DK162672B - Forstaerker med forstaerkningsfordelingsstyring til kaskadekoblede forstaerkertrin - Google Patents

Description

DK 162672 B

Den foreliggende opfindelse angår en forstærker med forstærkningsfordelingsstyring til kaskadekoblede forstærkertrin.

I US patentskrift nr. 3 651 421 er omtalt en affø-5 lingsforstærker til udlæsning fra et lager for digitalsignaler, hvilken forstærker indbefatter kaskadekoblede differentialforstærkertrin. Driftsstrømmen til det første differentialforstærkertrin tilvejebringes fra en transistor, som er udformet som konstantstrømskilde, og som ved hjælp 10 af et tastesignal kan ind- og udkobles, for herved at aktivere eller spærre affølingsforstærkeren. Driftsstrømmen til den anden differentialforstærker ledes til emitteren på differentialforstærkertransistoren over en modstand. Forbindelsen mellem de to differentialforstærkere tilvejebringes 15 over en emitter følger, som er udformet som en tærskelomskifter til undertrykkelse af støjsignaler, som kan optræde ved aktiveringen og afspærringen af det første forstærkertrin, og som på fejlagtig vis kunne behandles som udlæsningssignaler.

20 I US patentskrift nr. 3 676 789 er omtalt en lineær forstærker med to efter hinanden forbundne differentialforstærkertrin, som hver især strømforsynes fra en dertil knyttet konstantstrømskilde, idet den samlede forstærkning fastlægges ved forholdet mellem de to konstantstrømme. En 25 forstærkningsstyring tilvejebringes her på samme måde for begge forstærkere.

I US patentskrift nr. 3 976 951 er omtalt en styrbar forstærker med to efter hinanden forbundne differentialforstærkertrin, som igen hver især strømforsynes fra en 30 dertil knyttet strømkilde, idet forstærkningen styres ved strømmene herfra. Dette kendte kredsløb er således udformet, at udgangssignalet fra det første differentialforstærkertrin gennem forsyningsstrømmen holdes konstant ved varierende indgangssignaler, medens det andet trin ændrer udgangssig-35 nalet ved en ændring af forsyningsstrømmen ved et konstant indgangssignal.

DK 162672 B

2

Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe et forstærkerkredsløb, hvormed det gøres muligt under opretholdelse af den samlede forstærkning at forandre fordelingen mellem de enkelte forstærkningsbidrag fra de to forstærker-5 trin.

Det angivne formål opnås med en forstærker af den indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved den i krav l's kendetegnende del angivne udformning. I underkravene er nævnt yderligere udformninger 10 af opfindelsen.

I forhold til den kendte teknik udmærker opfindelsen sig ved, at der ved en forstærkningsstyring samtidig kan foretages en indstilling af forstærkningen i det første og det andet forstærkertrin i indbyrdes modsat retning således, 15 at fordelingen af forstærkningen på de enkelte trin kan ændres uden at dette har nogen indflydelse på forstærkerens samlede forstærkning.

En eksempelvis anvendelse af den foreliggende opfindelse er opnåelse af indstillelig undertrykkelse af et mel-20 lemste amplitudeområde i et signal, på engelsk benævnt "sig-nalcoring", omtrent som forklaret i US patentskrift nr.

4 441 121. I et sådant undertrykkelseskredsløb påtrykkes da et signal, hvoraf en del skal undertrykkes, på indgangen på en lineær forstærker og på indgangen af en begrænserforstær-25 ker, idet udgangssignalerne fra de pågældende forstærkere kombineres i et modfaseforhold for derved at frembringe signalet med den undertrykte del. Begrænserforstærkeren indbefatter et par kaskadekoblede forstærkertrin der er genstand for forstærkningsfordelingsstyring på den heri 30 beskrevne måde. Da fordelingen af forstærkningen mellem trinnene kan varieres, kan niveauet for amplitudeundertrykkelse i kredsløbet ændres. Fastholdes den samlede forstærkning af begrænserforstærkeren på en i hovedsagen konstant værdi og er den i dette tilfælde på egnet vis sammenpasset 35 med den lineære forstærkers forstærkning sikres det ved ændring af forstærkningsfordelingen at amplitudeundertryk- 3

DK 162672 B

kelsen tilvejebringes på rigtig vis ved ethvert indstillet undertrykkelsesniveau.

Af andre eksempler på anvendelse af den foreliggende opfindelse kan nævnes anvendelse i anlæg til automatisk 5 forstærkningsstyring af MF-forstærkeren i en fjernsynsmodtager og anvendelsen af denne i sammenhæng med anlæg til automatisk og manuel styring af forstærkningen af chrominans-kanalen i en farvefjernsynsmodtager.

Ifølge en eksempelvis udførelsesform af opfindelsen 10 indbefatter hver af de forstærkningsstyrede forstærkertrin et par transistorer, der er anbragt i en differentialforstærkeropstilling, idet disses emitterelektroder er forbundet med kollektorelektroden på en strømkildetransistor. Strømkildetransistorernes basis-emitterstrækninger for de pågæl-15 dende trin er serieforbundet med en fælles for spændingskilde.

En variabel jævnspændingsimpedans er parallel forbundet med den ene strømkildetransistors basis-emitterstrækning. Variationen i parallelimpedansen indfører komplementære variationer i Vke spændingerne for de pågældende strømkildetransis-20 torer, med heraf følgende komplementære variationer af de pågældende trins forstærkningsfaktorer. Når fordelingen af forstærkningen mellem de pågældende trin derved ændres forbliver forstærkerens samlede forstærkning i hovedsagen konstant og uafhængig af impedansvariationerne.

25 Den variable jævnspændings impedans kan eksempelvis bestå af kollektor-emitterstrækningen i en yderligere transistor. En variabel forspændingsstrøm føres til basis-emit-terstrækningen i den yderligere transistor for derved at ændre konduktansen af den yderligere transistors kollektor-30 emitterstrækning.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under •henvisning til tegningen, der delvis skematisk og delvis i blokdiagramform viser en forstærker, som indbefatter den foreliggende opfindelses principper.

35 I den viste udførelsesform omfatter indgangstrinnet i en flertrinssignalforstærker en første differentialfor-

DK 162672 B

4 stærker 20, der anvender et par NPN transistorer 23, 25 med indbyrdes forbundne emitterelektroder. Transistorerne 23's og 25's basiselektroder er forbundet med klemmerne I henholdsvis 1' på en signalkilde 11, således at et signal, der 5 er repræsentativt for forskellen mellem de potentialer, som optræder ved signalkildens klemmer I, I', er genstand for forstærkning af forstærkeren 20. Modfaseudgaver af det forstærkede signal optræder over belastningsmodstandene 24, 26, der er forbundet mellem den positive klemme (+V) for en 10 driftsspændingsforsyning og transistorerne 23's og 25's pågældende kollektorelektroder. Forstærkeren 20's arbejdsstrøm bestemmes af forspændingen af en NPN strømkildetransistor 21, der med sin kollektorelektrode er direkte forbundet med de indbyrdes forbundne emitterelektroder på transistorerne 15 23 og 25, og med sin emitterelektrode er ført direkte tilbage til den negative klemme (eksempelvis jord) for driftsspændings f orsyningen.

Udgangstrinnet i den viste flertrinssignalforstærker omfatter en anden differentialforstærker 30, der er kas-20 kadekoblet med den første differentialforstærker 20. Differentialforstærkeren 30 anvender et par NPN transistorer 33, 35 med indbyrdes forbundne emitterelektroder. Transistorerne 33's og 35's basiselektroder er forbundet med kollék-torelektroderne på transistorerne 25, henholdsvis 23, således 25 at de reagerer på de pågældende udgangssignaler fra differentialforstærkeren 20. Et udgangssignal fra flertrinsforstærkeren optræder over en belastning 34, der er forbundet mellem +V klemmen og transistoren 33's kollektorelektrode. Et modfaseudgangssignal fra flertrinsforstærkeren optræder over 30 en belastning 36, der er forbundet mellem +V klemmen og transistoren 3 5's kollektorelektrode. Forstærkeren 30's arbejdsstrøm er bestemt af forspændingen af en NPN strømkildetransistor 31, der med sin kollektorelektrode er direkte forbundet med de indbyrdes forbundne emitterelektroder og 35 med sin emitterelektrode er direkte forbundet med strømkildetransistoren 21's basiselektrode.

5

DK 162672 B

For at forspænde strømkildetransistorerne 31's, 21's basis-emitterovergange i gennemgansretningen, er den positive klemme på en forspændingsjævnspændingskilde 40 via en modstand 41 forbundet med basiselektroden på transistoren 31, 5 idet fællespunktet for modstanden 41 og transistoren 31's basis er fort til kilden 40*s jordforbundne negative klemme via en serieforbindelse af et par dioder 42, 43, der er polet således, at de forspændes i gennemgangsretningen af forspændingsj ævnspændingskilden 4 0.

10 En yderligere NPN transistor 53 er med sin kollek- torelektrode direkte forbundet med transistoren 21's basiselektrode og med sin emitterelektrode direkte forbundet med transistoren 21's jordforbundne emitterelektrode, hvorved dens kollektor-emitterstrækning forbindes i parallel med 15 strømkildetransistoren 21's basis-emitterstrækning. Den positive klemme på en variabel jævnspændingskilde 50 er via en modstand 51 forbundet med basiselektroden på transistoren 53, idet fællespunktet for modstanden 51 og transistoren 53's basis er ført til kilden 50·s jordforbundne negative 20 klemme via en diode 52, der er polet således, at den forspændes i gennemgangsretningen af spændingskilden 50.

Det er ønskeligt, at hver af dioderne 42, 43 og 52 udgøres af en NPN transistor, der er anbragt i en diodeforbundet opstilling, hvorved dens kollektorelektrode er direkte 25 forbundet med dens basiselektrode.

Under drift af det viste kredsløb, når spændingen ved kilden 50's positive klemme varieres, ændres transistoren 53's forspænding for derved at variere konduktansen af dens kollektor-emitterstrækning. Strømkildetransistoren 21' s 30 basis-emitterstrækning shuntes derved af en jævnspændingsimpedans med varierende størrelse afhængig af størrelsen af den af kilden 50 over modstanden 51 påtrykte positive spænding. En forøgelse af den positive spænding formindsker shuntimpedansen, hvorimod en formindskelse af den positive 35 spænding forøger shuntimpedansen.

Transistoren 31's basis-emitterstrækning danner en

DK 162672 B

6 spændingsdeler sammen med parallelforbindelsen af (a) transistoren 21's basis-emitterstrækning og (b) transistoren 53's kollektor-emitterstrækning, for derved at tilvejebringe en deling af den forspænding, som optræder over de seriefor-5 bundne dioder 42, 43, hvorved deleforholdet afhænger af transistoren 53's konduktans. Når den shuntimpedans, som transistoren 53 frembyder, aftager, aftager strømkildetran-sistoren 21' s basis-emitterspænding (Vbe) ledsaget af en komplementær forøgelse af strømkildetransistoren 31's basis-10 emitterspænding. Når derimod den shuntimpedans, som transistoren 53 frembyder, forøges, forøges transistoren 21’s Vbe ledsaget af en komplementær formindskelse af transistoren 311 s Vbe.

Følgen af en variation af den fra kilden 50 tilførte 15 spænding er således en indførelse af komplementære variationer af differentialforstærkerne 20's og 30's arbejdsstrøm-me og derfor komplementære variationer af de pågældende forstærkninger af de to kaskadekoblede trin i flertrinsfor-stærkeren. Idet variationen af den jævnspændingsimpedans, 20 som transistoren 53 frembyder, har en forsvindende lille virkning på den forspænding, som optræder over dioderne 42, 43, forbliver flertrinsforstærkerens samlede forstærkning, som er proportional med produktet af størrelserne af de pågældende trins arbejdsstrømme, i hovedsagen uforstyrret, 25 når fordelingen af forstærkningen mellem de pågældende trin varieres.

Der er draget fordel af ovenfor nævnte egenskaber ved det undertrykkelseskredsløb, der er beskrevet i foran nævnte US patentskrift nr. 4.441.121. Ved en sådan anvendelse 30 af den foreliggende opfindelse tjener differentialforstærkerne 20 og 30 som kaskadekoblede trin i en flertrinsbegræn-serforstærker, hvis udgang kombineres i modfaseforhold med udgangssignalet fra en lineær forstærker, der tilvejebringer en parallel signalforskydning af indgangssignaler fra en 35 fælles kilde. Begrænserforstærkerens samlede forstærkning, således som den er bestemt af den over dioderne 42, 43 af 7

DK 162672 B

kilden 40 fastlagte forspænding, indstilles så den er lig med forstærkningen af den parallelle lineære omsætningsvej, således at følgen af kombinationen af signaler er en nøjagtig undertrykkelse af indgangssignalerne. Undertrykkelsens dybde 5 eller niveau er imidlertid genstand for variationer via styring af fordelingen af forstærkning mellem de kaskadekoblede trin i begrænserforstærkeren, som følge af variationer i den fra kilden 50 tilførte spænding. En ændring af fordelingen i en retning, som forøger indgangstrinnets forstærk-10 ning, formindsker undertrykkelsesniveauet (dvs. formindsker størrelsen af den kerne, der fjernes fra indgangssignalet), medens en ændring af fordelingen i en retning, der formindsker indgangstrinnets forstærkning, forøger undertrykkelsesniveauet. Når begrænserforstærkerens samlede forstærkning 15 imidlertid er i hovedsagen uforstyrret af forstærkningsfordelingsvariationerne, er undertrykkelsens nøjagtighed i hovedsagen sikret ved samtilige valgte undertrykkelsesniveauer .

Ved andre anvendelser af den foreliggende opfindelse 20 kan uafhængig variation af den samlede forstærkning af flertrinsforstærkeren yderligere være ønsket. I et sådant tilfælde kan kilden 40 f.eks. også tilvejebringe en variabel spænding for herved at indføre en variation af den samlede forstærkning. Differentialforstærkerne 20 og 30 kan illustra-25 tivt tjene som kaskadekoblede trin i en flertrins MF forstærker i en fjernsynsmodtager, idet kilden 40 består af et AGC anlæg, der reagerer på en synkroniseringsamplitude.

Over en egnet del af AGC styringsområdet kan kilden 50 også indrettes til at reagere på en spænding, der er afledt fra 30 ACG anlægget, for derved relativt at forskyde hovedvægten af forstærkningsstyringsvirkningen fra et trin til et andet trin.. Ved sådanne arbejdsvirkemåder modvirker virkningen af kilden 50·s variationer i et vist omfang virkningen af kilden 40's variationer på forstærkningen af det ene trin, 35 medens virkningen af kilden 50's variationer forstærker virkningen af kilden 40's variationer på forstærkningen af

DK 162672 B

8 det andet trin.

Ved en anden eksempelvis anvendelse af den foreliggende opfindelse kan differentialforstærkerne 20 og 30 tjene som kaskadekoblede trin i chrominanskanalen i en farvef-5 jernsynsmodtager i sløjfen i et lukket sløjfe ACC-("automatic chroma control")-anlæg, hvorved ACC-spændingen reagerer på amplituden af et farvesynkroniseringssignal, der er afledt fra trinnet 30's udgang. Hvis den til modtagerens demodulatorer tilførte chrominanskomposant er afledt fra trinnet 10 20's udgang i stedet for fra trinnet 30, kan kilden 50 f.eks.

tjene til at tilvejebringe en manuel farvestyringsfunktion, hvorved størrelsen af den tilførte chrominanskomposant indstilles uden at ACC-sløjfen forstyrres (eftersom trinnet 30's udgangsamplitude er i hovedsagen upåvirket af forstærk-15 ningsfordelingsvariationen).

Selv om eksempelvise anvendelser af den foreliggende opfindelse er blevet beskrevet i særlig sammenhæng med variationen af fordelingen af forstærkning mellem to kaskadekoblede trin, er det åbenbart, at den foreliggende opfindel-20 ses principper kan udstrækkes til et større antal kaskadekoblede trin.

Claims (5)

1. Forstærker med to i kaskade forbundne indstillelige differential forstærkertrin (20,30), hvis dr iftsstrøm tilføres fra kollektoren på hver sin indstillelige konstantstrøms-5 kildetransistor, kendetegnet ved, at basis-emitter strækn ingen på hver af disse to strømkildetransistorer er serieforbundne over en forspændingsjævnspændingskilde (40-43), og at der over basis-emitterstrækningen på den ene af strømkildetransistorerne (21) er forbundet en indstillelig 10 jævnstrømsimpedans (53) i et forstærkningsindstillingskredsløb (50-53), således at ved ændring af indstillingen af forstærkningsgraden i de to differentialforstærkertrin, ændres denne i modsat retning i de to trin under fastholdelse af en konstant samlet forstærkning.

2. Forstærker ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den variable jævnspændings impedans omfatter en tredje transistor (53) som med sin kollektor-emitterstrækning er forbundet over den ene strømkildetransistors (21) basis-emitterstrækning.

3. Forstærker ifølge krav 2, kendetegnet ved, at basis på den tredje transistor (53) er forbundet over emitteren ved en diode (52) og over en jævnstrøms ledende kobling (modstand 51) med en variabel jævnspændingskilde (50) i forstærkningsvarieringsorganerne (50-53).

4. Forstærker ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at forspændings-jævnspændingskilden (40-43) indbefatter et antal serieforbundne halvlederovergange (42,43), hvorover parallelt er forbundet serieforbindelsen af en anden modstand (41) og en kilde for jævnspænding (40).

5. Forstærker ifølge krav 4, kendetegnet ved, at den variable jævnspændings impedans (53) er forbundet parallel med basisemitterstrækningen på den første strømkildetransistor (21), og at den anden modstand (41) er indkoblet mellem jævnspændingskilden (40) og basis på den anden 35 strømkildetransistor (31).