DE1299044B

DE1299044B - Amplifier with dynamic control

Info

Publication number: DE1299044B
Application number: DE1967S0110636
Authority: DE
Inventors: Wizorke Martin
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1967-07-03
Publication date: 1969-07-10

Description

Es sind Verstärker mit einem oder mehreren in Abhängigkeit vom Eingangs- oder Ausgangssignal des Verstärkers gesteuerten Stellgliedern zur Dynamikregelung bekannt. Zum Beispiel ist in der Siemens-Zeitschrift, 1965, H. 8, S. 912 bis 916, ein derartiger Verstärker beschrieben, der aus einem eigentlichen Verstärker und einem diesem vorgeschalteten Dämpfungsglied besteht. Dieses Dämpfungsglied enthält Dioden, die zwischen die Signalwege geschaltet sind und an die eine veränderbare Gleichspannung angelegt wird. Diese Gleichspannung wird bei Rückwärtsregelung dem Ausgang des Verstärkers selbst oder bei Vorwärtsregelung einem an den Eingang des Dämpfungsgliedes angeschlossenen Verstärkers entnommen. Durch die Größe dieser Gleichspannung bzw. des durch die Dioden fließenden Stromes wird deren differentieller Widerstand beeinflußt und damit eine durch das Verhältnis der Vorwiderstände zu dem jeweiligen Diodenwiderstand bestimmte Dämpfung des Signals erreicht. Derartige Verstärker weisen insbesondere den Nachteil nichtlinearer Verzerrungen auf. Diese Verzerrungen können zwar dadurch vermindert werden, daß der Verstärker nur mit kleinen Amplituden angesteuert wird. Dadurch wird aber der Störabstand, d. h. das Verhältnis zwischen Nutzsignal und Rauschen, verkleinert. In den bekannten Schaltungen sind die Dioden in Brücken geschaltet, damit der Signalkreis und der Gleichstromsteuerkreis für die Dioden entkoppelt sind. Der Brückenabgleich ist sehr kritisch und kann sich insbesondere infolge von Temperaturänderungen während des Betriebs ändern.There are amplifiers with one or more depending on the input or output signal of the amplifier-controlled actuators for dynamic control known. For example, in the Siemens-Zeitschrift, 1965, issue 8, pp. 912 to 916, such an amplifier described, which consists of an actual amplifier and an attenuator connected upstream of this. This attenuator contains Diodes that are connected between the signal paths and to which one can be changed DC voltage is applied. This DC voltage is the reverse control Output of the amplifier itself or, in the case of feedforward control, one to the input of the Attenuator connected amplifier removed. By the size of this DC voltage or the current flowing through the diodes becomes their differential resistance influenced and thus one by the ratio of the series resistors to the respective Diode resistance achieved certain attenuation of the signal. Such amplifiers have in particular, the disadvantage of non-linear distortion. These distortions can can be reduced by driving the amplifier with only small amplitudes will. As a result, however, the signal-to-noise ratio, i.e. H. the relationship between the useful signal and noise, scaled down. In the known circuits, the diodes are in bridges switched so that the signal circuit and the DC control circuit for the diodes are decoupled. The bridge adjustment is very critical and can in particular change due to temperature changes during operation.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, in den Signalkreis Photowiderstände zu schalten, die von Glühlampen oder Lumineszenzdioden, welche im Ausgangskreis des Verstärkers liegen, gesteuert werden. Eine solche Schaltung verarbeitet zwar auch große Eingangssignale mit geringen nichtlinearen Verzerrungen, ferner ist der Frequenzgang günstig, auch sind Steuerkreis und Signalkreis entkoppelt. Nachteilig ist jedoch, daß die Photowiderstände Hystereseeigenschaften aufweisen, nicht ausreichend trägheitsfrei und stark temperaturabhängig sind. Das Gesamtelement, Glühlampe oder Lumineszenzdiode und Photowiderstand, weist in seinen technischen Daten starke Streuungen auf, so daß die Schaltungsdimensionierung schwierig ist. Außerdem ist die Lebensdauer von Glühlampen im Vergleich zu Halbleitern kurz, so daß die Schaltung auch störanfällig ist.It has also been suggested to include photoresistors in the signal circuit to switch those of incandescent lamps or luminescent diodes, which are in the output circuit of the amplifier can be controlled. Such a circuit does process also large input signals with low non-linear distortion, furthermore the Frequency response favorable, the control circuit and signal circuit are also decoupled. Disadvantageous however, it is not sufficient that the photoresistors have hysteresis properties are inertia-free and strongly temperature-dependent. The overall element, incandescent lamp or Luminescent diode and photoresistor, has strong variations in its technical data so that the circuit dimensioning is difficult. Besides, the service life is of incandescent lamps compared to semiconductors short, so that the circuit is also prone to failure is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Schaltungen vermieden sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stellglieder magnetfeldabhängige Widerstände enthalten, die in Feldern von Spulen angeord. net sind, die von einem vom Eingangs- oder AUsgangssignal abgeleiteten Strom durchflossen sind.The invention is based on the object of a circuit arrangement to create in which the disadvantages of the known circuits are avoided. According to the invention This object is achieved in that the actuators are magnetic field-dependent resistors included, which are arranged in fields of coils. net that are provided by one of the entrance current derived from the output signal.

Als Stellglieder kommen je nach den Anforderungen, die einem Verstärker hinsichtlich des Regelbereichs, der Verzerrungsfreiheit und der Temperaturstabilität gestellt werden, verschiedene Möglichkeiten in Betracht. In einer vorteilhaften Schaltung liegen die magnetfeldabhängigen Widerstände in einem Gegenkopplungszweig des Verstärkers. Beispielsweise können sie als nicht überbrückte Emitterwiderstände von Verstärkertransistoren geschaltet sein. Für geringe Anforderungen können die magnetfeldabhängigen Widerstände ein oder mehrere Potentiometer bilden, die in den Signalweg geschaltet sind. Eine hohe Verstärkungsänderung kann erreicht werden, wenn die magnetfeldabhängigen Widerstände die Widerstände einer Brücke bilden, die in den Signalweg geschaltet ist.Actuators are used depending on the requirements that an amplifier has with regard to the control range, freedom from distortion and temperature stability different possibilities are considered. In an advantageous In the circuit, the resistors that are dependent on the magnetic field are in a negative feedback branch of the amplifier. For example, they can be used as unbridged emitter resistors be switched by amplifier transistors. For low requirements, the Magnetic field-dependent resistors form one or more potentiometers that are inserted into the Signal path are switched. A high gain change can be achieved if the resistances that are dependent on the magnetic field form the resistances of a bridge, the is switched into the signal path.

An Hand der Zeichnung, in der als Ausführungsbeispiel die Schaltungsanordnung eines Verstärkers mit einer im Signalweg liegenden Brücke dargestellt ist, werde im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert. -Mit 1 und 2 sind die Eingangsklemmen, mit 3 und 4 die Ausgangsklemmen des Verstärkers bezeichnet. Das Eingangssignal gelangt von den Klemmen 1 und 2 über den Widerstand 5 in eine Brükkenschaltung, die aus magnetfeldabhängigen Widerständen F1 und F2 und ohmschen Widerständen 6, 7 und 8 gebildet wird, von denen der Widerstand 7 zum Abgleich der Brücke regelbar ist. Ein derartiger Brükkenabgleich ist nur in Ausnahmefällen erforderlich, z. B. wenn der Regelbereich besonders groß sein soll. Auch kann eine solche Abgleichmöglichkeit günstig sein, wenn anstatt der im Ausführungsbeispiel verwendeten Rückwärtsregelung eine Vorwärtsregelung gewählt wird. An die Ausgangsdiagonale der Brücke ist ein Verstärker 9 angeschlossen, dessen Ausgangssignal nicht nur an die Ausgangsklemmen 3 und 4, sondern auch an eine Gleichrichterschaltung 12 geliefert wird, in welcher eine der Signalamplitude entsprechende Gleichspannung gewonnen wird. Der Gleichrichterschaltung 12 ist ein Ladekondensator C nachgeschaltet. Mit dieser Gleichspannung- werden Spulen L1 und L2 gespeist, die auf jeweils einen Kern K1 bzw. K2 angeordnet sind. In den Luftspalten dieser Kerne sind die magnetfeldabhängigen Widerstände F1 bzw. F2 angeordnet. Auf jedem Kern ist noch jeweils eine weitere Wicklung Li bzw. L2' angebracht, die von einem konstanten Strom, der über dig Klemmen 13 und 14 zugeführt wird, durchflossen ist. Diese Windungen dienen dazu, den Arbeitspunkt der magnetfeldabhängigen Widerstände festzulegen. Den mit diesen Spulen erzeugten konstanten Feldern sind die Felder der Spulen L1 und L2 überlagert, und zwar derart, daß sich das Feld der einen Steuerspule zu dem konstanten Feld der zugehörigen Vormagnetisierungsspule addiert und das Feld der anderen Steuerspule sich von dem der zugehörigen Vormagnetisierungsspule subtrahiert. Im Falle einer Dynamikkompression ist bei kleinen Signalen, die nur eine kleine Steuerspannung für die Brücke erzeugen, die Brücke so verstimmt, daß das Eingangssignal nur wenig gedämpft wird. Mit zunehmender Signalamplitude wird die Brücke infolge der Widerstandswertänderung der magnetfeldabhängigen Widerstände in Richtung des Brückenabgleichs gesteuert, wodurch die Dämpfung -vergrößert wird. In dem selten gewünschten Fall der Dynamikexpansion wird die Brücke mit zunehmender Signalimplitude in Richtung des nicht abgeglichenen Zustandes gesteuert.With reference to the drawing, in which the circuit arrangement of an amplifier with a bridge located in the signal path is shown as an exemplary embodiment, the invention and further advantages and additions will be described and explained in more detail below. - 1 and 2 are the input terminals, 3 and 4 are the output terminals of the amplifier. The input signal passes from terminals 1 and 2 via resistor 5 to a bridge circuit, which is formed from magnetic field-dependent resistors F1 and F2 and ohmic resistors 6, 7 and 8, of which resistor 7 can be regulated to balance the bridge. Such a bridge adjustment is only required in exceptional cases, e.g. B. if the control range should be particularly large. Such an adjustment option can also be beneficial if forward control is selected instead of the backward control used in the exemplary embodiment. An amplifier 9 is connected to the output diagonal of the bridge, the output signal of which is supplied not only to the output terminals 3 and 4, but also to a rectifier circuit 12 in which a direct voltage corresponding to the signal amplitude is obtained. The rectifier circuit 12 is followed by a charging capacitor C. This DC voltage is used to feed coils L1 and L2, which are each arranged on a core K1 or K2. The magnetic field-dependent resistors F1 and F2 are arranged in the air gaps of these cores. A further winding Li or L2 'is attached to each core, through which a constant current, which is supplied via dig terminals 13 and 14, flows. These windings are used to set the operating point of the magnetic field-dependent resistors. The fields of coils L1 and L2 are superimposed on the constant fields generated with these coils, in such a way that the field of one control coil is added to the constant field of the associated bias coil and the field of the other control coil is subtracted from that of the associated bias coil. In the case of dynamic range compression, with small signals that only generate a small control voltage for the bridge, the bridge is detuned so that the input signal is only slightly attenuated. As the signal amplitude increases, the bridge is controlled in the direction of the bridge balancing due to the change in the resistance value of the magnetic field-dependent resistors, whereby the attenuation is increased. In the seldom desired case of dynamic expansion, the bridge is controlled with increasing signal amplitude in the direction of the unbalanced state.

Der Aufwand an Spulen in der Schaltung nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann verringert werden, wenn man nur einen magnetfeldabhängigen Widerstand verwendet und den anderen durch einen temperaturabhängigen Festwiderstand ersetzt. Dadurch wird allerdings der Regelbereich verkleinert. Man kann dann den Widerstand 8 noch durch einen magnetfeldabhängigen Widerstand ersetzen und diesen Widerstand zusammen mit dem Widerstand F, in dem Feld einer einzigen Feldspule unterbringen. Die Vormagnetisierungsspulen können dabei entfallen. Die restlichen nicht steuerbaren Widerstände 6 und der an die Stelle des Widerstandes F2 tretende Widerstand sollten aber für höhere Ansprüche, insbesondere für große Regelbereiche, derart temperaturabhängig sein, daß der Temperaturgang der magnetfeldabhängigen Widerstände- kompensiert wird. Es hat sich allerdings gezeigt, daß der Temperaturgang der magnetfeldabhängigen Widerstände so gering ist, daß bei einer Schaltung mit Rückwärtsregelung der Dynamik, wie es bei dem Ausführungsbeispiel der Fall ist, auf eine Temperaturkompensation ganz verzichtet werden kann. Bei Vorwärtsregelung, die selbstverständlich auch möglich ist, hat der Temperaturgang einen stärkeren Einfluß.The cost of coils in the circuit according to the illustrated embodiment can be reduced if only one resistance dependent on the magnetic field is used and the other is replaced by a temperature-dependent fixed resistance. However, this reduces the control range. The resistor 8 can then be replaced by a magnetic field-dependent resistor and this resistor can be accommodated together with the resistor F in the field of a single field coil. The bias coils can be omitted. The remaining non-controllable resistors 6 and the resistor taking the place of the resistor F2 should, however, for higher demands, especially for large control ranges, be temperature-dependent in such a way that the temperature response of the magnetic-field-dependent resistors is compensated. However, it has been shown that the temperature response of the magnetic field-dependent resistors is so small that in a circuit with backward control of the dynamics, as is the case in the exemplary embodiment, temperature compensation can be dispensed with entirely. With forward control, which is of course also possible, the temperature response has a stronger influence.

Manchmal ist es erwünscht, unterhalb eines bestimmten Signalpegels die Dynamik nicht zu regeln. Es ist daher eine Zenerdiode 10 vorgesehen, die von einem Schalter 11 überbrückt ist. Bei offnenem Schalter tritt die Regelung erst bei einer die Zenerspannung überschreitenden Gleichspannung ein.Sometimes it is desirable not to regulate the dynamics below a certain signal level. A Zener diode 10 , which is bridged by a switch 11, is therefore provided. When the switch is open, regulation only occurs when the DC voltage exceeds the Zener voltage.

Das Zeitverhalten der Regelung kann mit bekannten Mitteln, z. B. durch Wahl des Ladekondensators C, verändert werden. Gegebenenfalls kann zwischen den Ausgang des Verstärkers 9 und die Gleichrichterschaltung 12 ein weiterer Verstärker geschaltet sein.The timing of the regulation can be done with known means, e.g. B. by Choice of charging capacitor C, can be changed. If necessary, between the Output of the amplifier 9 and the rectifier circuit 12 is another amplifier be switched.

Auch kann es günstig sein, die Gleichspannung aus dem Gleichrichter 12 nicht unmittelbar, sondern über einen Gleichstromverstärker den Feldspulen zuzuführen, damit ein kleinerer Ladekondensator C größerer Genauigkeit gewählt werden kann und die Regelung schneller wirksam wird.It can also be advantageous not to feed the direct voltage from the rectifier 12 directly, but via a direct current amplifier to the field coils, so that a smaller charging capacitor C with greater accuracy can be selected and the regulation becomes effective more quickly.

Claims

Claims: 1. Amplifier with one or more dependent actuators controlled by the input or output signal of the amplifier for Dynamic control, characterized in that the actuators are dependent on the magnetic field Contain resistors (F1, F) which are arranged in fields of coils (Ll, L2, through which a current derived from the input or output signal flows are.

2. Amplifier according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent Resistors are in a negative feedback branch of the amplifier.

3. Amplifier after Claim 2, characterized in that the magnetic field-dependent resistors the Are emitter resistors of amplifier transistors.

4. Amplifier according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent resistors in one or several voltage dividers, which are connected in the signal line, are included.

5. Amplifier according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent Resistors Resistors of a bridge circuit are connected in the signal path are.