DE1297705B - Mehrstufige Verstaerkeranordnung mit selbsttaetiger Regelung - Google Patents

Mehrstufige Verstaerkeranordnung mit selbsttaetiger Regelung

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DE1297705B
DE1297705B DE1966S0101902 DES0101902A DE1297705B DE 1297705 B DE1297705 B DE 1297705B DE 1966S0101902 DE1966S0101902 DE 1966S0101902 DE S0101902 A DES0101902 A DE S0101902A DE 1297705 B DE1297705 B DE 1297705B
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DE
Germany
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control
voltage
regulation
amplifier stage
amplifier
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Pending
Application number
DE1966S0101902
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English (en)
Inventor
Arnous
Dipl-Ing Heinz
Langecker Karl
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
    • H03G3/3068Circuits generating control signals for both R.F. and I.F. stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/72Gated amplifiers, i.e. amplifiers which are rendered operative or inoperative by means of a control signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

  • Der Sinn einer automatischen Verstärkungsregelung bei Fernsehgeräten und anderen Verstärkeranordnungen ist die Konstanthaltung des Signals am Verstärkerausgang bei schwankenden Antennenspannungen. Darüber hinaus ist auch Vorsorge zu treffen, daß über den ganzen in Frage kommenden Antennenspannungsbereich keine das Signal verformende Übersteuerung der Verstärkerstufen auftritt. Besteht die Möglichkeit, daß mehrere Signale verschiedener Sender in den Empfänger gelangen, dann muß die Verstärkungsregelung so ausgelegt werden, daß auch die nichtlinearen Übersprechstörungen (Kreuzmodulation, Intermodulation, Oberwellenmischung) möglichst klein bleiben.
  • Die Bezugsgröße aller Regelschaltungen ist die gewünschte Ausgangsgröße. Weicht diese Ausgangsgröße vom Sollwert ab, dann soll sie automatisch auf ihren ursprünglichen Wert zurückgeführt werden. Das bedeutet, daß Regelglieder vorhanden sein müssen, die von der Größe der Abweichung beeinfußt werden. Auf ein Fernsehgerät übertragen, ist die Ausgangsgröße das Videosignal an der Bildröhre, die Regelglieder sind Regelröhren oder Regeltransistoren.
  • üblicherweise wird in den Geräten eine sogenannte Rückwärtsregelung verwendet. In diesem Falle erfolgt die Beeinflussung der Ausgangsgröße durch Regelglieder, die entgegengesetzt zur Verstärkungsrichtung arbeiten. Dadurch ist nie eine volle Ausregelung möglich. Es muß vielmehr immer ein Restfehler verbleiben, der je nach Auslegung der Regeleinrichtung ein bestimmtes Verhältnis zur Ausgangsgröße hat. Je größer dieses Verhältnis gemacht werden kann, um so geringer werden die Schwankungen der Ausgangsgröße.
  • Bei Fernsehgeräten muß der Regelbereich etwa 70 bis 80 dB betragen, wobei die Ausgangsgröße möglichst auf 5 % konstant gehalten werden soll. Zweckmäßig läßt man mit steigender Antennenspannung die Ausgangsgröße des Verstärkers bis zu einem bestimmten Schwellwert (nahe dem Sollwert) ansteigen, nach dessen überschreitung erst die Regelung einsetzt. Die Differenzgröße nach überschreiten dieses Schwellwertes wird als Stellgröße - je nach Bedarf zusätzlich verstärkt - zur Beeinflussung der Regelglieder benutzt. Aus den Regelkennlinien der Regelglieder läßt sich nun die erforderliche Regelgröße für jeden Abregelungszustand ermitteln. Aus der maximal zulässigen Differenz zwischen der Ausgangsgröße und deren Schwellwert sowie der für die Regelglieder erforderlichen Regelgröße kann die eventuell notwendige Verstärkung ermittelt werden.
  • Da die Kennlinien der Regelglieder überwiegend einen nichtlinearen Verlauf haben, muß man für die Bestimmung der Verstärkung einen Punkt im »flachen« Bereich dieser Kennlinien herausziehen. Dann wird natürlich für steilere Kennlinienstücke die relative Änderung der Ausgangsgröße geringer als gefordert. Eine Überregelung, das ist eine Umkehr der Regelung, kann in rückwärts geregelten Systemen bekanntlich nicht auftreten. Wichtig ist für eine sehr steile Regelung, daß die Zeitkonstante für die Gewinnung der Regelgröße um ein Mehrfaches kleiner ist als die der Regelglieder, um Regelschwingungen zu vermeiden.
  • Bei mehreren Regelgliedern in einem Verstärkungszug sind die einzelnen Regelkennlinien zu addieren. Dazu sind die Betriebskennlinien heranzuziehen, die sich durch die Schaltung des einzelnen Regelgliedes ergeben.
  • Die Ausgangsgröße für die Regelautomatik in Fernsehgeräten ist, wie bereits bemerkt, die Videospannung an der Bildröhre. Aus ihr (oder einem Teil davon) wird nach überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes die Nachstellspannung gewonnen. Diese wird gegebenenfalls zunächst einem Regelverstärker zugeführt, der am Ausgang die für die Regelglieder erforderliche Spannung bzw. Regelleistung zur Verfügung stellt. Letztere wird dann über entsprechende Netzwerke entweder direkt oder nach einer Einsatzverzögerung den Regelgliedern zugeführt. Die Aufteilung richtet sich nach bestimmten Forderungen an die Regelcharakteristik des Gerätes. Gewöhnlich erstreckt sich dabei die Regelung auf den Vorstufentransistor im Tuner und auf die erste (gegebenenfalls auch auf die zweite) Zwischenfrequenzverstärkerstufe. Mit Rücksicht auf eine gute Empfindlichkeit des Empfängers wird im allgemeinen die Gesamtverstärkung so ausgelegt, daß bei 20 bis 50 [,V Signalspannung am Eingang des Gerätes die volle Aussteuerung der Bildröhre gewährleistet ist. Gleichzeitig wird bei dieser Signalspannung der Einsatzpunkt für die Regelautomatik und damit auch der Beginn der ZF-Verstärkungsregelung erreicht.
  • Das Rausch-Signal-Verhältnis ergibt bei dieser Eingangsspannung - legt man eine Empfängerrauschspannung äquivalent 5 l,V Antennenspannung zugrunde - noch ein unbefriedigendes Bild. Für ein praktisch rauschfreies Bild rechnet man mit etwa 40 dB Rausch-Signal-Verhältnis, das bei etwa 0,5 mV Antennenspannung zu erreichen ist. Voraussetzung hierfür ist, daß bis zu dieser Antennenspannung der Tuner mit voller Verstärkung, also mit optimalen Rauscheigenschaften arbeitet. Erst bei größeren Antennenspannungen wird auch der Tuner zur Regelung der Gesamtverstärkung herangezogen. Die Verteilung der Verstärkungsabregelung auf ZF-Verstärker und Tuner sollte dann so erfolgen, daß dem Tuner mit Rücksicht auf optimale Kreuzmodulationsfestigkeit ein möglichst hoher Regelanteil zugeteilt wird. Diese Probleme sind an sich im Prinzip gelöst, verlangen aber zu ihrer Lösung einen großen schalttechnischen Aufwand, insbesondere dann, wenn die einzelnen zu regelnden Verstärkerstufen stark unterschiedliche Kennlinien haben. Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Probleme schalttechnisch mit möglichst geringem Aufwand zu lösen.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige Verstärkeranordnung mit selbsttätiger Regelung, bei der die Regelung einer vorangehenden Verstärkerstufe so lange unterdrückt wird, bis mindestens eine folgende Verstärkerstufe einen gewünschten Regelgrad erreicht hat und sich erst dann die Regelung der ersten Verstärkerstufe einschaltet, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuerelektroden der vorangehenden Verstärkerstufe einerseits und der nachfolgenden Verstärkerstufe andererseits gleichstrommäßig über je einen Widerstand mit der Regelspannungsquelle verbunden sind und daß zwischen den beiden Steuerelektroden zwei gleichsinnig in Reihe geschaltete Dioden liegen, deren Verbindungspunkt mit einer einstellbaren Gleichspannungsquelle verbunden ist.
  • Für Fernsehempfänger bedeutet die Anwendung der Erfindung folgende Struktur: Bei steigender Antennenspannung wird zuerst die ZF-Verstärkung geregelt. Erst nach Erreichung eines vorgegebenen Einsatzpunktes, der mit Hilfe der einstellbaren Spannungsquelle Ub festgelegt wird, wird die Regelung der Zwischenfrequenzverstärkung durch die Regelung des Tuners abgelöst. Da die beiden Regelglieder nacheinander und nie gleichzeitig arbeiten, ist die Schaltung völlig unabhängig von den Regelkennlinien der Regelglieder. Damit wird eine erhebliche Vereinfachung gegenüber dem Bekannten erzielt.
  • Die Arbeitsweise der vorgeschlagenen Anordnung wird an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. In F i g. 1 ist ein Beispiel einer der Erfindung entsprechenden Anordnung, in F i g. 2 die erzielte Regelcharakteristik dargestellt. Im Beispielsfall ist die Schaltung unter Verwendung von nichtkomplementären Transistoren aufgebaut, obwohl auch die Verwendung von Elektronenröhren und - wenn auch nicht ganz so einfach - die Verwendung von komplementären Transistoren im Prinzip möglich ist.
  • Die mit der Antennenspannung in bekannter Weise, z. B. durch Steuerung einer nachgeschalteten Verstärker- oder Gleichrichterstufe, von einem Generator G (z. B. einer variablen Gleichspannungsquelle) erzeugte Regelspannung UR gelangt über den Widerstand Ri an die Basis des Zwischenfrequenztransistors TZF und über den Widerstand R2 an die Basis des Tunertransistors TT. Bei dieser Anordnung wird nun dafür gesorgt, daß zunächst nur der Transistor TZF eine mit steigender Antennenspannung zunehmende Regelspannung erhält, die mit dem Erreichen des Einsatzpunktes der Tunerregelung einen konstanten Wert erhält. In diesem Augenblick wird die Tunerregelung aktiv. Um dies zu erreichen, ist gemäß der Erfindung ein Koordinierungsglied Ko, nämlich ein aus den beiden Dioden Di und D2 bestehender Spannungsteiler, vorgesehen. Der Mittelabgriff dieses Spannungsteilers gibt die Vorspannung Ub für die Basiselektrode der beiden Transistoren TZF und TT ab. Als Vermittlungsglied ist das Potentiometer P vorgesehen. Die beiden gleichsinnig und in Serie geschalteten Dioden D, und D2 des Koordinierungsgliedes Ko sind so gepolt, daß ein über sie von der Basis des Transistors TT zur Basis des Transistors TZF fließender Strom nicht gesperrt würde.
  • Die mit der Antennenspannung ansteigende Regelspannung negativer Polarität (für Stromaufwärtsregelung von pnp-Transistoren) gelangt über den Widerstand Ri an die Basis des Zwischenfrequenztransistors TZF. Die Diode D1 ist in diesem Fall in Sperrichtung vorgespannt. Der Transistor TT im Tuner bekommt seine Basisspannung über die in Flußrichtung liegende Diode D2 aus dem einstellbaren Spannungsteiler P. Überschreitet die Regelspannung das Potential des Spannungsteilers P, dann wird Dl leitend und hält die Spannung fest bis auf einen von der verwendeten Diode abhängigen Spannungsrest. Dann sperrt die Diode D2 und gibt damit die Regelspannung für den Tunertransistor TT frei, der daraufhin mit voller Steilheit regelt. Diese Regelverhältnisse gewähren eine Kreuzmodulationsfestigkeit des Tuners, die praktisch an seinem Optimum liegt, und zwar deswegen, weil es mit der erfindungsgemäßen Schaltung in höherem Maße als mit den bekannten Schaltungen gelingt, die Regelung der ZF-Stufe nach dem Einsetzen der Regelung des Tuners festzuhalten.
  • In F i g. 2 ist der Verlauf der an den beiden Transistoren TZ" und TT liegenden Regelspannung im Diagramm in Abhängigkeit vom absoluten Betrag der Regelspannung UR dargestellt. Als Ordinate dient die Summe der an den beiden Transistoren TZF und TT liegenden Regelspannungen. Sie ist mit URT bezeichnet. Die mit UZF bezeichnete Kurve gibt den Verlauf der Regelspannung am Zwischenfrequenzverstärker-Transistor, die mit UT die Regelspannung am Tunertransistor an.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Mehrstufige Verstärkeranordnung mit selbsttätiger Regelung, bei der die Regelung einer vorangehenden Verstärkerstufe so lange unterdrückt wird, bis mindestens eine folgende Verstärkerstufe einen gewünschten Regelgrad erreicht hat und sich erst dann die Regelung der ersten Verstärkerstufe einschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden der vorangehenden Verstärkerstufe (TT) einerseits und der nachfolgenden Verstärkerstufe (TZ") andererseits gleichstrommäßig über je einen Widerstand (R2 bzw. R1) mit der Regelspannungsquelle (G) verbunden sind und daß zwischen den beiden Steuerelektroden zwei gleichsinnig in Reihe geschaltete Dioden (D2, Dl) liegen, deren Verbindungspunkt mit einer einstellbaren Gleichspannungsquelle (Ub, P) verbunden ist.
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