-
Schaltungsanordnung zur einseitigen Amplitudenbegrenzung von impulsförrnigen
Signalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur einseitigen
Amplitudenbegrenzung von Signalen bei einem bestimmten Abschneidepegel. Diese Signale,
insbesondere Videosignale, werden der Basis eines ersten Transistors zugeführt und
vom transitstorseitigen Ende eines Arbeitswiderstandes weitergeleitet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, mit der eine scharfe Abschneidung, das heißt ein kleiner übergangsbereich
zwischen linearer Verstärkung und vollkommener Begrenzung erzielbar ist, also beispielsweise
ein Übergangsbereich, der nichtgrößer als 5 l)/o des maximalen Sollpegels
sein soll. Dabei :soll der Abschneidepegel für alle in Frage kommenden Frequenzen,
insbesondere für den Videofrequenzbereich, bis zu etwa 10 MHz konstant
sein. Es soll ferner auch nicht erforderlich sein, die zu begrenzenden Signale besonders
zu verstärken, damit die vorliegenden Aufgaben erfüllt werden. Es sollen also die
vorhandenen Signalamplituden unmittelbar begrenzt werden.
-
Die bekannten Schaltungsanordnungen, bei denen beispielsweise Dioden
verwendet werden können, eignen sich nicht zur Realisierung der obengenannten Aufgaben.
-
Erfindungsgemäß ist das transistorseitige Ende eines Arbeitswiderstandes
mit dem Emitter eines zweiten Transistors leitend verbunden. Dabei ist die Basis
dieses zweiten Transistors wechselstrommäßig an einen Schaltungspunkt mit konstantem
Potential, beispielsweise an Masse, angeschlossen. Dieser zweite Transistor ist
derart vorg--spannt, daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke leitet, wenn die Spannung
an seinem Emitter den Abschneidepegel überschreitet, wogegen die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses zweiten Transistors für alle anderen Spannungen, die an seinem Emitter auftreten,
gesperrt ist. Das Ausgangssignal dieser erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist
dann vom Emitter des zweiten Transistors abnehmbar.
-
Beim erfindungsgemäßen Gegenstand wird also die Emitter-KolIcktor-Strecke
des zweiten Transistors in Abhängigkeit von der Amplitude des zu begrenzenden Signals
automatisch derart gesteuert, daß sie bei Auftreten von nicht zu begrenzenden Signalamplituden
gesperrt ist, aber bei Auftreten von zu begrenzenden Sigaalamplituden einerseits
eine niederolunige Ableitung des Signals und andererseits die Sperre des ersten
Transistors bewirkt. Die e Schaltungsanordnung hat die Vorzüge, daß damit ein besonders
kleiner Übergangsbereich zwischen linearer Verstärkung und vollkommener Begrenzung
erzielbar ist und daß daibei der Abschneidepegel fur alle in Frage kommenden Frequenzen,
insbesondere des Videofrequenzbereiches bis zu mindestens 10 MHz, konstant
bleibt.
-
Es ist zweckmäßig, die zu begrenzenden Signale der Basis eines in
Kollektorschaltung geschalteten ersten Transistors zuzuführen und durch das am Emitterwiderstand
dieses eTsten Transistors auftretende Potential die Leitfähigkeit der Emitter-Kollektor-Strecke,
des in Basisschaltung geschaltetei# zweiten Transistors zu steuern. Bei leitendem
zweitem Transistor wird dann das am Emitter des ersten Transistors entstehende Potential
festgehalten, sü daß bei weitereim Signalanstieg dieser erste Transistor gesperrt
wird. Die Abschneldungdes Signals erfolgt also somit einerseits durch Strornübernahine
durch den zweiten Transistor und andererseits durch die Sperre des ersten Transistors,
über den das Signal zugeleitet wird.
-
Bei einem bevorzugten Aus-fÜhrunggbeisPiel der Erfindung ist in Serie
mit der Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors ein Widerstand derart
geschaltet, daß durch den an diesem Widerstand - bei leitender Emitter-Kollektor-Strecke,
d. h. bei leitendem zweitem Transistor - auftretenden Spannungsabfall
die Basisvorspannun des ersten Transis#tors in derartiger Richtung verändert wird,
daß der Emitterstrom abnimmt. Es wird also eine positive Rückführung eines Signalanteiles
bewirkt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat sich vor allen Dingen in der
Fernsehtechnik als Weißwerübegrenzer oder als Schwarzwertbegrenzer bewährt.
-
im folgenden werden die, Erfindung und Ausfuhrungsbeispiele derselben
an Hand der F i g. 1 bis 3
beschrieben.Diese Ausführungsbeispiele stellen
Schaltungsanordnungen zur Begrenzung vonVideosignalen
dar, die über
einen ersten Transistor zugeführt werden und wobei außerdem ein zweiter Transistor
verwendet wird. In mehreren Figuren vorkommende gleiche Schaltelemente und Darstellungen
von Signalfolgen sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt F ig.
1 eine Begrenzerschaltungsanordnung, bei welcher der Kollektor des zweiten
Transistors mit dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist, F
i g. 2 eine weitere Begrenzerschaltungsanordnung, bei welcher der Kollektor
des zweiten Transistors über einen Widerstand mit der Basis des ersten Transistors
verbunden ist, F i g. 3 eine speziellere Begrenzerschaltungsanordnung, an
die eine weitere Transistorstufe angekoppelt ist.
-
Nach F i g. 1 wird über Klemme 1 ein Videosignal 2 der
Basis des Transistors 3 (Type AF 114) zugeführt, der unter Verwendung des
Widerstandes 4 (470 9)
als Emitterfolgestufe geschaltet ist. Das Videosignal
5
ist am Ausgang 6 der Schaltungsanordnung abnehrnbar. Der Transistor
7 (Type AF 11.4) ist in Basisschaltung geschaltet; sein Arbeitspunkt ist
durch das aus dem Widerstand 8 und durch den Regelwiderstand 9 gebildete
Potential festgelegt, und seine Basis ist über den Elektrolytkondensator
10 leitend mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors 3 ist unter
Verwendung der Widerstände 11' (10 k9) und 11 (15 kQ) vorgespannt,
wobei der Widerstand 11
über Klemme 12 an den negativen Pol (- 9 V)
einer Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist.
-
Die Videosignale 2 und 5 sind zwecks besserer Kennzeichnung
der Linearität als sägezahnförinige Signale dargestellt, wobei die gestrichelten
Linien den Sollpegel und die voll eingezeichneten Linien einen überpegel (Istpegel)
daiswUen. Dabei entspricht der Pegel P, (- 5,8 V) dein Schwarzwert
und der Pegel P, (- 3,7 V) dem Weißwert.
-
Die dargestellte Schaltungsanordnung dient als Weißwertbegrenzer,
wobei der Abschneidepegel mit dem Pegel P, auf - 3,7 V festgelegt ist. Dabei
soll
der übergangsbereich zwischen linearer Verstärkung und vollkommener Begrenzung
kleiner als 5 % des Weißwertes W sein, und außerdem soll der Abschneidepegel
für alle Videofrequenzen bis mindestens 10 Nmz konstant bleiben.
-
Wenn im Zuge der übertragung des Videosignals 5
das Potential
am Emitter des Transistors 7 sich von einem Wert - 5,8 auf
- 3,7 V verschiebt, dann wird der En-ütter positiver gegenüber der festvorgespannten
Basis, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 7 leitet und
das Begrenzungspotential (P2) erreicht wird. Durch die niederohmige Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 7 wird das Potential am Emitter des Transistors
3 festgehalten, so daß bei einem weiteren Signalanstieg die Basis des Transistors
3 gegenüber dem Emitter positiver und der Transistors 3 gesperrt wird.
Gegegebenenfalls kapazitiv auf den Emitter gelangende hochfrequente Signalanteile
werden durch den Transistor 7 abgeleitet.
-
Der übergangsbereich zwischen einwandfrei linearer Verstärkung und
vollkommener Begrenzung beträgt hierbei etwa 100 mV. Dies rührt daher, daß
sowohl das öffnen der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 7 als auch
für das Sperren des Transitors 3
die Anfangskrümmung der Kennlinie durchlaufen
werden muß. Um den übergangsbereich zu verringern. kann dafür gesorgt werden, daß
die Kennlinienkrümmung schneller durchlaufen wird bzw. in Abhängigkeit vom Potential
verkürzt wird. Dies geschieht bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 dadurch,
daß bei stromführendern Transistor 7 ein Signalanteil auf die Basis des Transistors
3 rückgeführt wird. Der Kollektor des Transistors 7 ist mit dem Abgriff
14 eines Spannungsteilers verbunden, der aus den Widerständen 15
(100 9)
und 16 (1,5 k£?) gebildet wird. Wenn der Transistor 7 leitend
wird, dann vergrößert sich der Spannungsabfall am Widerstand 15, so daß der
Ab-
griff 14 positiver wird und sich die Impulsform 17
ausbildet. Bei
Erreichen des Begrenzungspotentials wird also dem über Klemme 1 zugeführten
Videosignal über den Widerstand 16 ein Signalanteil überlagert, und bei festgehaltenem
Emitter wird der Transistor 3 nun rascher gesperrt, als dies ohne die impulsförinige
Potentialanhebung an seiner Basis der Fall wäre. Der übergangs-bereich zwischen
einwandfrei linearer Verstärkung und vollkommener Begrenzung beträgt etwa
30 bis 50 m.V.
-
Die Schaltungsanordnung nach F i g. 3 unterscheidet sich von
derjenigen nach F i g. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß die Emitter der
Transistoren 3
und 7 über eine Parallelkombination, bestehend aus der
Zenerdiode 20 (Z,) und dem Elektrolytkondensator 21 (175 gF), miteinander
verbunden sind, so daß die Basis des npn-Tran-,istors 22 (Type 2 n 697)
eine
positive Vorspannung erhält.
-
Das Ausgangssignal wird vom Emitterwiderstand 23 (220 Q) über
Klemme 24 abgegeben. Die Basis des Transistors 7 ist unter Verwendung des
Widerstandes 25 (1,8 kQ) und des Potentiometers 26 (maximal
500 Q) vorgesparint und über den Kondensator 27
(50 #t17)
mit Masse verbunden. Der Emitter des Transistors 7 ist über den Widerstand
28 (470 Q) und über die Klemme 29 an eine Spannungsquelle von
+ 6 V angeschlossen. Zur Festlegung des Basispotentials des Transistors
3 und zur Rückkopplung eines Signalanteiles vom Transistors 7 auf
die Basis des Transistors 3 dienen die Widerstände 31 (390 ffl,
32 (22 k9) und der Widerstand 33 (1,5 kQ), der über
Klemme 34 nüt dem negativen Pol einer Betriebsspannungsquelle (-6 V) verbunden
ist.