DE3522416A1

DE3522416A1 - Regelbare breitbandverstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE3522416A1
Application number: DE19853522416
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Kaiser; Richard Dipl Ing Stannard
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1985-06-22
Filing date: 1985-06-22
Publication date: 1987-01-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine regelbare Breitband verstärkerschaltung. Eine derartige Schaltung ist aus der DE-OS 32 33 146 bekannt.

Systeme zur optischen Nachrichtenübertragung enthalten auf der Empfängerseite üblicherweise eine Hybridschaltung mit eine Fotodiode und einem Vorverstärker. Der Pegel des optischen Signals an der Fotodiode kann je nach Länge der Übertragungsstrecke und der Sendeleistung um ca. 20 dB schwanken, wodurch am Ausgang des Vorverstärkers eine Pegeländerung um ca. 40 dB hervorgerufen wird. Die Aus gangsspannung des Vorverstärkers schwankt üblicherweise im Bereich zwischen 10 mV _ss und 2 V _ss. Nachfolgende Ver stärkerstufen müssen daher einen entsprechend großen Aus steuerbereich besitzen, um diese Spannungen verzerrungs frei zu verstärken. Die aus der DE-OS 32 33 146 bekannte Schaltung benötigt dafür eine spezielle Schaltung zur Dynamikbereichserweiterung.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfache, regelbare Breitbandverstärkerschaltung mit großem Eingangsaus steuerbereich anzugeben, die auch Eingangsspannungen von ca. 2 V _ss verarbeiten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die erfindungsgemäße Breitbandverstärkerschaltung hat den Vorteil, daß sie einerseits ein großes Eingangssignal ver zerrungsarm dämpfen und ein kleines Eingangssignal ver zerrungsarm verstärken kann. Dabei ist der Arbeitspunkt am Ausgang der Verstärkerschaltung unabhängig vom jeweiligen Verstärkungsfaktor. Die Verstärkerschaltung ist außerdem vollständig integrierbar, da sie nur Transistoren und Widerstände enthält.

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Aus führungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Breitbandverstärkerschaltung mit zwei parallelgeschalteten Differenzverstärkern,

Fig. 2 eine zweite Breitbandverstärkerschaltung mit zwei parallelgeschalteten Differenzverstärkern,

Fig. 3 eine Breitbandverstärkerschaltung mit vier parallelgeschalteten Differenzverstärkern.

Die neue Verstärkerschaltung gemäß Fig. 1 enthält einen ersten Differenzverstärker mit zwei Transistoren T 1 und T 3, deren Emitter über je einen Emitterwiderstand RE 1, RE 3 mit dem Kollektor eines weiteren Transistors T 5 verbunden sind, und einen zweiten Differenzverstärker mit zwei Transistoren T 2, T 4, deren Emitter über je einen Emitter widerstand RE 2, RE 4 mit dem Kollektor eines Transistors T 6 verbunden sind. Die Transistoren T 5 und T 6 bilden einen dritten Differenzverstärker. Ihre Emitter sind über eine Stromquelle I mit dem einen Pol einer Spannungsquelle ver bunden.

Die Basis des Transistors T 1 ist mit der Basis des Transistors T 2 und die des Transistors T 3 mit der des Transistors T 4 verbunden.

Der Kollektor des Transistors T 1 ist mit dem Kollektor des Transistors T 2 und mit dem Emitter eines Transistors T 7 verbunden. Der Kollektor des Transistor T 3 ist mit dem Kollektor des Transistors T 4 und dem Emitter eines Transistors T 8 verbunden. Die Basis des Transistors T 7 ist mit der Basis des Transistors T 8 und einer Referenz spannungsquelle U _ref verbunden. Der Kollektor des Transistors T 7 ist über einen Widerstand RC 1 und der Kollektor des Transistors T 8 über einen Widerstand RC 2 mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden.

Die zu verstärkende Eingangsspannung U _ein wird zwischen die Basen der Transistoren T 1, T 2 und die der Transistoren T 3, T 4 angelegt. Die verstärkte Ausgangsspannung U _aus tritt zwischen den Kollektoren der Transistoren T 7 und T 8 auf. Die Transistoren T 7, T 8 bilden mit den Transistoren T 1 bis T 4 Kaskode-Schaltungen. Zwischen die Basen der Transistoren T 5 und T 6 wird eine Regelspannung U _AGC zur Einstellung des Verstärkungsfaktors der Breitbandver stärkerschaltung angelegt.

Dem Ausgang der Verstärkerschaltung ist eine Schaltung P zur Verschiebung des Pegels der Ausgangsspannung und dieser ein Spitzenwertdetektor S nachgeschalet. Der Spitzenwertdetektor S liefert ein Signal an einen Komparator K, der es mit einem Referenzsignal U _R ver gleicht und die Regelspannung U _AGC erzeugt.

Durch die Wahl unterschiedlicher Emitterwiderstände RE 1, RE 2, RE 3, RE 4, sind die Verstärkungsfaktoren des ersten und zweiten Differenzverstärkers verschieden. Ohne Be schränkung der Allgemeinheit sei RE 1+RE 3<RE 2+RE 4. Im Sonderfall RE 1=0=RE 3 ist die Verstärkung des ersten Differenzverstärkers am größten. Über die Regelspannung U _AGC ist die Aufteilung des Stromes der Stromquelle I auf die beiden Differenzverstärker und damit der Ver stärkungsfaktor der Verstärkerschaltung einstellbar.

Bei großen Eingangsspannungen U _ein wird der Strom be vorzugt durch den Differenzverstärker mit den größeren Emitterwiderständen geleitet, da dieser einen geringeren Verstärkungsfaktor und einen größeren linearen Eingangs spannungsbereich besitzt. Bei kleinen Eingangsspannungen U _ein wird der Strom bevorzugt durch den Differenver stärker mit den kleineren Emitterwiderständen geleitet.

Die in Fig. 2 dargestellte Verstärkerschaltung unter scheidet sich von der nach Fig. 1 durch die Schaltung der Transistoren T 7 und T 8. Diese bilden einen weiteren Differenzverstärker. Die Emitter der Transistoren sind miteinander und über eine weitere Stromquelle mit dem einen Pol der Spannungsquelle verbunden. Die Basis des Transistors T 7 ist mit dem Kollektor des Transistors T 1 und die Basis des Transistors T 8 mit dem Kollektor des Transistors T 3 verbunden. Bei beiden Transistoren T 7, T 8 ist die Basis über je einen Widerstand RF 1, RF 2 mit dem Kollektor verbunden.

Fig. 3 zeigt eine Breitbandverstärkerschaltung die an stelle des gestrichelt umrandeten Teils der Verstärker schaltung nach Fig. 1 oder Fig. 2 verwendet werden kann. Sie enthält vier parallel geschaltete Differenzverstärker, wobei jeder Differenzverstärker aus zwei Transistoren und zwei Emitterwiderständen besteht, deren gemeinsamer Ver bindungspunkt mit dem Kollektor je eines weiteren Transistors verbunden ist. Die vier weiteren Transistoren sind paarweise zu zwei weiteren Differenzverstärkern zusammen geschaltet. Die Emitter der Transistoren von jedem der zwei weiteren Differenzverstärker sind mit dem Kollektor je eines Transistors verbunden, die noch einen weiteren Differenzverstärker bilden. Insgesamt sind in Fig. 3 somit sieben Differenzverstärker dargestellt, von denen vier parallel geschaltet sind und zur Verstärkung der Ein gangsspannung U _ein dienen, und die drei weiteren zur Verteilung des Stromes der Spannungsquelle I auf die vier parallel geschalteten Differenzverstärker mittels dreier Regelspannungen U _AGC ₁, U _AGC ₂, U _AGC ₃ dienen. Daher ist hier ein Komparator vorzusehen, der drei Regelspannungen liefert, die entsprechend der Abstufung der Größe der Emitterwiderstände aufeinander abgestimmt sind.

Claims

1. Regelbare Breitbandverstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie min destens zwei parallelgeschaltete Differenzverstärker (T 1, T 3), (T 2, T 4) enthält, von denen mindestens einer mindestens einen Emitterwiderstand (RE 1, RE 2) zur Stromgegenkopplung enthält, und daß pro Differenzverstärker mindesten ein Transistor zur Veränderung des Ver stärkungsfaktors der Breitbandverstärkerschaltung vor handen ist.

2. Breitbandverstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren zur Veränderung des Verstärkungsfaktors paarweise zu weiteren Differenzver stärkern zusammengeschaltet sind.

3. Breitbandverstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterwiderstände und so mit die Verstärkungsfaktoren der Differenzverstärker (T 1, T 3), (T 2, T 4) unterschiedlich groß sind, daß die Summe der Ermitterströme der Differenzverstärker konstant ist, und daß durch Ansteuern der Transistoren die Größe der einzelnen Emitterströme der Differenzverstärker ver änderbar ist.