DE2707870C2

DE2707870C2 - Schaltungsanordnung zur Verstärkungssteuerung

Info

Publication number: DE2707870C2
Application number: DE2707870A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 7900 Ulm Rall
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1977-02-24
Publication date: 1983-04-28
Also published as: ES467264A1; IT1094218B; LU79109A1; NL7802048A; BE864142A; DE2707870A1; FR2382131A1; DK82278A; IT7820494A0

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verstärkungssteuerung eines Nutzsignals mittels einer Stromspiegelschaltung, die aus einem als Diode wirkenden Halbleiter-Bauelement 1 und einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 2 besteht, dessen Basis zum einen direkt mit dem einen Anschluß des Halbleiter-Bauelementes 1 und zum anderen galvanisch mit dem Ausgang eines Vorverstärkers für das Nutzsignal, dessen Kollektor galvanisch an den Eingang eines Nachverstärkers für das Nutzsignal und dessen Emitter und der andere Anschluß des Halbleiter-Bauelementes 1 getrennt über je eine Verbindungsleitung an ein Bezugspotential Mangeschlossen sind.

In der Nachrichtentechnik ist es häufig notwendig, die Verstärkung eines Verstärkers in Abhängigkeit von einer Steuer- oder Regelgröße einzustellen. In der Halbleiterschaltungstechnik wird vorzugsweise die exponentiell gekrümmte Stromspannungskennlinie eines Transistors oder einer Diode für diesen Zweck ausgenutzt. Die exponentiell gekrümmte Kennlinie dieser Halbleiterbauelemente hat jedoch den Nachteil, daß bei Spannungsänderungen von je 26 mV der gesteuerte Strom sich jeweils um den Faktor e=2,718 ändert Durch diese starke Kennlinienkrümmung ergibt sich unter der Voraussetzung kleiner Klirrfaktoren für die gesteuerten oder geregelten Signale nur ein kleiner Aussteuerbereich. Die feste Beziehung zwischen Steuergröße und Verstärkung erweist sich besonders dann nachteilig, wenn ein vorgegebener Verlauf der Verstärkung über die Steuergröße gefordert ist.

Aus der DE-OS 25 46 844 ist ein Verstärker mit Sigr.alregelung bekannt, welcher einen niederohmigen Eingangsstromregelkreis enthält, der einen Regelstromeingangsanschlußpunkt mit einem gemeinsamen Anschlußpunkt verbindet. Dieser Kreis enthält die Reihenschaltung eines als Diode geschalteten Transistors und eines Widerstandes. Der Verbindungspunkt des Widerstandes und des als Diode geschalteten Transistors ist mit dem Eingangsanschlußpunkt verbunden. Der Widerstand ist von der Signalquelle überbrückt, die eine Signalspannung über dem Widerstand liefert. Die Basis des als Diode geschalteten Transistors ist mk der Basis eines Verstärkertransistors verbunden, dessen Emitter über einen Emitterwiderstand mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt und dessen Kollektor mit dem Ausgangsanschlußpunkt verbunden ist. Der Regelstromeingangsanschlußpunkt ist mit einer Stromquelle verbunden, die einen einstellbaren Regelstrom liefert. Die Schaltung besitzt eine vom Einstellstrom nahezu unabhängige Eingangsimpedanz, welche nur für verhältnismäßig niederohmige (Nutz)-Signalquellen mit niedrigen Ausgangsspannungen geeignet ist.

Eine andere Signalregelschaltung ist aus der DE-OS 23 08 835 bekannt. Eine als Stromquelle ausgebildete Eingangssignalquelle ist an den Kollektor eines als Diode geschalteten Transistors angeschlossen, dessen Emitter mit einem Bezugspotentialpunkt verbunden ist. Der Kollektor des als Diode geschalteten Transistors ist zusätzlich über einen Widerstand an die Basis eines Verstärker-Transistors angekoppelt, dessen Kollektor mit der Signalausgangsklemme verbunden ist. Der Emitter des Verstärkertransistors liegt auf Bezugspotential. Eine Steuerstromquelle ist mit ihrem einen Anschluß unmittelbar zwischen dem Widerstand und der Basis des Verstärker-Transistors angeschlossen. Der Spannungsabfall über den Widerstand durch den Strom der Steuerstromqueile bewirkt die gewünschte Verstärkungssteuerung. Zur Verstärkungsreduzierung muß bei zunehmendem Steuerstrom die Steuerstromquelle mit ihrem anderen Anschluß am Bezugspotentialpunkt

ι angeschlossen sein.

Aus der DE-OS 24 52 445 ist eine Verstärkerschalt tung mit einem Stromspiegelverstärker (Stromspiegel-

• schaltung) bekanntgeworden, bei dem der Stromspiegelverstärker als aktive Last für einen Differenzverstärker dient Dieser Stromspiegelverstärker hat jedoch einen festen Verstärkungsgrad und es wird vorgeschlagen, zur Feineinstellung des Stromspiegelverstärkers,

d.h. zur Einstellung seines Stromverstärkungsfaktors

' innerhalb kleiner Bereiche auf den Sollwert, zusätzlich

einen Stromspiegelverstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad gleichstromleitsnd mit seinem Eingang

■ an den Eingang, mit seinem Ausgang an den Ausgang , und mit einem gemeinsamen Anschluß an den

gemeinsamen Anschluß des Stromspiegelverstärkers mit festem Verstärkungsgrad anzuschließen. Der Stromverstärker mit einstellbarem Verstärkungsgrad besitzt zwischen seinen Emittern ein Potentiometer mit Abgriff, wobei der Abgriff mit dem Bezugspotential verbunden ist Mit einer derartigen Lösung ist jedoch nur eine Feinkorrektur des Verstärkungsgrades möglich, da bei größeren Aussteuerungen der Stromspiegelschaltung ihr Stromübersetiungsverhältnis nicht mehr linear ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile eine Schaltungs-, anordnung zu schaffen, die eine gute Linearität für die

' gesteuerten Signale aufweist und mit kleinen Steuerspannungen steuerbar ist. Dabei sollen die exemplarabhängigen Streuungen zwischen Verstärkung und Steuerspannung möglichst gering sein.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es nunmehr möglich, definierte Verstärkungsänderungen mit Steuerspannungen unter 100 mV zu realisieren. Die Verzerrungen des gesteuerten Signals bleiben in einem großen Frequenz- und Aussteuerungsbereich verschwindend klein. Die Schaltung erfordert keine Kapazitäten, ist in einfacher Weise integrierbar und damit platzsparend zu realisieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine bevorzugte Ausführungsform einer steuerbaren Spannungsquelle besteht darin, daß sie aus einem Widerstand besteht, dessen stromspiegelseitiges Ende mit einem Steueranschluß zur Einspeisung eines

■ Steuerstromes versehen ist. Der Spannungsabfall an dem Widerstand liegt in der Größenordnung einiger

, 10 mV, so daß sich die so ausgebildete Spannungsquelle

auch in Schaltungen mit niedrigen Betriebsspannungen in einfacher Weise durch einen Steuerstrom steuern läßt.

Wird der in Emitterschaltung betriebene Transistor mehrfach in Gestalt eines Multiemitter-Trans'stors mit zusammengeschalteten Basiselektroden und zusam^f mengeschalteten Kollektorelektroden ausgebildet und

ein Widerstand mit Anzapfungen vorgesehen, dessen Anzapfungen und Enden jeweils mit einem Emitter des Multiemitter-Transistors verbunden sind, so lassen sich mit der Schaltungsanordnung in weiten Grenzen vorgebbare Steuerkennlinien einstellen.

Bei Ausgestaltung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 läßt sie sich raumsparend und einfach realisieren.

Eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist seine Verwendung zum automatischen Bezugsdämpfungsausgleich in ferngespeisten Fernmeldeanlagen, insbesondere in teilnehmerindividuellen Fernsprechgeräten, wobei der von der Länge der Anschlußleitung abhängige Speisestrom als Steuerstrom verwendet wird. Der Einfluß der unterschiedlichen Dämpfung der Signalübertragung in der Anschlußleitung infolge ihrer jeweiligen unterschiedlichen Länge läßt sich dadurch ohne Nachjustierung oder Auswechseln von Teilen des Fernsprechgerätes exakt durchführen.

Infolge ihrer geringen Toleranzen läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer Baueinheit mehrfach vorsehen und durch eine gemeinsame steuerbare Spannungsquelle steuern. Dadurch läßt sich zusätzlicher Schaltungsaufwand für getrennte Steuerspannungen einsparen.

Die Erfindung wird nun anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Verstärkungssteuerung, Fig.2 eine Anordnung zur Verstärkungssteuerung mit einstellbarer Steuerkennlinie,

Fig.3 Steuerkennlinien eines Multiemitter-Transistors,

F i g. 4 aus einzelnen Steuerkennlinien zusammengesetzte Steuerkennlinie,

Fig.5 Schnitt durch ein Halbleiter-Plättchen mit Multiemitter-Transistor,

F i g. 6 Schaltung eines Fernsprechgerätes mit erfindungsgemäßer Schaltungsanordnung. F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Verstärkungssteuerung. Sie enthält eine an sich bekannte Stromspiegelschaltung, die aus einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor 2 besteht, dessen Steuerstrecke ein als Diode wirkendes Halbleiterbauelement 1 parallel geschaltet ist, dessen Basis galvanisch an den Ausgang eines Verstärkers, dessen Kollektor galvanisch an den Eingang eines Nachverstärkers und dessen Emitter an das gemeinsame Bezugspotential M beider Verstärker anschließbar ist. Der Eingang der Schaltungsanordnung, der an den Ausgang des Vorverstärkers anschließbar ist, ist in Fig. 1 mit Ebezeichnet und führt den Eingangsstrom Iy, der Ausgang der Schaltungsanordnung, der an den Eingang des Nachverstärkers anschließbsr ist, ist mit A bezeichnet und führt den Strom /₂. Vor- und Nachverstärker wurden in F i g. 1 nicht mit eingezeichnet, da sie nicht zum Verständnis der Erfindung beitragen.

Das als Diode wirkende Halbleiterbauelement kann eine durch den Eingangsstrom I, in Flußrichtung betriebene Diode oder, wie F i g. 1 zeigt, ein als Diode geschalteter Transistor 1 sein. In den Ausführungsbeispielen ist zur einfacheren Erklärung die Diode stets als ein als Diode geschalteter Transistor dargestellt und wird im folgenden stets mit Transistor 1 bezeichnet. Bei der bekannten Stromspiegelschaltung sind die Emitter beider Transistoren 1 und 2 mit Bezugspotential M verbunden.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Verbindungsleitungen zur Verstärkungssteuerung eine Steuerspannungsquelle zwischengeschaltet ist, deren Innenwiderstand so niedrig bemessen ist, daß Stromänderungen in der Stromspiegelschaltung eine nur unwesentliche relative Spannungsänderung der Steuerspai.nungsquelle bewirken.

Am einfachsten ist die steuerbare Spannungsquelle durch einen Widerstand zu realisieren, dessen stromspiegelseitiges Ende mit einem Steueranschluß zur

' Einspeisung eines Steuerstromes versehen ist. Dieser Widerstand kann entweder in der Verbindungsleitung des als Diode geschalteten Transistors 1 als Widerstand Ra mit Steueranschluß 7 und Steuerstrom /₄ oder in der Verbindungsleitung des in Emitterschaltung betriebenen Transistors 2 als Widerstand R₃ mit Steueranschluß 6 und Steuerstrom I₃ liegen. In Sonderfällen können auch beide Widerstände 3 und 4 mit Steueranschlüssen 6 und 7 für die Steuerströme /3 und /4 vorteilhaft sein.

Beim Erhöhen des Steuerstromes /4 in gezeigter Stromrichtung wird das Verhältnis I₂ZIi und somit die Verstärkung der Schaltungsanordnung größer und beim Erhöhen des Steuerstromes /3 in gezeigter Stromrichtung wird das Verhältnis I₂/I\ und somit die Verstärkung der Schaltungsanordnung niedriger. Werden die Stromrichtungen der Steuerströme /3 oder U umgepolt, so ist auch ihre Wirkung vertauscht, d. h., daß dann beispielsweise eine Vergrößerung des Steuerstromes /3 das Verhältnis /2//1 und damit die Verstärkung vergrößert.

Zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung wird von der bekannten Stromspiegelschaltung ausgegangen, bei der also die Emitter beider Transistoren 1 und 2 auf Bezugspotential liegen (R₃=Ra = O). Für die Kollektorströme der beiden Transistoren 1 und 2 gilt dann:

IcF₂ exp (UZU_T)

woraus folgt
V/i

(1)

(2)

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wobei Ar eine Konstante, Fi, F₂ die wirksame Emitterfläche des Transistors 1 bzw. 2 und U die Spannung zwischen Basis und Bezugspotential ist. Die Spannung U ist für beide Transistoren 1 und 2 schaltungsbedingt stets gleich.

Wie aus Gl. 2 folgt, ist der Ausgangsstrom I₂ dem Eingangsstrom Ii über mehrere Größenordnungen hinweg streng proportional und nur vom Verhältnis der wirksamen Emitterflächen abhängig. Diese Stromspiegelschaltung, die für die Ströme theoretisch keine Nichtlinearität enthält, ist Ausgangspunkt für die erfinderische Schaltungsanordnung.

Wird nun in die Verbindungsleitung zwischen dem Emitter des Transistors 2 und Bezugspotential Meine in ihrem Spannungswert steuerbare Spannungsquelle U₃ zwischengeschaltet, deren Innenwiderstand so niedrig ist, daß Stromänderungen in der Stromspiegelschaltung, im Ausführungsbeispiel Stromänderungen d/2 des Kollektorstromes I₂ und damit des etwa gleich großen Emitterstromes des Transistors 2, eine nur unwesentliche relative Spannungsänderung dU₃ZU₃ der Spannungsquelle U₃ bewirken, so läßt sich das Verhältnis /2//1 und damit die Verstärkung der Stromspiegelschaltung in gewünschter Weise steuern.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 besteht die Spannungsquelle U₃ aus einem Widerstand 3, dessen stromspiegelseitiges Ende mit einem Steueranschluß 6 zur Einspeisung eines Steuerstromes /3 versehen ist Mit

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I₂ = A-F₂ exp (U- I₂-R₃- I₃R₃)ZUt) (3)

und mit Gl. 1 und unter der Voraussetzung, daß I₂ ■ Ri<I₃R₃ISt

I₂ = Ii- (F₂ZFi) exp (-1₃ ■ R₃ZU₇) (4)

wobei Ut= 26 mV bei 298° K (25° C) ist.

Die Verstärkung der Schaltungsanordnung läßt sich in weiten Grenzen durch den Steuerstrom /3 ändern. Unter einer unwesentlichen relativen Spannungsänderung UU₃ZU₃ der Spannungsquelle U₃ wird verstanden, daß die durch die Kollektorstromänderung d/j am Widerstand 3 bewirkte Spannungsänderung dU₃ unter 1 mV bleiben soll, wenn der Klirrfaktor des Ausgangsstromes I₂ unter 1% bleiben soll. Daraus folgt für /?3=lmV/d/₂.

Wird jedoch statt der steuerbaren Spannungsquelle U₃ eine steuerbare Spannungsquelle Ua vorgesehen, indem beispielsweise A3 = 0 und Ra sowie U Φ 0 gemacht werden, so führt die so ausgebildete Schaltung der F i g. 1 bei wachsendem U und den angegebenen Stromrichtungen zur Erhöhung der Verstärkung der Stromspiegelschaltung. Es gilt dann entsprechend zu Gl. 4

/2 = /, ■ (F₂ZFi) · exp (Ά · RaZUt)

unter der Voraussetzung Ii Ra < I₂ Ra, woraus folgt, daß A4 ~ 1 mV/d/2 sein soll.

Für eine einfache Steuerung, bei der die Steuerkennlinie I₂ZIi = f(h) bzw. I₂ZIi = f(lt) eine Exponentialfunktion sein darf, sind beide Schaltungsausbildungen, d. h. entweder /I₁=O, Steuerung mittels I₃; oder R₃ = Q, Steuerung mittels /4, gleichwertig und können sogar kombiniert werden, indem Ra, Ia und R₃, /3 gleichzeitig vorgesehen sind.

F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der der in Emitterschaltung betriebene Transistor 2 mehrfach in Gestalt eines Multiemitter-Transistors 21—24 ausgebildet ist, indem jeweils die Basiselektroden miteinander und die Kollektorelektroden miteinander verbunden sind. Der Widerstand 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein mit Anzapfungen versehener Widerstand mit den Widerstandsteilen 31, 32 und 33, dessen Anzapfungen und Enden jeweils mit einem Emitter des Multiemitter-Transistors verbunden sind. Diese Ausführungsform der Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß sich die Steuerkennlinie in vorgegebenen Grenzen einstellen läßt

In Fig.3 ist gezeigt, welche Strombeiträge gemäß Gl. 4 die einzelnen Transistoren 21, 22 und 24 des Multiemitter-Transistors bei konstantem h in Abhängigkeit vom Steuerstrom /3 leisten können. Der Kollektorstrom /21 des Transistors 21 wird vom Steuerstrom /3 nicht beeinflußt Sein Wert ist bei vorgegebener Fläche Fi des Transistors 1 nur von der Fläche F21 des Transistors 21 abhängig.

Der Kollektorstrom /22 des Transistors 22 ist vom Steuerstrom I₃ durch dessen Spannungsabfall I₃ ■ Rn am Widerstandsteil 31 exponentiell und von der Größe seiner Fläche F22 linear abhängig. Entsprechendes gilt für die Abhängigkeit des nicht dargestellten Kollektorstromes I₂₃ vom Steuerstrom. Der Kollektorstrom I₂A verläuft ähnlich dem Kollektorstrom /23, jedoch ist wegen des größeren Widerstandswertes der Summe der Widerstandsteile 3i, 32 und 33 die exponentiell Abhängigkeit des Kollektorstromes von dem Steuerstrom stärken

Grundsätzlich können alle auf einem festen Grundbetrag aufbauenden, mindestens mit einer Exponentialkennlinie durchhängenden Steuerkennlinien I₂ZIy=I(I₃) realisiert werden.

Fig.4 zeigt, welcher Verlauf der relativen Steuerkennlinie I₂ZIi = f(I₃) beispielsweise eingestellt werden kann. In diesem Beispiel ist

/2 = /21+ fo +/23+ /24,

also die Summe der einzelnen zum Teil in F i g. 3 dargestellten Kollektorströme des Multiemitter-Transistors bei konstantem /i.

Der in Fig.2 dargestellte Multiemitter-Transistor läßt sich auf einem Halbleiter-Plättchen in integrierter Schaltungstechnik leicht aufbauen. Hierzu wird, wie in F i g. 5 dargestellt, der Multiemitter-Transistor in einer Isolationsbox 29 des Halbleiter-Plättchens angeordnet. Da der Multiemitter-Transistor aus Transistoren vom NPN-Typ besteht, sind die einzelnen Emitter als aus η-dotiertem Halbleitermaterial gebildeten Inseln mit Emitteranschlüssen Ei bis EAaufgebaut. Die Emitterinseln sind in einen p-leitenden Bereich 25 eingebettet, welcher die Basis des Multiemitter-Transistors darstellt und mit dem Basisanschluß B kontaktiert ist. Der p-Bereich ist wiederum in einem n-Bereich 27 eingebettet, in dem eine erste n+-Zone 26 eindiffundiert ist, auf der der Kollektoranschluß C des Multiemitter-Transistors angebracht ist.

Ferner ist unter den als Emitter wirkenden η-Inseln in der als Kollektor wirkenden η-Schicht eine sogenannte vergrabene, zweite η+-Schicht vorgesehen, welche in an sich bekannter Weise für einen niedrigen Kollektorbahnwiderstand der einzelnen Transistoren des Multiemitter-Transistors dient

Gemäß einem erfinderischen Merkmal dieses Multiemitter-Transistors für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sind die Flächen der Transistoren 21 bis 24, in diesem Fall erkennbar an der jeweiligen Oberfläche der als Emitter dienenden n-Bereiche, entsprechend einer vorgegebenen Steuerkennlinie für die Verstärkungssteuerung in ihrer Größe abgestuft. Sind die Widerstandsteile 31 bis 33 ebenfalls auf einem Halbleiter-Plättchen integriert angeordnet, so können bei gleichen Querschnittsflächen die Oberflächen der Widerstandsabschnitte zwischen den Abgriffen des Widerstands ebenfalls entsprechend einer vorgegebenen Steuerkennlinie in ihrer Größe abgestuft sein. Je nach Anwendungsfall können also entweder die Flächen der Transistoren, die Flächen der Widerstandsteile oder beide Flächen auf einer integrierten Schaltung in ihrer Größe abgestuft angeordnet sein.

Der Multiemitter-Transistor ist selbstverständlich auch durch einzelne Transistoren realisierbar. Dies kann für einfache Regelkennlinien u. U. preisgünstiger sein. Fig.6 zeigt ein Anwendungsbeispiel der in Fig.4 gezeigten Schaltungsanordnung in einem elektronischen Fernsprechapparat mit automatischem Bezugsdämpfungsausgleich. Die Signale eines Mikrofons 71 werden im Vorverstärker 72 verstärkt und gelangen über eine im Vorverstärker 72 angeordnete Stromquelle als Änderungen des Eingangsstromes I\ an den als Diode geschalteten Steuertransistor 1 der Schaltungsanordnung 5i. Diese Schaltungsanordnung ist mit den bisher benutzten Bezugszeichen versehen, jedoch ist zur vereinfachten Darstellung hier angenommen, daß für den Multiemitter-Transistor ein solcher mit drei Transistoren und einem Widerstand mit lediglich einer Anzapfung ausreicht Der Multiemitter-Transistor der Schaltungsanordnung 51 enthält folglich lediglich die Transistoren 21 bis 23 und einen Widerstand mit einer Anzapfung, so daß die Widerstandsteile 31 und 32 entstehen.

Der Ausgang A der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 51 ist mit dem Eingang eines Nachverstärkers (Endverstärkers) 73 verbunden. Der Nachverstärker 73 ist mit einem ersten Ausgang an die fr-Ader der Teilnehmeranschlußleitung angeschlossen und mit einem zweiten Ausgang an einer Leitungsnachbildung 85. Er wird über die fr-Ader mit Gleichstrom versorgt und moduliert diesen entsprechend der vom Mikrofon 71 abgegebenen Sprachsignale.

Ebenfalls mit der fr-Ader verbunden ist eine Schaltung 61 bis 66 zur Steuerstromgewinnung mit einem Transistor 61, dessen Basisspannungsteilerwiderstände 62 und 63 zwischen die 6-Ader und die a-Ader, die hier als bezugsspannungsführende Leitung betrachtet wird, geschaltet sind und dessen in Reihe geschalteten Emitterwiderständen 65 und 66 an ihrem Verbindungspunkt der Steuerstrom /3 für die Schaltungsanordnung 51 abnehmbar ist.

Der größte Teil des Schleifenstromes Isaer aus der a- und fr-Ader bestehenden Teilnehmeranschiußleitung fließt über den Transistor 61 und als von Wechselstromanteilen befreiter Gleichstrom durch die Emitterwiderstände 65 und 66. Ein Teil dieses Gleichstroms wird als Steuerstrom /3 für die Schaltungsanordnung 51 verwendet. Die Trennung der Wechselstromanteile vom durch den Transistor 61 fließenden Schleifenstromanteil Is2 wird durch einen zwischen Basis des Transistors 61 und a-Ader geschalteten Kondensator 64 erreicht

Die automatische schleifenstromabhängige Steuerung der Verstärkung der Schaltungsanordnung 51 erfolgt nun dadurch, daß der durch den Transistor 61 fließende Schleifenstromanteil /52, der die wesentlichste Belastung der Teilnehmeranschlußleitung darstellt, vom Widerstand und damit von der Länge der Teilnehmeranschlußleitung abhängt. Eine lange und dadurch hochohmige und stark dämpfende Teilnehmeranschlußleitung verursacht einen niedrigeren Schleifenstromanteil /s2 ais eine kurze Teilnehmeranschlußleitung. Dadurch wird auch der dem Schleifenstrom proportionale Steuerstrom /3 niedriger, so daß die Schaltungsanordnung 51 eine höhere Verstärkung annimmt
Die Steuerkennlinie der Schaltungsanordnung 51 ist

■»o nun so durch die bereits genannte Dimensionierung der Transistoren 1, 21, 22, 23 und der Widerstandsteile 31 und 32 sowie durch die Größe des Steuerstromes I₃ gewählt daß amtsseitig die Mikrofonsignale des Mikrofons 71 unabhängig von der Länge der Teilnehmeranschlußleitung mit gleichem Pegel eintreffen, wie beim Anschluß des Teilnehmergerätes an eine dämpfungsfreie Teilnehmeranschlußleitung.

In gleicher Weise wie zur Kompensation der Sendedämpfung läßt sich auch die Empfangsdämpfung

so kompensieren. Hierzu ist in F i g. 6 die Schaltungsanordnung 51' vorgesehen. Sie kann, was die Transistoren 1 und 2 der in F i g. 1 angegebenen Schaltungsanordnung betrifft in gleicher Weise aufgebaut seift wie die Schaltungsanordnung 51 in F i g. 6. Die der Schaltungsanordnung 51 entsprechenden Transistoren, Anschlüsse und Ströme wurden daher mit einem Beistrich versehen dargestellt

Der Eingang E' der Schaltungsanordnung SV wird vom hochohmigen Ausgang eines Summierverstärkers 81 gespeist, dem an einem ersten, an der fr-Ader angeschlossenen Eingang die Sprachsignale des modulierten Schleifenstromes /5 zugeführt werden. An seinem zweiten Eingang wird ferner ein Anteil des Mikrofonstroms, der vom zweiten Ausgang des Nachver.ttärkers 73 über eine Nachbildung 85 geleitet ist gegenphasig zugeführt so daß im Idealfall die Sprachsignale vom Mikrofon 71, die vom Nachverstärker 73 in die fr-Ader eingespeist und über den ersten Eingang des Summen-

ίο

Verstärkers 81 ebenfalls auf den Eingang E' der Schaltungsanordnung 5Γ gelangen könnten, genau kompensiert werden und nicht zum am Ausgang A'der Schaltungsanordnung 51' angeschlossenen Hörverstärker 83 und damit zum nachgeschalteten Hörer 84 gelangen.

Zur Steuerung der Verstärkung der Schaltungsanordnung 51' wird im Ausführungsbeispiel der gleiche vom Verbindungspunkt der Emitterwiderstände 65 und 66 abgezweigte Steuerstrom /3 benutzt, so daß die Widerstandsteile 31 und 32 nur einmal für die Schaltungsanordnung 51 und die Schaltungsanordnung 51' erforderlich sind. Bei gleichem Aufbau der Schaltungsanordnungen 51 und 51' ergeben sich dadurch gleiche Steuerkennlinien

/₂//, = /j7₃) und V₁ZVs = f(h\

Sollte für die Steuerung der Mikrofonsignal verstärkung eine andere Kennlinie erforderlich sein als für die Steuerung der Hörsignalverstärkung, so kann der vom Steuerstrom I₃ durchflossene Widerstand für die Schaltungsanordnungen 51 und 5Γ mit jeweils getrennten Anzapfungen ausgeführt sein. Auch separate Widerstände mit unterschiedlichen Widerstandsteilen 31 und 32 bzw. 31' und 32' für die Schaltungsanordnungen 51 bzw. 5Γ und jeweils eigenem, vom Schleifenstrom abhängigen Steuerstrom /3 bzw. /3 (nicht dargestellt) sind u. U. vorteilhaft. Schließlich genügt es u. U., die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung lediglich in einem Verstärkungszweig vorzusehen, beispielsweise nur zur Kompensation der Empfangsdämpfung oder nur zur Kompensation der Sendedämpfung.
Obwohl der überwiegende Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei der automatischen Verstärkungssteuerung liegt, ist es selbstverständlich auch möglich, die Verstärkung vom das Fernsprechgerät anschließenden Bedienungspersonal oder vom Teilnehmer selbst einstellbar auszubilden. Hierzu genügt es, die in F i g. 6 gezeigte Reihenschaltung aus den Emitterwiderständen 65 und 66 des Transistors 61 ganz oder teilweise durch ein Potentiometer zu ersetzen und den Basisspannungsteilerwiderstand 63 durch eine Konstantspannungsquelle, beispielsweise eine Zener-

diode, auszutauschen. Eine derartige Einstellmöglichkeit kann beispielsweise für eine Überkompensation der Empfangsbezugsdämpfung für Schwerhörige vorteilhaft sein.
Die Schaltungsanordnung insbesondere das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 läßt sich auch mit Vorteil zur Verstärkungssteuerung einer gehörrichtigen Lautstärkeänderung verwenden. Insbesondere in Stereoanlagen sind wegen der geringen Exemplarstreuung der Schaltungsanordnung mit einer einzigen Steuerspan-

nung bzw. mit einem einzigen Steuerstrom die Verstärkungen beider Stereokanäle in gleichem Maße einstellbar. Dadurch ist auch eine Fernbedienung derartiger Geräte in einfacher Weise möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verstärkungssteuerung eines Nutzsignals mittels einer Stromspiegel· schaltung, die aus einem als Diode wirkenden Halbleiter-Bauelement (1) und einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor (2) besteht, desseii Basis zum einen direkt mit einen Anschluß des Halbleiter-Bauelements (1) und zum anderen galvanisch mit dem Ausgang eines Vorverstärkers für das Nutzsignal, dessen Kollektor galvanisch an den Eingang eines Nachverstärkers für das Nutzsignal und dessen Emitter und der andere Anschluß des Halbleiter-Bauelements (1) getrennt über je eine Verbindungsleitung an ein Bezugspotential (M) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Verbindungsleitungen zur Verstärkungssteuerung eine Steuerspannungsquelle zwischengeschaltet ist, deren Innenwiderstand so niedrig bemessen ist, daß Stromänderungen in der Stromspiege'schaltung eine nur unwesentliche relative Spannungsänderung der Steuerspannungsquelle bewirken.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Spannungsquei-Ie aus einem Widerstand (3; 4) besteht, dessen stromspiegelseitiges Ende mit einem Steueranschluß (6; 7) zur Einspeisung eines Steuerstromes (Iy, U) versehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Emitterschaltung betriebene Transistor (2) mehrfach in Gestalt eines Multiemitter-Transistors (21, 22, 23, 24) mit zusammengeschalteten Basiselektroden (25) und zusammengeschalteten Kollektorelektroden ausgebildet ist und der Widerstand (3; 4) ein mit Anzapfungen versehener Widerstand ist, dessen Anzapfungen und Enden jeweils mit einem Fmitter des Multiemitter-Transistors verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem Halbleiter-Plättchen in integrierter Schaltungstechnik realisiert ist, daß der Multiemitter-Transistor in einer Isolationsbox (29) des Halbleiter-Plättchens angeordnet ist « und daß die Emittertlächen der Transistoren des Multiemitter-Transistors und/oder die Flächen der Widerstandsteile zwischen den Anzapfungen des Widerstands (3; 4) entsprechend einer vorgegebenen Steuerkennlinie für die Verstärkerungssteue- so rung in ihrer Größe abgestuft sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum automatischen Bezugsdämpfungsausgleich in ferngespeisten elektronischen Fernmeldeanlagen, wobei der von der Länge der Anschlußleitung abhängige Speisestrom als Steuerstrom verwendet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Baueinheit mehr- ⁶<> fach vorgesehen ist und eine gemeinsame steuerbare Spannungsquelle aufweist.