DE102011075314B4 - Regulated high power amplifier - Google Patents

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Abstract

Verstärker mit einer ersten Verstärkerschaltung (13), zumindest einer zweiten Verstärkerschaltung (14) und einer Regelungsschaltung (31),
wobei die erste Verstärkerschaltung (13) und die zweite Verstärkerschaltung (14) derart verbunden sind, dass sich ihre Ausgangssignale zu einem Gesamtausgangssignal (18) kombinieren, und
wobei die Regelungsschaltung (31) einen Vergleich eines aus dem Gesamtausgangssignal (18) ermittelten Signals mit einem Referenzwert (30) durchführt,
wobei der Verstärker weiterhin über ein Dämpfungsglied (11) einstellbarer Dämpfung verfügt, welches ein Eingangssignal (10) des Verstärkers dämpft,
wobei die Regelungsschaltung (31) anhand des Vergleichs ein Stellsignal (29) des Dämpfungsglieds (11) erzeugt und damit die Dämpfung einstellt, und
wobei die Regelungsschaltung (31) das Stellsignal (29) mit einem maximalen Stellsignal begrenzt.

Figure DE102011075314B4_0000
Amplifier having a first amplifier circuit (13), at least one second amplifier circuit (14) and a control circuit (31),
wherein the first amplifier circuit (13) and the second amplifier circuit (14) are connected such that their output signals combine to form a total output signal (18), and
wherein the control circuit (31) performs a comparison of a signal determined from the total output signal (18) with a reference value (30),
the amplifier further comprising an attenuator (11) of adjustable attenuation which attenuates an input signal (10) of the amplifier,
wherein the control circuit (31) based on the comparison generates a control signal (29) of the attenuator (11) and thus sets the attenuation, and
wherein the control circuit (31) limits the actuating signal (29) with a maximum actuating signal.
Figure DE102011075314B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärker und ein Verfahren zum Betrieb eines Verstärkers.The invention relates to an amplifier and a method for operating an amplifier.

Hochfrequenz-Leistungsverstärker setzen sich oft aus vielen parallel geschalteten Leistungstransistoren zusammen. Ihre Ausgangsleistung wird mit einer Regelschaltung konstant gehalten, bei welcher die mit dem Detektor erfasste Ausgangsleistung mit einem Sollwert verglichen wird. So zeigt die DE 10 2005 058 464 A1 einen Hochleistungsverstärker, welcher sowohl das Ausgangssignal, wie auch das Eingangssignal erfasst, daraus abgeleitete Signale bildet und diese miteinander vergleicht. Anhand dieses Vergleichs wird die Verstärkung eingestellt.High-frequency power amplifiers often consist of many parallel-connected power transistors. Its output power is kept constant with a control circuit in which the output power detected by the detector is compared with a setpoint. That's how it shows DE 10 2005 058 464 A1 a high-power amplifier which detects both the output signal and the input signal, forms signals derived therefrom and compares them with each other. Based on this comparison, the gain is set.

Ein Problem stellt dabei der Ausfall von Leistungstransistoren dar. Erfolgt eine Regelung der Verstärkung bei sämtlichen eingesetzten Transistoren, führt der dadurch auftretende Leistungsabfall zu einem Ausgleich durch die Regelung. Die verbleibenden Transistoren müssen mehr Leistung liefern, was schlimmstenfalls zu Folgeausfällen, zumindest jedoch zu einer Übersteuerung führt. Dies ist insbesondere bei Linearverstärkern unerwünscht, da es zu Störungen in Nachbarkanälen führen kann.A problem here is the failure of power transistors. If a control of the gain in all the transistors used, the resulting power loss leads to a compensation by the scheme. The remaining transistors must deliver more power, which in the worst case leads to consequential failures, but at least overdrive. This is undesirable in particular with linear amplifiers, since it can lead to disturbances in neighboring channels.

Eine Lösung für dieses Problem ist beispielsweise, dass Istwert-Detektoren hinter mehreren Teilverstärkern gleicher Ausgangsleistung über Dioden entkoppelt so an den Regelverstärker angeschlossen sind, dass der Teilverstärker mit dem größten Ausgangssignal die Regelung bestimmt. Als Teilverstärker werden vorzugsweise über 3 dB-Richtkoppler parallel geschaltete Transistorpaare eingesetzt, da deren HF-Ausgangsleistung nahezu unabhängig von der Größe des Lastwiderstands ist. Fällt nun ein Transistor aus, ändert sich die Aussteuerung der verbleibenden Transistoren nur dann, wenn das die Regelung bestimmende Teilsystem betroffen ist. Selbst dann ist die Änderung nur gering, da alle Istwert-Detektoren nahezu die gleiche Signalstärke liefern. Das System versagt erst, wenn in allen mit einem Istwert-Detektor ausgestatteten Teilsystemen je mindestens ein Transistor ausgefallen ist.One solution to this problem is, for example, that actual value detectors behind several sub-amplifiers of the same output power decoupled via diodes are connected to the control amplifier, that the sub-amplifier with the largest output signal determines the scheme. As partial amplifiers, parallel-connected transistor pairs are preferably used via 3 dB directional couplers, since their RF output power is almost independent of the magnitude of the load resistance. If a transistor now fails, the modulation of the remaining transistors only changes if the subsystem determining the regulation is affected. Even then, the change is small, as all actual value detectors deliver nearly the same signal strength. The system only fails if at least one transistor has failed in all subsystems equipped with an actual-value detector.

Es gibt allerdings Systeme, bei welchen die Anwendung des oben dargestellten Prinzips nicht möglich ist, weil es keine entsprechenden Teilverstärker gleicher Ausgangsleistung gibt. Insbesondere bei Doherty-Verstärkern ist dies der Fall. Um hier eine gewisse Toleranz gegenüber Transistorausfällen zu erreichen, kann der Stellbereich des Regelverstärkers so begrenzt werden, dass die bei Transistorausfall auftretende Übersteuerung der intakten Transistoren nicht zu deren Ausfall führen kann. Der dabei zu berücksichtigende Bereich muss jedoch so groß sein, dass Änderungen der Verstärkung, die durch die Betriebserwärmung des Verstärkers sowie den zulässigen Temperaturbereich bedingt sind, sowie Änderung des Eingangssignals sicher ausgeglichen werden können.However, there are systems in which the application of the above principle is not possible, because there are no corresponding sub-amplifier of the same output power. This is especially the case with Doherty amplifiers. In order to achieve a certain tolerance in this case with respect to transistor failures, the adjustment range of the control amplifier can be limited so that the overdriving of the intact transistors occurring in the event of a transistor failure can not lead to their failure. However, the range to be taken into account must be so large that it is possible to compensate for the changes in the amplification caused by the operational warming of the amplifier and the permissible temperature range as well as the change in the input signal.

Außerdem unterliegt die Verstärkung über Frequenz und Exemplar einer nicht unerheblichen Streuung, sodass 3-5 dB schnell erreicht und überschritten sind. Damit ist eine fest einstellbare Beschränkung des Stellbereichs nahezu wirkungslos, wenn sie nicht Frequenz- und Exemplarindividuell gestaltet wird. Dies ist beispielsweise mittels einer Look-up-Tabelle möglich. Solche Lösungen erfordern jedoch einen umfangreichen Abgleichvorgang, bei welchem der Frequenzgang und Eigenschaften des individuellen Geräts gemessen und berücksichtigt werden. Dies ist aufwendig und berücksichtigt Temperatureinflüsse nicht. Diese müssen über feste Kennlinien unter Berücksichtigung der gemessen Temperatur kompensiert werden. Diese Gesamtlösung ist sehr kompliziert und intolerant gegenüber alterungsbedingten Veränderungen.In addition, the amplification over frequency and specimen is subject to a considerable dispersion, so that 3-5 dB are reached and exceeded quickly. Thus, a fixed adjustable restriction of the adjustment range is almost ineffective if it is not designed frequency and copy individual. This is possible, for example, by means of a look-up table. However, such solutions require a comprehensive matching process in which the frequency response and characteristics of the individual device are measured and taken into account. This is expensive and does not take temperature influences into account. These must be compensated by means of fixed characteristic curves taking into account the measured temperature. This overall solution is very complicated and intolerant of age-related changes.

Ein anderer geregelter Hochleistungsverstärker ist aus der US 5,886,575 A bekannt. Aus dieser Druckschrift geht jedoch insbesondere nicht hervor, dass die Regelungsschaltung das Stellglied mit einem maximalen Stellsignal begrenzt.Another regulated high power amplifier is out of the US 5,886,575 A known. However, it is not apparent from this document that the control circuit limits the actuator with a maximum actuating signal.

Der gegenwärtigen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker und ein Verfahren zum Betrieb eines Verstärkers zu zeigen, welche einen geringen Aufwand erfordern und gleichzeitig eine hohe Toleranz gegenüber Ausfällen von Teilverstärkern aufweisen.The present invention has for its object to show an amplifier and a method for operating an amplifier, which require little effort and at the same time have a high tolerance against failures of sub amplifiers.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für den Verstärker durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für das Verfahren zum Betrieb eines Verstärkers durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.The object is achieved according to the invention for the amplifier by the features of independent claim 1 and for the method for operating an amplifier by the features of independent claim 11. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Verstärker weist eine erste Verstärkerschaltung, eine zweite Verstärkerschaltung und eine Regelungsschaltung auf. Die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung sind derart verbunden, dass sich ihre Ausgangssignale zu einem Gesamtausgangssignal kombinieren. Die Regelungsschaltung führt einen Vergleich eines aus dem Gesamtausgangssignal ermittelten Signals und einem Referenzwert durch. Der Verstärker verfügt weiterhin über ein Dämpfungsglied einstellbarer Dämpfung, welches ein Eingangssignal des Verstärkers dämpft. Die Regelungsschaltung erzeugt anhand des Vergleichs ein Stellsignal des Dämpfungsglieds und stellt damit die Dämpfung ein. Die Regelungsschaltung begrenzt das Stellsignal mit einem maximalen Stellsignal.An amplifier according to the invention has a first amplifier circuit, a second amplifier circuit and a control circuit. The first amplifier circuit and the second amplifier circuit are connected such that their output signals combine to form a total output signal. The control circuit performs a comparison of a signal determined from the total output signal and a reference value. The amplifier also has an attenuator of adjustable attenuation which attenuates an input signal of the amplifier. The control circuit generates a control signal of the attenuator based on the comparison and thus sets the attenuation. The control circuit limits the actuating signal with a maximum actuating signal.

Die Regelungsschaltung bestimmt vorzugsweise das maximale Stellsignal zumindest mittelbar aus früheren Stellsignalen. The control circuit preferably determines the maximum control signal at least indirectly from earlier control signals.

Der erfindungsgemäße Verstärker und das erfindungsgemäße Betriebsverfahren basieren bevorzugt auf einer adaptiven Anpassung des Stellbereichs des Regelverstärkers an die momentanen Bedingungen im Regelkreis. Dabei wird ausgenutzt, dass sich Temperatur- und Alterungsbedingte Veränderung der Verstärkung und des Eingangssignals nur langsam vollziehen. Vorteilhafterweise wird die Stellgröße, z.B. die Stellspannung eines Dämpfungsgliedes in langsamen Intervallen erfasst. Die Begrenzung des Stellbereichs ergibt sich aus dem gemessenen Wert zuzüglich einer Differenz, welche bis zur nächsten Messung unter Voraussetzung normaler Temperatur- bzw. Alterungsprozesse nicht überschritten werden darf. D.h. wenn die Stellspannung des Dämpfungsglieds nach dem Einschalten und ersten Einregeln der Ausgangsleistung langsam ansteigt, weil die Verstärkung mit steigender Temperatur sinkt und die Dämpfung des Dämpfungsgliedes verringert werden muss, um die Ausgangsleistung konstant zu halten, steigt die Beschränkung des Stellbereichs langsam mit an.The amplifier according to the invention and the operating method according to the invention are preferably based on an adaptive adaptation of the control range of the control amplifier to the instantaneous conditions in the control loop. It exploits the fact that changes in the gain and the input signal caused by temperature and aging are slow. Advantageously, the manipulated variable, e.g. detects the set voltage of an attenuator at slow intervals. The limitation of the setting range results from the measured value plus a difference, which may not be exceeded until the next measurement under the condition of normal temperature or aging processes. That if the set voltage of the attenuator increases slowly after the power is turned on and the output power is initially adjusted, because the gain decreases with increasing temperature and the attenuation of the attenuator needs to be reduced to keep the output constant, the limitation of the setting range slowly increases.

Bei sprunghaften Änderungen, beispielsweise verursacht durch einen Transistorausfall oder auch sprunghafte Änderungen des Eingangssignals, wird die Anpassung der Beschränkung des Stellbereichs vorzugsweise ausgesetzt. Die Beschränkung des Stellbereichs ist damit voll wirksam. Eine sprunghafte Änderung wird vorzugsweise daran erkannt, dass die zwischen zwei Messwerten des Stellwerts auftretende Änderung größer als zulässig ist. Die Beschränkung des Stellbereichs kann so sicher in einem Bereich gehalten werden, welcher im Fehlerfall eine zu starke Übersteuerung verhindert. Bei Transistorausfall kann der Aussteuerungsanstieg der verbleibenden Transistoren auf < 1dB begrenzt, und damit im Rahmen der oben beschriebenen Systeme mit identischen Verstärkern gehalten werden.In the event of abrupt changes, for example caused by a transistor failure or else sudden changes in the input signal, the adjustment of the limitation of the control range is preferably suspended. The limitation of the adjustment range is thus fully effective. A sudden change is preferably recognized by the fact that the change occurring between two measured values of the manipulated variable is greater than permissible. The restriction of the control range can be kept so safe in a range that prevents too much overdriving in case of error. In the event of transistor failure, the gain increase of the remaining transistors can be limited to <1 dB, and thus be kept within the framework of the systems described above with identical amplifiers.

Vorteilhafterweise kann nun während die Beschränkung des Stellwerts konstant gehalten wird, der Zustand analysiert und die Quelle des Fehlers ermittelt werden. Ist die Ursache beispielsweise ein Transistorausfall, kann ein Sollwert der Ausgangsleistung entsprechend korrigiert werden. Die adaptive Anpassung des Stellbereichs kann anschließend vorzugsweise erneut aufgenommen werden. Bis zum Austausch des defekten Transistors kann das System nun mit reduzierter Leistung weiterarbeiten.Advantageously, while the restriction of the manipulated variable is kept constant, the state can now be analyzed and the source of the error can be determined. If the cause is, for example, a transistor failure, a setpoint of the output power can be corrected accordingly. The adaptive adaptation of the adjustment range can then preferably be resumed. Until the replacement of the defective transistor, the system can now continue to operate at reduced power.

Darüber hinaus kann die adaptive Ermittlung des Stellbereichs bevorzugt immer dann ausgesetzt werden, wenn große Änderungen zu erwarten sind. So bietet es sich beispielsweise an, beim Einschalten und Ausschalten sowie bei Änderungen des Referenzwerts, d.h. der Sollleistung die adaptive Ermittlung des Stellbereichs auszusetzen.In addition, the adaptive determination of the setting range can preferably be suspended whenever large changes are to be expected. For example, it may be useful to turn it on and off and change the reference value, i. the setpoint power to suspend the adaptive determination of the setting range.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers;
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers;
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
  • 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention will be described by way of example with reference to the drawing, in which an advantageous embodiment of the invention is shown. In the drawing show:
  • 1 a first embodiment of the amplifier according to the invention;
  • 2 A second embodiment of the amplifier according to the invention;
  • 3 a first embodiment of the method according to the invention, and
  • 4 A second embodiment of the method according to the invention.

Zunächst wird anhand der 1-2 der Aufbau und die Funktionsweise eines Verstärkers erläutert. Mittels 3-4 wird anschließend die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Identische Elemente wurden zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.First, based on the 1 - 2 the structure and operation of an amplifier explained. through 3 - 4 the mode of operation of the method according to the invention is then shown. Identical elements have not been repeatedly shown and described.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers. Ein Eingangssignal 10 ist einem einstellbaren Dämpfungsglied 11 zugeführt. Dieses ist mit einem Leistungsteiler 12 verbunden, welcher im Ausführungsbeispiel mit einer ersten Verstärkerschaltung 13, einer zweiten Verstärkerschaltung 14 und einer dritten Verstärkerschaltung 15 verbunden ist. Die Verstärkerschaltungen 13, 14, 15 sind mit einem Leistungskombinierer 16 verbunden. Dieser ist über einen Koppler 17 mit einem Leistungsdetektor 19 verbunden. Der Leistungsdetektor 19 ist mit einem Eingang eines Vergleichers 20 verbunden. Mit einem zweiten Eingang des Vergleichers 20 ist eine Steuereinrichtung 21 verbunden. Die Steuereinrichtung 21 verfügt über mehrere Status-Informations-Eingänge 22, 23. Ein Ausgang des Vergleichers 20 ist über eine Diode 24 in Flussrichtung mit einem Eingang des einstellbaren Dämpfungsglieds 11 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 20 ist weiterhin mittels eines Analog-Digital-Wandlers 25 mit einem Eingang der Steuereinrichtung 21 verbunden. Weiterhin ist mit einem Ausgang der Steuereinrichtung 21 ein Digital-Analog-Wandler 26 verbunden, welcher über eine Diode 32 in Flussrichtung mit dem Eingang des Dämpfungsglieds 11 verbunden ist. Darüber hinaus ist mit dem Eingang des Dämpfungsglieds 11 eine Versorgungsspannung 28 über einen Widerstand 27 verbunden. 1 shows a first embodiment of the amplifier according to the invention. An input signal 10 is an adjustable attenuator 11 fed. This is with a power divider 12 connected, which in the embodiment with a first amplifier circuit 13, a second amplifier circuit 14 and a third amplifier circuit 15 connected is. The amplifier circuits 13 . 14 . 15 are with a power combiner 16 connected. This one is via a coupler 17 with a power detector 19 connected. The power detector 19 is with an input of a comparator 20 connected. With a second input of the comparator 20 is a control device 21 connected. The control device 21 has several status information inputs 22 . 23 , An output of the comparator 20 is via a diode 24 in the flow direction with an input of the adjustable attenuator 11 connected. The output of the comparator 20 is still using an analog-to-digital converter 25 with an input of the control device 21 connected. Furthermore, with an output of the control device 21 a digital-to-analog converter 26 connected, which via a diode 32 in the flow direction with the input of the attenuator 11 connected is. In addition, with the input of the attenuator 11 a supply voltage 28 about a resistance 27 connected.

Das Eingangssignal 10 wird von dem Dämpfungsglied 11 in Abhängigkeit eines Stellsignals gedämpft und dem Leistungsteiler 12 zugeführt. Dieser teilt das gedämpfte Eingangssignal und führt es den Verstärkerschaltungen 13, 14, 15 zu. Diese verstärken das Signal und führen es dem Kombinierer 16 zu, welcher die verstärkten Teilsignale zu einem Gesamtausgangssignal 18 kombiniert. Über den Koppler 17 wird das Gesamtausgangssignal 18 dem Detektor 19 zusätzlich zugeführt. Der Detektor 19 bestimmt die Leistung des Gesamtausgangssignals und überträgt ein der Leistung des Gesamtausgangssignals entsprechendes Signal an den Vergleicher 20. Dieser vergleicht dieses Signal mit einem Referenzwert 30, welcher ihm von der Steuereinrichtung 21 zugeführt wird. In Abhängigkeit des Vergleichs erzeugt der Vergleicher 20 ein gegenwärtiges (aktuelles) Stellsignal 29, welches über die Diode 24 dem Eingang des einstellbaren Dämpfungsglieds 11 zugeführt wird. Der Analog-Digital-Wandler 25 digitalisiert das gegenwärtige Stellsignal 29 und führt es der Steuereinrichtung 21 zu. Die Steuereinrichtung 21 vergleicht dieses digitalisierte Signal mit einem digitalen maximalen Stellsignal. Ist das gegenwärtige Stellsignal 29 geringer als das maximale Stellsignal ändert sie das maximale Stellsignal, indem sie zu dem gegenwärtigen Stellsignal 29 einen fest vorgegebenen Wert addiert. Ist jedoch das gegenwärtige Stellsignal 29 höher als das maximale Stellsignal, so belässt sie das maximale Stellsignal bei seinem gegenwärtigen Wert.The input signal 10 is from the attenuator 11 attenuated in response to a control signal and the power divider 12 fed. This divides the attenuated input signal and leads it to the amplifier circuits 13 , 14, 15 too. These amplify the signal and guide it combiners 16 to which the amplified sub-signals to a total output signal 18 combined. Via the coupler 17, the total output signal 18 the detector 19 additionally supplied. The detector 19 determines the power of the overall output signal and transmits a signal corresponding to the power of the overall output signal to the comparator 20 , This compares this signal with a reference value 30 which him from the controller 21 is supplied. Depending on the comparison, the comparator generates 20 a current (current) control signal 29 which is via the diode 24 the input of the adjustable attenuator 11 is supplied. The analog-to-digital converter 25 digitizes the current control signal 29 and leads it to the controller 21 to. The control device 21 compares this digitized signal with a digital maximum control signal. Is the current control signal 29 less than the maximum control signal, it changes the maximum control signal by going to the current control signal 29 adds a fixed value. Is however the current control signal 29 higher than the maximum actuating signal, it leaves the maximum actuating signal at its current value.

Weiterhin gibt die Steuereinrichtung 21 das maximale Stellsignal in digitalisierter Form an den Digital-Analog-Wandler 26 aus, welcher es in ein analoges Signal wandelt. Über die Diode 32 wird das maximale Stellsignal dem Eingang des Dämpfungsglieds 11 zugeführt. Durch die Versorgungspannung 28, welche über den Widerstand 27 ebenfalls dem Eingang des Dämpfungsglieds 11 zugeführt wird, bildet sich am Eingang des Dämpfungsglieds 11 eine Spannung aus, welche dem niedrigeren Wert aus der Gruppe des gegenwärtigen Stellsignals 29 und des maximalen Stellsignals entspricht. Es ist somit sichergestellt, dass das Dämpfungsglied höchstens eine Dämpfung im Rahmen des maximalen Stellsignals durchführt.Furthermore, the control device 21 the maximum control signal in digitized form to the digital-to-analog converter 26 out, which converts it into an analog signal. About the diode 32 the maximum actuating signal is the input of the attenuator 11 fed. By the supply voltage 28 which about the resistance 27 also the input of the attenuator 11 is supplied forms at the input of the attenuator 11 a voltage which is the lower value from the group of the current control signal 29 and the maximum actuating signal corresponds. It is thus ensured that the attenuator performs at most one attenuation in the context of the maximum control signal.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers. Hier wird lediglich die Verschaltung der Steuereinrichtung 41, des Vergleichers 40, des Analog-Digital-Wandlers 45 und des Digital-Analog-Wandlers 46 gezeigt. Im Übrigen entspricht die Schaltung der Schaltung aus 1. Bei der hier gezeigten Schaltung kann auf die Dioden 24 und 32 und auf die Versorgungsspannung 28 und den Widerstand 27 verzichtet werden. Dies reduziert die Komplexität signifikant. Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 46 wird hier als Versorgungsspannung dem Vergleicher 40 zugeführt. Dies führt dazu, dass der Vergleicher 40 als maximales Ausgangssignal das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 46, welches dem maximalen Stellsignal aus 1 entspricht, ausgeben kann. 2 shows a second embodiment of the amplifier according to the invention. Here only the interconnection of the control device 41 , the comparator 40, the analog-to-digital converter 45 and the digital-to-analog converter 46 shown. Incidentally, the circuit corresponds to the circuit 1 , In the circuit shown here can be on the diodes 24 and 32 and on the supply voltage 28 and the resistance 27 be waived. This significantly reduces the complexity. The output signal of the digital-to-analogue converter 46 is here as supply voltage to the comparator 40 fed. This causes the comparator 40 as the maximum output signal, the output signal of the digital-to-analog converter 46 , which indicates the maximum actuating signal 1 corresponds, can spend.

Die Dioden 24 und 32 aus 1 erzeugen darüber hinaus einen arbeitspunktabhängigen Spannungsabfall in dem gegenwärtigen Stellsignal 29 und dem maximalen Stellsignal. Dies sorgt für eine gewisse Ungenauigkeit. Diese Ungenauigkeit wird bei dem Verstärker nach 2 durch den Verzicht auf die Dioden 24, 32 vermieden. Hier muss lediglich berücksichtigt werden, dass der Vergleicher 40 gegenüber seiner Versorgungsspannung einen geringfügig reduzierten maximalen Wert ausgeben kann. Die Steuereinrichtung 41 kompensiert dies durch Addition eines zusätzlichen fest vorgegebenen Werts zu dem maximalen Stellsignal, welches sie dem Digital-Analog-Wandler 46 zuführt. Vorteilhafterweise ist der Vergleicher 40 derart ausgeführt, dass sein Ausgangssignal möglichst nahe bei der Versorgungsspannung liegen kann. Eine Kompensation ist dann nicht notwendig.The diodes 24 and 32 out 1 In addition, they produce an operating point dependent voltage drop in the current control signal 29 and the maximum control signal. This provides for a degree of inaccuracy. This inaccuracy is in the amplifier after 2 by doing without the diodes 24 . 32 avoided. Here it only has to be considered that the comparator 40 can output a slightly reduced maximum value compared to its supply voltage. The control device 41 compensates this by adding an additional fixed value to the maximum control signal, which they the digital-to-analog converter 46 supplies. Advantageously, the comparator 40 implemented such that its output signal can be as close to the supply voltage. Compensation is then not necessary.

In 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Verstärkers gezeigt. In einem ersten Schritt 50 wird die gesamte Ausgangsleistung des Verstärkers bestimmt. In einem zweiten Schritt 51 wird diese Gesamtausgangsleistung mit einem Referenzwert verglichen. Ein gegenwärtiges Stellsignal wird in einem dritten Schritt 52 anhand des Vergleichs bestimmt. In einem vierten Schritt 53 wird das im dritten Schritt 52 bestimmte gegenwärtige Stellsignal durch ein maximales Stellsignal limitiert. Bzgl. der Bestimmung des maximalen Stellsignals wird auf die Ausführungen zu 4 verwiesen.In 3 a first embodiment of the inventive method for operating an amplifier is shown. In a first step 50 the total output power of the amplifier is determined. In a second step 51 this total output power is compared with a reference value. A current control signal is in a third step 52 determined by comparison. In a fourth step 53 that will be the third step 52 certain current control signal is limited by a maximum control signal. Concerning. the determination of the maximum actuating signal is applied to the explanations 4 directed.

In einem fünften Schritt 54 wird ein Eingangssignal des Verstärkers in Abhängigkeit von dem limitierten gegenwärtigen Stellsignals gedämpft. Die Schritte 50 bis 54 werden in einer Regelschleife wiederholt, solange der Verstärker in Betrieb ist. Die Wiederholung kann jedoch, wie im Folgenden beschrieben, ausgesetzt werden.In a fifth step 54 An input signal of the amplifier is attenuated in response to the limited current control signal. The steps 50 to 54 are repeated in a closed loop while the amplifier is operating. Repetition may, however, be suspended as described below.

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Verstärkers. In einem ersten Schritt 60 wird ein gegenwärtiges Stellsignal gemessen. In einem zweiten Schritt 61 wird das gegenwärtige Stellsignal mit einem maximalen Stellsignal verglichen. Ist das gegenwärtige Stellsignal kleiner als das maximale Stellsignal, wird in einem dritten Schritt 62 ein neues maximales Stellsignal bestimmt, indem zu dem gegenwärtigen Stellsignal ein vorgegebener Wert addiert wird. Dieser Wert ist derart gewählt, dass thermische Einflüsse und alterungsbedingte Einflüsse ausgeglichen werden können. Nach der Bestimmung des neuen maximalen Stellsignal wird mit dem ersten Schritt 60 fortgefahren. Dabei wird zwischen dem dritten Schritt 62 und dem ersten Schritt 60 für eine bestimmte Zeit τ gewartet. Je größer τ gewählt wird, desto länger wird bis zur Bestimmung eines neuen maximalen Stellsignals gewartet. 4 shows a second embodiment of the inventive method for operating an amplifier. In a first step 60 a current control signal is measured. In a second step 61 the current control signal is compared with a maximum control signal. If the current actuating signal is smaller than the maximum actuating signal, in a third step 62 determines a new maximum control signal by adding a predetermined value to the current control signal. This value is chosen so that thermal influences and age-related influences can be compensated. After the determination of the new maximum control signal becomes the first step 60 continued. It is between the third step 62 and the first step 60 waited for a certain time τ. The larger τ is selected, the longer it is waited until the determination of a new maximum control signal.

Ist beim zweiten Schritt 61 jedoch das gegenwärtige Stellsignal größer als das maximale Stellsignal, so wird mit dem vierten Schritt 63 fortgefahren. Das maximale Stellsignal wird konstant gehalten. In einem fünften Schritt 64 wird nun der Verstärker überprüft. D.h. es werden beispielsweise sämtliche Teilverstärker auf Funktionsfähigkeit überprüft. Ergibt sich eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit, z.B. durch einen defekten Transistor, so wird in einem sechsten Schritt 65 abhängig von dem Resultat der Überprüfung aus Schritt 64 nach Maßgabe der noch möglichen Ausgangsleistung, beispielsweise gegeben durch die Zahl noch intakter Transistoren, ein neuer Referenzwert, mit welchem das gesamte Ausgangssignal des Verstärkers verglichen wird, bestimmt. Anschließend wird mit dem ersten Schritt 60 fortgefahren. Zeigt sich jedoch in dem fünften Schritt 64 keine Einschränkung der Funktionsfähigkeit, so wird mit dem dritten Schritt 62 fortgefahren.Is at the second step 61 However, the current control signal is greater than the maximum control signal, so is the fourth step 63 continued. The maximum actuating signal is kept constant. In a fifth step 64 Now the amplifier is checked. This means, for example, that all subamplifiers are checked for functionality. If there is a restriction of the functionality, eg due to a defective transistor, then in a sixth step 65 depending on the result of the check out step 64 in accordance with the still possible output power, for example given by the number of still intact transistors, a new reference value, with which the entire output signal of the amplifier is compared determined. Subsequently, with the first step 60 continued. But it shows up in the fifth step 64 No limitation of functionality, so comes the third step 62 continued.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Eine beliebige Anzahl von Teilverstärkern kann eingesetzt werden. Auch können Verstärker eingesetzt werden, welche nicht Doherty-Verstärker sind. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Any number of sub amplifiers can be used. Also amplifiers can be used, which are not Doherty amplifier. All features described above or features shown in the figures can be combined with each other in any advantageous manner within the scope of the invention.

Claims (17)

Verstärker mit einer ersten Verstärkerschaltung (13), zumindest einer zweiten Verstärkerschaltung (14) und einer Regelungsschaltung (31), wobei die erste Verstärkerschaltung (13) und die zweite Verstärkerschaltung (14) derart verbunden sind, dass sich ihre Ausgangssignale zu einem Gesamtausgangssignal (18) kombinieren, und wobei die Regelungsschaltung (31) einen Vergleich eines aus dem Gesamtausgangssignal (18) ermittelten Signals mit einem Referenzwert (30) durchführt, wobei der Verstärker weiterhin über ein Dämpfungsglied (11) einstellbarer Dämpfung verfügt, welches ein Eingangssignal (10) des Verstärkers dämpft, wobei die Regelungsschaltung (31) anhand des Vergleichs ein Stellsignal (29) des Dämpfungsglieds (11) erzeugt und damit die Dämpfung einstellt, und wobei die Regelungsschaltung (31) das Stellsignal (29) mit einem maximalen Stellsignal begrenzt.Amplifier having a first amplifier circuit (13), at least one second amplifier circuit (14) and a control circuit (31), wherein the first amplifier circuit (13) and the second amplifier circuit (14) are connected such that their output signals combine to form a total output signal (18), and wherein the control circuit (31) performs a comparison of a signal determined from the total output signal (18) with a reference value (30), the amplifier further comprising an attenuator (11) of adjustable attenuation which attenuates an input signal (10) of the amplifier, wherein the control circuit (31) based on the comparison generates a control signal (29) of the attenuator (11) and thus sets the attenuation, and wherein the control circuit (31) limits the actuating signal (29) with a maximum actuating signal. Verstärker nach Anspruch 1 wobei die Regelungsschaltung (31) das maximale Stellsignal zumindest mittelbar aus früheren Stellsignalen (29) bestimmt.Amplifier after Claim 1 wherein the control circuit (31) determines the maximum control signal at least indirectly from previous control signals (29). Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regelungsschaltung (31) das maximale Stellsignal derart einstellt, dass eine Überlastung der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) ausgeschlossen ist.Amplifier after Claim 1 or 2 , wherein the control circuit (31) sets the maximum control signal such that an overload of the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14) is excluded. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Regelungsschaltung (31) das maximale Stellsignal regelmäßig aktualisiert.Amplifier after one of Claims 1 to 3 wherein the control circuit (31) regularly updates the maximum control signal. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Regelungsschaltung (31) bei der Bestimmung des maximalen Stellsignals den gegenwärtigen Wert des Stellsignals (29) berücksichtigt.Amplifier after one of Claims 1 to 4 wherein the control circuit (31) takes into account the current value of the control signal (29) when determining the maximum control signal. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Regelungsschaltung (31) das maximale Stellsignal durch Addition eines vorgegebenen Werts zu dem gegenwärtigen Stellsignal (29) bestimmt, wenn das gegenwärtige Stellsignal (29) das maximale Stellsignal nicht überschreitet, und wobei die Regelungsschaltung (31) das maximale Stellsignal konstant hält, wenn das gegenwärtige Stellsignal (29) das maximale Stellsignal überschreitet.Amplifier after one of Claims 1 to 5 wherein the control circuit (31) determines the maximum control signal by adding a predetermined value to the current control signal (29) if the current control signal (29) does not exceed the maximum control signal, and wherein the control circuit (31) holds the maximum control signal constant, when the current actuating signal (29) exceeds the maximum actuating signal. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Regelungsschaltung (31) einen Vergleicher (20, 40), eine Steuereinrichtung (21, 41), einen Analog-Digital-Wandler (25, 45) und einen Digital-Analog-Wandler (26, 46) beinhaltet, wobei die Steuereinrichtung (21, 41) den Referenzwert (30) erzeugt und dem Vergleicher (20, 40) zuführt, wobei der Vergleicher (20, 40) den Referenzwert (30) mit einem vom dem Gesamtausgangssignal (18) abgeleiteten Signal vergleicht und das Stellsignal (29) erzeugt, wobei der Analog-Digital-Wandler (25, 45) das Stellsignal (29) erfasst und der Steuereinrichtung (21, 41) zuführt, wobei die Steuereinrichtung (21, 41) anhand des erfassten Stellsignals (29) das maximale Stellsignal bestimmt, und wobei die Steuereinrichtung (21, 41) mittels des Digital-Analog-Wandlers (26, 46) das von dem Vergleicher (20, 40) erzeugte Stellsignal (29) auf das maximale Stellsignal begrenzt.Amplifier after one of Claims 1 to 6 wherein the control circuit (31) includes a comparator (20, 40), a controller (21, 41), an analog-to-digital converter (25, 45) and a digital-to-analog converter (26, 46) Control means (21, 41) generates the reference value (30) and supplies it to the comparator (20, 40), the comparator (20, 40) comparing the reference value (30) with a signal derived from the total output signal (18) and the actuating signal (30) 29), wherein the analog-to-digital converter (25, 45) detects the control signal (29) and the control means (21, 41) supplies, wherein the control means (21, 41) based on the detected control signal (29), the maximum control signal determined, and wherein the control means (21, 41) by means of the digital-to-analog converter (26, 46) limits the control signal (29) generated by the comparator (20, 40) to the maximum control signal. Verstärker nach Anspruch 7, wobei ein Stellsignaleingang des Dämpfungsglieds (11) mit dem Analog-Digital-Wandler (25) und mittels einer ersten Diode (24) mit einem Ausgang des Vergleichers (20) verbunden ist, wobei der Stellsignaleingang des Dämpfungsglieds (11) mittels einer zweiten Diode (32) mit dem Digital-Analog-Wandler (26) verbunden ist, und wobei der Stellsignaleingang des Dämpfungsglieds (11) mittels eines ohmschen Widerstands (27) mit einer Versorgungsspannung (28) verbunden ist.Amplifier after Claim 7 , wherein a control signal input of the attenuator (11) to the analog-to-digital converter (25) and by means of a first diode (24) connected to an output of the comparator (20), wherein the control signal input of the attenuator (11) by means of a second diode (32) is connected to the digital-to-analog converter (26), and wherein the control signal input of the attenuator (11) by means of an ohmic resistor (27) to a supply voltage (28) is connected. Verstärker nach Anspruch 7, wobei ein Ausgang des Vergleichers (40) mit einem Stellsignaleingang des Dämpfungsglieds verbunden ist, wobei der Digital-Analog-Wandler (46) mit einem Versorgungsspannungseingang des Vergleichers (40) verbunden ist, und wobei ein Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers (46) als Versorgungsspannung des Vergleichers (40) wirkt.Amplifier after Claim 7 wherein an output of the comparator (40) is connected to a control signal input of the attenuator, wherein the digital-to-analog converter (46) with a supply voltage input of the comparator (40) is connected, and wherein an output signal of the digital-to-analog converter (46) acts as the supply voltage of the comparator (40). Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Regelungsschaltung (31) derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten des maximalen Stellsignals durch das gegenwärtige Stellsignal (29) eine Überprüfung der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) durchführt, und wobei die Regelungsschaltung (31) bei Ausfall der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) den Referenzwert (30) neu festlegt.Amplifier after one of Claims 1 to 9 in that the control circuit (31) is designed such that it checks the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14) when the maximum control signal is exceeded by the current control signal (29), and wherein the control circuit (31 ) Defines the reference value (30) in case of failure of the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14). Verfahren zum Betreiben eines Verstärkers mit einer ersten Verstärkerschaltung (13) und zumindest einer zweiten Verstärkerschaltung (14), wobei die Ausgangssignale der ersten Verstärkerschaltung (13) und der zweiten Verstärkerschaltung (14) zu einem Gesamtausgangssignal (18) kombiniert werden, wobei ein Vergleich eines aus dem Gesamtausgangssignal (18) ermittelten Signals und einem Referenzwert (30) durchgeführt wird, wobei anhand des Vergleichs ein Stellsignal (29) erzeugt wird, mittels welchem eine Dämpfung eines Eingangssignals (10) des Verstärkers eingestellt wird, und wobei das Stellsignal (29) durch ein maximales Stellsignal begrenzt wird.Method for operating an amplifier with a first amplifier circuit (13) and at least one second amplifier circuit (14), wherein the output signals of the first amplifier circuit (13) and the second amplifier circuit (14) are combined to form a total output signal (18), wherein a comparison of a signal determined from the total output signal (18) and a reference value (30) is performed, wherein based on the comparison, a control signal (29) is generated, by means of which an attenuation of an input signal (10) of the amplifier is set, and wherein the actuating signal (29) is limited by a maximum actuating signal. Verfahren nach Anspruch 11 wobei das maximale Stellsignal zumindest mittelbar aus früheren Stellsignalen (29) bestimmt wird.Method according to Claim 11 wherein the maximum control signal is at least indirectly determined from previous control signals (29). Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das maximale Stellsignal derart eingestellt wird, dass eine Überlastung der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) ausgeschlossen ist.Method according to Claim 11 or 12 , wherein the maximum control signal is set such that an overload of the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14) is excluded. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 13, wobei das maximale Stellsignal regelmäßig aktualisiert wird.Method according to one of Claims 11 or 13 , wherein the maximum actuating signal is updated regularly. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei bei der Bestimmung des maximalen Stellsignals der gegenwärtige Wert des Stellsignals (29) berücksichtigt wird.Method according to one of Claims 11 to 14 , wherein in the determination of the maximum control signal, the current value of the control signal (29) is taken into account. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das maximale Stellsignal durch Addition eines vorgegebenen Werts zu dem gegenwärtigen Stellsignal (29) bestimmt wird, wenn das gegenwärtige Stellsignal das maximale Stellsignal nicht überschreitet, und wobei das maximale Stellsignal konstant gehalten wird, wenn das gegenwärtige Stellsignal (29) das maximale Stellsignal überschreitet.Method according to one of Claims 11 to 15 wherein the maximum actuating signal is determined by adding a predetermined value to the current actuating signal (29) if the current actuating signal does not exceed the maximum actuating signal, and wherein the maximum actuating signal is kept constant if the current actuating signal (29) exceeds the maximum actuating signal , Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei bei Überschreiten des maximalen Stellsignals durch das gegenwärtige Stellsignal (29) eine Überprüfung der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) durchgeführt wird, und wobei bei Ausfall der ersten Verstärkerschaltung (13) und/oder der zweiten Verstärkerschaltung (14) der Referenzwert (30) neu festlegt wird.Method according to one of Claims 11 to 16 , wherein when the maximum control signal is exceeded by the current control signal (29), a check of the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14) is performed, and wherein in case of failure of the first amplifier circuit (13) and / or the second amplifier circuit (14) the reference value (30) is redefined.
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