DE2343603A1

DE2343603A1 - Automatischer verstaerkungsregler

Info

Publication number: DE2343603A1
Application number: DE19732343603
Authority: DE
Inventors: Kaname Ohta; Mitsuya Sato; Kazuya Takahashi; Tadashi Takamiya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-08-30
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1974-04-04
Also published as: FR2198310A1; NL7311332A; FR2198310B1; GB1446724A; JPS4943554A; US3846711A; JPS5549451B2

Description

PATENTANWÄLTE

dr. O. DITTMANN

K. L. SCHIFF dr. A. ν. FÜNBR

DIP!., ing. P. STREHL

dr. tJ. SCHÜBBL-HOPF

Dipl. mo. D. EBBINGHATJS

D-8 MÜNCHEN ΘΟ MARIAHILFPLATZ 2 & 3

POSTADRESSE D-8 MÜNCHEN 03 POSTFACH O5O16O

TELEFON (0811) 45 8354 TELEGR. AUROMARCPAT MÜNCHEN TELEX 5-23 5G5 AURO D

Hitachi, Ltd.

29. August 1973 DA-10749 DE/Sg

Automatischer Verstärkungsregler (Priorität: 30. August 1972, Japan, Nr. 86 305)

Die Erfindung betrifft einen automatischen Verstärkungsregler, insbesondere einen automatischen Verstärkungsregler, der als integrierte Halbleiterschaltung geeignet ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfülirungsbeispiele v/erden eine bekannte und die erfindungsgemäße Schaltung

näher erläutert. Es zeigen:

Fig; 1 das Blockschaltbild eines bekannten Tonverstärkers; das Schaltbild eines AusfUhrungsbeispiels eines bekannten automatischen Verstärkungsreglers für den Tonverstärker der Fig. 1; und Schaltbilder von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsreglers.

Fig.

Fig.
bis

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SAD ORIQiNAL

Gemäß Fig. 1 ist ein derzeit verwendeter Tonverstärker so aufgebaut, daß das einer Eingangsklemme IN zugeführte Ton-Eingangssignal mittels eines Vorverstärkers A verstärkt und das verstärkte Eingangssignal über einen Leistungsverstärker PA einem Lautsprecher SP zugeführt wird. Zwischen den Leistungsverstärker PA und den Lautsprecher SP ist zur Impedanzanpassung ein Anpassungsübertrager T geschaltet. Zur automatischen Verstärkungsreglung ist zwischen den Ausgang und den Eingang des LeistungsAi-erstärkerteils PA ein automatischer Verstärkungsregler AGC geschaltet. Die Schaltung der Fig. 1 enthält ferner Widerstände R₁ und Rp sowie Klemmen T₁ bis Tr.

Der in dieser Schaltung im allgemeinen verwendete automatische Verstärkungsregler AGC besteht gemäß Fig. 2 aus einem npn-Transistor GL und drei Dioden D₁ bis D^, die in Durchlaßrichtung miteinander und mit dem Emitter des Transistors Q₁ in Reihe geschaltet sind. Die eine Seite der Diode D, ist über die Klemme T^ an Masse geführt, während der Kollektor des Transistors GL über die Klemme T₁ an die Spannungsquelle Vp^ angeschlossen ist. Über die Klemme Tp wird der Basis des Transistors Q₁ ein automatisches Verstärkungsregelsignal S_n* zugeführt, das derart erzeugt wird, daß ein vom Ausgang des Leistungsverstarkerteils PA in Fig. 1 entnommenes Wechselsignal mittels einer Diode D/ und eines Kondensators C₁ gleichgerichtet und geglättet wird. Der Verbindungspunkt P₁ zwischen den Dioden D₁ und Dp ist über die Klemme T, sowie einen Kondensator C auf den Eingang des Leistungverstärkerteils PA geführt.

Je nach der Größe des der Basis des Transistors Q₁ zugeführten Regelsignals S _Λ ändert sich die Impedanz der Dioden Ώ_Λ bis D-z, so daß sich die im Eingang des Leistungsverstarkerteils PA enthaltene Impedanzkomponente ändert. Auf diese Weise wird die Verstärkungsregelung der Schaltung dvirchgeführt.

Bei diesem Schaltungsaufbau kann die Verstärkung mit geringem Regel- oder Steuerstrom geregelt v/erden. Ferner wird das zu

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regelnde Eingangssignal einer Gegentaktverstärkung unterzogen, so daß geradzahlige höhere Harmonische unterdrückt werden und eine Verstärkungsregelung mit niedrigem Verzerrungsfaktor möglich ist. Andererseits muß die der Basis des Transistors CL zuzuführende Spannung höher sein als die Summe der Anstiegsspannungen des Transistors GL und der Dioden D^ bis D₇,) um die Verzerrung zu verringern, die auf die Nichtlinearität der Anstieg der Spannungs-Stromkennlinien des Transistors GL und der Dioden D„ bis D-, zurückzuführen ist. Dem Eingang des Transistors CL ist weiterhin die Detektordiode D, vorgeschaltet. Daher beträgt die zur automatischen Verstärkungsregelung notwendige effektive Spannung etwa 3 V oder mehr.

Aus diesem Grunde ist auf der Sekundärseite des Anpassungsübertragers T, der am Ausgang des Leistungsverstärkerteils PA angeordnet ist, eine spezielle Wicklung vorgesehen, um ein spezielles automatisches Verstärkungsregelsignal abzugreifen.

Wenn der automatische Verstärkungsregler AGC mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau bei einem Tonverstärker des OTL-Systems angewendet werden soll, kann die Spannung für die automatische Verstärkungsregelung nicht auf einen genügend hohen Wert eingestellt werden, was zu einer verstärkten Verzerrung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen automatischen Verstärkungsregler zu schaffen, mit dem auch bei einem Regelsignal mit geringem Pegel eine Verstärkungsregelung mit niedriger Verzerrrung möglich ist. Ferner soll der automatische Verstärkungsregler als integrierte Schaltung ausgeführt v/erden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein automatisches Verstärkungsregelsignal nach der Demodulation verstärkt wird, und daß eine Verstärkerstufe hierfür und eine

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variable Impedanzstufe getrennt vorgesehen sind, wobei die letztere durch eine Impedanzregelstufe gesteuert wird, die vom Ausgangssignal der Verstärkerstufe gespeist wird.

Der erfindungsgemäße automatische Verstärkungsregler enthält eine Verstärkungsstufe zur Verstärkung eines automatischen Verstärkungsregelsignals, eine Impedanzregelstufe, die vom Ausgangssignal der Verstärkerstufe gespeist wird, eine variable Impedanzstufe, die getrennt von der Verstärkerstufe ist und durch die Impedanzregelstufe gesteuert wird, und eine Wechselstrom-Parallelschaltung, die am Eingang der Impedanzregelstufe vorgesehen ist, so daß auch bei einem Regelsignal mit niedrigem Pegel eine Verstärkungsregelung mit niedriger Verzerrung möglich ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsreglers. Die Schaltung der Fig. J5 enthält npn-Transistoren GW bis Qy, pnp-Transistoren Qg und Qg und einen Widerstand R,. Der Transistor Q, bildet eine Verstärkungsstufe für ein automatisches Verstärkungsregelungssignal. Sein Emitter ist über den Widerstand R, an eine mit Masse verbundene Klemme Ί, angeschlossen. Der Kollektor des Transistors GU ist über die Kollektor-Emi-fcterstrecke des Transistors Qg mit einer Klemme T,. der Spannungsquelle verbunden. Die Basis des Transistors Q_Q ist mit dem Kollektor des gleichen Transistors und mit der Basis des Transistors verbunden. Der Emitter des Transistors Qg ist an die Klemme T₁ der Spannungsquelle angeschlossen, während sein Kollektor mit der Basis des Transistors Qg verbunden ist, die eine Impedanzregelstufe bildet. Der Kollektor des Transistors Qg ist mit der Klemme T^ der·Spannungsquelle verbunden, während sein Emitter an eine Klemme T, (am Eingang des Leistungsverstärkerteils der Fig. 1) und über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Qy an die Klemme T^ angeschlossen ist. Die Basis des Transistors Q-, ist mit dem Kollektor des gleichen Transistors verbunden. Der Transistors Qy bildet so eine Diode

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mit variabler Impedanz. Ferner sind die Transistoren GL und Q₁- miteinander in Reihe geschaltet. Ihre Basen sind jeweils mit dem Kollektor des gleichen Transistors verbunden. Somit bilden die Transistoren Q. und Q,- Wechselstrom-Paralleldioden. Der Kollektor des Transistors Q^ ist an den Kollektor des Transistors Qg angeschlossen, während der Emitter des Transistors Q,- mit der Klemme T^ verbunden ist.

Bei diesem Schaltungsaufbau wird das erfaßte oder demodulierte automatische Verstärkungsregelsignal S ., das der Klemme Tp, d.h. der Eingangsklemme des automatischen Verstärkungsreglers zugeführt wird, durch den Transistor Q, ausreichend gleichstromverstärkt. Das verstärkte Signa], wird über die Transistoren Qg und Qq der Basis des Transistors Qg zugeführt. Dementsprechend wird dem Transistor Qr₇, der an den Emitter des Transistors Q/- angeschlossen ist, und der die variable Impedanzdiode bildet, eine Spannung zugeführt, die ausreichend höher ist als die Anstiegsspannung (Durchlaßspannung) V„ des Transistors. Aus diesem Grunde arbeitet der Transistor Q~ in einem Arbeitsbereich mit geringer nichtlinearer Verzerrung. Daher ist auch dann eine Verstärkungsregelung mit geringer Verstärkung möglich, wenn das der Klemme Tp zugeführte automatische Verstärkungsregelsignal S <. auf einem niedrigen Pegel liegt.

An die miteinander in Reihe geschalteten und jeweils die Wechsel strom-Paralleldioden bildenden Transistoren Q, und Q^ wird eine Spannung angelegt, die höher ist als die doppelte Anstiegsspannung Vp. Die dynamischen Widerstände dieser Transistoren Q» und Q₁- sind demzufolge sehr gering, so daß die Basis des Transistors Qg zur Regelung der Verstärkung bezüglich der Wechselkomponente an Masse liegt. Daher ist mit den Transistoren Qg und Q₇ eine praktisch vollkommene Gegentaktverstärkung für das zu regelnde Eingangssignal möglich. Aus diesem Grunde kann auch bei geringem Pegel des automatischen Verstärkungsregelsignals ein niedriger Verzerrungsfaktor erzielt werden. 409814/083?

- er-

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau ist kein zusätzlicher Transistor notwendig, ^vauch wenn der Detektorteil zur Erfassung des abgegriffenen Signals zur automatischen Verstärkungsregelung und die Impedanzregelstufe des Verstärkers Qg durch einen Verstärker getrennt sind, da die aus den Transistoren Q, und Q,- bestehenden Wechsel-Paralleldioden vorgesehen sind. Wird daher der automatische Verstärkungsregler als integrierte Halbleiterschaltung ausgeführt, sind sonst notwendige Außenklemmen zum Anschluß eines solchen Kondensators überflüssig, so daß die Klemmenzahl für den äußeren Anschluß nicht eigens erhöht zu werden braucht.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsreglers. Hierin sind der Transistor Q₇ der Fig. 3 durch Dioden D^ und Dg und die Transistoren Q. und Qp- durch Dioden D₇ bis D^q ersetzt. Bei diesem Schaltungsaufbau wird der Anstieg der Spannungs-Strom-Kennlinie der Dioden D_c und D/-, die die variablen Impedanzdioden bilden, geringer als bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3· Hierdurch ergibt sich eine noch geringere Verzerrung. Eine am Emitter des Transistors Qg vorgesehene Diode D^ ^ arbeitet so, daß wenn der Transistors Qg und die Dioden Dj- und Dg das zu regelnde Eingangssignal im Gegentakt verstärken, die Impedanzen für die positiven und negativen Zyklen des zu regelnden Eingangssignals einander angepaßt werden können, um so die Verstärkung zu verringern. Die die Wechsel-Paralleldioden bildenden Dioden D₇ bis D₁₀ sind so geschaltet, daß die Basis des Transistors Qg hinsichtlich der Wechselkomponenten an Masse gelegt werden kann, indem die Summe der Anstiegsspannungen des Transistors Qg und der Dioden D^ ^ , D₁- und Dg und- die Summe der Anstiegsspannungen der Dioden D₇ bis D^q im wesentlichen gleich v/erden. Der Wechselstromwiderstand der Dioden D₇ bis D^₀ wird ausreichend geringer gewählt als der Wechselstromwiderstand des Transistors Qg und der Diode D.,. oder der Dioden D_n- und Dg.

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Fig. 5*zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsreglers. Bei dieser Schaltung ist statt der Transistoren Q_Q und Qg der Fig. 4 ein Belastungswiderstand R. vorgesehen. Auch bei diesem Schaltungsaufbau ist praktisch die gleiche Arbeitsweise wie in den vorhergehenden Beispielen möglich.

Statt des bipolaren Transistors der vorstehenden Beispiele als Impedanzregelstufe kann auch ein MOS-Feldeffekttransistor verwendet werden.

Die Transistoren oder Dioden, die Anstiegsspannungen auf v/eisen und als Wechsel-Nebenschlußteil verwendet werden, können durch beliebige Halbleitereinrichtungen mit einer Anstiegsspannung ersetzt werden, beispielsweise durch eine Zener-Diode. In diesem Fall sollte die. Halbleitereinrichtung vorzugsweise den niedrigst möglichen Wechselstromwiderstand in einem Spannungsbereich oberhalb der Anstiegs- bzw. Durchlaßspannung haben.

Auch die als variable Impedanzstufe verwendeten Transistoren oder Dioden können wie im vorstehenden Fall durch andere Halbleitereinrichtungen mit einer ansteigenden Spannung ersetzt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen automatischen Verstärkungsregler ist auch bei einem Regelsignal mit niedrigem Pegel eine Verstärkungsregelung mit niedrigem Verzerrungsfaktor möglich. Wenn darüberhinaus die erfindungsgemäße Schaltung bei einem Tonverstärker beispielsweise des OTL-Systems verwendet wird, das mit integrierten Halbleiterschaltungen arbeitet, ist ein Kondensator zwischen dem automatischen Verstärkungsregler und dem Leistungsverstärkerteil überflüssig. Es kann daher die Anzahl der äußeren Klemmen der integrierten Schaltung vermindert und eine Miniaturisierung der Schaltung erreicht werden.

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Patentanspruch

Claims

PAT EN TANSPRUCH

Automatischer Verstärkungsregler, gekennzeichnet durch eine Verstärkerstufe (GU), die ein automatisches Verstärkungsregelsignal verstärkt, durch eine Impedanzregelstufe (Qg)> die vom Ausgangssignal der Verstärkerstufe gespeist wird, durch eine Stufe (Q₇) mit variabler Impedanz, die durch die Impedanzregelstufe gesteuert wird und eine nichtlineare Spannungskennlinie aufweist, und durch eine Wechselstrom-Parallelschaltung (Q, , Q,-), die am Eingang der Impedanzregelstufe angeordnet ist und eine nichtlineare Spannungskennlinie aufweist.

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