DE3124328C2 - Variabler aktiver Entzerrer - Google Patents

Abstract

Variabler aktiver Entzerrer für die Anwendung in Zwischen- oder Endverstärkerstellen von Nachrichtenübertragungssystemen zur Entzerrung des Frequenzganges eines Übertragungsabschnitts. Das zu entzerrende Eingangssignal wird über einen Eingangstransistor den miteinander verbundenen Emittern eines aus zwei Transistoren bestehenden Differenzverstärkers zugeführt. Die Basen dieser beiden Transistoren werden von einem Regelverstärker angesteuert. Der Differenzverstärker steuert zwei Gruppen von Transistoren, an deren Emitter Impedanzen angeschlossen sind. Die Kollektoren der beiden Gruppen von Transistoren sind zu einem Summationspunkt zusammengeführt, an dem die Ausgangsspannung abnehmbar ist. Die Ausgangsspannung wird auch dem Regelverstärker zugeführt, der den Differenzverstärker ansteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur variablen aktiven Entzerrung elektrischer Signale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DD 10 78 34 bekannt.

Bei der bekannten Anordnung wird ein Signal, das während der Übertragung über einen Abschnitt eines Übertragungssystemes verzerrt worden ist, durch einen mehrstufigen Verstärker verstärkt, dessen einzelne Stufen eine frequenzabhängige Verstärkung aufweisen. Jede Verstärkerstufe besteht aus einem bipolaren Transistor, in dessen Emitterzweig ein regelbares Entzerrernetzwerk liegt. Die Impedanz eines jeden Netzwerkes wird durch Steuergleichströme geregelt, die über Dioden des Netzwerkes geleitet werden.

Zur Anpassung an einen vorgegebenen Frequenzgang sind in den Emitterzweigen der Transistoren auch Induktivitäten vorgesehen.

Wegen der Verwendung von Dioden als steuerbare Wechselstromwiderstände, ist es mit der bekannten Anordnung nicht möglich, eine frequenzunabhängige Verstärkung einzustellen, also die Dämpfung kurzer Kabellängen auszugleichen. Schließlich bedeutet der Einsatz von Induktivitäten, daß die bekannte Anordnung nicht als integrierte Schaltung ausführbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die integrierbar ist und mit der sich auch eine frequenzunabhängige Dämpfung kompensieren läßt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.

Ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist beispielsweise die digitale Übertragungstechnik. Sie ist aber auch zur Entzerrung bestimmter analoger Signale, bei denen die Information nicht in der Amplitude enthalten ist, geeignet, was beispielsweise bei frequenz- oder phasenmodulierten Signalen der Fall ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 - 3 die Erfindung näher erläutert, wobei Fig. 2 ein einfacheres Ausführungsbeispiel als Fig. 1 zeigt. In Fig. 3 sind die Frequenzgänge der Verstärkung des Signals, wie sie gemäß der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 beispielsweise realisierbar sind, dargestellt.

In Fig. 1 liegt das zu entzerrende Eingangssignal u[tief]e, das bereits vorverstärkt sein kann, zwischen der Basis eines Eingangstransistors T0 und dem Bezugspunkt (Masse) der Schaltungsanordnung. Der Kollektor des Eingangstransistors T0 ist mit den Emittern eines aus zwei Transistoren T1 und T2 bestehenden Differenzverstärkers, der Emitter über einen Widerstand R0 mit Masse verbunden. Die Kollektoren der Transistoren T1 bzw. T2 liegen über Widerstände R1 bzw. R2 am hier positiven Pol einer Betriebsspannungsquelle U[tief]B1. Die Basen der Transistoren T1 und T2 werden von einem Regelverstärker V1, der hier durch einen Operationsverstärker mit zwei Ausgängen dargestellt ist, angesteuert.

Der Eingangstransistor T0 stellt eine Stromquelle dar. Der durch den Widerstand R0 fließende Eingangsstrom i[tief]e, der der Eingangsspannung u[tief]e proportional ist, verteilt sich auf die beiden Transistoren T1 und T2, je nach dem, wie unterschiedlich diese vom Regelverstärker V1 angesteuert werden. Fließt z.B. durch T1 der Strom kleines Alpha x i[tief]e (0 </= kleines Alpha </= 1), so fließt durch T2 der Strom (1 - kleines Alpha) x i[tief]e. Bei gleich großen Widerständen R1 und R2 verhalten sich die Spannungsabfälle an diesen Widerständen entsprechend der Stromaufteilung, das heißt, der Spannungsabfall an R1 bzw. R2 ist kleines Alpha x u'[tief]et bzw. (1 - kleines Alpha) u'[tief]e, wobei u'[tief]e proportional u[tief]e und i[tief]e ist.

Mit dem Kollektor des Transistors T1 sind die Basen einer ersten Gruppe von Transistoren T11, T12, ..., T1n und mit dem Kollektor des Transistors T2 die Basen einer zweiten Gruppe von Transistoren T21, T22, ..., T2n verbunden. Die Emitter der Transistoren der ersten Gruppe stehen über Impedanzen Z11, Z12, ..., Z1n und die Emitter der Transistoren der zweiten Gruppe über Impedanzen Z21, Z22, ..., Z2n mit Masse in Verbindung. Die Kollektoren der Transistoren beider Gruppen sind an dem Summationspunkt S zusammengeführt, der über eine Impedanz Z mit einer zweiten Betriebsspannungsquelle U[tief]B2 verbunden ist und an dem die Ausgangsspannung u[tief]a abnehmbar ist.

Zur Entkopplung des Ausgangssignals u[tief]a von darauffolgenden Schaltungsteilen ist ein Entkoppeltransistor T3 nachgeschaltet. Hierbei ist die Basis des Entkoppeltransistors T3 mit dem Summationspunkt S, der Kollektor mit der Betriebsspannungsquelle U[tief]B2 und der Emitter über einen Widerstand R3, an dem nun die Ausgangsspannung u'[tief]a anliegt, verbunden.

Das Ausgangssignal u'[tief]a wird über einen Spitzenwertdetektor D dem ersten Eingang des Regelverstärkers V1, dessen Ausgänge die Basen der Transistoren T1 und T2 ansteuern, zugeführt, so daß an diesem ersten Eingang das Potential der jeweiligen Spitzenamplitude der Ausgangsspannung u'[tief]a anliegt. Am zweiten Eingang des Regelverstärkers V1 liegt eine Referenzspannung U[tief]r1.

Entsprechend der Aufteilung der Anteile der an den Widerständen R1 bzw. R2 abfallenden Signalspannungen kleines Alpha x u[tief]e bzw. (1 - kleines Alpha) x u[tief]e verteilen sich diese auf die erste bzw. zweite Gruppe von Transistoren T11, T12, ..., T1n bzw. T21, T22, ..., T2n. Dementsprechend haben die Impedanzen Z11, Z12, ..., Z1n bzw. Z21, Z22, ..., Z2n einen größeren oder kleineren Einfluß auf den Frequenzgang des Signals. Die Anzahl der Transistoren einer Gruppe ist beliebig und richtet sich nach der Kompliziertheit, d.h. dem Detailreichtum des zu entzerrenden Frequenzgangs des Signals. Ebenso ist der Aufbau der Impedanzen Z11, Z12, ..., Z12, ..., Z1n, Z21, Z22, ..., Z2n und Z beliebig. Diese Impedanzen stellen also komplexe Zweipole dar, die im einfachsten Fall lediglich aus ohmschen Widerständen oder aber auch aus mehreren komplexen Widerständen aufgebaut sein können. Die den Frequenzgang des Signals formenden Impedanzen Z11, Z12, ..., Z1n und Z21, Z22, ..., Z2n beeinflussen sich nicht, da sie jeweils in den Emitterkreisen der Transistoren liegen und der Summationspunkt S, an dem die einzelnen Signalanteile addiert werden, im Kollektorkreis der Transistoren liegt.

Näherungsweise gilt:

u'[tief]a = u[tief]a

und u'[tief]e = u[tief]e für R0 = R1 = R2.

Dann ist

Die Referenzspannung U[tief]r1 des Regelverstärkers V1 ist von der gewünschten Spitzenamplitude des Ausgangssignals u'[tief]a abhängig.

Fig. 2 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung. Diese Anordnung eignet sich z.B. zum Entzerren von Digitalsignalen, die einen aus Koaxialkabeln bestehenden Übertragungsabschnitt unterschiedlicher Länge durchlaufen haben. Die erste bzw. zweite Gruppe von Transistoren des Frequenzgangformers F in Fig. 1 besteht hier in Fig. 2 lediglich aus dem Einzeltransistor T11 bzw. T21. Die ohmschen Widerstände r1, r2 und die Kapazität C1 bilden die Impedanz Z11, der ohmsche Widerstand R21 die Impedanz Z21 und der ohmsche Widerstand R die Impedanz Z.

Da die gesamte Anordnung hier von einer einzigen Betriebsspannungsquelle U[tief]B2 gespeist wird, liegt zur Einstellung der Basisvorspannung die Basis des Transistors T11 am Spannungsteiler R4/R5 und die Basis des Transistors T21 am Spannungsteiler R6/R7. Der zwischen dem Verbindungspunkt der Impedanz Z11 mit dem Widerstand R21 und dem Bezugspunkt der Schaltungsanordnung eingefügte Widerstand r dient zur Arbeitspunkteinstellung der beiden Transistoren T11 und T21. Damit durch diesen Widerstand r die Verstärkung der Signale nicht beeinflußt wird, ist dieser durch die Kapazität C1 überbrückt.

Der Regelverstärker V2 steuert in Fig. 2 nur den einen Transistor T2 des Differenzverstärkers T1, T2 mit der Steuerspannung u[tief]s an. Die Basis des anderen Transistors T1 liegt auf dem Potential einer Referenzspannung U[tief]r2, das etwa in der Mitte des Regelbereichs der Steuerspannung u[tief]s liegt. Da der Eingangstransistor T0 als Stromquelle arbeitet, kann auch in diesem Fall der Transistor T2 das Eingangssignal u[tief]e bzw. den daraus resultierenden Eingangsstrom i[tief]e bei einer Steuerspannung u[tief]s > U[tief]r2 übernehmen. Der Wert der Steuerspannung u[tief]s ist jeweils von der Spitzenamplitude des Ausgangssignals u[tief]a abhängig.

Fig. 3 zeigt verschiedene Kurven, die die mögliche Verstärkung v des Ausgangssignals u[tief]a bzw. u[tief]a zum Eingangssignal u[tief]e in Abhängigkeit von der Frequenz f einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 darstellen. Wird das Eingangssignal u[tief]e infolge entsprechender Steuerspannung u[tief]s ausschließlich von dem Transistor T2 und damit auch vom Transistor T21 übernommen, erhält man, bei gleich großen Widerständen R und R21, die in Fig. 3 mit v0 bezeichnete Kurve, d.h. die Verstärkung ist für alle Frequenzen v = 1. Dies stellt den einen Grenzfall der möglichen Anpassung der Schaltungsanordnung an gegebene Dämpfungsverhältnisse dar. Den anderen Grenzfall zeigt die Kurve v1 in Fig. 3. Dieser Verstärkungsverlauf wird erreicht, wenn infolge entsprechender Steuerspannung u[tief]s das Eingangssignal u[tief]e ausschließlich über den Transistor T1 und damit über den Transistor T11 geleitet wird. Der Frequenzgang der Verstärkung des Signals wird dann ausschließlich durch die Impedanz Z11 bestimmt und stellt beispielsweise den Ausgleich der Dämpfung einer maximal möglichen Länge (l) des vorhergehenden Übertragungsabschnittes dar.

Für Fig. 2 gilt näherungsweise:

u'[tief]a = u[tief]a

u'[tief]e = u[tief]e für R0 = R1 = R2

Für R21 = R ist dann

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 regelt also automatisch die Verstärkung v des Signals in Abhängigkeit von der Länge l des durchlaufenden Übertragungsabschnitts. Mögliche Verstärkungsverläufe stellt die Fig. 3 dar.

Die Größe der am Regelverstärker V2 anliegenden Referenzspannung U[tief]r1 richtet sich nach der Höhe der durch die Dimensionierung der Anordnung maximal erzielbaren Spitzenamplitude des Ausgangssignals u[tief]a.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur variablen aktiven Entzerrung elektrischer Signale, wobei

a) der Frequenzgang der zu entzerrenden Signale durch Impedanzen (Z11, Z12, , Z1n; Z21, Z22, , Z2n) in den Emitterzuleitungen von Transistoren (T11, T12, , T1n; T21, T22, , T2n) beeinflußbar ist und die Impedanzen mit dem ersten Pol einer Betriebsspannungsquelle (U[tief]B2) in Verbindung stehen,

b) das Ausgangssignal (u[tief]a) an einer Ausgangsimpedanz (Z) abnehmbar ist, deren erster Anschluß mit dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle (U[tief]B2) verbunden ist,

c) die Schaltungsanordnung von einem Regelverstärker (V1, V2) geregelt ist, dem das Ausgangssignal (u[tief]a) spitzenwertgleichgerichtet (D) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

d) das zu entzerrende Eingangssignal (u[tief]e) über einen Eingangstransistor (T0) den miteinander verbundenen Emittern eines aus zwei Transistoren (T1, T2) bestehenden Differenzverstärkers zugeführt ist,

e) mit dem Kollektor des ersten Transistors (T1) des Differenzverstärkers die Basen einer ersten Gruppe der Transistoren (T11, T12, , T1n) und mit dem Kollektor des zweiten Transistors (T2) des Differenzverstärkers die Basen einer zweiten Gruppe der Transistoren (T21, T22, , T2n) verbunden sind,

f) die Kollektoren der Transistoren (T11, T12, , T1n; T21, T22, , T2n) beider Gruppen an einem Summationspunkt (S) zusammengeführt sind, mit dem der zweite Anschluß der Ausgangsimpedanz (Z) verbunden ist,

g) der Regelverstärker (V1, V2) den Differenzverstärker derart ansteuert, daß die Transistoren der ersten bzw. zweiten Gruppe mehr oder weniger von dem zu entzerrenden Eingangssignal (u[tief]e) angesteuert werden, so daß der Frequenzgang des Signals durch die Impedanzen (Z11, Z12, , Z1n; Z21, Z22, , Z2n) in den Emitterzuleitungen der Transistoren (T11, T12, , T1n; T21, T22, , T2n) beider Gruppen und durch die Ausgangsimpedanz (Z) in der gewünschten Weise beeinflußt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (u'[tief]a) an einem im Emitterkreis eines Entkoppeltransistors (T3) liegenden Widerstand (R3) abnehmbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe lediglich einen Transistor (T11, T21) aufweist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Emitterkreis des Transistors (T11) der ersten Gruppe liegende Impedanz (Z11) aus der Reihenschaltung eines ersten Widerstandes (r1) mit der Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes (r2) und einer ersten Kapazität (C1) besteht und daß die im Emitterkreis des Transistors (T21) der zweiten Gruppe liegende Impedanz (Z21) aus einem dritten Widerstand (R21) und die Ausgangsimpedanz (Z) aus einem vierten Widerstand (R) besteht.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Widerstand (R21) und der vierte Widerstand (R) gleich groß sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen in den Emitterkreisen der Transistoren beider Gruppen über einen mit einer zweiten Kapazität (C2) überbrückten fünften Widerstand (r) mit dem zweiten Pol der Betriebsspannungsquelle (U[tief]B2) verbunden sind.