DE2919072A1 - Symmetrischer verstaerker mit steuerbarem verstaerkungsgrad - Google Patents
Symmetrischer verstaerker mit steuerbarem verstaerkungsgradInfo
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Description
RCA 72 550
US Serial Nr. 904,779
filed 11. Mai 1978
RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.
Symmetrischer Verstärker mit steuerbarem
Verstärkungsgrad
Die vorliegende Erfindung betrifft einen symmetrischen Verstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen symmetrischen Verstärker mit Steuer- oder regelbarer Gleichspannungsverstärkung
und linearer Ansprache auf die Verstärkungsgradsteuerung.
In vielen Einrichtungen zur Signalverarbeitung wird ein Verstärker
mit veränderbarem Verstärkungsgrad benötigt, bei dem ein im wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen dem Verstärkungsgrad
und einer Steuerglexchspannung zur Steuerung des Verstärkungsgrades besteht. Man kann für diesen Zweck
einen Differenzverstärker verwenden, indem man den Ruhestrom
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des Differenzverstärkers steuert, da die .Kleinsignalverstärkung
eines Differenzverstärkers dem Ruhestromwert linear proportional ist. Diese Steuerung kann insbesondere durch eine
Gleichstromsteuerung des Ruhestroms, der durch eine dem Verstärker zugeordnete Stromquelle geliefert wird, bewirkt werden.
Ein Verstärker dieses Typs sollte vorzugsweise symmetrisch arbeiten. Die Symmetrie und das lineare Arbeiten eines solchen
Verstärkers kann jedoch durch Änderung der Parameter und Betriebseigenschaften der im Verstärker enthaltenen
Transistoren gestört werden. Solche Änderungen können beispielsweise durch Änderungen und Unterschiede der Vorwärtsstromverstärkung
ß und der Basis-Emitter-Sperrschichtspannung
V_.„ von Bauelement zu Bauelement infolge von Prozeß- odet
D hi
TemperaturSchwankungen beruhen. Jeder dieser Paktoren kann
einen untragbar nicht linearen Verstärkungssteuer- oder .-regelbetrieb verursachen.
Die schädlichen Wirkungen solcher Änderungen lassen sich im wesentlichen beseitigen, wenn der Differenzverstärker steuerbaren
Verstärkungsgrades als integrierte Schaltung aufgebaut wird, da die den Verstärker bildenden Transistoren einer solchen
Schaltung dann leicht hinsichtlich Stromverstärkungsgrad und Basis-Emitter-Sperrschichtspannungscharakteristik so
gepaart werden können, daß die Änderungen gleichartig und gleichlaufend sind. Dieses Ergebnis läßt sich jedoch schwierig
erreichen r wenn der Verstärker diskrete Bauelemente enthält, da die Parameter und Betriebseigenschaften der individuellen
Bauelemente schwieriger zu paaren sind und leichter unterschiedliche
feuerungen von Bauelement zu Bauelement eintreten können.
T.:i Falle eines gleichstromgekoppelten Verstärker steuerbaren
"■'eratärkungsgrades ist es ferner oft erwünscht, daß der Ruhestromsntail
des hinsichtlich der Verstärkung geregelten oder gesteuerten Ausgangssignals im wesentlichen unabhängig von der
Verstärkungsgradsteuerung ist. Hierdurch wird eine Gleichstrom-
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kopplung des Verstärkers mit nachfolgenden Schaltungsanordnungen erleichtert, ohne daß komplizierte Kopplungs- und
Vorspannungsschaltungen benötigt werden, die gewährleisten, daß die Vorspannung der nachgeschalteten Stufen durch die
Änderung des Verstärkungsgradas des Verstärkers nicht gestört
wird.
Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades werden oft in Einrichten
zur Verarbeitung von Fernsehsignalen, wie Farbfernsehempfängern benötigt. Ein Farbfernsehempfänger enthält
Leuchtdichtesignal- und Farbsignalkanäle (Luminanz- und Chrominanzkanäle) für die Komponenten eines Farbfernsehsignalgemisches,
die die Leuchtdichte bzw. die Farbart darstellen. Bekanntlich werden diese Signalkomponenten schließlich
vereinigt (z.B. in einer Bildröhren-Steuerstufe oder der Bildröhre selbst), um Signale zu erzeugen, die ein Farbbild
darstellen.
Das gegenseitige Verhältnis der Amplituden der miteinander kombinierten Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten bestimmen
die Farbsättigung des durch die Bildröhre wiedergegebenen Farbbildes. Bei vorgegebener Amplitude der Farbkomponente
läßt sich also durch Änderung des Verstärkungsgrades des Leuchtdichtesignalkanals die Amplitude der Leuchtdichtekomponente
und damit die Farbsättigung des wiedergegebenen Bildes ändern. Farbfernsehempfänger enthalten gewöhnlich eine Vorrichtung,
die eine solche Einstellung ermöglicht (z.B. einen Kontraststeller), damit der Betrachter bei verschiedenen Umgebungsbeleuchtungen
und bei Änderungen des übertragenen Fernsehsignals eine seinem Geschmack entsprechende Einstellung
vornehmen kann.
Da das Verhältnis der Amplituden des Leuchtdichtesignals und des Farbsignals in Bezug aufeinander die Farbsättigung bestimmt,
sind bei manchen Farbfernsehempfänger-Schaltungen die Einrichtung zur Verstellung der Verstärkung des Leuchtdichte-
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signals (z.B. ein Kontraststellpotentiometer) mit einer Einrichtung
zur Steuerung der Verstärkung des Farbsignals (z.B. ein Farbstellpotentiometer) so miteinander verbunden, daß
eine Verstellung des Leuchtdichtesignalstellers, die eine bestimmte Änderung der Amplitude des Leuchtdichtesignals
verursacht, eine entsprechende Änderung der Amplitude des Farbsignals bewirkt. Bei einer Änderung der Einstellung des
Kontraststellers für das Leuchtdichtesignal tritt also eine Art von "Gleichlauf" der Amplituden des Leuchtdichtesignals
und des Farbsignals ein, so daß der Bildkontrast ohne störende Änderung der Farbsättigung verstellt werden kann. Eine
Schaltung dieses Typs ist z.B. aus der US-PS 3 961 361 bekannt.
Bei einem Fernsehempfänger mit einem gekoppelten Leuchtdichte-
und Farbsignalverstärkungsstellmechanismus dieser Art sind Transistorverstärker steuerbaren Verstärkungsgrades
("regelbare" Verstärker) für die Änderung der Amplituden des Leuchtdichtesignals und des Farbsignals mittels einer
auf geeignete Weise erzeugten veränderbaren Steuergleichspannung zweckmäßig. Solche Verstärker sollen vorzugsweise
eine lineare Verstärkungssteuerkennlinie aufweisen und so ausgebildet sein, daß Faktoren, wie Änderungen der Stromverstärkung
oder der Basis-Emitter-Spannung von Transistoren, die gewünschte Verstärkungssteuercharakteristik nicht beeinträchtigen.
Wie erwähnt, können solche Änderungen besonders ausgeprägt und störend sein, wenn der regelbare Verstärker mit
diskreten Schaltungselementen aufgebaut ist. Der regelbare Verstärker soll ferner vorzugsweise so ausgebildet sein, daß
der Ruhestromanteil des hinsichtlich der Verstärkung gesteuerten Ausgangssignals im wesentlichen konstant bleibt,
die Gründe hierfür wurden oben erläutert.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades anzugeben,
der den obigen Anforderungen möglichst weitgehend genügt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verstärker der
eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verstärkers gemäß der Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel eines symmetrischen Verstärkers mit linear steuerbarem Verstärkungsgrad enthält einen ersten
und einen zv/eiten Verstärkertransistor,, die jeweils eine
Eingangselektrode, eine Ausgangselektrcde S'X-;ie gemeinsame
Elektroden, welche miteinander verbunden sind, aufweisen, ferner eine Betriebsstromquelle für die Transistoren und
eine Arbeits- oder Lastimpedan::, die mit der Ausgangselektrode
eines der Transistoren gekoppelt ist, Das Miveau der
Betriebestrome und damit die Signalverstärkung der Verstärkertransistoren
v/erden entsprechend dem Wert einer Verstärkungssteuerspannung geändert. Ein auf die Verstärkungssteuerspannung
ansprechendes Netzwerk liefert einer. Hilfsstroiti
an die Lastimpedans, der sich in einem Sinne ändert,
der dem Sinn der durch die Verstärkungssteuerspannung verursachten Betriebsstromänderungen entgegengesetzt ist. Zwischen
die Ausgang- und Eingangselektrode des einen Transistors ist eine Rückkopplungsschaltung gleichstrcmgekoppelt, um die
Eingangselektrode dieses Transistors entsprechend der Ruhsspannung an der Lastimpedanz zu steuern.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthalten der erste
und der zweite Verstärkertransistor diskrete Bauelemente.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist der Verstärker
in einer Einrichtung oder einem System zur Verarbeitung eines Farbfernsehsignalgemisches, das ein Leuchtdichtesignal und
ein Farbsignal enthält, enthalten. Im speziellen ist der Verstärker in einem Leuc.itdichtekanai zur Verstärkung des Lsuchtdichtesignals
enthalten und ein Farbkanal enthält einen Farb-
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signalverstärker, der eine symmetrische oder ausgeglichene,
lineare Verstärkungsansprache entsprechend der des Leuchtdichtesignalverstärkers
hat. Die zur Steuerung des Verstärkungsgrades des Leuchtdichtesignalverstärkers dienende
Spannung wird auch zur Slruorunq des; Veri;tärkungsgrades
des Farbsignalverstärkers verwendet, so daß das gewünschte Verhältnis zwischen den Amplituden der Leuchtdichte- und
Farbsignale erhalten bleibt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein teilweise in Blockform gehaltenes, vereinfachtes
Schaltbild eines 'LOiIe;; eines Farbfernsehempfängers,
welcher ν ine Leuchtdichte« icjnal vor Stärkerschaltung
steuerbaren Vers tärkunqsqrades gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung enthält, und
Fig. 2 eine in diesem Verstärker enthaltene Farbs Ignalverstärkerschaltung
mit steuerbarem Verstärkungsgrad.
Die in Fig. 1 darqoste 11 te FarbferriKchuinpfängerschaltung enthält
einen Eingangs- oder VLdooteiL 12, dem ein durch eine
Antenne 10 empf£ingones hochfroqucmtoi; Farbvideosignal zugeführt
wird. Der E Ingoings te 11 12 enthält u.a. Zwischenfrequenz-
und Demodulatorschaltunqon (nicht dargestellt), die ein Videosignalgemisch
liefern, dan Leuchtdichte- und Farbkomponenten
enthält, also ein Leuchtdichte:=?, iqnal oder ein Farbsignal.
Das Farbsignal wird über fine I" reqimnzselekt i ve Stufe 15 einer
Farbsignalverarbeitungsstufe 18 zugeführt, die in einem Farbkanal des Empfängers enthalten Ist und Fiirbdifferenzsignale
R-Y, B-Y und G-Y erzeugt. Mit dor F£irbsignalverarbeitungsstufe
18 ist eine Farbnteuervortichtunu 25 verbunden, welche ein
Potentiometer 25 und eine .-uqohör ige.« Quelle für eine positive
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Gleichspannung (+11,6 V) enthält. Das Potentiometer 2j ist
mit seinem Schleifer an einen Verstärkungssteuereingang eines in der Stufe 18 enthaltenen Feirbsignalverstärkers steuerbaren
Verstärkungsgrades verbunden, um den Verstärkur. jsgrad des Farbsignalverstärker;: und damit den Pegel dc_ r in
der Stufe 18 verarbeiteten Farbsignale entsprechend dor Einstellung des Potentiometers 25 zu steuern. Der Farbsignalverstärker
steuerbaren Verstärkungsgrades ist in Fig. 2 dargestellt und wird später noch näher erläutert.
Das Leuchtdichtesigna L, das in dem Signalgemisch am Aisgang
des Eingangsteiles 12 enthaiten ist, wird durch eine Leuchtdichtesignalstufe
30 verstärkt und anderweitig übertragen. Das Ausgangssignal der Leuchtd ich U*:; ignalstufe 30 wird einem
Eingang seiner Leuchtdichtosignalverstärkerschaltung 35
veränderbaren Verstätrkungsgrudes zugeführt, deren Ausgangssigna Le vom Emitter eines Emitter folgertrans Istors 70 einem
Eingang einer weiteren Louchtd i.ohtes Lgna Lstufe 75 zugeführt
wird. Der Verqtärkungsgrad der Verstärkerschaltung 35 ist
durch t Lnen Kontras t.<; to 1 ler steuerbar, welcher ein Potentiometer
60 enthält, das über einen Widerstand mit einer Gleichspannung (+11,6 V) gekoppelt ist und die Amplitude
der der Leuchtdichte« igna 1 stufe 75 y.uga führten Leuchtdichtesignale
zu verändern gestattet, wie noch erläutert werden wird. Die Leuchtdichtes ignal stuf e 30, die1 Verstärkerschaltung 35
und die Leuchtdicht esigna1 stufe 75 bilden zusammen mit weiteren,
nicht dargestaL1 ten Schaltungen einen Leuchtdichtesignalkanal
des Empfängers;.
Die Leuchtdichtesignale von der Leuchtdtchtesignalstufe 75
werden mit den Farbd L f forenz;; i gna 1 en von der Farbs Lgi.alverarbeitungsstufe
18 in einer Bi1drühronsteuerstufe 78
vereinigt und dann in geeigneter Weise Intensitätsstjuerelektroden
einer nicht dargestellten Farbbildröhre zum Erzeugen
c! ines dem VIcIc1O;; ignal entsprechenden Farbbild js zugeführt.
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Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Verstärker 35 steuerbaren Verstärkungsgrades aus diskreten Schaltungselementen
aufgebaut und enthält emittergekoppelte pnp-Transistoren
36 und 38, die als Differenzverstärker geschaltet sind, und einen pnp-Stromquellentransistor 43 zur Versorgung der
Transist ren 36 und 38 mit Hotricbssströmen.
Die Leuchtdichtesignale von der Stufe 30 werden auf einen Basiseiniang des Transistors 36 gleichstromgekoppelt und
eine veränderbare Verstärkungsgradsteuerspannung wird einer Basiselektrode des Stromquellentransistors 4 3 über den
Schleifer des Kontraststeuerpotentiometers 60, einen Emitter
eines in Kollektorschaltung arbeitenden Transistors 56 und einen Widerstand 55 zugeführt. Die der Basis des Transistors
36 zugeführten Leuchtdichtcsignale haben eine genügend kleine
Amplitude, so daß die Verstärkertransistoren 36 und 38 im ganzen Verstärkungsgradsteuerbereich in einem linearen Leitungsber·
:ich arbeiten, Die Steuerung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 35 erfolgt durch Verstellen des Potentiometers
60r durch das das Emitterpotential des Transistors 56 und
dementsprechend das Baispotential des Transistors 43 geändert werden. Das Basispotential des Transistors 43 wird entsprechend
der Verstellung des Potentiometers erhöht oder verringert, wodurch sich der Stromfluß im Transistor 43 entsprechend
ändert und damit auch der den Transistoren 36 und 38 zugeführte Strom um einen entsprechenden Betrag vergrößert
bzw. verkleinert wird. Die Signalverstärkung der Transistoren 36 und 38 erhöht bzw. verringert sich dadurch entsprechend.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß der Transistor 43 für eine bestimmte Einstellung des Potentiometers
einen im wesentlichen konstanten Ruhestromwert liefert. Diese Verwendung der Verstärkungsgradsteuergleichspannung zur
Änderung des Stromflusses oder der Leitung des Stromquellentransistors 43 bewirkt, daß sich die Signalverstärkung der
Verstärkertransistoren 36 und 38 linear mit der Verstärkungssteuerspannung
ändert. Am Kollektorlastwiderstand 46 am KoI-
lektorausgang des Transistors 38 treten gesteuert verstärkte
Leuchtdichtesignale auf, die der Leuchtdichtesignalstufe 75 über eine Gleichstromkopplung mit dem Emitterfolgertransistor
70 zugeführt werden.
Das am Emitter des Transistors 56 entstehende Gleichspannungsverstärkungssteuerpotential
wird ferner über eine Gleichstromkopplung dem Farbstellpotentiometer 25 zugeführt, das
normalerweise zur Steuerung des Verstärkungsgrades des in der Farbsignalverarbeitungsschaltung 18 enthaltenen Farbsignalverstärkers
entsprechend der Einstellung des Schleifers des Potentiometers 25 dient. Der Verstärkungsgrad des
Farbsignalverstärkers wird außerdem entsprechend der Einstellung des Kontrastpotentiometers 60 verstellt, da bei
einer vorgegebenen Einstellung des Farbstellpotentiometers 25 die am Schleifer des Kontraststellpotentiometers 60
auftretende Steuerspannung eine proportionale Spannung am Schleifer des Farbstellpotentiometers 25 erzeugt. Die Verstellung
der Signalverstärkung des Farbsignalverstärkers erfolgt also im Gleichlauf mit der Verstellung der Signalverstärkung
des Leuchtdichtesignalverstärkers 35 entsprechend der Einstellung des Kontraststellers oder Potentiometers
Der Farbsignalverstärker ist in Fig. 2 dargestellt, er enthält zwei emittergekoppelte Transistoren 201 und 202, die als
Differenzverstärker geschaltet sind und einen Stromquellentransistor
205, der Betriebsströme für die Transistoren 201 und 202 liefert. Die Farbsignale werden den Eingangs- oder
Basiselektroden der Transistoren 201 und 202 im Gegentakt zugeführt. Der Schleifer des Farbstellpotentiometers 25 (Fig. 5)
ist mit einer Basiselektrode eines Emitterfolgertransistors 210 gleichstromgekoppelt, dessen Emitter mit einem Emitter des
Stromquellentransistors 205 über einen Widerstand 211 verbunden ist.
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Die Steuerung des Verstärkungsgrades des Verstärkers mit den Transistoren 201 und 202 erfolgt durch Verstellen des Basispotentials des Transistors 210 (z.B. durch Verstellen des
Farbstellpotentiometers 25), wodurch wiederum das Emitterpotential des Transistors 210 und damit der Emitterstrom des
Transistors 205 geändert werden. Der Emitterstrom des Transistors 205 nimmt entsprechend dem Basispotential des Transistors
210 zu und ab, wodurch der Strom im Transistors 205 und damit der den Transistoren 201 und 202 zugeführte Strom um
einen entsprechenden Betrag erhöht bzw. erniedrigt werden. Die Signalverstärkung der Transistoren 201 und 202 nimmt
dementsprechend zu oder ab, so daß der Signalverstärkungsgrad des Verstärkers 201, 202 sich linear mit dem Verstärkungssteuerpotential
ändert.
An der Kollektor- oder Ausgangselektrode des Transistors treten Farbsignale gesteuerter Verstärkung auf, die über einen
Transistors 215 eines übergeordneten Paars von Transistoren 214, 215 und einen Transistor 220 einem Ausgangslastwiderstand
224 zugeführt werden. Die Farbsignale werden dann vom Kollektor des Transistors 220 über einen Transistor 228 und
einen Kondensator 230 auf eine Ausgangsklemme T- wechselstromgekoppelt.
Die Signale von der Klemme Tq werden dann durch weitere Schaltungen in der Farbsignalverarbeitungsstufe 18
weiter verarbeitet.
Bei diesem Beispiel sind alle in Fig. 2 dargestellten Schaltungselemente,
mit der Ausnahme des Kopplungskondensators 230, als integrierte Schaltung hergestellt (z.B. als integrierte
Schaltung des Typs CA3151 der RCA Corporation). Die
Transistorkomponenten, insbesondere die Transistoren 201 und 202, befinden sich in der gleichen thermischen Umgebung
und weisen sehr gut gepaarte und gleichlaufende Betriebsparameter und Eigenschaften auf, was einen symmetrischen
Betrieb des Differenzverstärkers mit den Transistoren 201 und 202, z.B. bezüglich Stromverstärkungs- und V_, -Schwankungen
gewährleistet.
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Bezüglich Fig. 1 ist zu bemerken, daß der Verstärker 35 eine Vorspannungs-Stabilisierungs-Gegenkopplungsschaltung
einschließt, welche den Basis-Emitter-Ubergang des Folgertransistors
70 (der im Regel- oder Verstärkungssteuerbereich einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall
oder eine im wesentlichen konstante Offsetspannung liefert) und einen Widerstand 45 enthält, die in Reihe zwischen den
Kollektorausgang des Transistors 38 und eine Basis des Transistors 38 gleichstromgekoppelt sind. Diese Rückführungs- oder
Gegenkopplungsschaltung spricht auf Unsymmetrien im Betrieb des Verstärkers an, die durch den Transistoren 36 und 38
zugeordnete Änderungen der νπ -Spannung oder Stromverstärkung
ß verursacht werden können, und kompensiert solche unsymmetrien.
Wenn beispielsweise die Flußstromleitung oder Vn -Kennlinien der diskreten Transistoren 36 und 38 durch
Verfahrens- oder Temperaturänderungen einander nominell nicht angepaßt sind, kann der Kollektorruhestrom des Transistors
38 von einem normalerweise erwarteten Wert oder Sollwert abweicher., so daß der Kollektorruhestrom des Transistors
33 den des Transistors 36 übersteigt. Die Kollektorspannung des Transistors 38 wird dann um einen proportionalen
Betrag größer als ihr Sollwert. Diese Spannung wird auf die Basis des Transistors 38 in einem solchen Sinne rückgekoppelt,
daß der Stromfluß im Transistor 38 verringert und dadurch die Abweichung (d.h. die Stromunsymmetrie) korrigiert werden.
Mit der Basis des Transistors 38 ist ein Ableitkondensator 47 zum Ableiten von Wechselspannungssignalen nach Masse gekoppelt.
Man beachte ferner, daß die Verstärkungssteuergleichspannung, die am Emitter des Transistors 56 auftritt, durch einen Widerstand
48 auf den Kollektorausgang des Verstärkertransistors 38 gleichstromgekoppelt wird. Diese Verbindung dient
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zur Stabilisierung der Ausgangsspannung gegen Schwankungen des Ausgangsruhewertes, welche durch eine Verstellung des
Kontrastpotentiometers 60 und damit des Verstärkungsgrades des Verstärkers verursacht werden. Durch diese Verbindung
wird der Kollektorstrom des Transistors 38 durch Addition oder Subtraktion eines Stromes so vergrößert oder verringert,
daß die Ruheausgangsspannung des Transistors von der Gleichspannungsverstärkungssteuerspannung unabhängig und im
wesentlichen konstant bleibt.
Der Zusammenhang und die jeweiligen Funktionen der Rückführungsschaltung
45, 70 und der den Widerstand 48 enthaltenden Verbindung soll zum besseren Verständnis anhand eines Beispiels
erläutert werden: Eine zunehmend positivere Verstärkungssteuerspannung bewirkt, daß der Kollektorstrom des
Transistors 43 abnimmt, wodurch wiederum der Betrag des Stromes sinkt, welcher den emittergekoppelten Transistoren 36 und
und insbesondere dem Transistor 38 zugeführt wird.
Ohne die den Widerstand 48 enthaltende Verbindung würde die Ausgangsspannung des Transistors 38 weniger positiv werden.
Dem wirkt die Rückführungsschaltung 45, 70 entgegen, welche den Stromfluß im Transistor 38 in Ansprache an die vom Kollektor
zur Basis des Transistors 38 rückgeführte, weniger positive Spannung um einen entsprechenden Betrag zu erhöhen
strebt. Dieses Ergebnis wäre jedoch inkonsistent mit der gewünschten Wirkung des Verstarkungssteuersignals, da die
Rückführungs- oder Gegenkopplungsschaltung den Wert des Stromes für den Transistor 38 bei Änderung der Verstärkungssteuerspannung
im wesentlichen konstant halten würde. Es würde sich also nur der Stromfluß im Transistor 36 entsprechend der Verstärkungssteuerspannung
ändern.
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Die den Widerstand 48 enthaltende Verbindung verhindert dieses Resultat, indem sie der Lastimpedanz am Kollektor des
Transistors 46 einen kompensierenden Gleichstrom solchen Betrages zuführt, daß als Folge der positiveren Verstärkungssteuerspannung
keine Verschiebung des Ruheausgangswertes des Transistors 38 eintritt. Ein entsprechendes Ergebnis erhält
man, wenn das Potentiometer 60 auf eine weniger positive Verstärkungssteuerspannung
eingestellt wird. Da der Ruheausgangswert des Transistors 38 durch die den Widerstand 48 enthaltende
Verbindung stabilisiert wird, wirkt die Rückführungsschaltung Änderungen des Flußstromwertes des Transistors 38 und damit
Änderungen des Verstärkungsgrades des Transistors 38 durch Verstellung der Verstärkungssteuerspannung nicht entgegen.
Für jede vorgegebene Verstärkungssteuerspannung spricht die
Rückführungsschaltung 45, 70 jedoch auf Abweichungen des Ruheausgangswertes
des Transistors 38 von einem Sollwert an, die z.B. durch temperaturbedingte Änderungen der Stromverstärkung
oder der V -Spannung verursacht sind, und kompensiert
LjLj
solche Abweichungen, wie weiter oben erwähnt worden war.
Da die Kollektorausgangsspannung des Transistors 38 gegen Ausgangsruhestromänderungen durch die Verbindung von der
Quelle der V^rstärkungssteuerspannung zum Kollektor des Transistors
38 stabilisiert wird und da die den Transistor 70 und den Widerstand 45 enthaltende Gegenkopplungsschaltung dazu
verwendet wird, den Differenzverstärker 36, 38 für die jeweilige
Ausgangsspannung zu symmetrieren, arbeitet der Differenzverstärker
im ganzen Verstärkungsgradsteuerbereich symmetrisch. Bei dem Verstärker 35 steuerbaren Verstärkungsgrades ist also die Abhängigkeit der Signalverstärkung von
der Verstärkungsgradsteuergleiehspannung linear, das Ruheausgangssignal ist unabhängig von der Verstärkungssteuerung
im wesentlichen konstant und der Betrieb ist unabhängig von Schwankungen der Basis-Emitter-Spannung V und der Vorwärts-Stromverstärkung
ß der Transistoren des Differenzverstärkers symmetrisch. Der beschriebene Verstärker 35 stellt dementsprechend
eine attraktive Alternative dar, wenn ein Verstärker steuerbaren Verstärkungsgrades, der diskrete Bauelemente ent-
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hält, benötigt wird, obwohl der beschriebene Verstärker mit Ausnahme des Ableitkondensators 47 auch als integrierte
Schaltung hergestellt werden kann.
Da der Verstärker 35 die oben erwähnten wünschenswerten Eigenschaften
hat, läßt es sich mit Vorteil in Verbindung mit einem regelbaren Chroma- oder Farbsignalverstärker des in Fig. 2
dargestellten Typs verwenden, der ebenfalls eine lineare Verstärkungsgrad-Steuerkennlinie hat und ebenfalls symmetrisch
arbeitet. Eine Verstellung des Kontraststellers 60 zur linearen Änderung der Amplitude der von der Verstärkerschaltung
35 verarbeiteten Leuchtdichtesignale bewirkt also eine lineare Änderung der Amplitude der vom Farbsignalverstärker 201, 202
(Fig. 2) verarbeiteten Farbsignale um einen entsprechenden Betrag. Der resultierende Gleichlauf gewährleistet, daß die
Amplituden des Leuchtdichte- und des Farbsignals bei Änderung des Bildkontrasts im gewünschten Verhältnis zueinander
bleiben. Die Farbsättigung des Bildes wird daher nicht beeinflußt.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel
beschrieben, selbstverständlich lassen sich im Rahmen der Erfindung die verschiedensten Änderungen vornehmen.
Beispielsweise kann die den Widerstand 45 und den Emitterfolgertransistor 70 enthaltende Schaltung durch einen
Widerstand geeigneten Wertes (z.B. 10 Kiloohm) ersetzt werden, der direkt zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors
38 gekoppelt ist. In diesem Falle würden die am Kollektor des Transistors 38 entstehenden Ausgangssignale dem
Eingang der Leuchtdichtesignalstufe 45 direkt zugeführt. Durch die dargestellte Verwendung eines Emitterfolgertransistors
70 wird jedoch die Belastung des Kollektorkreises des Transistors 38 verringert und es lassen sich etwas größere
Signalverstärkungen erreichen.
Bei bestimmten Einrichtungen kann es auch wünschenswert sein,
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daß die gesteuert verstärkten Ausgangssignale die den Eingangssignalen
entgegengesetzte Polarität haben, also invertiert sind. Bei dem Verstärker 35 gemäß Fig. 1 kann dieses
Ergebnis dadurch erreicht werden, daß man im Kollektorkreis des Transistors 36 einen Lastimpedanz zum Erzeugen
von Ausgangssignalen gesteuerter Verstärkung vorsieht. Eine solche Schaltung würde wie der in Fig. 1 dargestellte Verstärker
35 linear und symmetrisch arbeiten mit der Ausnahme, daß das Ruheausgangssignal des Transistors 36 bei Änderungen
der Verstärkungssteuerspannung schwanken würde. Ein Einfluß solcher Schwankungen auf die Vorspannung nachfolgender Schaltungen
kann dadurch verhindert werden, daß man die Ausgangssignale gesteuerter Verstärkung diesen Schaltungsanordnungen
vom Kollektor des Transistors 36 über einen Gleichspannung sperrenden Kondensator zuführt.
Bezüglich des Eingangssignales invertierte und mit steuerbarem Verstärkungsgrad verstärkte Ausgangssignale kann man
auch dadurch erhalten, daß man den Signaleingangstransistor 36 in der für den Transistor 38 dargestellten Weise
schaltet. Der Kollektorkreis des Transistors 36 würde in diesem Falle also eine Lastimpedanz enthalten, an der die
Signale gesteuerter Verstärkung auftreten, und es würde eine Gegenkopplung vom Kollektor zur Basis dieses Transistors
sowie eine Verbindung von der Regelspannungsquelle zum Kollektor des Transistors 36 vorgesehen sein, alles entsprechend
den für den Verstärker 35 der Fig. 1 erläuterten Prinzipien. In diesem Falle sollten dann in der Gegenkopplungsschaltung
Maßnahmen zum Ableiten von Wechselspannungssignalen, z.B. nach Masse, vorgesehen sein. Außerdem brauchen in diesem Falle
die Verbindungen zum Transistor 38 einschließlich des Widerstandes 48 und der Gegenkopplungsschaltung 45, 70 nicht vorgesehen
sein, wobei dann der Kollektor des Transistors 38 an Masse läge und die Basis dos Transistors 38 geeignet vorgespannt
würde.
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Leer seife
Claims (9)
- IV-TENTANW 3 r.TH BH. DiETKH V. DIPL. ING. PKTEH SCHÜTZ BIPJL. ING. WOLFGANO I1KÜ8LERMA HI A-THRHESJ A-3TBAHH« Ϊ3 29190/21'I)STrACII Η«ϋβ«ί» B-8OOÜ JIUBNCiIHIM 80TELBPON OS»/1709Οβ 47 6810TBLBX Π22β.Ίβ TULBtiIIAMM SOMBEZRCA 72 550US Serial Nr. 904, 779filed 11. Mai 1978RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.Symmetrischer Verstärker mit steuerbarem VerstärkungsgradPatentansprüche./ Symmetrischer Verstärker mit linear steuerbarem Verstärkungsgrad , enthaltend einen ersten und einen zweiten Verstärkertransistor, die jeweils eine Eingangselektrode, eine Ausgangselektrode sowie eine gemeinsame Elektrode enthalten, die mit der des anderen Transistors verbunden ist, einer Stromversorgungsanordnung zum Speisen der beiden Verstärkertransistoren mit Betriebsströmen, einer Lastimpedanz, die mit der Ausgangselektrode eines der Verstärkertransistoren gekoppelt ist,808847/0748einer Anordnung, die eine erste Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung liefert, und einer Anordnung, die die erste Steuerspannung aufl die Stromversorgungsanordnung koppelt, um den Wert der Betriebsströme entsprechend dem Wert der Steuerspannung und damit die Signalverstärkung der Verstärkertransistoren zu ändern,gekennzeichnet durch eine Anordnung (48), die auf die erste Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung anspricht und einen Hilfsstrom an die Lastimpedanz (46) liefert, der sich in einem Sinne ändert, der dem Sinne der durch die Steuerspannung verursachten Betriebsstromänderungen entgegengesetzt ist, und durcheine Rückführungsschaltung (45, 70), die zwischen die Ausgangs- und die Eingangs-Elektrode des erwähnten einen Transistors (38) gleichstromgekoppelt ist und die Eingangselektrode dieses Transistors entsprechend der Ruhespannung an der Lastimpedanz (46) steuert.
- 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Änderungen des Hilfsstroms im wesentlichen gleich dem Betrag der Änderungen des dem einen Transistor (38) zugeführten Betriebsstromes, die durch die Änderungen der Steuerspannung zur Verstärkungsgradsteuerung verursacht sind.
- 3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der aweite Verstärkertransistor <36, 38) diskrete Bauelemente enthalten.
- 4. Verstärker nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verstärkenden Eingangssignale auf die Eingangselektrode eines der Verstärkertransistoren (36) gekoppelt ist und daß die Ausgangssignale an der Lastimpedanz (46) erzeugt werden.909847/0746
- 5. Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte eine Transistor der zweite Transistor (38) ist und daß die zu verstärkenden Eingangssignale der Eingangselektrode des ersten Transistors (36) zugeführt sind.
- 6. Verstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektrode, die Ausgangselektrode und die gemeinsame Elektrode der Basis, dem Kollektor bzw. dem Emitter der Verstärkertransistoren entsprechen; daß der erste und der zweite Transistor (36 bzw. 38) als Differenzverstärker geschaltet sind und daß die Stromversorgungsanordnung einen Stromquellentransistor {43) enthält, der eine den Emitterelektroden der Verstärkertransistoren (36, 38) gemeinsame Hauptstromstrecke aufweist.
- 7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Transistor dem zweiten Transistor (38) entspricht; daß die Eingangssignale auf die Basis des ersten Transi-Btors (36) gekoppelt sind und daß die Rückführungsschaltung einen Widerstand (45) enthält, der zwischen die Kollektorelektrode und die Basiselektrode des zweiten Transistors (38) gleichstromgekoppelt ist.
- 8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kopplungs-Transistor (70) vorgesehen ist, um die kuegangssignale vom Kollektor de· eweiten Transistors (18) nuf eineh Verbraucher (75) eu koppeln, und daß die ftüekführungesehaltung (45» TO) einen Basiß-fimltterübergnng des fcopplungs-Traneietore (70) und den Widerstand (45) enthält» die in Reihe zwischen den Kollektor und die Basis dee zweiten Transistors geschaltet sind.
- 9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplung*-Tranei»tor (70) Ln EmitterfolgerschaLtung §«schaltet let.909847/0746
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