DE1487527B2 - Circuit of an alternating voltage amplifier with * · electronically adjustable passive four-pole - Google Patents
Circuit of an alternating voltage amplifier with * · electronically adjustable passive four-poleInfo
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Description
In der Meßtechnik sind zur genauen Bestimmung oder zum Vergleich von Wechselspannungsgrößen Wechselspannungsverstärker mit definiert umschaltbarem Verstärkungsgrad notwendig. Um eine vielfach verlangte kurze Meßzeit, wie z. B. für automatische Messung, erfüllen zu können, müssen an solche Verstärker außerdem hohe Anforderungen an die Schnelligkeit der Umschaltung gestellt werden.In measurement technology are used for the precise determination or comparison of alternating voltage quantities AC voltage amplifier with a defined gain that can be switched over is necessary. To a multiple Short measurement time required, such as B. for automatic measurement, must be able to meet Such amplifiers also make high demands on the speed of switching.
Es ist bekannt, daß zur Umschaltung der Verstärkung in definierten Stufen Spannungsteiler oder Dämpfungsvierpole (Eichleitungen) benutzt werden. Diese sind jedoch mechanisch oder elektromechanisch zu betätigen und sind deshalb für viele Anwendungen nicht genügend schnell.It is known that to switch the gain in defined stages, voltage divider or Attenuation four-poles (attenuators) can be used. However, these are mechanical or electromechanical to operate and are therefore not fast enough for many applications.
Es ist ferner bekannt, den Verstärkungsgrad durch Umschalten der Arbeitspunkte der Verstärkerelemente zu verändern. Diese Methode ist zwar genügend schnell, ergibt jedoch nicht die genügende Genauigkeit hinsichtlich des Verstärkungsgrades. Außerdem ist in vielen Fällen, insbesondere bei Hochfrequenzverstärkern, mit der Umschaltung des Arbeitspunktes der Verstärkerelemente und der damit verbundenen Änderung der Vierpolkoeffizienten eine unerwünschte Änderung z. B. der Bandbreite, des Phasenganges u. ä. möglich.It is also known to increase the gain by switching the operating points of the amplifier elements to change. Although this method is fast enough, it is not sufficient Accuracy in terms of gain. In addition, in many cases, especially at High-frequency amplifiers, with the switching of the operating point of the amplifier elements and the with it associated change in the quadrupole coefficient an undesirable change z. B. the bandwidth, the phase response, etc. possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronisch betätigbare Verstärkerschaltung zu finden, die die Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und Schnelligkeit des umzuschaltenden Verstärkungsgrades ermöglicht, wobei die Verstärkereigenschaften, wie z. B. Bandbreite und Frequenzgang, nicht oder nur unbedeutend von der Umschaltung beeinflußt werden.The invention is based on the object of finding an electronically operated amplifier circuit, which enables the requirements in terms of accuracy and speed of the gain to be switched, whereby the amplifier properties, such as B. bandwidth and frequency response, not or only insignificantly influenced by the switch will.
Ausgehend von der Schaltung eines Wechselspannungsverstärkers, insbesondere für Hochfrequenz, mit elektronisch einschaltbarem passivem Vierpol, wobei die bei der elektronischen Einschaltung des Vierpols auftretende Änderung der Verstärkereigenschaften nur oder nahezu nur von der Bemessung oder Einstellung des passiven Vierpols bestimmt ist mit unbedeutender Änderung der Verstärkerein- und -ausgangswiderstände wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Signalquelle die Steuerelektroden von zwei aktiven Verstärkerelementen gleichzeitig steuert und durch die Ausgangselektrode des einen Verstärkerelementes wechselstrommäßig mit dem Eingang des Vierpols und die Ausgangselektrode des anderen Verstärkerelements mit dem Ausgang des Vierpols, von dem das verstärkte Ausgangssignal entnommen wird, verbunden ist und daß zwecks Einschaltung des Vierpols den Steuerelektroden eine solch unterschiedliche Steuerspannung zugeführt wird, daß die verstärkende Wirkung des dem Vierpoleingang zugeordneten Verstärkerelementes entfällt und die verstärkende Wirkung des dem Vierpolausgang zugeordneten Verstärkerelementes einsetzt und daß die Gegenkopplung des Verstärkerelementes für die Signalfrequenz einander gleich und so groß bemessen ist, daß durch Änderung der Betriebsparameter der Verstärkerelemente im leitend geschalteten Zustand keine störende Änderung der Verstärkereigenschaften hervorgerufen werden.Based on the circuit of an AC voltage amplifier, especially for high frequency, with electronically switchable passive four-pole, whereby the electronic switch-on of the Four-pole changes in the amplifier properties only or almost only in terms of dimensioning or setting of the passive quadrupole is determined with an insignificant change in the amplifier input and -output resistors is therefore proposed according to the invention that the signal source is the control electrodes controlled by two active amplifier elements at the same time and through the output electrode of the an amplifier element alternating current with the input of the quadrupole and the output electrode of the other amplifier element to the output of the quadrupole from which the amplified output signal is removed, is connected and that for the purpose of switching on the quadrupole the control electrodes one such a different control voltage is supplied that the amplifying effect of the four-pole input assigned amplifier element is omitted and the amplifying effect of the four-pole output associated amplifier element uses and that the negative feedback of the amplifier element for the signal frequency is equal to each other and dimensioned so large that by changing the operating parameters of the amplifier elements when switched on, no disruptive change in the amplifier properties be evoked.
In F i g. 1 und 2 sind die Grundschaltungen der Erfindung mit Transistoren als Verstärkerelemente gezeigt, wobei in der F i g. 1 die Transistoren in Emitterschaltung und in der Fig. 2 in Basisschaltung betrieben werden.In Fig. 1 and 2 are the basic circuits of the invention with transistors as amplifier elements shown, wherein in the F i g. 1 the transistors in common emitter circuit and in FIG. 2 in common base circuit operate.
Der Signalgenerator 1 der Fig. 1 mit der Quellenimpedanz R0 steuert die Steuerelektroden der Transistoren 2 und 3 gleichzeitig. Die Ausgangsklemme 4, von der das verstärkte Signal abgenommen werden kann, ist mit dem Kollektor des Transistors 3 verbunden. Zwischen den Kollektoren der Transistoren 2 und 3 einerseits und den Kollektoren der Transistoren und dem Pluspol der Batterie 5 andererseits ist ein Dämpfungsvierpol 6 eingeschaltet. Mit dem Schalter 7 werden die Basis-EmittergleichspannungenThe signal generator 1 of FIG. 1 with the source impedance R 0 controls the control electrodes of the transistors 2 and 3 at the same time. The output terminal 4, from which the amplified signal can be picked up, is connected to the collector of the transistor 3. Between the collectors of the transistors 2 and 3 on the one hand and the collectors of the transistors and the positive pole of the battery 5 on the other hand, a four-pole attenuation 6 is connected. With the switch 7, the base-emitter DC voltages
ίο der Transistoren so umgeschaltet, daß -entweder Transistor 2 leitend und Transistor 3 gesperrt ist (gezeichnete Schalterstellung) oder Transistor 3 leitend und Transistor 2 gesperrt ist. Es wird eine sehr große Gegenkopplung für die Signalfrequenz angewendet und die gewünschte Verstärkungsgradänderung beim Umschalten durch den Vierpol 6 bestimmt. Dabei ermöglicht die Gegenkopplung, deren Grad in der Schaltung nach F i g. 1 durch den Widerstand 8 und in der Schaltung nach Fig. 2 durch den Widerstandswert der Parallelschaltung aus Widerstand 8 und Quellwiderstand R0 einerseits und andererseits dem Arbeitspunkt des jeweils leitenden Transistors bestimmt wird, die Ausschaltung des Einflusses der Transistorparameter auf die Verstärkung.ίο the transistors switched so that either transistor 2 is conductive and transistor 3 is blocked (switch position shown) or transistor 3 is conductive and transistor 2 is blocked. A very large negative feedback is used for the signal frequency and the desired change in gain when switching is determined by the quadrupole 6. The negative feedback, the degree of which in the circuit according to FIG. 1 is determined by resistor 8 and in the circuit according to FIG. 2 by the resistance value of the parallel connection of resistor 8 and source resistor R 0 on the one hand and the operating point of the respective conductive transistor on the other hand, eliminating the influence of the transistor parameters on the gain.
Wird die Umschaltung der Transistoren 2 und 3 so vorgenommen, daß die Kollektorströme im leitenden Zustand den gleichen oder nahezu den gleichen Wert haben, so ist auch der Gegenkopplungsgrad einander gleich und ebenso der verstärkte Signalwechselstrom des jeweils eingeschalteten Transistors. Durch die Betätigung des mechanischen Schalters 7 kann damit der verstärkte Signalstrom entweder zum Eingang des Dämpfungsvierpols (Transistor 2 leitend) oder zum Ausgang des Dämpfungsvierpols (Transistor 3 leitend) geleitet werden. Die beim Umschalten auftretende Änderung des Verstärkungsgrades, bezogen auf die Ausgangsklemme 4 ist damit nur von der Bemessung des Dämpfungsvierpols 6 abhängig. If the switching of the transistors 2 and 3 is made so that the collector currents in the conductive State have the same or almost the same value, so is the degree of negative feedback equal to each other and likewise the amplified alternating signal current of the respectively switched on transistor. By actuating the mechanical switch 7, the amplified signal current can either be sent to the Input of the attenuation quadrupole (transistor 2 conductive) or to the output of the attenuation quadrupole (Transistor 3 conducting). The change in the gain level that occurs when switching over, based on output terminal 4, is thus only depends on the dimensioning of the quadrupole attenuation 6.
Wird ein symmetrischer, umschaltbarer Dämpfungsvierpol 6 in die Kollektorstromkreise der Transistoren 2 und 3 eingeschaltet und dieser Dämpfungsvierpol mit seinem Wellenwiderstand auf der Eingangsseite (Kollektorstromkreis von Transistor 2) abgeschlossen, so entspricht die elektronisch umschaltbare Verstärkungsänderung genau dem Maß der eingestellten Dämpfung des Dämpfungsvierpols. Dabei ändert sich bei der Umschaltung des Dämpfungswertes (Betätigung des Schalters 7) der Eingangswiderstand der Stufe und der ausgangsseitige Innenwiderstand (bezogen auf die Klemme 4) der Stufe nur unbedeutend, wenn der Wellenwiderstand des Dämpfungsvierpols im Vergleich zum wirksamen Innenwiderstand der Transistoren in der Schaltung sehr klein gewählt wird (je nach Frequenzbereich bis zu einigen kß).If a symmetrical, switchable attenuation quadrupole 6 is switched into the collector circuits of transistors 2 and 3 and this attenuation quadrupole with its characteristic impedance is on the input side (Collector circuit of transistor 2) completed, then corresponds to the electronically switchable Gain change exactly to the amount of the set damping of the four-pole damping. When switching the damping value (actuation of switch 7), the input resistance changes the stage and the internal resistance on the output side (based on terminal 4) of the Stage only insignificant if the wave resistance of the quadrupole attenuation is compared to the effective one The internal resistance of the transistors in the circuit is chosen to be very small (depending on the frequency range up to to some kß).
Die Erfindung gestattet deshalb die definierte Um-U schaltung der Verstärkung bei geringer Beeinflussung der übrigen Übertragungseigenschaften wie z. B.The invention therefore allows the defined U switching of the gain with little influence on the other transmission properties such. B.
Bandbreite und Phasengang.Bandwidth and phase response.
Der besondere Vorteil der Basisschaltung, wie dies in der F i g. 2 dargestellt ist bei Verwendung gleicher Bezugszeichen, wie in der F i g. 1 besteht darin, daß gegenüber der Emitterschaltung ein großer Dämpfungswert des Vierpols 6 bzw. elektronisch umschaltbare Verstärkungsänderung für einen bestimmten zulässigen Fehler erzielt werden kann, insbesondere für höhere Frequenzen.The particular advantage of the basic circuit, as shown in FIG. 2 is shown using the same Reference symbols as in FIG. 1 consists in the fact that there is a large attenuation value compared to the emitter circuit of the quadrupole 6 or electronically switchable gain change for a certain permissible Error can be achieved, especially for higher frequencies.
Claims (7)
für geringere Signalfrequenzen oder kleinere schalt- 20 Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen bare Verstärkungsänderungen, gleichwertig. Sie be- HF-Verstärkerschaltung mit elektronisch umschaltsitzt jedoch den Vorteil eines größeren Eingangs- barer Verstärkungsänderung und extern anzuschlie-Widerstandes bzw. einer größeren Leistungsverstär- ßendem Dämpfungsvierpol 6 (Eichleitung) ist in kung. F i g. 6 dargestellt. Sie entspricht dem in F i g. 2 auf-This fact is based on the different Fig. 1, the transistors 11 and 12, which are not driven by the ratio of the signal currents in the signal collector circuit, are so inserted into the circuit of a transistor 3 when switching from conductive to that when switching through the switch-off state . With the circuit according to ter 7 or by a corresponding switching signal F i g. 1 (emitter circuit) this ratio 5 is the sum of the collector currents of the transistors 2 due to the working steepness of the transistor 3, it is and 11 as well as of 3 and 12 is maintained. For this, because of the negative feedback through 8, relatively small, optimal function is a symmetrical on the one hand and on the other hand determined by the collector base construction of the circuit, ie equality of the resistors 8 capacitance. In the circuit according to FIGS. 2 and 10, the double capacitors 9 and 14 as well as (base circuit), this ratio is required by the full io a replica 13 of the source resistance R 0 under the steepness of the transistor, 3 on the base circuit on the one hand under certain circumstances. This version of the invention and, on the other hand, the collector-emitter capacitance largely prevented at the amplifier output which was determined in the locked state at tat. Since this changeover in the circuits according to FIGS. 1... 4 ratio in the basic circuit usually a significant voltage jump. It is therefore more suitable than emitter circuit, the basic circuit is also for applications in low frequency for larger switchable gain change range. Another advantage of the circuit is that it is more suitable than the emitter circuit, in particular that it compensates for the changes that occur when switching over for higher frequencies. The emitter circuit is the load of the quadrupole 6 by the effective but for many application purposes, in particular the internal resistances of the transistors 2 and 3.
for lower signal frequencies or smaller switching 20 An embodiment of a bar gain changes according to the invention, equivalent. However, it has the advantage of a larger input gain change and a resistor to be connected externally, or a larger power amplifier attenuation quadrupole 6 (attenuator). F i g. 6 shown. It corresponds to that in FIG. 2 on-
verstärkung möglich bei in vielen Fällen ausreichender Genauigkeit der zu schaltenden Verstärkungs- 65 Patentansprüche:
änderung.galvanically isolated. The voltage supply for the As studies have shown, the AnVierpol 6 is indicated by a plus sign. Despite the use of this circuit up to the limit frequency of the above-mentioned condition with regard to the total of transistors 2 and 3 is possible. With the execution resistance of the potentiometer and effective internal circuit, switching times of approximately resistances of the transistors are achieved, a high step 0.5 μβ is realized,
amplification possible with sufficient accuracy of the amplification to be switched in many cases.
modification.
Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (1)
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FR2714237B1 (en) * | 1993-12-17 | 1996-01-26 | Thomson Csf Semiconducteurs | Variable gain amplifier. |
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1966
- 1966-08-12 DE DE19661487527 patent/DE1487527B2/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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