DE2445135C3 - Ferngespeister weichenloser Leitungsverstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine ferngespeirte weichenlose Leitungsverstärkeranordnung, insbesondere für die Anwendung in Trägerfrequenz-Strecken, mit einem npn-Transistor und einem pnp-Transistor, bei der der Kollektor des npn-Transistors mit der Basis des pnp-Transistors verbunden ist.

Ferngespeiste Leitungsverstärker benötigen im allgemeinen zur Trennung von Signal- und Speisestrom sogenannte Fernspeicherweichen. Durch diese Weichen erhält das Übertragungssystem eine untere Grenzfrequenz, die zwar durch besonders aufwendige Weichen in einen sehr niedrigen Frequenzbereich verschoben werden kann, jedoch grundsätzlich bestehen bleibt. Außerdem entstehen auch bei einer beliebig niedrigen unteren Grenzfrequenz störende Laufzeitverzerrungen, die bei einer langen Kette von Verstärkerfeldern besonders groß werden können. Durch diese Laufzeitverzerrungen wird die Übertragung von Impulsen, beispielsweise bei hybriden Pulssystemen, trotz einer Formung des Signalspektrums durch Wahl eines entsprechenden Codes, erheblich behindert. Insbesondere bei der Übertragung von mehrstufigen Impulsen wird die Fernspeiseweiche zum Problem.

Aus der DT-PS 9 75 754 und dem Bell System Technical Journal 1968, S. 1019 bis 1041 sind ferngespeiste weichenlose verstärkende Anordnungen zur Entdämpfung von Übertragungsleitungen bekannt geworden, die unter Verwendung von Halbleiterverstärkern als negative Widerstände wirken. Die unter Verwendung beispielsweise eines npn-Transistors und eines pnp-Transistors aufgebauten Anordnungen stellen jeweils einen Zweipol dar, der in gewissen Abständen in die zu entdämpfende Leitung eingefügt ist Aus Stabilitätsgründen ist es aber nicht möglich, mit diesen Anordnungen größere Streckendämpfungen zu kompensieren und eine hohe Verstärkung zu erreichen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine ferngespeiste weichenlose Leitungsverstärkeranordnung anzugeben, die eine hohe Signalverstärkung gestattet Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kollektor des pnp-Transistors über eine erste Impedanz mit Masse und über eine zweite Impedanz mit dem Emitter des npn-Transistors und mit einem Signalstromeingang verbunden ist, daß die Basis des npn-Transistors über eine dritte Impedanz mit Masse und über eine vierte Impedanz und eine daran angeschlossene Parallelschaltung aus einer Zenerdiode und einem Kondensator mit einem Signal- und Speisestromausgang verbunden ist und dieser weiterhin über einen Widerstand mit der Basis und direkt mit dem Emitter des pnp-Transistors verbunden ist und daß das Verhältnis der zweiten Impedanz zur ersten Impedanz gleich der gewünschten Verstärkung und das Verhältnis der vierten Impedanz zur dritten Impedanz gleich der gewünschten Verstärkung minus 1 ist

Der Hauptvorteil dieser ferngespeisten weichenlosen Leitungsverstärkeranordnung liegt darin, daß dadurch auch die Dämpfung größerer Streckenlängen kompensierbar ist und deshalb Leitungsverstärker nur in erheblich größerem Abstand voneinander in die Übertragungsstrecke eingefügt zu werden brauchen und deshalb eine erheblich geringere Zahl für eine bestimmte Übertragungsstrecke benötigt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Leitungsverstärkeranordnung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die erste Impedanz <it:s der Reihenschaltung eines ersten ohmschen Widerstandes und eines ersten Kondensators besteht, daß die zweite Impedanz einen zweiten ohmschen Widerstand umfaßt, daß die dritte Impedanz aus der Reihenschaltung eines dritten ohmschen Widerstandes und eines zweiten Kondensators besteht und die vierte Impedanz aus einem vierten ohmschen Widerstand besteht. Diese Leitungsverstärkeranordnung weist bei niedrigen Frequenzen den Spannungsverstärkungsfaktor 1 auf, der bei höheren Frequenzen stetig anwächst und so die frequenzabhängige Dämpfung eines Kabels kompensiert Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß die erfindungsgemä- ^e Leitungsverstärkeranordnung durch das Fehlen von Induktivitäten relativ leicht in Dünnschichttechnik herstellbar ist.

Anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 das Prinzipsch.iltbild eines Leitungsverstärkers nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsverstärkers.

Der in Fig. 1 dargestellte Leitungsverstärker ist zwischen einem Eingang 1 für den Signal- und den Speisestrom und einem entsprechenden Ausgang 2 angeordnet. Mit dem Eingang 1 ist unmittelbar der Emitter eines npn-Transistors Π und über eine zweite Impedanz Z2 der Kollektor eines pnp-Transistors T2 verbunden. Der Kollektor dieses Transistors ist

außerdem Ober eine erste Impedanz Zi mit Masse verbunden. Der Emitter des pnp-Transistors T2 ist direkt mit dem Ausgang 2 verbunden, während die Basis des pnp-Transistors TI und der Kollektor des npn-Transistors Ti über einen Widerstand ÄVan den Ausgang 2 angeschlossen sind. Die Basis des npn-Transistors Ti ist über eine dritte Impedanz Z3 mit Masse und eine vierte Impedanz ZA und eine Parallelschaltung aus einer Ze.ierdiode D und einem Kondensator C mit dem Ausgang 2 verbunden.

Zum Verständnis der Schaltung in F i g. 1 ist es am einfachsten, zunächst die erste Impedanz Zi und die dritte Impedanz ZZ wegzulassen und die Verstärkerschaltung als Zweipol mit den Anschlüssen 1 und 2 zu betrachten. Dieser Zweipol verhält sich bei der Stromzuführung wie eine Zenerdiode, sofern die Kollektor-Basis-Spannung der beiden Transistoren unterhalb des Obersteuerungsbereichs liegt Der größte Teil des über den Eingang 1 eingeprägten Gleichstroms fließt über die zweite Impedanz ZI und den pnp-Transistor Ti zum Ausgang 2.

Der Gleichstromwiderstand in der Impedanz Z 2 muß daher klein sein, da sonst der Spannungsabfall zu hoch wird. Der dynamische Widerstand des Zweipols ist dabei sehr gering. Der Zweipol kann also in den Leitungszug geschaltet werden, ohne daß ein wesentlicher Wechselspannungsabfall an ihm auftritt. Ein Austausch der beiden Transistoren gegen solche des jeweils komplementären Typs ist möglich, es müssen jedoch dann auch der Betriebsstrom und die Zenerdiode umgepolt werden.

In der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Leitungsverstärker in einer praktisch realisierten Ausführungsform dargestellt Als npn-Transistor Tl wurde ein Exemplar des Typs 2N918 und als pnp-Transistors T2 ein Exemplar des Typs 2N2894A verwendet. Die erste Impedanz Zi besteht aus der Reihenschaltung des Widerstandes R i mit einem Widerstandswert von 30 Ohm und des Kondensators Ci mit einem Kapazitätswert von 470 pF. Die zweite Impedanz ist durch den zweiten Widerstand R 2 mit einem Widerstandswert von 240 Ohm realisiert, während der Vorwiderstand R V einen Widerstandswert von 1 kOhm aufweist Die Dritte Impedanz besteht aus der Reihenschaltung des Kondensators C2 mit einem Kapazitätswert von 18OpF und dem Widerstand R 3 mit einem Widerstandswert von 22 Ohm. Die vierte Impedanz ist durch den Widerstand R 4 mit dem Widerstandswert von 560 Ohm realisiert,

ίο während der Kondensator Ceinen Kapazitätswert I nF besitzt und als Zenerdiode eine solche vom Typ BZX 55 ClO verwendet wurde. Bei sehr niedrigen Frequenzen stellen die beiden Kondensatoren Ci und C2 sehr hohe Widerstände dar, so daß in diesem Falle die Verstärkeranordnung wiederum als Zweipol mit der Spannungsverstärkung 1 betrachtet werden kann. Bei ansteigenden Frequenzen nimmt der Scheinwiderstand und damit der Gegenkopplungswiderstand der beiden Kondensatoren Ci und C2 ab, so daß in diesem Falle die Verstärkung langsam ansteigt u:d durch geeignete Wahl des Wertes der Kombination aui. dem Widerstand RA und dem Kondensator C der Verstärkungsanstieg entsprechend dem Frequenzgang des Übertrapungskabels eingestellt werden kann. Die angegebenen Werte beziehen sich auf eine sogenannte große CCI-Tube (2,6/9,5) als Kabeltyp mit einer Länge von 2,4 km, dessen Frequenzgang im Bereich zwischen 0 und 12 MHz entzerrt wird. Durch die Freiheit von Induktivitäten ergibt sich im vorliegenden Falle ein sehr gleichmäßiger Anstieg der Verstärkung, ohne daß der bei mit Weichen bestückten Verstärkern übliche Dämpfungspol auftritt. Da der Transistor 7Ί in Basisschaltung und der Transistor T2 in Kollektorschaltung arbeiten, ist die erreichbare Verstärkung begrenzt. Die erfindungsgemäße Verstärkerschaltung kann aber leicht durch Einfügung eines weiteren npn-Transistors und eines weiteren pnp-Transistors zu einer Kaskade weiterentwickelt werden, die dann eine wesentlich höhere Verstärkung aufweist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   J. Firngespeiste weichenlose Leitiingsverstärkeranordnung, insbesondere für die Anwendung in Trägerfrequenz Strecken, mit einem npn-Transistor und einem pnp-Transistor, bei der der Kollektor des npn-Transistors mit der Basis des pnp-Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des pnp-Transistors (T2) über eine erste Impedanz (Zi) mit Masse und über eine zweite Impedanz (Zl) mit dem Emitter des npn-Transistors (Ti) und mit einem Signal- und Speisestromeingang (1) verbunden ist, daß die Basis des npn-Transistors (Ti) über eine dritte Impedanz (Z3) mit Masse und über eine vierte Impedanz (Z4) und eine daran angeschlossene Parallelschaltung aus einer Zenerdiode (D) und einem Kondensator (C) mit einem Signal- und Speisestromausgang (2) verbunden ist und dieser weiterhin über einen Widerstand (RV) mit dsr Basis und direkt mit dem Emitter des pnp-Transistors (T2) verbunden ist und daß das Verhältnis der zweiten Impedanz (Z2) zur ersten Impedanz (Zi) gleich der gewünschten Verstärkung (V) und das Verhältnis der vierten Impedanz (ZA) zur Dritten Impedanz (Z3) gleich der gewünschten Verstärkung minus 1, ist.
2. 2. Leitungsverstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Impedanz (Z 1) aus der Reihenschaltung eines ersten ohmschen Widerstandes (K 1) und eines ersten Kondensators (Ci) besteht, daß die zweite Impedanz (Z2) einen zweiten ohmschen Widerstand (R 2) umfaßt, daß die dritte Impedanz (Z3) aus der Reihenschaltung eines dritten ohmschen Widerstandes (R 3) und eines zweiten Kondensators (C2) besteht und die vierte Impedanz (ZA) aus einem vierten ohmschen Widerstand (R 4) besteht.