DK142387B - Forstærker med styrbar forstærkning. - Google Patents

Description

O

142387

Opfindelsen angår en forstærker med styrbar forstærkning af den i krav l's indledning angivne art.

Bredbåndede forstærkere af denne art er især anvendelige som det forstærkningsstyrede trin i fjernsynsmodtageres mel-5 lemfrekvenskanal. Tunerne i sådanne modtagere leverer et udgangssignal, som ved den minimale signalstyrke, når der ikke påtrykkes nogen reguleringsspænding af den automatiske forstærkningsregulering, dvs. under forhold med maksimal følsomhed, er af størrelsesordenen tiendedele milling volt, mens den tilsvarende størrelse ved maksimal signalstyrke, når en sådan reguleringsspænding påtrykkes, dvs. under forhold med minimal følsomhed, ofte når op til 100 millivolt.

Mens den mindste af disse to værdier uden videre kan be-handles af et almindeligt, kaskodekoblet transistorpar i det efterfølgende forstærkningsregulerede mellemfrekvenstrin, medfører påtrykningen af den største af disse spændingsværdier på de to transistorer alvorlig forvrængning af det forstærkede udgangssignal. Dæmpning af signalet, som 2Q føres til parret, til en acceptabel værdi ved høje indgangsamplituder formindsker denne forvrængning, men en tilsvarende dæmpning af signalerne ved den lave indgangsamplitude ville nedsætte det frembragte udgangssignals signal/støj-forhold, eftersom den væsentligste støjkilde, nemlig den emitterjordede kaskodetransistor, ville forblive i hovedsagen uændret.

Til undgåelse af denne ulempe er det - jfr.

DE-PS nr. 1.230.097 - kendt at lægge en kapacitiv shunt, der kan indkobles ved hjælp af en diode, parallelt med 2q den regulerede transistors styrestrækning. Ved svage indgangssignaler er dioden, hvis ledningstilstand styres ved hjælp af reguleringsspændingen, spærret, så at shuntens afledningskondensator er uvirksom. Ved en bestemt tærskelværdi af reguleringsspændingen ændres diodens 2^ ledningstilstand, så at afledningskondensatoren bliver virksom og afleder signalerne fra den regulerede transistors basis til jord eller stel.

142387 2

O

I kredsløb af den nævnte, kendte art er regulerings-området opdelt i to del-områder for henholdsvis svage og stærke indgangssignaler ved henholdsvis ud- og indkobling af en aflednings- eller dæmpningsimpedans. På 5 denne måde undgås rigtig nok en overstyring af den regu lerede transistor, men ved overgangen fra det ene del--område til det andet optræder der på grund af ud- henholdsvis indkoblingen af impedansen springvise ændringer i reguleringstilstanden, hvad der fører til kortvarige 10 instabiliteter i det regulerede signal, og dette med fører i sin tur en mærkbar forringelse af det gengivne signal. Ved anvendelse af en kapacitiv shunt kræves der selvsagt mindst én kondensator, hvad der ved udformningen af forstærkeren som integreret kredsløb medfører et 15 stort pladsbehov på kredsløbsbrikken.

Det er på baggrund heraf opfindelsens formål at anvise udformningen af en forstærker af den i krav 1's indledning angivne art, som i forhold til den tidligere teknik udviser et udvidet reguleringsområde med kontinuer-20 lig regulering, og som desuden ikke kræver anvendelse af kondensatorer, så at den er velegnet til udformning som integreret kredsløb.

Det nævnte formål opnås ved en forstærker, som tillige udviser de i krav l’s kendetegnende del angivne træk.

25 Ved at der i dæmpningsnetværkets spændingsdeler an vendes et styrbart halvlederorgan i form af en transistor sammen med en styretransistor, som styrer denne, bliver det muligt at undgå overgangsfænomener i reguleringstilstanden og at opnå en kontinuerlig overgang 30 fra det ene reguleringsområde, hvor der kun sker en regulering af forstærkertransistoren, til det andet reguleringsområde, hvori dæmpningsnetværket træder i virksomhed, idet dette netværks spændingsdelerbrøk ikke ændres springvis, men kontinuerligt.

35

O

3 142387

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, der viser et udførelseseksempel på bredbåndsforstærker ifølge opfindelsen.

5 Den på tegningen viste bredbåndsforstærker omfatter et par kaskodetransistorer 10 og 12, der i det viste eksempel indgår som en del af en integreret kredsløbsopbygning, der er vist ved den punkterede linie. Emitter-elektroden på transistoren 10 er koblet til kollektor-10 elektroden på transistoren 12, mens emitterelektroden på transistoren 12 er koblet til et fælles referencepunkt 35, f.eks. jord, der for den integrerede kredsløbsopbygning er tilvejebragt ved hjælp af et kontaktområde 3.

Transistoren 10's basiselektrode er koblet til en 15 kilde med forsyningspotential +V^, mens basiselektroden på transistoren 12 er koblet til modtagelse af signaler til forstærkning på en måde, som skal beskrives herefter. Indgangssignaler, der skal forstærkes af bredbåndskredsløbet, føres til den integrerede opbygning ved hjælp af 20 et kontaktområde 5, og udgangssignaler, der frembringes af kredsløbet tages fra kollektorelektroden på transistoren 10 ved et kontaktområde 7.

Bredbåndsforstærkeren omfatter også tre emitterfølger-transistorer 14, 16 og 18, der hver har en tilhørende be-25 lastningsmodstand henholdsvis 2Q, 22 og 24. Kollektor- elektroderne på disse transistorer er i fællesskab koblet til en kilde med forsyningspotentialet +V2, mens deres emitterelektroder er koblet til referencejordpunktet 35 ved hjælp af deres respektive tilhørende belast-30 ningsmodstande.

Transistoren 16's emitterelektrode er også koblet til basiselektroden på transistoren 18. Emitterelektroden på transistoren 18 er desuden koblet til basiselektroden på transistoren 12, og basiselektroden af transistoren 14 35 er koblet til indgangssignalkontaktområdet 5.

4 142387 ^ Bredbåndsforstærkeren på tegningen omfatter desuden et netværk til kobling af signaler mellem emitterelek-troden på transistoren 14 og basiselektroden på transistoren 16. Nærmere betegnet omfatter netværket et par transistorer 26 og 28 og et par modstande 30 og 32. Kol- 5 lektorelektroden på transistoren 26 er koblet til t^-forsyningskilden, mens kollektorelektroden på transistoren 28 er koblet til basiselektroden på transistoren 26. Kollektorelektroden på transistoren 28 er også koblet til et kontaktområde 9, ved hvilket punkt, der påføres styre- s 10 strømme til den integrerede kredsløbsplade til formål, der skal beskrives i det følgende.

Modstanden 30 er koblet mellem emitterelektroderne på transistorerne 14 og 26, og modstanden 32 er koblet mellem basiselektroderne på transistorerne 12 og 28.

15

Endelig er emitterelektroden på transistoren 26 koblet direkte til basiselektroden på transistoren 16, og emitterelektroden på transistoren 28 er koblet direkte til referencepunktet 35.

Når bredbåndsforstærkeren ifølge opfindelsen anvendes 20 som det forstærkningsregulerende første mellemfrekvensforstærkertrin i en farvefjernsynsmodtager, er indgangssignalkontaktområdet 5 ved hjælp af en kondensator 51 koblet til afstemningsenhedsudgang, der er repræsenteret ved terminalen 53. Udgangssignalkontaktområdet 7 er koblet 25 til et andet mellemfrekvensforstærkertrins indgang, terminalen 55, og til en kilde med arbejdspotential +V^ for kaskodetransistorerne 10 og 12 ved hjælp af et resonanskredsløb 57, der er afstemt til 50 MHz, ifølge USA--standard, og en modstand 59.

30 Forspændingsspændinger til transistoren 14 leveres ved hjælp af et spændingsdelernetværk, der omfatter modstandene 59, 61, 63 og 65 forbundet i serie i den nævnte rækkefølge mellem kilden +V^ og jordpotentialet. Kontaktområdet 5 er koblet til forbindelsespunktet mellem mod-33 standene 63 og 65.

O

5 142387

Spændingssignaler til automatisk forstærkningsregulering (AGC), der føres fra en terminal 67 til forbindelsespunktet mellem modstandene 61 og 63, tjener til at ændre forspændingsspændingen til transistoren 14, og én 5 af et par afkoblingskondensatorer 69 og 71 er anbragt ved hver sin ende af modstanden 61. En yderligere kilde for styrepotentialet +V^ er koblet over en modstand 75 fra en terminal 73 til kontaktområdet 9 med tilføjelse af en kondensator 77 til afkobling af kontaktområdet 9 10 til jord. Dette potential +V4 og modstanden 75, der begge ligger uden for den integrerede kredsløbsopbygning, omfatter den førnævnte strømkilde til indstilling af attenuatorvirkningens tærskel.

Under sådanne forhold vil amplituden af de signaler, 15 der af tuneren leveres til terminalen 53, normalt variere fra nogle få tiendedele af en millivolt til omkring 100 millivolt. Signaler, der har amplitudeværdier i nærheden af den øvre ende af dette område, ville overstyre kaskodeforstærkertrinnet 10-12 og derved blive forvrænget.

20 Bredbåndsforstærkeren ifølge opfindelsen afhjælper imidlertid denne ulempe.

Ved forstærkerens drift og i fraværelse af påføres indgangssignaler på terminalen 53 er spændingen på transistoren 16's basiselektrode positiv i forhold til reference-25 punktet 35 og ca. 2,1 volt, nemlig summen af basis-emit-terspændingsfaldet på 0,7 volt for hver af transistorerne 12, 18 og 16. Forsyningskilden +V^ og modstandene 32 og 75 er valgt således, at den resulterende strøm, der løber gennem modstanden 32 i denne hviletilstand, bringer tran-3Q sistoren 28 i mættet tilstand, mens dennes kollektor-elektrode for sit vedkommende holder transistoren 26 i ikke-ledende tilstand.

Når indgangssignaler med stigende amplitude tilføres, vil der blive nået et niveau, ved hvilket AGC-signaler 35 frembringes på i øvrigt kendt, men ikke vist måde og føres til terminalen 67 for at stabilisere signalud- 6 142387

O

svinget ved forstærkerens udgangskontaktområde 7. Disse reguleringssignaler overføres af spændingsdelernetværket 63, 65, transistoren 14, modstanden 30 og transistorerne 16 og 18 fra terminalen 67 til transistoren 12 5 for at sænke dennes stejlhed ved at formindske dens basiselektrodeforspændingsspænding, dvs. gøre denne mere negativ.

Samtidig vil de tilførte indgangssignaler blive koblet til transistoren 12 ved hjælp af transistoren 14, 10 modstanden 30, transistoren 16 og transistoren 18 i den nævnte rækkefølge. Mens et resultat af forøgelse af indgangssignalstyrken vil være yderligere formindskelse af transistoren 12's forstærkning for at tilvejebringe den ønskede udgangssignalstabilisering, vil et andet 15 resultat være, at transistoren 28 forbliver i mætning, indtil de overførte forstærkningsreguleringssignaler bevirker, at man når en forud fastlagt forspændingsspænding ved transistoren 12. Når først dette niveau er nået, vil der imidlertid ses at ske følgende.

20 For det første vil transistoren 28 komme ud af mæt ning og forøge sin kollektorelektrodeudgangsspænding og transistoren 26's basiselektrodeforspændingsspænding.

Når forøgelsen er af en sådan art, at den bringer transistoren 26 i ledende tilstand, vil reduktionen i im-25 pedansniveau til jord gennem spændingsforsyningen +V^, som medfører at transistorens emitterelektrode som følge af spændingsdelervirkningen i forbindelse med modstanden 30, bevirke en svag dæmpning af det signal, der føres til transistoren 16, og følgelig det signal, 30 der føres til basiselektroden på transistoren 12.

I så henseende vil det forstås, at emitterfølger-transistorerne 16 og 18 virker til forøgelse af den impedans, der frembydes over for signaler, som ved modstanden 30 overføres fra transistoren 14. Modstanden 30 er 35 valgt tilstrækkeligt lille i sammenligning med den effektive indgangsimpedans mellem basiselektroden på

O

7 142387 transistoren 16 og jord til at der kun vil være ringe dæmpning af AGC-spændingen, når transistoren 26 er ikke-ledende.

For det andet vil forøgelsen af spændingen ved kollektor-elektroden på transistoren 28 tjene til at sænke tran-5 sistoren 26's impedans, således at hele AGC-spændingen deles ned på en måde, der stabiliserer jævnspændingen på basen af transistoren 12 ved en forholdsvis fast værdi.

Når det påførte indgangssignal fortsætter med at vokse i amplitude, fortsætter det påførte AGC-signal ligeledes 10 med at vokse, dvs. at blive mere negativt. Modkoblingssløjfen omfattende transistorerne 16, 18, 26 og 28 og modstanden 32 tjener imidlertid til at stbilisere jævnspændingen ved basiselektroden af transistoren 26 og tjener følgelig til at modvirke enhver ændring, som forøgelsen 15 af AGC-signalet ellers ville forsøge at bevirke i transistoren 12's basiselektrodeforspænding. Denne tilstand, hvor forspændingen på transistoren 12 holdes konstant, er fremherskende efter at indgangssignalet og AGC-spændingen er vokset tilstrækkelig til at bringe transistoren 28 ud 20 af mætning.

Når det påførte indgangssignal fortsætter med at vokse i amplitude, får den voksende AGC-spænding, der er koblet til transistoren 14, samtidig spændingen på denne transistors emitterelektrode til at blive mindre positiv. Det-25 te bevirker atter en forøgelse af strømmen gennem modstanden 30, hvad der gør transistoren 26 mere ledende, og bevirker en tilsvarende formindskelse i impedansen ved emitterelektroden på transistoren 26. Det ved transistoren 14's emitterelektrode frembragte signal dæmpes der-30 ved forud for sin overførsel til basiselektroden på transistoren 16 med et beløb lig med den reducerede impedans i forhold til modstandsværdien af modstanden 30, hvor dæmpningsbeløbet er direkte proportionalt med amplituden af det påførte indgangssignal. Resultatet heraf er en 35 effektiv stabilisering af signaludsvingene ved basiselektroderne på transistorerne 16 og 18 og - mere vigtigt -ved basiselektroden af transistoren 12.

142387

O

8 Når der først er nået en indgangssignalamplitude, ved hvilken transistoren 28 kommer ud af mætning, vil det derfor ses, at reguleringen af den signalamplitude, der frembringes ved udgangskontaktområdet 7, vil blive ledet af 5 dæmpertransistoren 26's funktion i forbindelse med modstanden 30. Sagt på en anden måde tilvejebringes der for et første amplitudeområde for tilførte indgangssignaler en regulering i den beskrevne forstærker i kraft af de påførte AGC-signaler, der reducerer forstærkningen af tran-10 sistortrinnet 12, mens reguleringen uden for det nævnte område tilvejebringes ved dæmpningsvirkning, der reducerer amplituden af de signaler, som føres til transistoren 12 til forstærkning.

Som det let kan ses, etableres skillelinien mellem den 15 første og den anden reguleringstype i først og fremmest og nøjagtigt ved valg af forsyningskilden +V^ og modstanden 75, som tilsammen bestemmer eller "forsinker" det tærskelpunkt, ved hvilket transistoren 28 kommer ud af mætning. Som det også ses, tjener emitterfølgertransi-20 storen 14 til at isolere den resulterende impedansændring på grund af dæmpningsvirkningen fra signalforsyningskredsløbet, der er koblet til indgangsterminalen 53.

Denne funktion er især nyttig i mellemfrekvensforstærkeren i en fjernsynsmodtager. For at forhindre, at der 25 indføres forvrængning i udgangssignalet fra en kaskode-forstærker, såsom den der omfatter transistorerne 10 og 12, har det vist sig, at det maksimale signaludsving ved basiselektroden på parrets emitterjordede transistor, dvs. transistoren 12, skal være af størrelsesordenen 3Q 10 millivolt. Ved anvendelse af forstærkeren ifølge opfindelsen er det imidlertid en enkel sag at forsinke dæmpningsvirkningen, indtil amplituden af det signal, der føres til transistoren 12, når op på dette 10 millivolts niveau, ved valg af +V^-kildens potential og modstanden 35 75's modstandsværdi.

O

9 142387

For sådanne ændringer af den tilsvarende indgangssignalamplitude, der vil overskride dette overførte 10 millivolt-niveau, vil dæmpningsfunktionen effektivt vedligeholde amplituden af det til transistoren 12 førte signal 5 og vil forhindre indføring af forvrængning i det frembragte udgangssignal. For tilsvarende indgangssignaler under dette amplitudeniveau vil der ikke tilvejebringes nogen dæmpning, og der vil ikke ske nogen forringelse af signalstøj forholdet i udgangssignalet.

Claims (1)

1. Forstærker med styrbar forstærkning, beregnet til anvendelse i video-mellemfrekvensforstærkere med automatisk forstærkningsregulering, med en første signal-5 transistor (12), koblet i en første emitterjordet forstærkeropstilling for ved sin kollektorelektrode at frembringe udgangssignaler som reaktion på fra en kilde (14) tilførte indgangssignaler, hvilken kilde for indgangssignaler er koblet til den første signaltransi-10 stors (12) basis-emittervej gennem ledende organer (30, 26, 16, 18) indeholdende et dæmpningsnetværk (30, 26) hvis dæmpning er afhængig af forstærkningsreguleringsjævnspændingen, idet dæmpningsnetværket (30, 26) er en spændingsdeler omfattende et første halvlederorgan (26), 15 hvis ledningsevne kan styres ved hjælp af en variabel forstærkningsreguleringsspænding (67) i forhold til en tærskelspænding, hvilken spændingsdeler også omfatter en første modstand (30), kendetegnet ved, at et udtag på spændingsdeleren (30, 26) er forbundet med ind-20 gangssignalkilden (14) og med reguleringsspændingen (67) ved hjælp af den første modstand (30), med en konstant jævnspændingskilde (+V2) ved hjælp af kollektor-emitter-vejen i en første styretransistor (26), der udgør det nævnte første halvlederorgan, og som er forspændt til 25 ikke-ledende tilstand når reguleringsspændingen er lavere end tærskelspændingen, hvilket udtag også er forbundet med den første signaltransistors (12) basiselektrode gennem de nævnte ledende organer (16, 18), som er jævnstrømsledende, og ved at der er en jævnstrømsledende 30 forbindelse mellem den første signaltransistors (12) basiselektrode og basiselektroden i en anden styretransistor (28), som er mættet når reguleringsspændingen er lavere end tærskelspændingen, og hvis kollektor-emitter-vej er forbundet mellem et referencepotential (jord) og 35 den første styretransistors (26) basiselektrode, som også er forbundet med en jævnspændingskilde (+V4), der bestemmer tærskelspændingen.