DE69118239T2 - Pegel-Erkennungsschaltung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung:
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transistorschaltung und insbesondere eine Pegel-Erkennungsschaltung.
• Eine Pegel-Erkennungsschaltung ist im allgemeinen so ausgelegt, daß sie in einem FM/AM-Rundfunkempfänger, einem Satellitenrundfunkempfänger oder dergleichen die elektrische Feldstärke eines Signals (Radiowelle) anzeigt. Im allgemeinen wird einem Treiberkreis eines Signalpegelmessers ein Ausgangssignal aus der Pegel-Erkennungsschaltung eingegeben. Als Einrichtung zum Erhalten eines Pegelerkennungsausgangssignals ist eine Einrichtung zur Verstärkung eines HFAGC-Erkennungsausgangssignals von dem Eingangsabschnitt einer Abstimmeinrichtung vorhanden. Fig. 2 zeigt diese Einrichtung. Eine herkömmliche Pegel-Erkennungsschaltung ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet, die einem Operationsverstärkerabschnitt entspricht, um eine verstärkungsregelnde Spannung ΔV eines Verstärkers 11 mit Verstärkungsregler eines AGCAMPs zu verstärken. Ein Betrieb der Schaltung in Fig. 2 wird nachstehend beschrieben werden. Ein zweiter AGCAMP wird aus dem Verstärker mit Verstärkungsregler 11, einem Nachverstärker 12, einer AGC- Erkennungsschaltung 13 und einem Gleichstromverstärker 14 gebildet. Ein Eingangssignal in den AGCAMP wird in die Basis eines Transistors Q5 eingegeben und von dem Verstärker mit Verstärkungsregler 11 verstärkt. Das Eingangssignal wird von dem Nachverstärker 12 verstärkt und nachfolgend der AGC-Erkennungsschaltung 13 zur Amplitudenerkennung eingegeben. Das AGC-Erkennungsausgangssignal wird von dem Gleichstromverstärker 14 verstärkt und einem aus den Transistoren Q1 bis Q4 gebildeten differentiellen elektronischen Lautstärkeregler eingegeben, um der AGC-Verarbeitung unterworfen zu werden. Ein Pegel zu Beginn der AGC-Verarbeitung wird von der AGC-Erkennungsschaltung 13 eingestellt. Es sei angenommen, daß eine Verstärkung des Verstärkers mit Verstärkungsregler 11 erhalten werden soll. In diesem Fall wird eine Steilheit gm einer aus den Transistoren Q5 und Q6 gebildeten Differentialschaltung durch die folgende Gleichung dargestellt (vT ist die Thermospannung der Transistoren):
• Wenn ein Strom 1 von einer Konstantstromquelle für die Differentialschaltung unter Verwendung eines Bandabstandsreglers bezüglich der Temperatur korrigiert wird, um
• I = vT/α ... (2)
• herzustellen, dann wird Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben:
• gm = 1/α + 2RE ... (3)
• Deshalb ist ein Kollektorstrom IC5 des Transistors Q5 unter der Voraussetzung, daß ein Eingangssignal in den AGCAMP durch vi dargestellt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:
• IC5 = vigm + I/2 ... (4)
• Bei einer aus den Transistoren Q1 und Q2 gebildeten Differentialschaltung ist, wenn die Basisspannungen der Transistoren Q1 und Q2 durch VB1 und VB2 dargestellt werden, eine Spannung ΔV zwischen den Basen der Transistoren Q1 und Q2 durch
• ΔV = VB2 - VB1 ... (5)
• gegeben. Deshalb ist ein Kollektorstrom IC1 des Transistors Q1 durch
• gegeben. Das Einsetzen der Gleichung (4) in Gleichung (6) führt zu
• Deshalb wird eine Kollektorspannung VC1 des Transistors Q1 durch Gleichung (8) dargestellt:
• Eine Wechselstromsignalkomponente VC1 der Kollektorspannung VC1 wird durch
• dargestellt. Das heißt, daß das Eingangssignal in den Nachverstärker 12 die Wechselstromsignalkomponente VC1 wird und ein Ausgangssignal vO von dem AGCAMP unter der Voraussetzung, daß die Verstärkung des Nachverstärkers 12 durch APO dargestellt wird, durch die folgende Gleichung gegeben ist:
• Wenn der AGCAMP jetzt einen AGC-Vorgang ausführt, kann angenommen werden, daß ein Ausgangssignal von dem AGCAMP konstant ist und vO = VOC (11) ist. Zu dieser Zeit ist die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem Wert ΔV durch
• gegeben. Gleichung (11) wird bezüglich ΔV wie folgt aufgelöst:
• Gleichung (12) zeigt die Beziehung zwischen dem Eingangssignalpegel vi und der Spannungsdifferenz zwischen den Transistoren Q1 und Q2 während eines AGCAMP-Vorgangs an. Gemäß Fig. 2 entspricht der Wert ΔV einem AGC-Erkennungsausgangssignal, das durch den Gleichstromverstärker 14 erhalten wird. Im allgemeinen wird der Wert ΔV von einem Operationsverstärker weiter verstärkt, um ein Pegelerkennungsausgangssignal zu erhalten. Wenn der Wert ΔV von dem Operationsverstärker 15 in Fig. 2 verstärkt wird, ist ein Pegelerkennungsausgangssignal LO durch
• gegeben. Wenn Gleichung (3) in Gleichung (13) eingesetzt wird, wird das Pegelerkennungsausgangssignal LO durch
• dargestellt.
• Bei dieser herkömmlichen Pegel-Erkennungsschaltung, wie durch Gleichung (14)
• angezeigt ist, ändert sich der Wert LO in bezug auf die Temperaturen, da das Pegelerkennungsausgangssignal LO den Ausdruck einer Thermospannung enthält. Wenn zum Beispiel eine Temperatur = -25ºC beträgt, ist ein Pegelerkennungsausgangssignal L&sub1; durch
• gegeben. Wenn die Temperatur = 75ºC beträgt, ist ein Pegelerkennungsausgangssignal L&sub2; durch
• gegeben (wobei APO, VO, vi und VB bezüglich der Temperaturen konstant sind).
• Ein Verhältnis L&sub2; zu L&sub1; ist durch
• L&sub2;/L&sub1; = 273 + 75/273 - 25 = 1.40 ... (17)
• gegeben.
• Das heißt, daß sich das Pegelerkennungsausgangssignal in dem Temperaturbereich von -25ºC bis 75 ºC um 40% ändert. Entsprechend ändert sich das Pegelerkennungsausgangssignal mit der Änderung des Eingangssignals vi. Da sich das Pegelerkennungsausgangssignal immer mit Signaländerungen von einem Eingangssignal mit niedrigem Pegel zu einem Eingangssignal mit hohem Pegel ändert, ist irgendeine Art von Temperaturkorrektur in einem Treiberkreis für einen Pegelmesser erforderlich, dem das Pegelerkennungsausgangssignal eingegeben wird. Andernfalls variiert der Pegelmesser bei Temperaturänderungen.
• US 3912997 beschreibt ein Temperaturkompensationsnetz zur Verwendung bei einem Zwangsausgleichsystem. Dieses Temperaturkompensationsnetz erzeugt ein korrigierendes Signal, um das Ausgangssignal von einem Meßwandler zu ändern. Die Vorspannungs/Temperatur-Kennlinie des Meßwandlers wird zuerst gemessen und dann werden die Widerstands- und Temperaturkoeffizienten der in dem Kompensationsnetz zu verwendenden Komponenten abgeschätzt. Dies ist bei einem Pegel-Erkennungssystem sehr schwierig, bei dem kein korrigierendes Signal erzeugt wird.
Zusammenfassung der Erfindung:
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pegel-Erkennungsschaltung bereitzustellen, die Schwankungen des Ausgangspegels bei Temperaturänderungen unterdrücken kann.
• Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pegel-Erkennungsschaltung bereitzustellen, die keine Temperaturkorrektur in einer nachfolgenden Schaltung benötigt, der ein Pegelerkennungsausgangssignal eingegeben wird.
• Um die obigen Aufgaben zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Pegel-Erkennungsschaltung mit einem Operationsverstärker zum Aufnehmen von Differenzausgängen von einer AGC-Erkennungsschaltung als invertierende und nichtinvertierende Eingänge, einem zwischen einen Differenzausgang der AGC-Erkennungsschaltung und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers geschalteten ersten Widerstand, einem zwischen den anderen Differenzausgang der AGC-Erkennungs schaltung und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers geschalteten zweiten Widerstand, einem zwischen einen Ausgang des Operationsverstärkers und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers in einer negativen Rückkopplungsschleife eingesetzten dritten Widerstand und einem zwischen eine Vorspannung und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers geschalteten vierten Widerstand bereitgestellt, die durch einen mit dem dritten Widerstand in Reihe geschalteten fünften Widerstand und einen mit dem vierten Widerstand in Reihe geschalteten sechsten Widerstand gekennzeichnetnet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstände einen ersten Temperaturkoeffizienten besitzt und jeder der fünften und sechsten Widerdstände einen zweiten Temperaturkoeffizienten besitzt, und daß der erste und zweite Temperaturkoeffizient im wesentlichen den gleichen absoluten Wert und entgegengesetzte Vorzeichen besitzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das einen gesamten AGCAMP einschließlich einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen gesamten AGCAMP einschließlich einer herkömmlichen Pegel-Erkennungsschaltung zeigt; und
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das einen gesamten AGCAMP einschließlich einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:
• Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Fig. 1 zeigt eine Pegel-Erkennungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen R11, R12, R21, R22, R31 und R32 Widerstände. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Operationsverstärker; 22 einen Nachverstärker; 23 eine AGC-Erkennungsschaltung; 24 einen Gleichstromverstärker und 28 einen Verstärker mit Verstärkungsregler. In Eingangsanschlüsse 8 und 9 eingegebene AGC-Erkennungsausgangssignale (von dem Gleichstromverstärker) werden von dem Operationsverstärker 21 verstärkt, und ein Pegelerkennungsausgangssignal wird von einem Ausgangsanschluß 10 ausgegeben. Ein Betrieb dieser Schaltung wird nachstehend beschrieben werden. Die Widerstände R11, R12, R21 und R22 besitzen den gleichen Temperaturkoeffizienten. Jeder der Widerstände R31 und R32 besitzt einen Temperaturkoeffizienten mit dem gleichen absoluten Wert wie derjenige des Temperaturkoeffizienten jeder der Widerstände R11, R12, R21 und R22, jedoch mit einem dazu entgegengesetzten Vorzeichen. Wenn der absolute Wert des Temperaturkoeffizienten jeder der Widerstände R11, R12, R21, R22, R31 und R32 durch α dargestellt wird, können Widerstände R1 (R11, R12), R2 (R21, R22) und R3 (R31, R32) wie folgt ausgedrückt werden:
• R1 = R&sub1;&sub0;(αt + 1) ... (18)
• R2 = R&sub2;&sub0;(αt + 1) ... (19)
• R3 = R&sub3;&sub0;(-αt + 1) ... (20)
• Es sei angenommen, daß die Werte der Widerstände R2 und R3 bei der Temperatur = 0 die gleichen sind, und daß R&sub2;&sub0; = R&sub3;&sub0; gilt. In diesem Fall gilt
• R3 = R&sub2;&sub0;(-αt + 1) ... (21)
• Eine Verstärkung GO des Operationsverstärkers 21 wird dann wie folgt erhalten:
• Gemäß Gleichung (12) ist das AGC-Erkennungsausgangssignal ΔV, das durch den Gleichstromverstärker erhalten wird, durch
• gegeben. Deshalb wird das Pegelerkennungsausgangssignal LO1 durch
• erhalten.
• Wie vorstehend beschrieben worden ist, werden gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Widerstände, die den gleichen Widerstandswert und Temperaturkoeffizienten mit gleichem absoluten Wert und entgegengesetzten Vorzeichen besitzen, als Rückkopplungswiderstände des Operationsverstärkers verwendet. Deshalb ist das Pegelerkennungsausgangssignal LO durch
• gegeben. Wenn der Temperaturkoeffizient von jedem der Widerstände R1 und R2 +2500 ppm beträgt und der Temperaturkoeffizient des Widerstands R3 -2500 ppm beträgt, gilt, da α der absolute Wert eines Temperaturkoeffizienten ist,
• α = 1000 x 10&supmin;&sup6; = 0.0025
• Deshalb wird das Pegelerkennungsausgangssignal LO durch
• dargestellt. Der Wert gm aus Gleichung (3) wird in Gleichung (27) eingesetzt, um
• zu erhalten. Bei t = -25ºC ist das Pegelerkennungsausgangssignal L&sub1; durch
• gegeben. Bei t = 75ºC ist das Pegelerkennungsausgangssignal L&sub2; durch
• gegeben. (Zu beachten ist, daß die Werte APO und vi sich bei Temperaturänderungen nicht ändern.)
• Ein Verhältnis L&sub2; zu L&sub1; wird wie folgt erhalten:
• Das heißt, daß die Schwankungen des Pegelerkennungsausgangssignals so unterdrückt werden können, daß sie über den Temperaturbereich von -25ºC bis +75ºC 11% betragen. Im Vergleich mit der herkömmlichen Schaltung werden die Schwankungen des Pegelerkennungsausgangssignals bei Temperaturänderungen um etwa 30% verringert.
• Fig. 3 zeigt eine Schaltung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein praktisches Beispiel der Pegel-Erkennungsschaltung 21 in Fig. 1 darstellt. Gemäß Fig. 3 werden die Widerstände R12 und R11 jeweils zwischen Eingangsanschlüsse 8 und 9 und die Basen der Transistoren Q37 und Q38 geschaltet. Eine aus den Widerständen R22 und R32 bestehende Reihenschaltung ist zwischen die Basis des Transistors Q37 und eine Stromversorgung VB geschaltet. Eine aus den Widerständen R21 und R31 bestehende Reihenschaltung ist zwischen die Basis des Transistors Q38 und den Emitter eines Transistors Q41 geschaltet. Der Emitter des Transistors Q37 ist über ein Konstantstromelement I1 geerdet und der Kollektor des Transistors Q37 ist mit der Basis und dem Kollektor eines Transistors Q39 verbunden. Der Emitter und der Kollektor des Transistors Q38 sind jeweils mit dem Emitter des Transistors Q37 und einer Stromversorgung VC verbunden. Der Emitter des Transistors Q39 ist mit der Stromversorgung VC verbunden. Die Basis eines Transistors Q40 ist mit der Basis des Transistors Q39 verbunden und der Kollektor des Transistors Q40 ist über ein Konstantstromelement I2 geerdet. Der Emitter des Transistors Q40 ist mit der Stromversorgung VC verbunden. Ein Phasenkompensationskonden sator C1 ist zwischen die Basis und den Kollektor des Transistors Q40 geschaltet. Die Basis, der Kollektor und der Emitter des Transistors Q41 sind jeweils mit dem Kollektor des Transistors Q40, der Stromversorgung VC und einem Konstantstromelement 13 verbunden. Der Knoten zwischen dem Emitter des Transistors Q41 und dem Element I3 ist mit einem Ausgangsanschluß 10 verbunden.
• Bei dieser Anordnung kann der gleiche Effekt, wie vorstehend beschrieben, mit den Widerständen R11, R12, R21, R22, R31 und R32, die die gleiche Beziehung wie diejenige der Wider stände in Fig. 1 besitzen, erhalten werden.

Claims (3)

1. Pegel-Erkennungsschaltung mit:

einem Operationsverstärker (21) zum Aufnehmen von Differenzausgängen aus einer AGC-Erkennungsschaltung (23) als invertierende und nichtinvertierende Eingänge;

einem ersten Widerstand (R11), der zwischen einen Differenzausgang der AGC-Erkennungsschaltung (23) und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (21) geschaltet ist;

einem zweiten Widerstand (R12), der zwischen den anderen Differenzausgang der AGC-Erkennungsschaltung (23) und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (21) geschaltet ist;

einem dritten Widerstand (R21), der zwischen einem Ausgang des Operationsverstärkers (21) und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers in eine negative Rückkopplungsschleife eingesetzt ist;

und einem vierten Widerstand (R22), der zwischen eine Vorspannung und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers (21) geschaltet ist;

gekennzeichnet durch einen fünften Widerstand (R31), der mit dem dritten Widerstand (R21) in Reihe geschaltet ist, und einen sechsten Widerstand (R32), der mit dem vierten Widerstand (R22) in Reihe geschaltet ist, und dadurch, daß jeder der ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstände (R11, R12, R21, R22) einen ersten Temperaturkoeffizienten besitzt und jeder der fünften und sechsten Widerstände (R31, R32) einen zweiten Temperaturkoeffizienten besitzt, wobei der erste und der zweite Temperaturkoeffizient im wesentlichen den gleichen absoluten Wert und entgegengesetzte Vorzeichen besitzen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der jeder der ersten und zweiten Widerstände (R11, R12) einen ersten Widerstandswert besitzt und jeder der dritten, vierten, fünften und sechsten Widerstände (R21, R22, R31, R32) einen zweiten Widerstandswert besitzt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (R11) mit dem zweiten Widerstand (R12) identische Kennwerte besitzt, der dritte Widerstand (R21) mit dem vierten Widerstand (R22) identische Kennwerte besitzt und der fünfte Widerstand (R31) mit dem sechsten Widerstand (R32) identische Kennwerte besitzt.