DE2261853C3 - Negativ-Impedanz-Konverter mit einem einen Operationsverstärker aufweisenden Verstärker - Google Patents

Description

Weiterhin ist aus der US-PS 3 600 6%, insbeson- F i g. 6 ein Prinzipschaltbild eines NLT-Verstärkeis

dere Fig. 5, eine Verstärkeranordnuni; mit einem 50 mit einstellbaren Negativ-Impedanz-Konvertern, Operationsverstärker und einer nachgeschalteten Ver- Fig. 7 und 8 je ein Ausführungsibeispiel für die

stärkerstufe bekannt, die zwei komplementäre, in Ge- Verwendung des Operationsverstärkers mit nachgegentakt arbeitende Transistoren aufweist, deren mit- schalteter Verstärkerstufe in einem Negativ-Impe· einander verbundene Emitter den Ausgang der Ver- danz-Konverter.

stärke?si; Ordnung bilden und über einen ohmschen 55 Fig. 1 zeigt einen Operationsverstärker OP, wel· Widerstand mit dem durch die beiden miteinander ehern eine in Gegentakt-B-Betrieb arbeitende Leiverbundenen Basen gebildeten Eingang der Gegen- stungsstufe nnchgeschaltet ist, die aus zwei kompletaktstufe verbunden sind. Zusätzlich besteht hierU; mentären Transistoren Tl und Γ 2 besteht. Die eine Gegenkopplung vom Ausgang der Verstärker- Transistoren Π und Tl arbeiten in Kollektorbasis anordnung zu deren Eingang über einen ohmschen 60 schaltung, demgemäß liegt der Kollektor des pnp-Widerstand. Transistors Tl am negativen Pol — UB und ddr KoI-

Sodann zeigt das Buch »Transistor Electronics« lektor des npn-TransistorsΓ2 am positiven Pol +VE der Prentice-Hall International Inc., 27. September der Versorgungsgleichspannung. Da die beiden Tran-1955, S. 215 bis 216, insbesondere Fig. 6.14, eine« sistoren ΓΙ, Γ2 zueinander komplementär sind, wer-Gegentakt-B-Röhrenverstärker mit Gcgentakt-Ein- 65 den ihre beiden Basen mit der gleichen Wechselgangs- und Gegentakt-Ausgangsübertraßer, bei dem spannung angesteuert und bilden zusammengeschalte zum Zweck der Festlegung eines günstigen Arbeite- den Eingang der Verstärkerstufe, welcher an dec Punktes bzw. der Gitteivorspannungen der Mittel- Ausgang des Operationsverstärkers OP amgeschlosser

«itemandear verbundenen Emitfer der Tran-Ä5dT2»5i den Ausgang der Ver-E Ä*chzeitig den Ausgang der gesam-Α den U**—H

stieg über der Zeit bei OperdtMasvcrst^cem, die den⁸ Niederfrequenzbereich ^penaert suK^ < 0,4 V/μ* Hegt, mußte ^^Vgt^^

die Kennlinie der Abhängigkeit der Die zusätzliche Gegenkopplung ist also i

Ü_A der Verstärkerstufe am Last- _{FaU {Ur eiae} ^itspanne von > j{ = 3,5 μ^ nicht

«I«*« W Ansteue^nungen unttr 0,7 V m

- ⁵SS^s=SSS

22 81 853

Die Anordnung nach Fig. 6 weist nun eine Ein- enthalten jeweils einen Operationsverstärker OP1 richtung S auf, mit welcher der Konversionsfaktor bzw. OP 2 mit zwei Eingangsklemmen, die je über —«, des ersten Negativ-Impedanz-Konverters Cl eine Rückkopplungsimpedanz hut der Ausgangsund der Konversionsfaktor-a₂ des zweite.η Negativ- klemme der dem jeweiligen Operationsverstärker Impedanz-Konverters C 2 nach vorgegebenen Geset- 5 nachgeschaiteten Verstärkerstufe verbunden sind, zea gleichzeitig verändert werden können. Dabei ist Der Operationsverstärker OPl in Fig. 7 weist die diese Einrichtung S derart ausgebildet, daß mittels beiden Rückkopplungsimpedanzen Ja^₁ und R_Pi auf, der Einstelleinrichtung Sl eine zueinander propor- seine nachgeschältete Verstärkerstufe., die Transistotionale Veränderbarkeit der Konversionsfaktoren ge- ren Γ11 und TI2 sowie den Widerstand R_Al. Weigeben ist, was durch die Bestimmungsgleichung io terhin weist der Operationsverstärker OP 2 in F i g. 8

_ die beiden Rückkopplungsimpedanzen R_{n 2} und Rp₂ 1- = konstant (bei Einstellung von Sl) auf, seine nachgeschaltete Verstärkerstufe, die Tran-

- «2 sistoren Γ 21 und Γ 22 sowie den Widerstand R_Ar

beschrieben werden kann. Weiterhin ist die Einrich- Dabei sind die beiden je eine negative Rückkopplung

tung S noch derart ausgebildet, daß mittels der wei- 15 bewirkenden Rückkopplungsimpedanzen R_{n x} und

teren Einstellvorrichtung S 2 eine zueinander fezi- R_{n s} jeweils mit der Minus-Eüngangsklemme und die

proke Veränderbarkeit der Konversionsfaktoren ge- beiden je eine positive Rückkopplung bewirkenden

geben ist, was durch die Bestimmungsgleichung Rückkopplungsimpedanzen Rp₁ und Rp₂ jeweils mit

. . , _x , . . n. · T₃ „^„11,,-n „__ ci\ der Plus-Eingangsklemme des zugehörigen Opera-(- cc,) · (- «₂) = konstant (bei Einstellung von S2) ^ _{tionsverstärke} ⁶ _{rs op}, _{bzw op2} ^_rbimd ^B _en. pf_{e je}_

beschrieben werden kann. >veils nachgeschaltete Verstärkerstufe entspricht in

Durch Betätigung der Einstelleinrichtung Sl kann beiden Fällen der Anordnung nach Fig. 3, wobei somit der Wellenwiderstand des NLT-Verstärkers an jedoch zu berücksichtigen ist, daß der Lastwiderden Wellenwiderstand der angeschlossenen Leitung stand R_L nach F i g. 3 bei den Anordnungen nach den bei konstant bleibender Verstärkung eingestellt wer- *5 F i g. 7 und 8 jeweils durch die Rückkopphmgsimpeden, so daß die die Höhe und den Frequenzgang der danzen R_{n v} Rp₁ bzw. R_{n 2}, Rp₂ ersetzt ist. Hinsicht-Verstärkung bestimmenden Netzwerke unverändert lieh der Wirkungsweise der Rückkopplungsimpedanbleiber, können, während der Wellenwiderstand Z₀ zen ist es von großem Vorteil, daß der jeweilige an die Wellenwiderstände aller in Frage kommenden Operationsverstärker einschließlich der nachgeschal-Leitungen unbelasteter Art angepaßt werden kann. 30 teten Verstärkerstufe auch ohne Gegenkopplung über Damit entfällt bei der Inbetriebnahme des NLT-Ver- die gesamte Anordnung ein weitgehend unverzerrtes stärkers auch die Notwendigkeit, den Leerlauf- und Ausgangssignal an einem niederohmigen Ausgang, Kurzschlußwiderstand der Leitung durch Messungen d. h. an den miteinander verbundenen Emittern, aufzu ermitteln bzw. die Einstellgrößen der Netzwerke weist. Jeweils eine dtr beiden Eingangskletnmen der aus Tabellen, die diesen Leitungen angepaßt sind, zu 35 Operationsverstärker OPl und; OP2 ist über eine entnehmen. weitere Impedanz Z1 bzw. Z 2 mit dem Bezugspoten-

Durch Betätigung der Einstelleinrichtung S 2 wird tial des zugehörigen Operationsverstärkers verbundie Verstärkung des NLT-Verstärkers bei unverän- den, während die andere Eingangsklemme gegenüber dert bleibendem Welle« widerstand Z₀ an den beiden dem Bezugspotential den jeweiligen negativen Wi-Seiten des Vierpols eingestellt, so daß jeweils die fre- 40 derstand Z₁' bzw. Z₂' aufweist,
quenzabhängige Dämpfung verschieden langer Lei- Der Konverter C1 nach F i g. 7 hat die Eigen-

tungslängen bis au* einen relativ geringen Sicher- schaft daß der erzeugte negative Längswiderstand heitsabstand hinreichend genau kompensiert werden Z₁' leerlayfstabil ist, d. h., daß auch bei Leerlauf kann, ohne daß an den die Frequenzabhängigkeit einer ode» beider Ubertragungsrichtungen der Dopder Verstärkung bestimmenden Netzwerken etwas 45 pelleitung keine Selbsterregung eintritt Dies ist dageändert zu werden braucht. durch erreicht, daß die weitere Impedanz Zl zwi-

Bei der Inbetriebnahme des NLT-Verstärkers ge- sehen die Plus-Eingangsklemme des Operationsvernügt es, zunächst mit dem Verstärkungsregeier, d.h. stärkers OPl und dessen Bezugspotential eingeschalmit der Einstelleinrichtung S 2, die Verstärkung und tet und außerdem so ausgebildet ist, daß bei Leerlaui gleichzeitig damit die dieser Verstärkung fest züge- 50 der Minus-Eingangsklemme des Operationsverstärordnete Entzerrung einzustellen und anschließend kers OPl die gegenkoppelnde Wirkung der Rückdurch Weiterdrehen des Verstärkraigsregelers den kopplungsimpedanz R_{n t} die positiv rückkoppelnde Pfeifabstand zu bestimmen, worauf mit dem Wellen- Wirkung der Rfickkopptangsimpedanz R_Pl über-Widerstandschalter, d.h. mit der Einstelleinrichtung steigt.

Sl, durch das jeweilige Feststellen des Pfeifabstandes 55 Der Operationsverstärker OP2 nach F i g. 8 hat dk der Wellenwiderstand sehr einfach und sicher opti- Eigenschaft, daß der erzeugte negative Querwider titiert werden kann. Der Wert des jeweils erreichten stand Z₂' kurzschlußstabfl isL Dies ist dadurch er Sicherheitsabstandes vom Pfeifpunkt ist hierbei ohne reicht, daß die weitere Impedanz Zl zwischen di< weiteres Zutun ersichtlich. Minus-Eingangsklemme des Operationsverstärker!

Fig. 7 and 8 zeigen je ein Ausführungsbeispiel für 6o OP2 und dessen Bezugspotenlial eingeschaltet enc einen erfindungsgemäßen Negativ-Impedanz-Konver- außerdem so ausgebildet ist, daß bei Kurzschluß da ter, wobei die Anordnung nach Fig. 7 den Negativ- Plus-Eingangsklemme des Operationsverstärker! Impedanz-Konverter Cl zur Erzeugung des negativen OP 2 die gegenkoppelnde Wirkung der Rückkopp Längswiderstandes Z₁ und die Anordnung nach lungsünpedanz R_{n t} die positiv rückkoppelnde Wir Fig. 8 den zweiten Negativ-Impedanz-KonverterC2 65 kungder RückkopplungsimpedanzÄ_P2übersteigt zur Erzeugung des negativen Querwiderstandes z_t' Die Konversionsfaktoren -», und -04 lassen siel

darstellt. sowohl durch die eine positive Rückkopplung be

Beide Ncgativ-Icnpedanz-Konverter Cl und C 2 wirkende als auch durch die eine negative Rückkopp

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lung bewirkende Rückkopplungsimpedanzen einstellen. Man kann also z. B. die Änderung der beiden je eine negative Rückkopplung bewirkenden Impedanzen /?# j, R_n ., um den gleichen Faktor zur Einstellung des Wellenwiderstandes Z₀ und die Änderung des Verhältnisses der eine positive Rückkopplung bewirkenden Impedanzen R₁₁JRp,, bei gleichbleibendem

Produkt Rp₁ R_n % zur Einstellung der Verstärkun benutzen, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussun auftritt. Es sind daher die gleichzeitig veränderbare Elemente der beiden Negativ-Impedanz-Konverte Cl und CZ vorteilhafterweise durch je eine Rücl kopplungsimpedanz der beiden Operationsverstärk OP1 bzw. OP 2 realisiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

\ 1 2 f abgriff der Sekondansapklung des Emgangsübertra- Patentansprüche: eers einerseits über meinen niederohmigesi Widerstand n^ ,Jen beiden Eaöioden und andererseite über einen

1. Nega^-ImpedanzrKonverter mft einem weiten Widerstand mit einem Nfinuspotential ver- «inen Operationsverstärker aufweisenden Verstär- 5 busdenist . ,

ker undzwei Rückkopplungsimpetonzen, von Schließlich ist aus den »Untemchtsblatteia der Plenen je eine den Ausgang des Verstärkers mit Deutschen Bundespostc, 1957, Nr. Il Ims IA b. 149 «ünem der beideo Etaganesksnmea des Opera- bis 154, ein Vierpol (NLT-Verstärker) unit negativen tionsveisßirkersverSet,dadurc% gekenn- !Längs- und Ojienwderständen bekanni, die jeweils zeichnet, daß dem Operationsverstärker (OPl io durch einen Negatrv-Impedanz-Konvcxter erzeugt bzw. OP2) gäne Versjärkerstnfe mit zwei in Ge- sind. . . ., . . gentakt arbeitenden, koiöplementänai Transisto- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Megatrv-Impexen(Tll, T12 bzw. TZl₇ T22) aschgeschaltet dan?-Konverter dar eingangs genannten Art zu schafist, deren miteinander verbundene Emitter den fen, bei dem ein gängiger Typ des Operationsverstar-Ausgang des Versförkers bilden unii über einen 15 kens verwendbar int, dessen Ausgangsleistung durch Widerstand {R_Al bzw. R^₂) mit dein dutch die Nachschalten eineir Verstärkerstufe vergrößert werzusa&unengeschalteten Basen der Transistoren ge- defl soll.

büdeten Eingang der iiachgeschalbien Verstär- Diese Aufgabe wird erfindungsgeinaß durch die

kerstufe verbunden sind (F i g. 7 bzw. 8). Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Patent-

2. Negativ-Impedanz-Konverter nach An- ao anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst, spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wi- Durch diese Mitnahmen entfällt die Notwendigderstand (Λ_Λ bzw. Α_Λ,) kleiner als die Rück- keit, zur Erzielung, höherer Ausgangsleistungen aufkopplungsimpedanzen (JIp₁, R₁₁₁ bzw. R->₂,R_NJ wendige Operationsverstärker in Hybndtechnik einbemessen ist zusetzen, und es entsteht der Vorteil, daß der Opera-

3. Negativ-Impedanz-Konverter nach An- 35 tionsverstärker mit der nachgeschaltcften Verstärkerspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Ver- stufe auch ohne Gegenkopplung über die gesamte Wendung in einem aus negativen Widerständen Anordnung ein weitgehend unverzerrtes Ausgangsbestehenden Vierpol zur reflexionsarmen Dämp- signal an einem niederohmigen Ausgang aufweist, fungsverminderung einer Zweidrahtleitung Außerdem vermag die Gegentakt-B-Stufe hohe Aus-(Fig.6). 30 gangsströme zu liefern und vermeidet weitgehend

Übergabeverzerrufligen bei kleinen Aussteuerungen, da hierbei die Ausgangsleistung des Operationsver-

stärkers rm Ausgang der Verstärkerüfufe zur Verfügung steht. 35 Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nach-

Die Erfindung betrifft einen Negativ-Impedanz- stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Konverter mit einem einen Operationswrstärker auf- Zeichnung zeigt hierbei in

weisenden Verstärker und zwei Rücfcfcopplungsim- Fig. 1 einen bekannten Operationsverstärker mit

pedanzen, von denen je eine den Ausgang des Ver- nachgeschalteter Verstärkerstufe, stärkers mit einem der beiden Eingangsklemmen des 40 F i g. 2 die Aiisgangs-Eingangs-Keianlinie der VerOperationsverstärkers verbindet. stärkerstufe nach F i g. 1,

Aus dem Buch von Ti et ze und Schenk: Halb- Fig. 3 ein Aiuiführungsbeispiel einer bekannten leiterschaltungstechnik, erschienen 1969 iin Springer- Anordnung eines Operationsverstärkers mit nachVerlag, insbesondere aus dem Abschnitt »Der NIC geschalteter Verstärkerstufe, (Negativ-Impedanz-Convcrter)«, S. 169 bis 174, ist es 45 F i g. 4 die Ausgangs-Eingangs-Keanlinie der Verbekannt, zur Herstellung nines negativen Widerstan- stärkerstufe nach Fig. 3,

des einen positiv und negativ rückgekoppeiten Ope- Fig.'5 eine Prinzipdarstellung eines bekanntem

rationsverstärker zu verwenden. NLT-Verstärkers,