DE2161657A1

DE2161657A1 - Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2161657A1
Application number: DE19712161657
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lingenauber; Helmut Schoeffel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-12-11
Filing date: 1971-12-11
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2161657C2

Description

"Regeleinrichtung" Die Erfindung betrifft eine Regel einrichtung zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades eines elektronischen Verstärkers, dessen Ausgangsspnnnung beim über und Unterschreiten vörgegebener Schwellen eine Dorschaltungö fne.t bzw. schließt, in die Impulse mit konstanter Bolge einlaufen, deren in der öffnungszeit angefallene Anzahl als Maß für die Größe der vorzunehmenden Regelung verwendet wird.
T)erartige Regeleinrichtungen sind an sich bekannt, z. B.
aus der Zeitschrift "Electronics" vom August 1971, Seiten 52 ff Sie haben den Vorteil, daß nicht bei jeder Änderung der Eingangsspannung geregelt wird, sondern daß durch die Vorgabe einer unteren und einer oberen Grenze der Ausgangsspannung ein Intervall festgelegt werden kann, innerhalb dessen nicht geregelt wird. Weiterhin läßt sich durch einfaches Umschalten der Taktfolge der Impulse, die durch die Torschaltung laufen, die Regelgeschwindigkeit beeinflussen. Die Regelung selbst wird bei derartigen Einrichtungen ebenf-alls digital vorgenormen, z .B. in Form von DämpflangsgliedernX die nach Maßgabe der Anzahl der durch die Torschaltung laufenden Impulse in den Signalweg des Verstärkers eingeschaltet werden, wie in der genannten Literaturstelle beschrieben wird.
Diese Methode der Amplitudenregelung im Signalweg ist jedoch in Empfänger-Verstärkern nicht anwendbar. Es muß nämlich einerseits eine Hindestregelgeschwindigkeit von 20 dB/100 ms erreicht werden, zum anderen darf die Regelung nicht zur Verschlechterung des Störabstandes führen.
Beide Forderungen zugleich können mit einer rein digitalen Regelung nicht erfüllt werden. Während des Schaltvorganges läßt es sich nicht vermeiden, daß die Schaltspannung in der Größenordnung von einigen Volt über das Dämpfungsglied Störimpulse im Signalweg hervorruft Zwar läßt sich für den einzelnen Schalter durch Verwendung von Feldeffekt-Transistoren der Störimpuls auf Werte unter 1 µ Volt bringen, sofern die Schaltflanken nicht steiler sind als 1 V/»is. Da aber das wechselseitige Ein- und Ausschalten der bei derartigen Einrichtungen im Binärcode kombinierten Dämpfungsglieder nicht ohne zeitliche Differenzen erreicht werden kann, lassen sich impulsartige Pegelsprünge im Signalweg nicht vermeiden die auch durch nachgeschaltete Bandfilter nur sehr unvollkommen unterdrückt werden können. Hierdurch spricht der Regelmechanismus wieder an, wodurch die Ausregelung kleiner Nutzsignale unmöglich wird. Zwar läßt sich dieser Effekt durch besondere Maßnahmen vermeiden, etwa indem man das Ansprechen der Pegelvergleichsschaltung während des Taktimpulses verhindert, jedoch wird dadurch die maximal mögliche Taktfrequenz und damit die Regelgeschwindigkeit stark herabgesetzt.
Es besteht jedoch die Forderung, daß der Regelvorgang kein zusätzliches Störgeräusch im Signalweg verursachen darf. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die den genannten Forderungen entspricht.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß Mittel vorgesehen sind, die die Impulse in eine von ihrer Anzahl in der Amplitude abhangige Spannung (oder Strom) umwandeln, welche als Regelspannung(-strom) dem in der Verstärkung zu regelnden Glied des Verstärkers zugeführt wird.
Die Richtung, in der geregelt werden soll, wird dadurch festgelegt, welche der Schwellen von der Ausgangsspannung,-passiert wurde, d.h. also, ob die untere Schwelle unterschritten oder die obere Schwelle überschritten wurde.
Han kann die Polarität der der Anzahl der Impulse entsprechenden Spannung von der Schwelle, die überschritten wurae, abhängig machen oder aber, sofern eine Zählvorrichtung die Regelspannung in ihrer absoluten Größe festlegt, die Zählrichtung der in sie einlaufenden-Impulse von der Art der über- bzw. unterschrittenen Schwelle abhängig machen Wenn z.B. der Zähler einen bestimmten Zustand und die Regelspannung damit eine bestimmte Größe aufweist und die Ausgangsspannung des Verstärkers überschreitet einen vorgegebenen Pegel,- dann werden die in den Zähler einlauf enden Impulse in positiver Richtung gezählt und damit die Regelspannung vergrößert, wodurch die Au'sgang'sspannung des Verstarkers soweit herabgesetzt wird, bis sie wieder unter, die vorgegebene'Pegelschwelle fällt. Im umgekehrten Falle wird im Zähler rückwärts gezählt und damit die Regelapannung erniedrigt und als Folge die Ausgangsspannung des Vetstärkers vergrößert.
Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung werden also digital und analog wirkende Elemente miteinanderkombiniert. Durch die Zusammenfassung der digital anfallenden Regelgrößen zu einem Analogsignal lassen sich die zeitlichen Differenzen beim wechselseitigen Ein-und Ausschalten der einzelnen Zählerbits wesentlich geringer halten als bei einer rein digitalen Regelung, da die Störimpulse von der nun treppenförmigen Regel sp annung nicht so groß sind wie diejenigen im Signalweg bei direkter Ansteuerung digitaler Dämpfungsglieder.
Weiterhin können die noch verbleibenden Störimpulse mit Hilfe von einfachen RC-Integratoren zu einer kontinuierlich ansteigenden und damit störungsarmen Regelspannung verschliffen werden. Allerdings ist die hierfür minimal mögliche Zeitkonstante von der gewünschten Regelgeschwindigkeit bestimmt,' da die Integratoren eine gewisse zusätzliche Laufzeitverzögerung im Regelkreis bewirken.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Regeleinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. An diesem Beispiel sei die Erfindung näher erläutert.
In ihr bedeutet V einen Verstärker, dessen Verstärkungsgrad geregelt werden soll. Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird nach Gleichrichtung einem Schwellwertschalter S zugeführt, dem eine untere Schwellenspannung URefu und eine obere Schwellenspannung URefo vorgegeben ist.
Wird eine dieser Schwellen unter- bzw. überschritten, so wird ein Tor T geöffnet, in das aus einem Generator G stammende Impulse mit konstanter Folge einlaufen. Diese Impulse werden von der Torschaltung T an einen Zähler Z weitergeleitet. Der Zählerstand des Zählers Z wird in einem Digital/Analog-Wandler in eine Spannung umgewandelt, die den Verstärkungsgrad des Verstärkers V bestimmt. Die Zählrichtung der in den Zähler laufenden Impulse wird von dem Schwellwertschalter S nach Maßgabe der über- bzw. unterschrittenen Schwelle bestimmt.
Wenn also die Ausgangsspannung z.B. die obere Schwelle URefo überschreitet, wird das Tor geöffnet uns die Impulse des Generators G gelangen solange in den Zähler Z, bis die Schwelle URefo wieder unterschritten wird.
Entsprechend erhöht sich die Ausgangsspannung des Digital/ Analog-Wandlers W, die als Regel-Spannung den Verstärkungsgrad des Verstärkers V herabsetzt. Für das umgekehrte Beispiel, daß die Schwellenspannung URefu unterschritten wird, gelten analoge Uberlegungen in umgekehrter Richtung, wie sie bereits erwahnt wurden.
Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung sind alle Vorteile bzw. Erweiterungsmöglichkeiten gegeben, die sich durch die Verwendung digitaler Steuereinrichtungen anbieten: 1) Fernbedienbare Handregelung durch externe Regelbefehle, 2) Anzeige der relativen Empfangsfeldstärke durch über tragung der digitalen Zahlerinformation, 3) Wahl verschiedener 'Paktfrequenzen zur Erzielung unterschiedlicher Regelgeschwindigkeiten, 4) Verzögerung der Regelung um gewünschte Ruhezeiten (z. B. bei A3J-Betrieb) durch Verwendung von monostabilen- Schaltern.
Die Regeleinrichtung ist infolge der Kombination von analoger Verstärkungsänderung mit digitaler Steuerung in der Lage, recht gut in einem Verstärkerdas Problem der Verteilung des Regelbereiches auf mehrere Verstärkerstufen, insbesondere bei einem Empfänger die Verteilung auf die HF-Stufe und rdas ZF-Teil-zu lösen. Zur Erzielung optimaler Verstärkereigenschaften hinsichtlich seines Rausch-und Großsignalverhaltens ist es vorteilhaft, den gesamten Regelbereich in mehrere Teilbereiche aufzugliedern, in denen jeweils entweder'' nur die Eingangs-Stufe (bei Empfängern die RF-Stu:f'e) oder eihe der nachgeschalteten Stufen (eine der ZF-Stufen) geregelt wird. Hierbei ist es günstig, diese Aufteilung bereits auf der Digitalseite vorzunehmen und weder ZF-Stufe sowie der HF-Stufe über getrennte D/A-Wandler, die dann nur ein entsprechend geringeres Auflösungsvermögen haben zu brauchen, eine eigene Regelspannung zuzuführen. Die D/A-Wandler der jeweilsniclit g'erege'lten Stufen mü'ssen auf dem Minimal- bzw.
Maximalwert gehalten werden, so daß sich über den ganzen Bereich hinweg eine'' exakt gestaffelte Regelung ergibt. Der entscheidende Vorteil liegt darin, daß nun keine Umschaltung im Analogteil notwendig ist und die in Rege-lplan gewünschte Verstärkuagsverteilung mit Sicherheit eingehalten wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

(g) Einrichtung zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades eines elektronischen Verstärkers, dessen'Ausgangsspannung beim tber- und Unterschreiten vorgegebener Schwellen eine Torschaltung öffnet bzw. schließts in die Impulse mit konstanter Folge einlaufen, deren in der Offnungszeit angefallene Anzahl als Maß für die Größe der vorzunehmenden Regelung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die Impulse in eine von ihrer Anzahl in der Amplitude abhängige Spannung (oder Strom) umwandeln, welche als Regelspannung(-strom) dem in der Verstärkung zu regelnden Glied des Verstärkers zugeführt wird.
2. Regel-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der der Anzahl der Impulse entsprechenden Spannung von der Schwelle, die überschritten wurde, abhängt.
3. Regel-Einrichtung .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zähivorrichtung vorgesehen ist, der die Impulse zugeführt werden und deren Zählsteilung in eine Regelspannung ungesetzt wird, und daß die Zählrichtung der in ihm einlaufenden Impulse von der Schwelle, die-über-Schritten wurde, abhangig ist.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in einem Verstärker mit gestaffelter'Regelung mehrerer Stufen in der Weise, daß zur Regelspannungserzeugung jeder regelbaren Verstärkerstufe ein eigener Digital/Analog-Wandler zugeordnet ist, und daß diese so miteinander verknüpft sind, daß mit der Regelung von einer auf eine andere Verstärkerstufe übergegangen wird, wenn die Bereichs grenze des der Verstärkerstufe zugeord neten Digital/Analog-Wandlers erreicht ist.