Steuerklemme 3d des spannungsgesteuerten Widerstands 32 aufgegeben wird. Eine solche Ausführungsform ist in der Figur 8 dargestellt. Die Bezugsbezeichnungen wurden nur in einem zur Verständlichkeit erforderlichen Masse angeführt. Die Einfügung der zusätzlichen Verstärkerstufe erhöht nur geringermassen die Zahl und Kompliziertheit der in der Schaltungsanordnung vorhandenen Elemente, da die dynamischen Gegebenheiten des erfindungsgemässen Stromkreises ausgenutzt werden: die Wechselstrom- -Potentialverhältnisse bleiben unverändert, hingegen wird der Sohlenpunkt des Komparatorzweiges nicht dem Gleichstrompunkt mit dem gemeinsamen Potential angeschlossen. Dem Ausgang 4b des Referenzgebers 4 schliesst sich der Kondensator 53 an, wobei die gemeinsame Klemme 5c des Kondensators 53 und des Widerstands 52 mit der Ventilwirkung über einen weiteren Transistor 54 der Klemme 3d des spannungsgesteuerten Widerstands 32 angeschlossen ist. Bei der geschilderten Ausführung schliesst sich die Basis des weiteren Transistors 54 der gemeinsamen Klemme 5c an, während die Klemme 3d des spannungsgesteuerten Widerstands 32 mit der Abzweigung der von den Widerständen 55 und 56 erzeugten Kollektorimpedanz verbunden ist. Bei einem auf eine Betriebsfrequenz von 100 kHz eingestellten und auf einen auf den Eingangspegel von - 6 dBu bezogenen Nominalausgangspegel von 0 dBu ausgestalteten Verstärker beträgt innerhalb des Temperaturbereichs zwischen +65 Co und -20 Co, bei einer Anderung desEingangspegels -18dBu # 0 dBu die Schwankung des Ausgangspegel insgesamt: + 0,01 dB - 0,03

Claims: Patentansprüche; 1. Aus einer oder mehreren Stufen bestehender /je Stufe/ frequenzselektiver, geregelter elektronischer Ver stärkerstromkreis, dessen Ausgang /Je Stufe/ von dem Ausgang eines in den Kollektorkreis eines Transistors geschalteten Bandfilters gebildet ist, während das Regelorgan /Je Stufe/ mit der Impedanz des Emitterkreises des Transistors gekoppelt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Impedanz /3/ des Emitterkreises des Transistors /2/ ein frequenzabhängiges Element, z.B. einen Kondensator /31/ oder ein in Reihe geschaltetes RC-Glied enthält, mit dem frequenz abhängigen Element ein spannungsgesteuerter Widerstand /32/ parallel geschaltet ist, desweiteren der Stromkreis einen Referenzgeber /4/ und einen Komparatorzweig enthält und in dem letzteren ein mit dem Ausgang des Bandfilters /1/ gekoppelter Leitsignalgeber /51/, ein Widerstand /52/ mit Ventilwirkung und ein Kondensator /53/ in Reihe geschaltet sind, wobei die eine Klemme des Komparatorzweigs sich dem Ausgang /4b/ des Referenzgehers /4/ anschliesst, während die gemeinsame Klemme des Widerstands /52/ mit Ventilwirkung und des Kondensators /53/ - unmittelbar oder mittelbar - der Steuerklemme /3d/ des spannungsgesteuerten Widerstands /32/ angeschlossen ist. 2. Verstärkerstromkreisnach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der spannungsgesteuerte Widerstand /32/ ein Stromgenerator mit einem mit Spannung steuerbarem Arbeitspunkt ist. 3. Versttrkerstromkreis 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 als spannungsgesteuerter Widerstand /32/ der Emitter-Kollektorkreis eines weiteren Transistors /34/ in den Emitterkreis des Transistors /2/ eingesetzt ist, wobei die Basis dieses weiteren Transistors /34/ die Steuerklemme /5d/ bildet. 4. Verstärkerstromkreis 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 der Kollektorstromkreis des weiteren Transistors /34/ einen Widerstand /35/ enthält. 5. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem 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 der Referenzgeber /4/ einerseits von einem zwischen den Klemmen der Speisespannungsquelle eingeschalteten Stromkreiszweig, der die Serienschaltung eines Widerstands /41/ und eines spannungstabilisierenden Elements, zweckmässig einer Zener-Diode /43/ enthält, anderseits von einem mit dem spannungstabilisierenden element parallel geschalteten Spannungsteiler /42/ mit veränderlichem Teilerverhältnis gebildet wird, und die Abzweigung des Spannungsteilers /42/ den Ausgang /4b/ des Referenzgebers /4/ ergibt. 6. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem 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 der Referenzgeber /4/ über ein zur periodischen Änderung des Ausgangspegels geeignetes Mittel verfügt, dessen Stellfrequenz /fi / mindestens um drei Grössenordnungen kleiner ist, als. die /niedrigste / Betriebsfrequenz /fa/, des Verstärkers, d.h. fm # 10-5 x 7. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ausgang des Bandfilters /1/ induktiv gekoppelt ist und der Leitsignalgeber /51/ durch eine mit dem Ausgang gekoppelte induktive Wicklung gebildet ist. 8. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass er zwei oder mehrere Stufen enthält, und in der /den/ höheren /zweiten usw./ Stufe/n/ die Betriebsfrequenz /±/ / des Bandfilters /l'/ einem ganzen Vielfachen der Betriebsfrequenz /f1/ des Bandfilters der ersten Stufe /1/ gleich ist. 9. Versttrkerstromkreis nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen den Stufen eine galvanische Kopplung vorhanden ist. 10. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Eingang und dem Ausgang /einer Stufe/ des Stromkreises ein positiver - der Binheits- schleifenverstärkung entsprechender - Rückkoppelungszweig eingeschaltet ist. 11. Verstärkerstromkreis nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Schleife, zweckmässig in dem Rückkopplungszweig, ein frequenzstabilisierendes Element, vorteilhaft ein Schwingquartzkristall eingesetst ist. 12. Verstärkerstromkreis nach jedwelchem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwei parallele Stufen enthalten sind, deren gemeinsamer Eingang den Signaleingang des Stromkreises bildet, während der gemeinsame Ausgang der beiden Bandfilter /la und 1b/ sich der Primärwicklung /64/ des Transformators /63/ anschliesst, wobei die Sekundärwicklung /65/ des Transformators /63/ den Ausgang des Verstärkerstromkreises bildet, desweiteren die weiteren zwei - gleicherweise ausgestalteten - Wicklungen des Transformators /63/ die Leit- signalgeber /51a und 51b/ der einen bzw. der anderen Stufe bilden. 13. Verste:rkerstromkreis nacb jedwelche3 der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c b n e t, dass das mindestens ein Bandfilter /1/ nittels eines frequenzstabilisierenden Elementes z.3. mittels eines Filterquarzkristalls ausgestattet ist. 14. Verstärkerstromkreis nach Anspruch 1, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kondensator /53./ an den Ausgang /4b/ des Referenzgebers /4/ angeschlossen ist und die gemeinsame Kleine /5c/ des Kondensators /53/ und des Widerstandes /52/ mit Ventilwirkung über einen weiteren Transistor /54/ an die Steuerklemme /3d/ des spannungsgesteuerten Widerstandes /32/ geleitet ist.

Inventors: BOGLAR, GYULA, NYEKI, ISTVAN, Boglár, Gyula, Nyéki, István
Applicants: TELEFONGYAR
Application year: 1982
Main classification: H03G3
IPC codes: H03G3