NO124404B - - Google Patents

Description

Negativt tilbakekoblet forsterker.

Foreliggende oppfinnelse angår negativt tilbakekoblede forsterkere og særlig forsterknings kontrollerende Tcretser i slike forsterkere .

Frekvenskarakteristikken for forsterkningen til forsterkere som skal benyttes i bærebølgesysterner med flere kanaler, må være slik at forsterkningen kompenserer for dempningen som oppstår i overførings-mediet som kan være en kabel eller en luftlinje. Idet mediets dempning øker jevnt med frekvensen, sørger man for at forsterkerens forsterkning øker tilsvarende.

I praksis har man funnet det velegnet å anbringe to korreksjonsledd ved hver linjeforsterker hvilke korreksjonsledd tjener forskjel-lige formål og kan styres uavhengig av hverandre. Den første av disse er fast innstilt på forhånd i overensstemmelse med lengden til den foranliggende kabelseksjon. Det andre korreksjonsledd er av den kontinuerlig variable type og benyttes til å kompensere for den variasjon i kabelens dempning som skyldes variasjoner i omgivelsenes temperatur. Av denne grunn er en termistor, som styres av et kon-trollsignal som overføres sammen med informasjonssignalene, bygget inn i kretsen til dette korreksjonsleddet.

Det er tidligere kjent å byggé slike korreksjonsledd inn i til-bakekoblingskretsen til forsterkeren. En forsterkertype som ofte benyttes, omfatter tre forsterkertrinn med en hovedtilbakekoblings-sløyfe som spenner over alle trinnene, dvs. fra katoden i det siste trinnet til katoden i det første trinnet dersom det benyttes elektron-rør, eller fra emitteren i det siste trinn til emitteren i det første trinn dersom transistorer benyttes. Dessuten er det første og det siste trinnet forsynt med lokale tilbakekoblingssløyfer som ligger utenfor hovedtilbakekoblingssløyfen.

Når korreksjonsleddet er koblet inn i hovedtilbakekoblingssløyfen, bevirker det at tilbakekoblingsf aktoren^ varierer med frekvensen til inngangssignålet. Dermed vil forsterkerens sløyfeforsterkning,

som uttrykkes ved produktet også variere. Da imidlertid stabi-liteten, signal/støy forholdet og andre parametre for forsterkeren avhenger av sløyfeforsterkningen, er det ønskelig å kunne variere formen på den totale forsterknings karakteristikk uten å innvirke på sløyfeforsterkningen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å unngå oven-nevnte ulempe, og dette oppnås ved å utforme forsterkeren i overensstemmelse med de opplysningene som er gitt i nedenfor fremsatte krav.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet under henvisning til de ledsagende tegninger hvor: Fig. 1 viser et blokk-skjema for en kjent forsterker med negativ tilbakekobling, Fig. 2 viser et prinsippskjema for en forsterker i henhold til oppfinnelsen, og

Figurene 3 og h viser modifikasjoner av kretsen i figur 2.

Den grunnleggende krets til en tre trinns negativt tilbakekoblet forsterker, vist i fig. 1, omfatter en hovedtilbakekoblings-sløyfe som spenner over alle trinn og representeres av en impedans som er koblet inn mellom emitterene til første og siste trinn.

For at ikke koblingsskjemaet skal bli overlesset, er den vanlige strømforsyning og koblingsleddene mellom forsterkertrinnene utelatt. Dessuten er det første og siste trinnet forsynt med en lokal tilbakekobling over impedansene Z^og Zy Spenningskilden for signalet som skal forsterkes er generatoren G med indre impedans R s. Forsterkerens utgang er forbundet med belastningen som på figuren er representert av motstanden R^.

Det kan vises at forsterkerens totale forsterkning er proporsjonal med

når det anvendes en rimelig verdi på tilbakekoblingen. På lignende måte er sløyfeforsterkningen proporsjonal med Z^og uavhengig av Z.j og forutsatt at impedansen sett inn mot emitterene til den første og tredje transistor er vesentlig mindre enn Z^og Z^, et forhold som er lett å oppnå i praksis.

Fra ovenstående fremgår, det at dersom det forutbestemte, variable korreksjonsledd som er nevnt tidligere er arrangert slik at det utgjør en del av impedansene Z1 og Zy så kan den totale forsterkning bli korrigert uten forandring av sløyfeforsterkningen, Dersom det også kreves en justering av formen på sløyfeforsterknlngens frekvenskarakteristikk, kan dette gjøres ved å konstruere Z^slik at den gir en impedans - frekvenskarakteristikk av den ønskede form. Når to adskilte korreksjonsledd benyttes i én forsterker, er det

av stor betydning at korreksjonsleddene ikke innvirker på hverandre, f.eks. på grunn av impedans-forandringer.

I kretsen på figur 2 er for enkelhets skyld bare vist den delen av kretsen som er innkoblet mellom punktene betegnet med ABCD på figur 1. Det kontinuerlig variable korreksjonsledd utgjør en del av emitterkretsen i det første forsterkertrinn. En krets som er ssrlig egnet for dette bruk er beskrevet av H.W. Bode i Bell System techn!cal Journal, April 1938. Denne kretsen har sørlig d«n fordel at dens impedans/frekvens karakteristikk målt over to av dens terminaler, kan styres ved hjelp av et enkelt variabelt motstands element, f.eks. en termistor. For korrekt virkning av Bodes korreksjonsledd er det nød-vendig at impedansen til kretsen som korreksjonsleddet er koblet over, er rent ohmsk og konstant over det aktuelle frekvensbånd.

Dersom det er påkrevet med ytterligere et korreksjonsledd, f.eks. for å tilpasse forsterkningskarakteristikken til lengden av den foranliggende kabelseksjon, må impedansen sett fra Z^inn mot + Z^på figur 1 også viere rent ohmsk og konstant.

En krets som er vist i britisk patent nr. 679,^ Zh etterkommer dette krav ved anvendelse av et ohmsk motstands-korreksjonsledd med tre terminaler som impedans Z^ » Da dette korreksjonsledd utgjør en del av tilbakekoblingen som spenner over hele forsterkeren, blir også sløyf eforsterkningen yjj3 påvirket. 1 kretsen ifølge figur 2, hvor det er benyttet de samme beteg-nelser som i figur 1 så langt dette lar seg gjøre, utgjøres det faste, forutinnstilte korreksjonsledd av en impedans i emitter-elektroden til den tredje transistoren, og denne impedansen består av en motstand med verdi shuntet med en impedans Z^. En annen impedans-krets Z_, som omfatter en annen motstand av verdi R„ shuntet med en impedans med verdien R^/ Z^ er koblet inn i tilbakekob-lingssløyfen som spenner over hele forsterkeren. Disse to kretsene har inverse karakteristikker, noe som medfører at impedansen sett fra linjen E-E mot høyre på figur 2 er en rent ohmsk motstand med verdi R^ over hele det aktuelle frekvensbånd. Motstanden R^ er inklu-dert i hovedtilbakekoblingskretsen for å justere det flate forsterker-området til forsterkeren.

I praktiske forsterkere vil verdien av impedansen som utgjøres av R^j<2>/Z^i parallell med R^være vesentlig mindre enn R^. Impedansene Z. og Z^vil også være mindre enn Z^. Av disse grunner vil det finnes at variasjonen av Z^med frekvensen er liten, dvs. sløyfefor-sterkningen vil holde seg praktisk talt konstant.

Spesielle forhold inntreffer når det ønskes å endre kurveformen til sløyfekarakteristikken eller når den totale størrelsen på endrin-gen av sløyfeforsterkningens kurveform er så stor at den ikke kan oppnås uten forandring av sløyfeforsterkningen. I slike tilfelle innkobles en ytterligere krets i hovedtilbakekoblingsgrenen som antydet med symbolet N på figur 3«For å presentere den korrekte avslutningsimpedans for det variable korreksjonsledd , er korreksjonsleddet N av den konstante impedans type. Det omfatter en serie-impedans Z^og en shuntkrets (R2 + R^) 2/ Z^i hovedtilbakekoblingsgrenen, hvilke to kretser har inverse karakteristikker. Korreksjonsledd med andre konfigurasjoner kan benyttes forutsatt at de virker som en konstant motstand overfor det variable korreksjonsleddet.

Inngangs- og utgangsimpedansen til forsterkerkretsene 1 henhold til figurene 1-3 er relativt høy og vil ikke være tilpasset til kabel- eller linjeimpedansen og vil således forårsake refleksjoner. Denne ulempen avhjelpes ved å innkoble hybrid-transformatorer i til-bakekoblingskretsen, hvilke transformatorer er tilknyttet inngangs-og utgangskretsene til forsterkerene vist i figur 3»Dette er vist på figur 4 hvor kompensasjonskretsene fra figurene 2 og 3 er utelatt for å unngå overlessing av tegningen. I denne utførelsen blir impedans ene som sees fra henholdsvis spenningskilden og fra belastningen gitt av uttrykkene:

Impedansene som avslutter hovedtilbakek<p>blingsgrenen er gitt av.

hvor y til er antall viklinger på den respektive transformator og R. og R,, er avslutningsmotstander.

Claims (4)

1. Negativt tilbakekoblet forsterker for et elektrisk signal og om-fattende tre forsterkertrinn, en generell tilbakekoblingssløyfe mellom det første og det tredje trinn samt lokale tilbakekoblingssløyfer til-forordnet det første og siste forsterkertrinnkarakterisertved at den. ene lokale tilbakekoblingssløyfe inneholder et fast korreksjonsledd mens den andre sløyfen inneholder et variabelt korreksjonsledd hvilke korreksjonsledd former den gjennomgående forsterknings-frekvenskarakteristikk mens sløyfeforsterkningen forblir praktisk talt konstant over hele det aktuelle frekvensområde og for alle innstillinger av det variable korreksjonsledd.

2. Forsterker ifølge krav 1,karakterisert vedat det variable korreksjonsledd er oppbygget slik at en enkelt variabel motstand benyttes for å styre impedanse-frekvenskarakteristikken for den aktuelle tilbakekoblingssløyfe.

3. Forsterker ifølge krav 1,karakterisert vedat det faste korreksjonsleddet omfatter en motstand med verdi R^shuntet av en impedans innkoblet i den lokale tilbakekoblingssløyfen til det siste forsterkertrinnet samt en andre motstand med verdi R., shuntet av en impedans med verdien R3 2/z4 innkoblet i den generelle tilbakekbblings-sløyfen slik at impedansen til de to korreksjonsledd i serie tilsvarer en motstand med verdi R^.

4. Forsterker ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forsterker-veien og den generelle tilbakekoblings- sløyfe er forbundet med hverandre ved hver ende av forsterkeren ved hjelp av hybridkretser idet en av disse hybridkretser også benyttes for å koble forsterkeren til en signalkilde hvis signal skal forsterkes, mens den andre hybridkretsen sørger for tilknytning til en belastning som utgjør belastningen for det forsterkede signalet.