DD146375A5

DD146375A5 - Schaltung zur steuerung des uebertragungsmasses von elektronisch steuerbaren verstaerkungs-oder daempfungsgliedern

Info

Publication number: DD146375A5
Application number: DD79215897A
Authority: DD
Inventors: Ernst Schroeder; Juergen Wermuth
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1981-02-04
Also published as: NO793142L; DK411179A; NO148094C; AT378636B; BR7906288A; DE2842945A1; SE7908119L; PL218670A1; DE2842945B2; FI793044A7; GB2033701B; ATA640679A; IT7926194A0; DE2842945C3; NO148094B; SU854286A3; JPS5549010A; IT1123418B; FR2438377B1; FI72017B

Abstract

In einer Schaltungsanordnung zur automatischen Dynamik-Kompression oder -Expansion wird ein Steuerspannungserzeuger verwendet, dessen Steuerspannung sich gegenueber dem Logarithmus des Wertes der Eingangswechselspannung linear verhaelt. Diese Charakteristik wird durch ein Uebertragungsglied erreicht, das mindestens zwei Transistoren enthaelt, deren Basen an unterschiedliche Referenzspannungen gelegt sind und deren Emitter-Kollektor-Strompfade unterschiedliche, gestaffelte Serienwiderstaende enthalten. Die Gesamtcharakteristik ist aus den Kennlinien der einzelnen Transistor-Widerstands-Kombinationen zusammengesetzt.

Description

Berlin, den 2.1.1980

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Schaltung zur Steuerung des Übertragungsmaßes von elektronisch steuerbaren Verstärkungs- oder Dämpfungsgliedern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer Steuergröße zur Steuerung des Übertragungsmaßes von elektronisch steuerbaren Verstärkungs- oder Dämpfungsgliedern in Abhängigkeit einer stetiger, differenzierbaren Punktion, insbesondere für eine Anordnung zur automatischen Dynamik-Kompression und/oder - Expansion.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Systemen zur automatischen Dynamik-Kompression und -Expansion, wird eine exakt reproduzierbare Beziehung zwischen dem Übertragungsmaß der steuerbaren Verstärkungs- oder Dämpfungsglieder und der jeweiligen Nutzsignaleingangsamplitude des Kompressors bzw. Expanders gefordert. Diese eindeutige Beziehung zwischen den genannten Größen ist eine wichtige Voraussetzung dafür, daß das Frequenzspektrum und die Pegelverhältnisse beim wiedergegebenen IJutzsignal auch denjenigen beim Original entsprechen. Darüber hinaus besteht prinzipiell eine weitere Forderung dahingehend, daß der Expandereingangspegel genau dem Kompressorausgangspegel entspricht.

Diese zweite Forderung ist nicht immer ohne Abgleich erfüllbar. So können Pegelfehler bei Magnetbandgeräten z. B, durch unterschiedliche Bandsorten entstehen oder wenn Bänder auf mehreren Geräten benutzt werden, die unterschiedlich abgeglichen wurden.

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Auf die erwähnte zweite Forderung kann aber unter folgenden Voraussetzungen verzichtet v/erden: Pegelfehler, auch als "Mistracking" bezeichnet, haben dann keinen Einfluß auf die Pegelverhältnisse beim ilutzsignal, wenn die Koinpanderkennlinle "dB-linear", d. h. linear bezüglich des Logarithmus der Eingangsamplitude verläuft» .

Zur Erzielung der erwünschten Steuerkennlinie ist zwischen .einem Ladekondensator im SteuerSpannungserzeuger und den Steuereingängen der elektronisch steuerbaren Verstärkungsoder Dämpfungsglieder ein Übertragungsglied mit vorzugsweise exponentieller Charakteristik angeordnet. Als derartiges Übertragungsglied könnten eine Diode oder ein Transistor dienen, bei denen der exponentielle Zusammenhang zwischen Durchlaßstrom und Durchlaßspannung der Halbleiterschicht genutzt wird. Eine gute Lineartität über mehrere Dekaden besitzen aber nur einige Spezialtypen.

Ziel der Erfindung;

Ziel der Erfindung ist es, ein Übertragungsglied in Abhängigkeit einer stetiger, differenzierbarer Punktion zu schaffen, das die Nachteile bekannter Lösungen vermeidet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Erzeugung einer Steuergröße zur Steuerung des Übertragungsraaßes von elektronisch steuerbaren Verstärkimgs- oder Dämpfungsgliedern zu entwickeln, die über mehrere Dekaden linear arbeitet und bei der Transistoren verwendet werden können, die für sich nicht die geforderte Linearität über mehrere Dekaden aufweisen.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein die Steuercliarakteristik bestimmendes Übertragungsglied mindestens zwei Transistoren enthält, deren Basen an unterschiedliche Referenzspannungen gelegt sind und deren Emitter-Kollektor-Strompfade unterschiedliche Serienwiderstände enthalten. Ein Eingang des Übertragungsgliedes ist dabei mit" einem den Emittern bzw. Kollektoren der Treuisistoren benachbarten Verbindungspunkt der Strompfade verbunden, und ein Ausgang ist init einem den Kollektoren bzw. Emittern der Transistoren benachbarten Verbindungspunkt der Strornpfade verbunden.

Die Kollektoren der Tranistoren sind verbunden und die Serienwiderstände liegen zwischen den Emittern der jeweiligen Transistoren und einem gemeinsamen Verbindungspunkt. Der Verbindungspunkt der Kollektoren bildet den Ausgang, und der Verbindungspunkt der Widerstände bildet den Eingang des Übertragungsgliedes. Das Eingangssignal wird dem Eingang zur Potentialanpassung über eine oder mehrere Emitter-Basis-Strecken von Transistoren zugeführt. Die Emitter-Basis-Strecke mindestens eines.weiteren Transistors ist in Serie zu dem Strompfad des Übertragungsgliedes zur Bildung eines der Polarität des an den Kollektoren des Übertragungsgliedes abgreifbaren Stromes entgegengesetzten, betragsmäßig gleichgroßen Stromes geschaltet. Die komplementären Signalausgänge sind mit den Eingängen von komplementären Stromspiegelschaltungen verbunden, deren Ströme zur symmetrischen Steuerung von als Diodenketten ausgebildeten elektronisch steuerbaren Widerständen dienen,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert:

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In Pig· 1 ist eine Kompressionsschaltung dargestellt, wie sie ζ. B. durch die DE-PS 24 06 285 "bekannt ist.

In ü?ig* 2 ist die erfindungsgemäße Schaltung dargestellt, die sich auf eine Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten internen Übertragungsgliedes 12 "bezieht* An Hand der Fig. soll das Prinzip der bekannten Schaltung erläutert werden. Die der Klemme 1 zugeführten Hutζsignale gelangen über einen Widerstand 3 zu dem Eingang eines in seinem Übertragungsmaß veränderbaren Verstärkers 4 mit einem elektronisch steuerbaren Widerstand 5· An einer Ausgangsklemme 2 ist ein in seiner Dynamik komprimiertes Signal abgreifbar. Die pegelabhängige Steuerung des elektronisch steuerbaren Verstärkers 4 kommt dadurch zustande, daß die an seinem Ausgang auftretenden Signale über einen Widerstand 7 auch dem Eingang eines weiteren steuerbaren Verstärkers 8 mit einem elektronisch steuerbaren Widerstand 9 zugeführt werden· Am Ausgang dieses Verstärkers ist ein Schwellwertgleichrichter 11 angeordnet, der an Steuereingänge 6 und 10 der elektronisch steuerbaren V/iderstände 5 und 9 entsprechende Steuersignale in der Weise abgibt, daß im stationären Zustand am Ausgang des elektronisch steuerbaren Verstärkers 8 ein Signal mit der Dynamik 0 dB erscheint« Um eine dB-lineare Steuerkennlinie zu erzielen, ist dem Steuerspannungserzeuger 11 intern neben dem eigentlichen Gleichspannungserzeuger 13 ein Übertragungsglied 12 mit exponentieHer Charakteristik nachgeschaltet.

Die Ausbildung dieses Übertragungsgliedes wird nun an Hand der Fig, 2 beschrieben:

Die Fig. 2 zeigt als Ausschnitt aus der Fig, 1 den internen Gleichspannungserzeuger 13, dem das Übertragungsglied 12 nachgeschaltet ist, sowie die schaltungstechnisch, realisierten elektronisch steuerbaren Widerstände 5 und9·

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Das Übertragungsglied 12 enthält als die wesentlich die Steuercharakteristik bestimmenden Mittel die Transistoren 15, 18 und 22 sowie die Widerstände 16, 19, 23 und 24, Dabei sind die Kollektoren der genannten Transistoren untereinander verbunden und zu einem Eingang 32 einer Stromspiegelschaltung 31 geführt. Die Emitter der Transistoren 15, 18 und 22 sind jeweils mit einem Anschluß der Widerstände 16, 19 und 23 verbunden. Die anderen Anschlüsse der Widerstände 16, 19 und .23 sind untereinander verbunden und über einen Widerstand 24 und die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors 27 mit einem Eingang 37 einer zweiten Stromspiegelschaltung 36 verbunden.

Die Basen der Transistoren 15 und 18 sind über Eingangsklemmen 14 und 17 mit Referenzspannungen Ux, «.j und U-n -p verbunden. Die Basis des Transistors 22 liegt sinngemäß über einer Eingangskleiiime 21 an einer Referenzspannung U^gf^· Schaltungstechnisch wird diese Referenzspannung erzeugt, indem die Basis über die Emitter-Basis-Strecke eines v/eiteren Transistors 20 mit der Referenzspannung U^-£ verbunden ist.

Die Basis des Tranaistors 27 ist einerseits mit dem Kollektor eines Transistors 29 verbunden, dessen Basis wiederum über eine Eingangsklemme 28 an eine Referenzspannung TJ^ ~. geführt ist, und dessen Emitter über einen Widerstand 30 mit einer Eingangsklemme 66 verbunden ist, in die eine negative Betriebsspannung eingespeist v/ird. Andererseits ist die Basis des Transistors 27 mit dem Emitter einer Darlingtonschaltung aus den Transistoren 26 und 25 verbunden. Der gemeinsame Kollektor der Darlingtonschaltung ist. an eine Eingangsklemme 65 geführt, in die eine positive Betriebsspannung eingespeist wird. Die Basis des Darlingtonverstärkers ist mit dem internen Gleichspannungserz euger 13 verbunden. Die Darlingtonschaltung aus den Transistoren 25 und 26 dient einerseits zur Potential-

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anpassung des Pegels des internen Gleichspaiinungserzeugers und andererseits als Stromverstärker.

Über die Ansteuerung der Basis des Transistors 25 wird eine Steuerung der Stromverteilung des von dem Transistor 29 gelieferten Stromes zwischen dem Zweig über die Darlingtonstufe aus den Transistoren 26 und 25 und dem Zweig über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 27 erzielt. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer Steuerspannung an der Basis des Transistors 25 der Darlingtonstufe eine Steuerung des Potentials am Emitter des Transistors 27 zu bewirken· Durch die exponentielle Kennlinie der Transistoren 15; 18 und 22 wird eine exponentielle Änderung ihrer Kollektor-Ströme in Abhängigkeit von dem Potential am Emitter des Transistors 27 erzielt. Um die gewünschte Kennlinie bezüglich der resultierenden Kollektor-Ströme der Transistoren 15; 18 und 22 in Abhängigkeit des Potentials am Emitter des Transistors zu erhalten,sind die Größe der Referenzspannung Uu_e£<i» und die Größe der Widerstände 16; 19; 23 und 24 gestaffelt. Die Referenzspannung U_R -.. ist größer als die Referenzspannung ^URef2* "°^ΘΓ Widerstand 16 ist größer als der Widerstand 19» der Widerstand 19 ist größer als der Widerstand 23 und der Y/iderstand 23 ist größer als der Widerstand 24« Der Widerstand 24 kann auch entfallen, wenn sein Wert bei der Bemessung und Staffelung der Widerstände 16, 19 und 23 einbezogen wird«. Solange das Potential an dem gemeinsamen Verbindungspunkt 67 der Widerstände einen Viert zwischen der Referenzspannung U^ ^- und der Referenzspannung U-p ^p ^ein~ nimmt, wird die Kennlinie nur durch die Eigenschaften des Transistors 15 in. Zusammenhang mit den Widerständen 16 und geformt. Sobald sich das Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes zwischen der Referenzspannung Up_ef>o ^un(3· ^ßiⁿⁿ"" gemäß zwischen der 'Referenzspannung Lr,, befindet, fließt ein zusätzlicher Strom durch den Transistor 18, so daß sich eine

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resultierende Kennlinie aus den Eigenschaften der beiden Transistoren 15 und 18 in Zusammenhang mit den Widerständen 16 bzw· 19 und 24 ergibt. Wenn der Pegel am gemeinsamen Verbindungspunkt 67 der Widerstände I6j 19; 23 und 24 kleiner als U-p £o wird, öffnet auch der Transistor 22, so daß die resultierende Kennlinie dann aus den Eigenschaften aller Transistoren 15; 13 und 22 im Zusammenhang mit den Widerständen 16; 19; 23 und 24 gebildet ist. Die Staffelung der Referenzspannungen und der Widerstände ist dabei so bemessen, daß.ein weiterer Transistor in dem Moment geöffnet wird, in dem der Bereich der Linearität des anderen Transistors verlassen wird. Auf diese Weise läßt sich ein Kennlinienverlauf erzielen, der über mehrere Dekaden die geforderte Linearität besitzt. Mit dem resultierenden Kollektor-Strom der Transistoren 15; 18 und 22 werden über den Eingang 32 der Strom-Spiegel-Schaltung 31 Diodenketten angesteuert, die paarweise mit einem Ausgang 33 und einem Ausgang 34 der Strom-Spiegel-Schaltung 31 verbunden sind. Die Strom-Spiegel-Schaltung 31 bewirkt, daß die Ströme in ^edes Paar der Diodenreihen genau dem Eiiigangsstrom der Strom-Spiegel-Schaltung entsprechen.

Jedes Paar der Diodenketten besteht aus sechs in Serie geschalteten Dioden 41 ·.» 46, 47 ··· 52, 53 ··· 58 und 59 ··· 64. Die anderen Enden der Diodenketten sind jeweils mit den Ausgängen 38 und 39 einer komplementären Strom-Spiegel-Schaltung 36 verbunden, deren Eingang 37 mit dem Kollektor-Strom des zu den Transistoren 15; 18 und 22 komplementären Transistors 27 gespeist wird. Zwischen den Verbindungspunkten der Dioden 43, 44 und 49, 50 ist in Abhängigkeit des Stromes durch die Dioden ein differentieller Widerstand gebildet,' der unmittelbar als elektronisch steuerbarer Widerstand 5 in der Schaltung gemäß der Pig. 1 dient. Bei dem weiteren Paar der Diodenke-tten ist an entsprechender Stelle ein differentieller

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Widerstand gebildet, der bei der Schaltung gemäß Pig. 1 als elektronisch steuerbarer Widerstand 9 dient«

Da die Strom-Spiegel-Schaltungen 31 und 36 über -Klemmen 35 und 40 an symmetrische Versorgungsspannungen +U-n und -U^ geführt sind und ein komplementärer Schaltungsaufbau vorliegt, liegen die differentiellen Widerstände- 5 und 9 auf Mull-Potential«.

Claims

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Erfindungsanspruch

Schaltung zur Steuerung des Übertragungsmaßes von elektronisch steuerbaren Verstärkungs- und/oder Dämpfungsgliedern in Abhängigkeit einer stetigen, differenzierbaren Punktion, insbesondere für eine Anordnung zur automatischen Dynamik-Kompression und/ oder -Expansion, gekennzeichnet dadurch, daß ein die Steuercharakteristik bestimmendes Übertragungsglied (12) mindestens zwei Transistoren (15; 13) enthält, deren Basen an unterschiedliche Referenzspannungen gelegt sind und deren Emitter-Kollektor-Strompfade unterschiedliche Serienwiderstände (16; 19) enthalten, wobei ein Eingang des Übertragungsgliedes mit einem den Emittern bzw.
Kollektoren der Transistoren benachbarten Verbindungspunkt der Strompfade verbunden ist, und ein Ausgang mit einem den Kollektoren bzw« Emittern der Transistoren benachbarten Verbindungspunkt der Strompfade verbunden ist.

Schaltung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kollektoren der Transistoren verbunden sind und die Serienwiderstände (16; 19; 23) zwischen den Emittern der jeweiligen Transistoren (15; 18; 23) und einem gemeinsamen Verbindungspunkt (67) liegen, wobei der Verbindungspunkt der Kollektoren (68) den Ausgang und der Verbindungspunkt der Widerstände (67) den Eingang des Übertragungsgliedes bilden·

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3· Schaltung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem Eingang das Eingangssignal zur Potentialanpassung über eine oder mehrere Emitter-Basis-Strecken von Transistoren zugeführt ist«
4· Schaltung nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß in Serie zu dem Strompfad des Übertragungsgliedes die Emitter-Basis-Strecke mindestens eines v/eiteren Transistors (27) geschaltet ist zur Bildung eines der Polarität des an den Kollektoren des Übertragungsgliedes abgreifbaren Stromes entgegengesetzten, betragsmäßig gleichgroßen Stromes. · .-
5· Schaltung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die komplementären Signalausgänge mit den Eingängen (32; 37) von komplementären Stromspiegelschaltungen (31; 36) verbunden sind, deren Ströme zur symmetrischen Steuerung von als Diodenketten 41 ··. 64 ausgebildeten elektronisch steuerbaren Widerständen dienen.

.Seilen Zeichnungen