DE3042114C2 - Einstellbarer Entzerrerverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Entzerrerverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Entzerrerverstärker ist aus der US-PS 34 92 595 bekannt.

In der Zeitschrift »Electronic Engineering«, Oct. 1955, Seite 422—429, ist ein Entzerrerverstärker für symmetrische Signale beschrieben, der mit Elektronenstrahlröhren aufgebaut ist, in deren Kathodenkreis frequenzabhängige Gegenkopplungsglieder geschaltet sind. Derartige Entzerrerverstärker dienen z. B. dazu, den auf Leitungen auftretenden Spannungsabfall bei höheren Frequenzen auszugleichen.

Gegenüber Entzerrerschaltungen aus passiven Bauelementen haben Entzerrerverstärker den Vorteil, daß die tiefen Frequenzen nicht erst gedämpft werden, um sie dann anschließend mittels eines Breitbandverstärkers auf den Sollpegel anheben zu müssen.

Es ist ferner bekannt, in den Emitterkreis von Emitterbasisverstärkern eine Parallelschaltung von einem Widerstand und einem Kondensator zu schalten. Bei tiefen Frequenzen, die unterhalb der durch die Parallelschaltung gegebenen Grenzfrequenz liegen, ist die Verstärkung nahezu frequenzunabhängig, dagegen nimmt in dem darüberliegenden Frequenzbereich, in dem der Wechselstrom widerstand des Kondensators in der Größenordnung des ohmschen Widerstandes ist, der Verstärkungsgrad stetig zu. Durch Verändern des ohmschen Widerstandes kann zwar der Übertragungsbereich zwischen frequenzunabhängiger und frequenzabhängiger Verstärkung verändert werden, gleichzeitig ändert sich aber auch der Verstärkungssrad bei tiefen Frequenzen in unerwünschtem Maße, bei höheren Frequenzen dagegen nicht Durch Verändern der Kapazität des Kondensators kann man zwar in erwünschter Weise den Obergangsbereich und die Verstärkung bei höheren Frequenzen verändern, wobei der Verstärkungs-•grad bei tiefen Frequenzen konstant bleibt Hierzu ist aber ein Drehkondensator einzusetzen, der wegen seiner Größe vermieden werden soll. Andere frequenzabhängige, in den Emitterkreis eines Transistors geschaltete Gegenkopplungsglieder enthalten einen zur Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe liegenden Widerstand, dem die Parallelschaltung aus einem weiteren Widerstand und einem Kondensator in Reihe geschaltet ist Die beiden Widerstände kann man als Teilwiderstände eines Potentiometers ausführen und dem einen Teilwiderstand den Kondensator parallel schalten. Ein Verstärker mit einem solchen Gegenkopplungsglied hat im Bereich der tiefen und hohen Frequenzen eine frequenzunabhängige Verstärkung, im mittleren Frequenzbereich nimmt die Verstärkung wegen des zunehmenden wechselstrommäßigen Kurzschlusses des einen vom Kondensator überbrückten Teilwiderstandes mit der Frequenz zu. Bei Verändern des Verhältnisses der Teilwiderstände wird die Verstärkung im oberen Frequenzbereich und auch die Übergangsfrequenz vom frequenzabhängigen zum oberen frequenzunabhängigen Verstärkungsbereich geändert. Auch ein Verstärker mit einem solchen Gegenkopplungsglied ist als Entzerrerverstärker, vor allem als Kabelentzerrer, nur wenig geeignet, da sein Frequenzgang nur in eiigen Grenzen an eine beliebige Entzerrerkennlinie angepaßt werden kann. Insbesondere kann nicht die Steilheit der Frequenzabhängigkeit der Verstärkung eingestellt werden.

Ein Gegenkopplungsglied, das eine solche Eigenschaft eines Verstärkers bewirkt, besteht aus einem Potentiometer, dessen einem Teilwiderstand die Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem ohmschen Widerstand parallel geschaltet ist, wobei der Wert dieses Widerstandes groß im Vergleich zum Widerstandswert des Spannungsteilers ist. Eine Änderung der Potentiometereinstellung hat unter dieser Voraussetzung praktisch keinen Einfluß auf die Verstärkung bei tiefen Frequenzen und auch nicht auf die Zeitkonstante der Reihenschaltung des Widerstandes und des Kondensators, jedoch auf deren Wirksamkeit. Allerdings ist die Wirkung des Kondensators wegen des in Reihe geschalteten großen ohmschen Widerstandes bei höheren Frequenzen gering, so daß auch ein Verstärker mit einem solchen Gegenkopplungsglied als einstellbarer Entzerrerverstärker wenig geeignet ist. Aus der bereits erwähnten US-PS 34 92 595 ist ein Verstärker bekannt, der mehrere Transistoren enthält, die mit ihrer Basis an den Kollektor des jeweils vorangehenden Transistors angeschlossen sind und zwischen deren Emitter und Masse ein gemeinsames frequenzabhängiges Gegenkopplungsnetzwerk liegt. Dieses Netzwerk steilt auch eine Gegenkopplung vom Ausgang des Verstärkers auf

dessen Eingang dar. Eine Veränderung an einem Teil des Netzwerkes beeinflußt daher nicht nur den Frequenzgang in einem bestimmten Frequenzbereich; zur Erzielung einer bestimmten gewünschten Entzerrungscharakteristik muß das Netzwerk von vornherein entsprechend berechnet werden, ein nachträglicher Abgleich ist nur schwierig möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den einstellbaren Entzerrerverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, daß er in weiten Grenzen auf gewünschte Entzerrungskennlinien einstellbar ist, wobei als Einstellelement veränderliche ohmsche Widerstände oder Potentiometer verwendet werden können und die Einstellungen voneinander unabhängig sind.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß es schwierig ist, mit einem einzigen Gegenkopplungsglied die gestellte Aufgabe zu lösen, werden gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Schaltungsmaßnahmen vorgeschlagen.

Da die einzelnen Gegenkopplungsglieder gegenseitig über die KoUektor-EiTiitter-Strecken entko^^eit sind und eine Vielzahl von Transistoren in Reihe veschaltet werden können, kann mit dem erfindungsgemäßen Entzerrerverstärker nahezu jede erforderliche Entzerrerkennlinie bei gleichzeitiger Verstärkung des Eingangssignals erreicht werden, vor allem dann, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung den Transistoren Eingangsspannungsteiler vorgeschaltet sind.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und die

Fig.3 und 4 Frequenz-Verstärkungsgrad-Diagramme der Ausführungsbeispiele nach den F i g. 1 und 2.

Der Entzerrerverstärker nach Fi g. 1 enthält als aktive Elemente zwei Transistoren 751, 752, deren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe geschaltet sind. Ihre Basisvorspannungen sind mittels eines Spannungsteilers Ri,R2,R3 .ingestellt. Ein Eingangssignal U_e wird dem Transistor TSI unmittelbar über einen Kondensator CX, dem Transistor TS2 über einen Kondensator C2 und einen Eingangsspannungsteiler P1 zugeführt. Selbstverständlich kann auch dem Transistor 751 ein Eingangsspannungsteiler vorgeschaltet sein. An den Emitter del Transistors TS1 ist als «rstes Gegenkopplungsglied GK X ein Widerstand R 4 angeschlossen. Zwischen dem Emitter des Transistors TS 2 und Masse liegt in einer ersten Ausführungsform als Gegenkopplungsglied GK 2 ein Kondensator C3. Die Ausgangsspannung LZ₃ wird zwischen dem Kollektor des Transistors TS 2 und einem Arbeitswiderstand R 7 abgegriffen.

Unter der Voraussetzung, daß der Schleifer des Potentiometers PX in der oberen Stellung ist, bekommt die Basis des Transistors 72» 2 dieselbe Signalspannung wie die des Transistors TSl. Damit steht, ähnlich wie bei einer Schaltung als Emitterfolger, an beiden Emittern die gleiche Spannung, und der Kondensator C3 hat die gleiche Wirkung wie wenn er am Emitter des Transistors TS 1 liegen würde. Ein solcher Verstärker hat daher einen ähnlichen Frequenzgang wie eine Schaltung mit einem Transistor, in dessen Emitterkreis die Parallelschaltung von einem Widerstand und einem Kondensator üegt. Der Unterschied besteht aber darin, daß mittels des Potentiometers PX die Wirksamkeit des Kondensators C3 geänderl -verden kann. Die Kurve 1,2 zeigt den Verlauf der Verstärkung eines Entzerrerverstärkers mit den Gegenkopplungsgliedern GK 1, GK 2. Die Verstärkung bei tiefen Frequenzen ist durch die Größe des Widerstandes R 4 bestimmt; die Steilheit der Verstärkungsänderung im oberen Frequenzbereich kann mit dem Potentiometer P1 eingestellt werden.

Anstelle des Gegenkopplungsgliedes GK 2 können an den Emitter des Transistors Γ52 auch Gegenkopplungsglieder GK 3, GK 4. GK 5 oder andere angeschlossen werden. Das Gegenkopplungsglied GK 3 besteht aus einem Widerstand R 5 und einem Kondensator C4. deren Zeitkonstante so bemessen ist. daß eine Verstärkungsänderung im gewünschten Frequenzbereich eintritt. Die gestrichelte Kurve 1,3 in F i g. 3 zeigt die mit einem solchen Gegenkopplungsglied erzielte Frequenzabhängigkeit der Verstärkung.

Das Gegenkopplungsglied GK 4 besteht aus einem Widerstand /?6, einer Induktivität L 1 und einem Kondensator CS. Dieses Gegenkopplungsglied wirkt als Serienresonanzkreis, und die damit erzielte Frequenzabhängigkeit der Verstärkung ist in Her Kurve 1,4 in F i g. 3 veranschaulicht.

Das Gegenkopplungsglied GK 5 besteht aus einem bedämpften Parallelresonanzkreis und einem ebenfalls.bedämpften Serienresonanzkreis. Damit soll als Beispiel gezeigt werden, daß hier ein beliebig kompliziertes Netzwerk eingeschaltet werden kann, um auch schwierige Entzerrungen zu realisieren.

Der Entzerrerverstärker nach F i g. 2 dient speziell ate Kabelentzerrer, d.h. zur Frequenzgangentzerrung von breitbandigen Signalen, die über eine Leitung übertragen werden sollen oder übertragen wurden. Die Verstärkung eines solchen Kabelentzerrers sollte einen Frequenzganz haben, wie er in F i g. 4 mit der Kurve K dargestellt ist. Zur Annäherung einer solchen Kurve sind die Kollektor-Emitter-Strecken von vier Transistoren 753, 754, 7S5. 756 in Reihe geschaltet, wobei zwischen Emitter und Masse eines jeden Transistors ein aus einer Impedanz bestehendes Gegenkopplunpsglied GK 6, GK 7, GK 8, GK 9 liegt. Die Eingangsspannung U_c ist den Transistoren 754, 755, 756 über Spannungsteiler P2. P3. P4 zugeführt, mit denen die Wirksamkeit der Gegenkopplungsglieder GK 7, GK 8, GK 9 eingestellt werden kann. Das Gegenkopplungsglied GK 6 besteht aus einem Potentiometer P5, dessen einem veränderlichen Teilwiderstand die Reihenschaltung eines Widerstandes R 7 und eines Kondensators C6 parallel geschaltet ist. Der Widerstand R 7 ist groß im Vergleich zum Widerstandswert des Potentiometers

so P5, so daß dieser die Verstärkung bei tiefen Frequenzen bestimmt. Zur Kabelentzerrung erhält der Transistor

753 das größte Steuersignal aller Transistoren, so daß ihm kein Eingangsspannungsteiler vorgeschaltet zu werden braucht. Sein Beitrag zur Gesamtverstärkung ist mit der Kurve 6 der F i g. 3 veranschaulicht. Die Kurve 7 zeigt den Verlauf der Verstärkung de: Transistors

754 mit dem Gegenkopplungsglied GK 7, das aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht. Ähnlich aufgebaut ist das Gegenkopp-

bo lungsglied GKH d· j Transistors 755. Infolge einer anderen Dimensionierung der Zeitkonstante des Gegenkopplungsgliedes GKB und einer unterschiedlichen Einstellung der Potentiometer P3 und P4 verläuft die die Verstärkung des Transistors 755 veranschaulichen-

b5 de Kurve 8 steiler als die Kurve 7, wobei die Verstärkung bei höheren Frequenzen größer als die des Transistors 754 und bei niedrigen Frequenzen kleiner ist. Das Gegenkopplungsglied GK 9 des Transistors 756 ent-

hüll L'iiiLMi Senenreson.in/krcis. der einen besonders Meilen Anstieg im oberen /n cnt/en\ iiileii l'rcqiicn/bcreich bewirkt, uie die sinchpiiiikiiei Ie kurve 4 /eigl. Der Verliiiir der (iesiiniiverslarkiiML' ergibt sich in eln;i .ms der Summe der den Kurven f> bis 9 veranschaulich-'.en i'üii/clvcrMiirkungi'i) und im ueiljieheiul dem ^eu mischt cn Versiürkungsverkiuf K iiiiyenüherl.

Die in jedem Cieyenkopphingsylietl vorhandenen KiiMilciiMiKiivn ί".3...ί'9 nennen ;iul.(ertlem gleichsirommüllij; die ['!miller der Transistoren IS2... TSb in \(>n Müsse. Sollen diese Kondensatoren den l^;ret|uen/-LMIiL' in einem bestimmten Hereich !licht beeinflussen, müssen «.lic k;ip;i/i!iits\veric einsprechend grol! £cu;ihlt u erden.

1 lier/ii 2 fikiii Zcichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einstellbarer Entzerrerverstärker mit Transistoren gleichen Leitungstyps und mit wechselstrommäßig zwischen den Emittern der Transistoren und Masse liegenden Gegenkopplungsgliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecken von mindestens zwei Transistoren (TSl. 752, 753... TS6) in Reihe geschaltet sind, indem der Emitter und der Kollektor von jeweils schaltungsmäßig benachbarten Transistoren miteinander verbunden sind, daß der Basis mindestens eines Transistors (752; 754, 755, TS6) das Eingangssignal über einen einstellbaren Widerstand zugeführt ist und daß das Ausgangssignal an dem Kollektor abnehmbar ist, der das betragsmäßig höchste Gleichpotential aufweist.

2. Einstellbarer Entzerrerverstärker nach Anspruch 1, bei dem mindestens eines der wechselstrommäßig zwischen den Emittern der Transistoren und Masse liegenden Gegenkopplungsglieder veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das veränderbare Gegenkopplungsglied (GK 6) einen ohmschen Spannungsteiler (P5) aufweist, dessen einem Teilwiderstand ein Kondensator (C6) parallel geschaltet ist.

3. Einstellbarer Entzerrerv^rstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Teiiwiderstand die Reihenschaltung des Kondensators (C6) und eines ohmschen Widerstandes (R7) parallel geschaltet ist.

4. Einstellbarer Entzerrerverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein GegenkoDplungsglied (CK 7, CKS) aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators besteht.

5. Einstellbarer Entzerrerverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Gegenkopplungsglied aus einem Serienresonanzkreis besteht.

6. Einstellbarer Entzerrerverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Widerstände Eingangsspannungs teiler (Ρί;Ρ2,Ρ3,Ρ4) sind.