NO155170B - Korreksjonskobling for informasjonssignaler. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en kobling som tjener til forvrengningskorreksjon av informasjonssignaler og er utformet i form av et aktivt Bode-korreksjonsledd, og hvor der anvendes en forsterker med utganger i faseopposisjon og med etterkoblet brokobling.

I tidsskriftet BSTJ 1938, bind 17, side 229-244, ga

H.W. Bode anvisning på variable korreksjonskoblinger, som også vanlig betegnes som Bode-korreksjonsledd. Som bekjent dreier det seg her om koblinger hvor der ifølge hovedopplegget benyttes et shuntet T-ledd. Videre er der tilordnet shunt-

grenen og tverrgrenen tilleggskoblinger som også betegnes som bølgemotstandsriktige hjelpe-firepoler. Virkemåten av slike korreksjonsledd og også deres anvendelsesmuligheter er kjent i og for seg, så det ikke er nødvendig å gå inn på dem her.

Slike korreksjonsledds overføringsfunksjon Tr(ju) kan gene-

relt uttrykkes som følger:

hvor

-1 ao

<T>0<=>^0<=>e betegner grunndempningsfaktoren,

9 en reell koblingskonstant med | 6 |^ 1,

Hq en koblingsavhengig svingkonstant,

H(jcii) en funksjon som bestemmer overføringsfunksjonens frek-vensgang med / H (j co) | ^ 1.

De angitte korreksjonsledd er realisert med konsentrerte elementer, altså med motstander, spoler og kondensatorer. Vil man med de nevnte strukturer realisere dempningskorreksjons-leddenes store dempningssving for Jø J < 1, så stiger den grunndempning som skal til for et gitt dempningsutslag, raskt, noe som i sin tur krever anvendelsen av ekstra forsterker-

koblinger.

Med sikte på i det minste delvis å skaffe avhjelp her har der imidlertid også vært angitt aktive korreksjonskoblinger. Et korreksjonsledd som i det minste i en viss for-stand kan betegnes som aktivt Bode-korreksjonsledd, er angitt i IEEE Transactions on Circuits and Systems, bind CAS-22, nr. 5, mai 1975, side 415-418. Den vanskelighet som opptrer ved dette kjente korreksjonsledd, er fremfor alt å se i at et tosidig utslag bare er mulig ved hjelp av en variabel negativ motstand. Dette forhold begrenser anvendelsesområdet til frekvenser under 10 kHz.

Et korreksjonsledd av den innledningsvis angitte art for frekvenser som ligger under 10 MHz, er angitt i publi-kasjonen IEEE Transactions on Circuits and Systems, bind CAS-24, nr. 6, juni 1977, side 318-320. Her blir over-føringsfunksjonen (1) realisert i formen

under anvendelse av to operasjonsforsterkere med differanse-inngang og differanseutgang og ved hjelp av motkoblinger. Den kjente kobling har den egenskap at maksimalt sving er begrenset til<±>9 dB, og dette maksimale sving bare blir oppnådd med Z(jco) som reaktansnettverk.

Grunndempningen kan ikke velges fritt. Den utgjør uavhengig av svinget 6 dB. Koblingskonstanten |e | ^ 0,5. Ved den praktiske realisering av denne kobling kommer enn videre den vanskelighet til at to reaktans-topoler må utformes helt innbyrdes like. Allerede av den grunn er koblingen forholdsvisømfintlig overfor produksjonstoleranser, da avvik fra koblingselementenes ønskeverdier også i betrak-telig grad virker forstyrrende på koblingens symmetri.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å over-vinne de nevnte vanskeligheter og spesielt å gi anvisning på koblinger for et aktivt Bode-korreksjonsledd, hvor ømfintligheten overfor produksjonstoleranser er mest mulig redusert, og hvor dessuten den innledningsvis angitte over-føringsfunksjon av det passive Bode-korreksjonsledd forblir opprettholdt selv i et frekvensområde langt over 10 MHz.

Enn videre skal der selv med tapsbelastede nettverk kunne oppnås vesentlig større maksimalutslag.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at et korreksjonsledd av den innledningsvis angitte art utformes med de trekk som er angitt som karakteristisk i patentkrav 1.

I den forbindelse skal det for fullstendighets skyld

når det gjelder nyhetsstillingen, ytterligere nevnes at der fra US-PS 3 800 265 er kjent et aktivt gruppe-gangtidskorrek-sjonsledd med på forhånd gitt overføringsfunksjon hvor der er koblet motstander Z og Z, til respektive utganger i fase-

cl D

opposisjon fra en forsterker. For å realisere den foreskrevne overføringsfunksjon er dette aktive allpasskoblinger hvor enten motstanden 70 eller motstanden Zcler reell, mens den respektive annen motstand er imaginær. Av denne publikasjon kan der således praktisk talt bare delvis utledes enkelte trekk ifølge det foreliggende patentkrav 1, noe som henger sammen med at det beskrevne korreksjonsledd heller ikke uten videre kan anses som forbilde for den foreliggende oppfinnelses gjenstand.

Gunstige videre utformninger og anvendelser av oppfinnel-sesgjenstanden er angitt i de uselvstendige krav.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere belyst ved utførelseseksempler under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et koblingsskjerna med en transistor som forsterker. Fig. 2 viser det bølgemotstandsriktige shuntede T-ledd som er betegnet med P^på fig. 1.

Fig. 3 viser en generell kobling basert på fig. 1 og 2.

I utførelseseksempelet på fig. 1 benyttes som forsterker V et transistortrinn som over en likespennings-forsynings-ledning 3 er forbundet med den positive pol på en like-spenningskilde, hvis negative pol er forbundet med en til-knytnings ledning som er markert med referansepotensial. Basisforspenningen fås på kjent måte via en spenningsdeler bestående av motstander 4 og 5, og mellom likespenningskildens positive og negative pol sitter en kondensator 6 med kapasi-tetverdi C 00. Indeksen "°°" skal her bety at der skal fås et likespenningsskille og den tilhørende kondensators kapasitetsverdi er så høy at vekselsignaler praktisk talt blir kortsluttet. Inngangsvekselspenningen U, ligger mellom til-koblingsklemmene 1 og 1 ' og blir over en koblingskondensator C tilført transistorens basis. Utgangsklemmene er betegnet med 2 og 2' , og det er mulig å ta ut utgangsvekselspenningen U0på en lastmotstand RT . Det "°°"-tegn som her likeledes

er inntegnet, skal tilkjennegi at avslutningsmotstanden R^ såvidt mulig ikke skal belaste forsterkertrinnet V. Mellom likespenningstilslutning 3 og kollektor ligger en motstand Rc, og mellom emitter og referansepotensial ligger en motstand R1som en firepol P^^er tilordnet. Firepolen P1er avsluttet med avslutningsmotstanden kWg (0 ^ k «>) . Kollektoren etterfølges av en kondensator hvis kapasitetsverdi likeledes er markert med C , og det samme er tilfellet med emitteren. Også her er det meningen å tilkjennegi at disse kondensatorer bare tjener som likestrømskille og praktisk talt ikke danner noen blindmotstand for vekselsignaler enn innen driftsfrek-vensområdet. Disse kondensatorer etterfølges så henholdsvis av en motstand pR2 i kollektorgrenen og av en motstand R2i emittergrenen. Sammenkoblingspunktet for disse to motstander fører direkte til utgangsklemmen 2. Det viste koblingsopp-legg tilkjennegir at forsterkertrinnet V har to utganger A^ogA2hvor signalene er i innbyrdes faseopposisjon. Den inntegnede kobling har karakteren av en brokobling, og første brogren dannes således av motstandene pR2 og R2«Annen brogren dannes av motstanden Rc, som jo via kondensatoren 6 ligger på referansepotensial med hensyn til vekselspenning, og videre av inngangsmotstanden til det bølgemotstandsriktige shuntede T-ledd P1sammen med motstanden R, som i utførelses-eksempelet er innkoblet i serie foran det.

Med hensyn til de beskrevne koblingers egenskaper skal videre følgende nevnes.

Ved uttrykket "aktive Bode-korreksjonsledd" skal for-stås korreksjonsleddstrukturer som oppfyller følgende krav: De skal inneholde minst ett aktivt element som integrert komponent av korreksjonsleddet, videre skal overføringsfunk-sjonen være entydig bestemt ved (1), og sluttelig skal demp-ningssvinget Aa(u, 6) i det minste innen et visst område

være uavhengig av den forlangte grunndempning.

Den kobling som er vist på fig. 1, oppfyller disse betingelser. Således gjelder for et svingsymmetrisk korreksjonsledd med i henhold til fig. 2:

for dimensjoneringen: hvor y9' , E betegner den komplekse forlengssteilhet av tran-sistoren i emitterkobling.

Under henvisning til fig. 2 skal der i det følgende bli gjort nærmere rede for den hjelpefirepol som er betegnet med T, dvs. det bølgemotstandsriktige shuntede T-ledd.

Som det uten videre kan utledes fra koblingen på fig. 2, dreier det seg her på i og for seg kjent måte om et shuntet T-ledd som inneholder motstandene WQi langsgrenene. I tverrgrenen ligger en motstand med motstandsverdi WQ 2/ZE og i shuntgrenen ligger en motstand ZE, siden shuntgrenen og tverrgrenen jo når det gjelder dimensjonering, er resiproke med hensyn til motstanden WQ.

På fig. 2 er selvsagt bare grunnkoblingen for et slikt shuntet T-ledd inntegnet. Alt etter kravene til korreksjonsleddet kan der her på kjent måte også anvendes kjedekoblinger av slike bølgemotstandsriktige T-ledd.

På fig. 3 er et aktivt Bode-korreksjonsledd vist som generell kobling. For oversiktens skyld er likespennings-forsyning ikke lenger inntegnet, og elementer med samme virkning er forsynt med samme henvisningsbetegnelser som på fig. 1, så beskrivelsen har forbindelse med fig. 1 også er anvendelig på koblingen ifølge fig. 3 på analog måte.

Videre fremgår det av fig. 3 at utgangsklemmen 2 også kan være innkoblet foran de kondensatorer som følger etter utgangen A^, slik det er antydet stiplet. Som allerede nevnt innledningsvis, dreier det seg her om et likestrøm-skille som eventuelt også kan tenkes realisert på andre måter.

Enn videre er der på fig. 3 stiplet inntegnet en mulig koblingsvariant. Det fremgår av dette at motstanden R, ikke nøcvendigvis behøver å være innskutt i en slags seriekobling foran det bølgemotstandsriktige T-ledd P^ Isteden kan der også f.eks. ved sving-usymmetriske korreksjonsledd være koblet en motstand R'^parallelt med den variable inngangs-motstand for det bølgemotstandsriktige T-ledd P^, noe som selvsagt innebærer at det må påses at også motstanden 1 skal være forbundet med utgangen A2av forsterkeren V. For forsterkeren P kan der i og for seg anvendes vilkårlige forsterkeranordninger, f.eks. også operasjonsforsterkere. Også forsterkere med negativ tilbakekobling mellom utgangene A^og A2kan komme på tale. Vesentlig er bare at forsterkeren V har to likeverdige utganger A^og A2som er anordnet i faseopposisjon, altså inverterende. Disse utganger må være avsluttet med motstandene pR2og R2, og dessuten må en av dem, i eksempelet altså forsterkerutgangen A2, være avsluttet med en variabel avslutningsimpedans X.

Impedansen X, som jo setter seg sammen av motstanden R^resp. R^' og inngangsmotstanden for det bølgemotstandsrik-tige T-ledd P^, kan endres ved endring av avslutningsmotstanden kWQ. Spesielt ved anvendelse er slike forvrengnings-ledd i bærefrekvenssysterner, eller også i regeneratorer hos PCM-overføringssystemer, vil man være interessert i å ut-forme korreksjonsleddet som et såkalt automatisk korreksjonsledd, altså som styrbart korreksjonsledd.

I så fall er det gunstig å erstatte avslutningsmotstanden kWg helt eller delvis med en styrbar motstand. Spesielt kan man her tenke på PIN-dioder eller også termis-torer. I så fall blir da en styrespenning som frembringes i overføringssystemet, i tillegg direkte tilført PIN-dioden eller termisteren, og motstandsverdien av avslutningsmotstanden kWg dermed endret.

Claims (4)

1. Kobling til forvrengningskorreksjon av informasjonssignaler under anvendelse av en forsterker med utganger i faseopposisjon og med en etterkoblet brokobling,karakterisert ved at en første forsterkerutgang (A) er forbundet med en første ende av en første reell motstand (R ) som danner en c første brogren, og med en første ende av en annen reell motstand (pR2) som danner en annen brogren, at en annen forsterkerutgang (A2) er forbundet med en første ende av en tredje reell motstand (R2) som danner en tredje brogren, og med en første ende av en dipol som danner en fjerde brogren og dannes av et med tilkoblet avslutnings-motstand forsynt, bølgemotstandsriktig shuntet T-ledd (P^), og som der inngangssidig er forkoblet enten en fjerde reell motstand (R-j^) i serie eller en femte reell motstand (R-^1) i paral-lellkobling, at en annen ende av første reelle motstand (R c) og en annen ende av dipolen ligger på referansepotensial, og at korreksjonskoblingens utgangsspenning mot referansepotensial ligger på de innbyrdes forbundne andre ender av annen og tredje reelle motstand (henholdsvis pR2 og R2).

2. Korreksjonskobling som angitt i krav 1,karakterisert vedat der i minst en av forsterkerutgangene er innkoblet en kondensator (C ). OO

3. Korreksjonskobling som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat det shuntede T-ledds (P^) variable tilslutningsmotstand (kWg) er utformet som styrbar motstand, særlig som PIN-diode eller høytemperatur-leder.

4. Korreksjonskobling som angitt i krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den er anordnet som automatisk korreksjonsledd i en regenerator for et PCM-over-føringssystem.