DE1225709B

DE1225709B - Gegengekoppelter Breitbandverstaerker

Info

Publication number: DE1225709B
Application number: DEB69568A
Authority: DE
Inventors: Karl Hinrichs
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1961-11-13
Filing date: 1962-11-09
Publication date: 1966-09-29
Also published as: GB971841A; US3241080A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03f

H03g

Deutsche KL: 21 a2-18/05

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 69568 VIII a/21 a2
9. November 1962
29. September 1966

Die Erfindung betrifft spannungsgegengekoppelte Breitbandverstärker, bei denen der Eingangskreis und 'der Ausgangskreis galvanisch voneinander getrennt sind.

Bei Messungen von Signalen geringen Signalpegels ist es erforderlich, daß die Verstärker sehr genau hinsichtlich Linearität und Verstärkung innerhalb des zu verstärkenden Frequenzbandes arbeiten. Aus diesem Gesichtspunkt heraus ergibt sich die Anwendung von Gegenkopplungsmiteln, die im gegenkoppelnden Sinn die am Ausgangskreis auftretende Ausgangsspannung auf den Eingangskreis rückkoppeln.

Bei der Vestärkung geringer Spannungen ergibt es sich, daß sich Potentiale längs einer einzigen Erdungsleitung des Verstärkergerätes bereits störend auswirken. Diese Erscheinung ist besonders ausgeprägt, wenn es sich um ein räumlich ausgedehntes Gerät handelt, bei dem die Unterschiede im Erdpotential bereits sehr beträchtlich sein können. Um Störungserscheinungen zu vermeiden, die auf derartige Erscheinungen zurückgehen, ist es bereits bekannt, eine galvanische Trennung des Ausgangskreises vom Eingangskreis vorzusehen, wobei eine Anordnung gemäß dem USA.-Patent 2 832 848 vorsieht, daß im Eingangskreis eine Zerhackervorrichtung vorgesehen ist, die die zu verstärkenden Signale in ein moduliertes Wechselstromsignal umformt, so daß im Eingangskreis ein Transformator Anwendung finden kann, der eine galvanische Trennung bewirkt. Der Gegenkopplungskreis erfolgt bei dieser Anordnung ebenfalls über Transformatoren, wobei der Ausgangstransformator zwei Demodulationsstufen steuert, von denen die eine Demodulationsstufe das Ausgangssignal liefert, während die andere Demodulationsstufe ein Gegenkopplungssignal liefert, das in den Primärstromkreis des im Eingangskreis der ersten Verstärkerstufe des Verstärkers vorgesehenen Transformators eingeführt wird. Eine derartige Schaltungsweise stellt jedoch an den im Ausgangskreis des Verstärkers vorgesehenen Transformator in bezug auf Linearität schwer zu erfüllende Forderungen.

Ein älterer Vorschlag entsprechend der deutschen Auslegeschrift 1153 422 sieht bei einem Gleichspannungsverstärker mit Zerhacker und mit Potentialtrennung des Ausgangskreises gegenüber dem Eingangskreis und mit Gegenkopplung zwischen den genannten Kreisen vor, daß der Gegenkopplungszweig mit einem Zerhacker für das Ausgangssignal, einem Transformator für die Potentialtrennung und einem Demodulator für die Bildung des Gegenkopplungssignals ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die lineare Rückführung der Ausgangs-

Gegengekoppelter Breitbandverstärker

Anmelder:

Beckman Instruments, Inc.,

Fullerton, Caüf. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G.-B. Hagen, Patentanwalt,

München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Karl Hinrichs, Fullerton, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. November 1961
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signale in den Eingangskreis nicht über einen Ausgangstransformator zu erfolgen hat, der auch die dem Verbraucher zugeführten Ausgangssignale verhältnismäßig hoher Leistung zu liefern hat. Der für die Rückführung der Ausgangssignale an den Eingangskreis vorgesehene Transformator überträgt vielmehr nur Signale verhältnismäßig geringer Leistung, und dadurch ist eine Linearitätsforderung an diesen Transformator verhältnismäßig leicht zu erfüllen.

Die vorstehend erörterten bekannten bzw. den Gegenstand früherer Vorschläge bildenden Anordnungen richten sich vornehmlich auf die Aufgabe der Verstärkung von Gleichstromsignalen, d. h. Signale, deren Frequenzband sich bis zur Frequenz Null hin erstreckt.

Für die Verstärkung breiter Frequenzbänder ist es an sich bekannt, das zu verstärkende Frequenzband in mehrere Teilbänder aufzuteilen, die je für sich unter Anwendung von Verstärkungsmitteln, die zui Verstärkung dieser Teilbänder besonders geeignet sind, verstärkt werden. Die Ausgangssignale dieser Signalkanäle werden dann wieder zusammengefaßt, was jedoch nicht ganz einfach ist, weil die verschiedenen Kanalverstärker mit einer Überlappung der Frequenzbereiche arbeiten müssen und bei der Wiederzusammenfassung der Frequenzbereiche keine selektiven Frequenzbevorzugungen oder Frequenzbenachteiligungen erfolgen dürfen.

Die Erfindung bezweckt eine Spannungsgegenkopplung bei einem Breitbandverstärker mit galva-

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nisch voneinander getrenntem Ausgangskreis und in Synchronismus mit dem nachgeschalteten DeEingangskreis unter Anwendung einer Aufteilung des modulator dieses Zweiges betrieben wird, während Frequenzbandes des zu verstärkenden Signals in der Modulator und auch der Demodulator des zweimehrere Teilkanäle, wobei die zur Anwendung ge- ten, zur Verarbeitung der höheren Frequenzen vorgelangende Gegenkopplung der mit einem sehr hohen 5 sehenen Zweiges elektronische Vorrichtungen sind Verstärkungsgrad arbeitenden Verstärkeranordnung und bei einer wesentlich höheren Frequenz arbeiten sicherstellt, daß auch bei der Wiederzusammenfüh- als der Modulator und der Demodulator des die nierung der verschiedenen Teilkanäle die Linearität der derfrequenten Komponenten des Differenzsignals Ausgangssignale gegenüber dem Eingangssignal er- übertragenden Verstärkerzweiges,
halten bleibt. . xo Die Ausführung des Erfindungsgegenstandes wird Ein spannungsgegengekoppelter Breitbandverstär- in der anschließenden Beschreibung im Zusammenker mit galvanisch voneinander getrenntem Aus- hang mit den Figuren erörtert. Von den Figuren zeigt gangskreis und Eingangskreis, bei dem mindestens F i g. 1 ein teilweise in Blockform wiedergegebenes ein Teil des Ausgangssignals mit dem Eingangskreis Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Breitzu einem Differenzsignal zusammengesetzt wird, 15 bandverstärkers für Signale niedrigen Niveaupegels, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Breitbandverstär-

a) ein die niederfrequenten Komponenten des Dif- ker hohen Pegels,

ferenzsignals dem Ausgangskreis zuleitender F1 g. 3 eine Stromkreisanordnung, die m Verbm-

Verstärkerzweig einen Modulator, einen Trans- ^dung ^mit f^er m Fig. 2 dargestellten Schaltung An-

formator und einen Demodulator in Serie ge- ^a° Wendung finden kann, um Fehler, welche durch die

schaltet enthält und transiormatorische Ruckkopplung bedingt sind, zu

b) parallel zu diesem Verstärkerzweig ein die hoch- ^k°p ?™£ schematische Darstellung der in den frequenten Komponenten des Differenzsignals _p. _χ _wd ₂ _zm _Anwend gelangenden schnell dem Ausgangskreis zuleitender Verstarkerzweig ^iLaam Verstärkerstufen,

einen Transformator enthalt und _p. _{g 5} ^ _{schematische Darstemmg der in den}

c) eine Mischstufe die hochfrequenten Komponen- Fig. 1 und 2 zur Anwendung gelangenden langsam ten des Diffeienzsignals und die niederfrequen- arbeitenden Verstärkerstufen nebst nachfolgender ten Komponenten des Differenzsignals mischt Demodulatorvorrichtung,

und verstärkt und das Ausgangssignal bildet und _{3o Fig 6 ein} Schaltungsschema der in den Fig. 1

d) für die hochfrequenten Komponenten des Aus- und 2 zur Anwendung vorgesehenen Mischstufe,
gangssignals ein erster, einen Transformator Fig. 7 eine schematische Darstellung der in umfassender Gegenkopplungszweig vorgesehen F i g. 2 wiedergegebenen, den Gegenkopplungszweig ist und auftrennenden Trennstufe.

e) für die niederfrequenten Komponenten des Aus- 35 Die in Fig. 1 dargestellte Verstärkeranordnung gangssignals parallel zu dem vorgenannten Ge- bildet einen Breitbandverstärker, der einen vorwärts genkopplungszweig ein zweiter Gegenkopp- gerichteten Kanal für schnell veränderliche Signale lungszweig vorgesehen ist und dieser Gegen- und einen nach vorwärts gerichteten Kanal für langkopplungszweig einen Modulator, einen Trans- sam veränderliche Signale aufweist. Der für die formator und einen Demodulator umfaßt und ⁴° schnell veränderlichen Signale vorgesehene Verstär-

f) eine Mischschaltung vorgesehen ist, welche das kerzweig besteht aus dem Transformator 1 und dem Eingangssignal und das Ausgangssignal des ^dJ^e ^s^^n&]{ veränderlichen Signale verstärkenden ersten Gegenkopplungszweiges und das Aus- Verstarker 2; der Zweig zur Verstärkung der langgangssignal des zweiten Gegenkopplungszweiges f^am veränderlichen Signale besteht aus dem Moduzu einem Differenzsignal zusammensetzt. ⁴⁵ ^^{tor 3}':^dem Transformator 4, einem Verstarker zur

Verstärkung langsam sich ändernder Signale 5 und

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einem Demodulator 6. Die Ausgangssignale des die sieht vor, daß mit-den in Serie geschalteten Eingangs- Verstärkung der schnell sich ändernden Signale und kreisen der beiden Gegenkopplungszweige ein die Verstärkung der langsam sich ändernden Signale Dämpfungsnetzwerk verbunden ist. Eine andere be- 5° bewirkenden Zweige werden dem Eingangskreis einer vorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Aus- Mischstufe 7 zugeführt. Gemäß einem Merkmal der gangskreis des einen Gegenkopplungszweiges an Erfindung umfaßt die Breitbandverstärkeranordnung einen ersten Dämpfungswiderstarid und der Aus- in Serie geschaltete und sich überkreuzende Rückgangskreis des zweiten Gegenkopplungszweiges an kopplungskanäle, welche aus einem Kanal für die einen zweiten Dämpfungswiderstand angeschlossen 55 schnell sich ändernden Signale und einem Kanal für ist und die sich an diesen Dämpfungswiderständen die sich langsam ändernden Signale bestehen. Durch ergebenden Ausgangssignale in Serie geschaltet wer- diese Anordnung wird eine hohe Genauigkeit erzielt, den. Durch diese Maßnahmen werden unerwünschte Der Rückkopplungszweig für die schnell sich ändern-Ineinanderkopplungen der parallel vorgesehenen den Signale besteht aus dem Transformator 8, und Verstärkerkanäle vermieden. Zu gleichen Zwecken 60 der Rückkopplungszweig für die langsam sich änkann eingangsseitig parallel zu dem Modulator und dernden Signale besteht aus einem Modulator 9, ausgangsseitig parallel zu dem Demodulator des zur einem Transformator 10 und einem Demodulator 11. Gegenkopplung der niedrigen Frequenzkomponente Die zu verstärkenden Eingangssignale werden den dienenden "Gegenkopplungszweiges je eine Kapazität Klemmen 12 und 13 zugeführt, und es werden die geschaltet sein. 65 durch Rückkopplung erzeugten Signale von den Ein-Die in dem niederfrequenten Verstärkerzweig vor- gangssignalen subtrahiert und dadurch eine Diffegesehenen Modulationsmittel bestehen zweckmäßi- renzspannung gebildet. Die Differenzspannung wird gerweise aus einem mechanischen Unterbrecher, der in dem vorwärts gerichteten Verstärkerzweig ver-

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stärkt. Die Ausgangssignale des Breitbandverstärkers des Modulators 9 angeschlossen und ferner über eine werden an den Klemmen 14 und 15 entnommen, die Kapazität 47 mit der zweiten Eingangsklemme 48 des an den Ausgangskreis des Mischverstärkers 7 ange- genannten Modulators 9 verbunden. Die Eingangsschlossen sind. Der zur Verstärkung der langsam klemme 48 ist mit dem Widerstand 42 und der Aus-. schwankenden Signale vorgesehene Verstärkerzweig 5 gangsklemme 15 der verstärkenden Mischstufe 7 verhat einen solchen Verstärker, daß Niederfrequenz- bunden. Der Modulator 9 kann ein ähnlicher Zersignale von der Frequenz Null bis zu wenigen Hertz hacker sein wie der Modulator 3. Das Ausgangssignal übertragen und verstärkt werden können. Der zur des Modulators 9 wird der Primärwicklung 50 des Verstärkung der schnell sich ändernden Signale vor- Transformators 10 zugeführt. Eine zweite Sekundärgesehene Verstärkerzweig und der darin vorgesehene io wicklung 52 des Transformators 10 ist an den EinVerstärker übertragen die Signale höherer Frequen- gangskreis des Demodulators Il angeschlossen. Der zen, nämlich das Frequenzband von wenigen Hertz Demodulator 11 kann ebenfalls ein Zerhacker sein bis oberhalb einiger hunderttausend Hertz. und ähnlich wie der Modulator 3 ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 1 ist die Eingangsklemme 12 an die Die Ausgangsklemmen des Demodulators 11 sind an obere Klemme der Primärwicklung 20 des Transfer- 15 die Klemmen 26 und 28 angeschlossen,
mators 1 angeschlossen. Die untere Klemme der Pri- Es wurde bereits erwähnt, daß die untere Ausmärwicklung 20 ist an eine Eingangsklemme 21 des gangsklemme der verstärkenden Mischstufe 7 im Modulators 3 angeschlossen und über die Kapazität Punkt 15, 16 geerdet ist. Obwohl es der Einfachheit 22 an die zweite Eingangsklemme 23 des Modula- halber in der Figur nicht dargestellt ist, sind der die tors 3. Ein Begrenzerwiderstand 24 kann zwischen ao schnell sich ändernden Signale verstärkende Verstärder Klemme 23 und der oberen Klemme der Primär- ker 2 und der die langsam sich ändernden Signale wicklung 22 des Transformators 8 vorgesehen sein. verstärkende Verstärker 5 und der Demodulator 6 an Die untere Klemme der Primärwicklung 25 ist mit diese Erdungsklemme angeschlossen. Es ist indessen der einen Ausgangsklemme 26 des Demodulators 11 kein Punkt des Eingangskreises an diesen Erdungsverbunden und über eine Kapazität 27 mit der zwei- 35 punkt angeschlossen, so daß in bezug auf Stromleiten Ausgangsklemme 28 des Demodulators 11. Die tung und in bezug auf Spannungen der Eingangskreis Ausgangsklemme 28 des Demodulators 11 ist mit der vom Ausgangskreis des Breitbandverstärkers voll-Eingangsklemme 13 verbunden. Eine Sekundärwick- kommen getrennt ist.

lung 32 des Transformators 1 ist an den schnell sich Die Transformatoren 1, 4, 8 und 10 können in der

ändernde Signale verstärkenden Verstärker 2 ange- 30 dargestellten Weise abgeschirmt sein. Jeder dieser

schlossen, welcher die schnell sich ändernden Korn- Transformatoren kann die Abschirmungen 56, 57

ponenten des Differenzsignals verstärkt. Der Aus- und 58 aufweisen. Die Abschirmung 56, die man als

gangskreis des Verstärkers 2 ist über die Leitung 33 innere schwebende Abschirmung bezeichnen kann,

an den Eingangskreis des Mischverstärkers 7 ange- ist für sämtliche Transformatoren zusammengefaßt

schlossen. 35 und an die Klemme 28 angeschlossen. Die Abschir-

Der Modulator 3 moduliert die langsam sich an- mungen 57, die man als Übertragerabschirmungen dernde Komponente des Differenzsignals und kann bezeichnen kann, sind zusammengefaßt und an die in üblicher Weise aus einem Zerhacker bestehen, der eine Eingangsklemme 59 geführt. Die Eingangseinen schwingenden Kontaktarm 34 und die festen klemme 59 ist normalerweise mit der Abschirmung Kontakte 35 und 36 aufweist. Eine Wicklung 37 40 eines Umwandlers verbunden, dessen Signalklemmen steuert die Schwingbewegung des Kontaktarmes 34. _an die Eingangsklemmen 12 und 13 des Breitband-Das Ausgangssignal des Modulators 3 wird der Pri- Verstärkers angeschlossen sind. Die Abschirmung des märwicklung 38 des Transformators 4 zugeführt. Die Umwandlungsorgans ist üblicherweise an die Sekundärwicklung 39 des Transformators 4 ist an Erdungsklemme der Umwandlungsvorrichtung angeden Eingangskreis des die langsam sich ändernden 45 schlossen. Die Abschirmungen 58, die als die zentra-Komponenten stärkenden Verstärkers 5 angeschlos- len Erdungsabschirmungen der Anordnung bezeichsen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5 wird dem net werden können, sind miteinander verbunden und Eingangskreis des Demodulators 6 zugeführt, wel- an die Klemme 48 geführt und dementsprechend mit eher das modulierte und verstärkte, die langsam sich der Erdungsstelle 16 verbunden,
ändernden Komponenten des DiSerenzsignals umfas- 50 Im Betrieb der dargestellten· Breitbandverstärkersende Signal demoduliert. Der Ausgangskreis des schaltung ist ein Umwandlungsorgan, beispielsweise Demodulators 6 ist über eine Leitung 40 in die zweite ein Thermoelement oder eine Vorrichtung zum Mes-Eingangsklemme der Mischstufe 7 angeschlossen. Das sen mechanischer Spannungen an die Eingangs-Ausgangssignal der mischenden Verstärkerstufe 7 er- klemme 12 und 13 angeschlossen, und zwar normascheint an den Ausgangsklemmen 14 und 15. Die 55 lerweise mittels eines zweiadrigen abgeschirmten Ausgangsklemme 15 ist an den Massepunkt 16 ange- Kabels. Die Abschirmung des Umwandlungsgerätes schlossen. ist normalerweise an die eine Eingangsklemme 59 an-

Die Ausgangsklemmen der verstärkenden Misch- geschlossen. Es werden die durch Rückkopplung erstufe7 sind ferner an einen Spannungsteiler ange- zeugten Signalspannungen von den Eingangssignalschlossen, der die veränderbaren Widerstände 41 und 60 spannungen der Umwandlungsvorrichtung subtra-42 umfaßt. Der Spannungsteiler dient dem Zweck, hiert, so daß auf diese Weise ein Differenzspannungsgenau die Verstärkung einstellen zu können. Es kann signal erzeugt wird. Die Komponenten des Differenzeine Abgleichinduktivität 44 an die Verbindungs- Spannungssignals zwischen 0 und ungefähr 5 Hz werklemme der Widerstände 41 und 43 angeschlossen den durch den Modulator 3 moduliert und über den sein; die andere Klemme der Abgleichinduktivität 44 65 Transformator 4 dem für die Verstärkung der langfuhrt zu der oberen Klemme der Primärwicklung 45 sam sich ändernden Signale vorgesehenen Verstärdes Transformators 8. Die untere Klemme der Pri- ker 5 zugeführt. Die Ausgangssignale des Verstärmärwicklung 45 ist an die eine Eingangsklemme 46 kers 5 werden durch den Demodulator 6 demoduliert

und dem Eingangskreis der verstärkenden Misch- erwünschte Schwingungen unterdrückt werden. Die stufe 7 zugeführt. Die höherfrequenten Komponen- Spannungssignale an den Klemmen 14 und 15 werden ten des Differenzspannungssignals im Frequenz- dem Spannungsteiler zugeführt, der aus den einstellbereich zwischen 5 und 100 000 Hz und gegebenen- baren Widerständen 41 und 42 besteht. Das relative falls bis zu einigen Megahertz, falls entsprechend prä- 5 Verhältnis der Widerstände 41 und 42 kann so einzise Bauelemente und Transformatoren verwendet gestellt werden, daß sich die gewünschte Gesamtwerden, werden über den Transformator 1 dem die gleichstromverstärkung des Breitbandverstärkers erschnell sich ändernden Signale verstärkenden Ver- gibt. Dementsprechend wird ein Teil der Ausgangsstärker 32 zugeführt. Die Ausgangssignale dieses spannung, die an den Klemmen 14 und 15 gebildet Verstärkers werden dem Eingangskreis der verstär- io wird, der Serienschaltung zugeführt, welche aus der kenden Mischstufe 7 zugeführt. Obwohl also eine Primärwicklung 45 des Transformators 8 und dem Mehrzahl in Serie geschalteter vorwärts gerichteter Eingangskreis der Modulatorstufe 9 besteht. Der Kanäle vorgesehen ist, kann auch eine Parallelschal- Transformator 8 leitet die hohen Frequenzen der tung der nach vorwärts gerichteten Kanäle Anwen- Rückkopplungsspannungen weiter an den Eingangsdung finden, ohne daß dadurch die Genauigkeit des 15 kreis über die Sekundärwicklung 25 des Transformaerfindungsgemäßen Breitbandtiefpaßverstärkers be- tors 8. Diese schnell sich ändernden Rückkopplungseinträchtigt wird. Es können die Verstärker 2 und 5 spannungen können einen Frequenzbereich zwischen in Fig. 1 in Fortfall kommen, sie tragen jedoch wenigen Hertz und 100 000 Hz haben. Die niederfredazu bei, daß sich eine hohe Eingangsimpedanz der quenten Spannungen, d. h. die sich langsam ändern-Schaltung ergibt und die Fehler verringert werden. 20 den Signalspannungen werden durch den Modula-Der Gegenkopplungskanal korrigiert Fehler, die in tor 9 in derselben Weise moduliert, wie durch den der vorwärts gerichteten Schaltung oder der Rück- Modulator 3 die niederfrequenten Frequenzkompokopplungsschleife auftreten. Obwohl hinsichtlich der nenten des Differenzsignales verstärkt wurden. Es nach vorwärts gerichteten Verstärkerzweige und hin- können beispielsweise die niederfrequenten Komposichtlich des Rückkopplungskanals Frequenzüber- 25 nenten der Rückkopplungssignale einen Frequenzkreuzungsstellen festgestellt wurden, so ist doch der bereich zwischen Null und wenigen Hertz haben. Die Übergang der Frequenzbänder nicht notwendiger- modulierten Spannungen, die im Ausgangskreis des weise scharf. Beispielsweise kann der die langsam Modulators erscheinen, werden über den Transforsich ändernden Signale übertragende Zweig Signale mator 10 dem Demodulator 11 zugeführt. Der Dezwischen 0 und 1000 Hz übertragen, es kann jedoch 30 modulator 11 kann eine dem Modulator 3 ähnliche der Verstärkungsabfall bereits bei wenigen Hertz be- Zerhackervorrichtung sein und demoduliert die nieginnen. Der niederfrequente Verstärkungsabfall in derfrequenten Rückkopplungsspannungen und liefert dem zur Übertragung der höheren Frequenzen vor- sie an den Eingangskreis des Breitbandverstärkers, an gesehenen Zweig kann in ähnlicher Weise erfolgen, den Ausgangsklemmen 26 und 28 des Demodulaso daß man für 'die Zwecke der Betrachtung von 35 tors 11.

einem scharfen Zusammenschluß der betrachteten Die Übertragung der an den Klemmen 14 und 15

Frequenzbänder bei einer bestimmten Frequenz spre- auftretenden Ausgangsspannungen oder eines gechen kann, obwohl die Frequenzbänder sich über- nauen Teiles derselben auf den Eingangskreis unter lappen. ' Anwendung von Transformatoren, deren Primär-

Zum Betrieb des Modulators 3 wird ein Strom 40 wicklungen in Serie geschaltet sind und deren Sekunrechteckiger Kurvenform der Wicklung 37 zugeführt, därwicklungen ebenfalls in Serie geschaltet sind, lieum die schwingende Bewegung des Kontaktarmes 34 fert über einen sehr breiten Frequenzbereich bis zur zu bewirken. Die Betriebsfrequenz kann beispiels- Frequenz Null herab eine sehr genaue Übertragung, weise 400 Hz sein. Wenn ein Spannungsunterschied Dies ergibt sich, weil irgendeine bestimmte Frequenzzwischen den Eingangsklemmen 21 und 23 des Mo- 45 komponente im Ausgangskreis des Verstärkers 7 dulators 3 herrscht, so fließt abwechselnd ein Strom mindestens an dem einen der beiden Zweige auftrein der Primärwicklung 38 des Transformators 4 in ten muß und in gleicher Form an der Sekundärseite entgegengesetzten Richtungen. Es ergibt sich kein wieder zusammengesetzt wird. Irgendeine Änderung Strom, wenn die Spannung Null zwischen den Klem- der im Rückkopplungszweig vorgesehenen Schaltelemen 21 und 23 herrscht, was auftritt, wenn kein nie- 50 mente beeinträchtigt daher nicht die Genauigkeit des derfrequentes Eingangssignal an der Kapazität 22 Verstärkers, als Ganzes betrachtet, sondern beeinauftritt, welche dem Zweck dient, einen Nebenschluß flußt lediglich die betreffende Überlappungsfrequenz, für die höherfrequenten Signale zu bilden. Die Be- was verhältnismäßig unbeachtlich ist. Mit anderen triebsfrequenz des Modulators 3 ist mit der Frequenz Worten berührt der Verstärkungsabfall jedes der und Phase der Betriebsströme des Demodulators 6 55 Rückkopplungszweige nicht die Genauigkeit des Vergekoppelt. Der Demodulator 6 kann ebenfalls ein stärkers, als Ganzes betrachtet,
mechanischer Unterbrecher sein oder eine Transi- Die einstellbare Induktivität 44 kann verändert

storvorrichtung, und der Aufbau und die Wirkungs- werden, um die Rückkopplungsschleife und deren weise sollen später näher erörtert werden. Es sind der Verstärkung einzustellen und dadurch die gesamte Modulator 3 und der Demodulator 6 dadurch syn- 60 Wechselstromverstärkung des Breitbandverstärkers chronisiert, daß ein Signal gleicher Frequenz und ge- einzustellen. Beispielsweise bewirkt eine Vergrößesteuerter Phase zugeführt wird. _rung der Impedanz 44 eine Verringerung der Ver-

Die gesamte Ausgangsspannung, die an den Aus- Stärkung im Rückkopplungszweig und dementspregangsklemmen 14 und 15 auftritt, oder ein Teil der- chend eine Erhöhung der Gesamtverstärkung des selben wird mit umgekehrter Phasenbeziehung dem 65 Breitbandverstärkers. Die Kapazität 47, die zwischen Eingangskreis zugeführt. Die Bandbreite des vor- den Eingangsklemmen 46 und 48 des Modulators 9 wärts gerichteten Kanals ist anders als die Bandbreite liegt, bildet einen Nebenschluß für die höherfrequendes Rückkopplungskanals, so daß dadurch un- ten Komponenten der Rückkopplungsspannungen.

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Dementsprechend bildet die Kapazität 27 an den Mischstufe 7 wird über die einstellbare Abgleich-

Ausgangsklemmen 26 und 28 des Demodulators 11 induktivität 44 der trennenden Rückkopplungsstufe

einen Nebenschluß für die höherfrequenten Kompo- zugeführt, die innerhalb der punktierten Umrandung

nenten des Differenzsignals. 67 dargestellt ist. Das Ausgangssignal der Rückkopp-

Der Zerhackermodulator 3 und der Zerhacker- 5 lungsstufe 67 liegt an der Serienschaltung der beiden demodulator 11 können in demselben, den zweipoli- einstellbaren Widerstände 66 und 68. Die Widergen Umschalter enthaltenden Gehäuse vorgesehen stände 68 und 66 dienen als Spannungsteiler. Die isosein. Dasselbe trifft für den Demodulator 6 und den lierende Rückkopplungsstufe 67, welche nachstehend Modulator 9 zu, sofern an diesen Stellen mecha- im einzelnen in Verbindung mit F i g. 7 zur Erörtenische Zerhacker verwendet werden. Als Zerhacker io rung gelangt, umfaßt einen Transformator 69 mit der finden derartige Schaltvorrichtungen Anwendung, Primärwicklung 70 und der Sekundärwicklung 71. welche früher eine Stromunterbrechung als einen Die Primärwicklung 70 ist in Serie mit derselben ein-Stromschluß bewirken, so daß Kurzschlüsse für die stellbaren Induktivität 44 geschaltet und mit der Signale nicht auftreten. Wenn es die Genauigkeits- einen Eingangsklemme 74 des verstärkenden Moduerfordernisse zulassen, können der Modulator 9 und 15 lators 75 verbunden. Ein Widerstand 76 und eine der Demodulator 11 Röhren von niedrigem Pegel Kapazität 77 sind parallel zwischen der Klemme 74 oder Halbleiterkreise sein. Die beiden Anordnungen und der zweiten Eingangsklemme 78 des verstärkenwerden aufeinander synchronisiert, es ist jedoch nicht den Modulators 75 angeordnet. Die Klemme 78 ist erforderlich, daß sie mit dem Modulator 3 und dem auch mit der Ausgangsklemme 15 des Breitbandver-Demodulator 6 synchronisiert sind, obwohl dies 20 stärkers verbunden. Auf diese Weise liegt der Auszweckmäßig sein kann. Der Modulator 9 und der gangskreis der verstärkenden Mischstufe 7 parallel zu Demodulator 11 können auch bei einer höheren Fre- der Primärwicklung 70 und dem Eingangskreis des quenz betrieben werden als der Modulator 3 und der Modulators 75. Der Ausgangskreis des Modulators Demodulator 6. 75 ist an die Primärwicklung 80 eines Transforma-

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer 25 tors 81 angeschlossen. Eine Sekundärwicklung 82 des erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung, bei der Transformators 81 ist an den Demodulator 84 angeeine Rückkopplungsisolation hohen Pegels vorge- schlossen. Die obere Ausgangsklemme 85 des Desehen ist. Einige der in F i g. 2 auftretenden Schalt- modulators 84 ist über die Sekundärwicklung 71 des elemente sind dieselben Elemente, die auch bei der Transformators 69 an den veränderbaren Widerstand in Fig. 1 behandelten Schaltung auftraten; diese 30 68 angeschlossen. Die untere Ausgangsklemme 86 Schaltelemente zeigen die gleichen Bezugszeichen. des Demodulators 84 ist an die Eingangsklemme 13 Der Rückkopplungskanal und die Mittel auf Auf- angeschlossen. Eine Kapazität 87 liegt parallel zu trennung des Rückkopplungszweiges und der Span- den Klemmen 85 und 86. Die inneren Abschirmunnungsteiler im Rückkopplungskanal sind bei der An- gen des isolierten Eingangskreises 56 der Transforordnung gemäß F i g. 2 jedoch anders als bei der in 35 matoren 1, 4, 69 und 81 sind miteinander verbun-F i g. 1 gezeigten Anordnung. Die Eingangsldemme den und an die Klemme 86 angeschlossen. Die Ab-12 des Breitbandverstärkers ist über die Primärwick- schirmungen 57 der Umwandlungsvorrichtung sind lung 20 des Transformators 1 an die obere Klemme ebenfalls miteinander verbunden und an die Klemme 21 des Modulators 3 angeschlossen. Die Kapazität 22 59 angeschlossen. Die zentralen Erdungsabschirmunliegt parallel zu den Eingangsklemmen 21 und 23 des 40 gen 58 sind auch miteinander verbunden und an die Modulators 3. Die Eingangsklemme 13 ist über den Klemme 78 angeschlossen.

veränderbaren Widerstand 66 mit der Klemme 23 Im Betrieb wird über ein abgeschirmtes Kabel eine verbunden. Die Rückkopplungsspannungen werden Umwandlungsvorrichtung an die Klemmen 12 und an dem veränderbaren Widerstand 66 entwickelt und 13 angeschlossen. Die Abschirmung der Umwandvon den Eingangsspannungen, welche an den Klem- 45 lungsvorrichtung ist durch die Kabelabschirmung mit men 12 und 13 auftreten, subtrahiert, so daß sich der Klemme 59 verbunden. Die Rückkopplungsspandadurch die Differenzspannungen ergeben. Der Mo- nungen, die sich an dem einstellbaren Widerstand 66 dulator 3 ist an die Primärwicklung 38 des Transfor- ausbilden, subtrahieren sich von den Eingangsspanmators 4 angeschlossen. Der Transformator 1 dient nungen, welche die Umwandlungsvorrichtung liefert, dem Zweck, die schnell sich ändernden Komponen- 50 so daß auf diese Weise das Differenzsignal gebildet ten des Differenzsignals über den schnell arbeitenden wird. Die Differenzsignalkomponenten, welche sich Verstärker 2 der verstärkenden Mischstufe 7 zuzu- schnell ändern und dementsprechend höhere Freführen, und der Transformator 4 dient dem Zweck, quenz haben, werden über den Transformator 1 überdie sich langsam ändernden Komponenten des Diffe- tragen und durch den Verstärker 2 verstärkt. Von renzsignals, welche moduliert wurden, über den Ver- 55 dem Verstärker 2 werden diese Signale dem Einstärker 5 dem Demodulator 6 zuzuführen. Der De- gangskreis der verstärkenden Mischstufe 7 zugeführt, modulator 6 demoduliert die langsam sich ändernden Die Kapazität 22 verhindert, daß die hohen Fre-Komponenten des Differenzsignals und liefert diesel- quenzkomponenten des Differenzsignals im Einben an die verstärkende Mischstufe 7. Der Ausgangs- gangskreis dem Modulator 3 zugeführt werden. Die kreis der Mischstufe 7 ist mit den Klemmen 14 und 60 langsam sich ändernden Differenzsignalspannungen 15 verbunden, wobei die Klemme 15 bei 16 ge- werden in dem Modulator 3 moduliert, wobei der erdet ist. Modulator 3 von ähnlicher Bauart sein kann wie der

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht in F i g. 1 verwendete Modulator 3. Die modulierten,

der Rückkopplungszweig des Breitbandverstärkers langsam sich ändernden Frequenzkomponenten wer-

aus in Serie geschalteten und sich aneinanderschlie- 65 den über den Transformator 4 dem die langsamen

ßenden Rückkopplungszweigen für die langsam sich Frequenzkomponenten verstärkenden Verstärker 5

ändernde Komponente bzw. die schnell sich ändernde zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5

Komponente. Das Ausgangssignal der verstärkenden wird dem Demodulator 6 zugeführt, welcher durch

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Demodulation die niederfrequenten Komponenten ten von Schwingungen verhindert wird, worauf be-

des Difierenzsignals erzeugt und diese Komponenten reits vorstehend hingewiesen wurde.

der verstärkenden Mischstufe7- zuführt. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer

Das Ausgangssignal der verstärkenden Misch- Spannungsteileranordnung für den RückkopplungS-stufe7 wird über die einstellbare Induktivität 44 zu 5 zweig, welche an Stelle der Widerstände 66 und 68 in der aus einer Serienschaltung bestehenden und mit F i g. 2 benutzt werden kann. Das in F i g. 3 dargesich aneinanderschließenden Frequenzbereichen ar- stellte Nelzwerk besteht aus den einstellbaren Widerbeitenden Rückkopplungsstufe 67 geführt. Der Trans- ständen 90, 91, 92 und 93. Die Anschlußklemmen formator 69 dient dem Zweck, in der Rückkopp- des Netzwerkes sind in F i g. 3 mit den Buchstaben lungsstufe 67 die schnell sich ändernden Rückkopp- ίο u, v, w, x, y, ζ bezeichnet. Diese Buchstaben entsprelungsspannungen zu übertragen. Die langsam sich chen den gleichen Buchstaben in Fig. 2 und veranändernden Rückkopplungsspannungen werden mo- schaulichen dadurch, wie das in F i g. 3 dargestellte duliert und verstärkt durch die verstärkende Modu- Netzwerk in die Schaltung gemäß F i g. 2 eingeschallatorstufe 75 und der Primärwicklung 80 des Trans- tet werden kann. Die veränderbaren Widerstände 90 formators 81 zugeführt. Der Transformator 81 lie- 15 und 91 werden an die Klemmen 13 und 23 des Mofert die modulierten Rückkopplungsspannungen dulators 3 angeschaltet. Der veränderbare Widerniedriger Frequenz an den Demodulator 84, in wel- stand 92 liegt zwischen der Eingangsklemme 23 des chem eine Demodulation stattfindet. Es werden die Modulators 3 und der Anschlußklemme des einstelllangsam sich ändernden und die schnell sich ändern- baren Widerstandes 93 und der Zwischenschaltung den Rückkopplungsspannungen addiert an den ein- 20 der Sekundärwicklung 71 des Transformators 69 und stellbaren Widerständen 66 und 68 eines Spannungs- ist ferner mit dem Verbindungspunkt der einstellteilers zur Ausbildung gebracht. Dementsprechend baren Widerstände 90 und 91 verbunden. Die Leiwird ein Teil der Rückkopplungsspannungen an dem rung 95 zwischen den Punkten χ und y der F i g. 2 einstellbaren Widerstand 66 erzeugt und im Ein- kommt in Fortfall, und die Induktivität 44 kann in gangskreis der Klemmen 12 und 13 in Subtraktion 25 Fortfall kommen, wenn das in Fig. 3 dargestellte mit den von der die Eingangssignale liefernden Um- Netzwerk verwendet wird. Der einstellbare Widerwandlungsvorrichtung erzeugten Spannungen zur . stand 93 ist an die Klemme 85 des Demodulators 84 Wirkung gebracht. Die Kapazitäten 77 und 87 sind angeschlossen, und die Klemme 86 des Demodulators Nebenschlußimpedanzen an den Klemmen der Mo- 84 ist mit der Eingangsklemme 13 verbunden. Die dulatoranordnung 75 bzw. der Demodulatoranord- 30 Widerstände 91 und 92 sind vorzugsweise. Widernung 84 für die schnell sich ändernden Rückkopp- stände, die auch auf Hochfrequenz ansprechen..Die lungskomponenten. Widerstände 90 und 93 sind sehr präzise Wider-

Der Modulator 3 und der Demodulator 6 sind in stände und bestehen aus gewickeltem Draht. Mit der der gleichen Weise synchronisiert, wie es im Zusam- in Fig. 3 dargestellten Anordnung der einstellbaren menhang mit Fig. 1 erörtert wurde. In ähnlicher 35 Widerstände kann eine Einstellung im Sinne einer Weise sind der Modulator 75 und der Demodulator Kompensation der durch die Transformatoren 69 84 synchronisiert, sie werden jedoch bei höherer Fre- und 81 bedingten Fehler vorgenommen werden. Es quenz, beispielsweise bei 28 kHz, betrieben. Der Mo- ist offensichtlich, daß auch andere Netzwerke zu diedulator 75 und der Demodulator 84 sind normaler- sen Zwecken Anwendung finden können. So kann weise nicht synchronisiert mit dem Modulator 3 bzw. 40 beispielsweise in F i g. 3 eine Verbindung der Klemdem Demodulator 6. Der Demodulator 6 und der men χ und y unter Fortlassen des Widerstandes 93 Modulator 75 und der Demodulator 84 sind zweck- vorgenommen werden und ein veränderbarer Widermäßigerweise Halbleiteranordnungen. Falls ge- stand zwischen die Klemmen ti und ζ eingeschaltet wünscht, können Abgleichwiderstände parallel zu der werden. :
Sekundärwicklung 71 des Transformators 79 und den 45 Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung Ausgangsklemmen 85 und 86 des Demodulators 84 kann mehr als ein Vorwärtskanal oder auch Rücfc vorgesehen sein. kopplungskanal für die sich schnell ändernden Si-

Wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnt gnale vorgesehen werden. Es können weitere Trans-

wurde, können die Verstärkerstufen 2 und 5 in Fort- formatoren zum Durchlassen sehr schnell sich än-

fall kommen, und es können auch gegebenenfalls die 50 dernder Signale in Serie mit den in den Fig. 1

nach vorn gerichteten Verstärkerzweige statt in und 2 dargestellten zur Übertragung der schnell sich

Form einer Serienschaltung als Parallelschaltung aus- ändernden Signale vorgesehenen Transformatoren

gebildet sein. Die spezielle Ausbildung des vorwärts Anwendung finden. Beispielsweise könnten zwei oder

gerichteten Verstärkerzweiges ist nicht von besonde- mehrere Transformatoren an Stelle eines jeden der

rer Bedeutung, da die Gegenkopplungsschaltung 55 Transformatoren 8 und 69 in den F i g. 1 bzw. 2

Fehler kompensiert, die in dem vorwärts gerichteten Anwendung finden. Serienschaltungen von Neben-

Zweig gebildet werden. Es braucht ferner der Fre- Schlußnetzwerken, beispielsweise eine oder mehrere

quenzanschluß in den beiden Zweigen nicht scharf Kapazitäten, können dann angeordnet werden, um

zu sein, denn der Frequenzanschluß in beiden Zwei- die schnell sich ändernden Signale auf die entspre-

gen beeinträchtigt nicht die Genauigkeit der Ar- 60 chenden Transformatoren aufzuteilen, wobei der eine

beitsweise des Gesamtverstärkers. Der vorwärts ge- der die schnell sich ändernden Signale übertragende

richtete Verstärkerkanal hat eine Bandbreite über Transformator für höhere Frequenzen ausgebildet

100 kHz, wobei die Bandbreite bei entsprechend ge- sein kann als ein anderer. Es kann ferner ein Wider-

nau bemessenen Schaltelementen in der Größenord- stand parallel zu jedem Rückkopplungsweg, und

nung von Megahertz liegen kann. Die obere Fre- 65 zwar parallel zu dem die schnell sich ändernden

quenzgrenze in dem Rückkopplungszweig ist norma- Signale verarbeitenden Transformator oder parallel

!erweise ν niedriger als die obere Grenzfrequenz in zu einem jeden solchen Transformator oder parallel

dem vorwärts gerichteten Zweig, so daß das Auftfe- zu den Klemmen y, ζ angeordnet werden, wobei diese

13 14

Widerstände in Serie geschaltet parallel zu einem Transistoren 126 und 127 sind mit den Basiselektro-Spannungsteiler angeordnet sein können, wie er den den der Ausgangstreiber NPN-Transistoren 128 und Widerständen 66 und 68 in F i g. 2 entspricht. Ob- 129 verbunden. Die Emitterelektroden der Transistowohl ein Verstärker gemäß F i g. 2 in dem für die ren 128 und 129 sind mit einem Rückkopplungsverlangsam sich ändernden Signale vorgesehenen Rück- 5 stärkungs-Bandpaßnetzwerk 132 verbunden, welches kopplungszweig erörtert wurde, kann ein solcher wiederum mit den Basiselektroden und den Emitter-Verstärker auch gegebenenfalls in Fortfall kommen. elektroden der Transistoren 120 und 121 verbun-F i g. 4 zeigt einen Spannungsverstärker, der in den den ist.

Blockschaltbildern gemäß F i g. 1 und 2 als Verstär- Die Kollektorelektroden der Transistoren 128 und

ker für die schnell sich ändernden Signale Anwen- io 129 sind an die Primärwicklung 133 eines Transfordung finden kann. Dieser Verstärker verstärkt die inators 134 angeschlossen. Die Sekundärwicklung Frequenzkomponenten des Differenzsignals, welche 135 des Transformators 134 ist mit einem NPN-bei den hohen Frequenzen liegen und sich schnell Transistors 136 und einem PNP-Transistor 137 ändernde Signale darstellen. Die Sekundärwicklung des Demodulators 6 verbunden. Die Kollektor-32 des Transformators 1 ist an eine Gegentaktein- 15 elektroden der Transistoren 136 und 137 sind gangsstufe angeschlossen, welche die NPN-Transisto- miteinander und ferner mit dem Erdungspunkt ren 100 und 101 umfaßt. Die Kollektorelektroden 16 verbunden. Über die Leitung 138 wird eine Tastder Transistoren 100 und 101 sind mit den Basiselek- spannung dem Demodulator 6 zugeführt. Diese Tasttroden der entsprechenden NPN-Transistoren 102 spannung hat dieselbe Frequenz wie diejenige, die und 103 verbunden. In ähnlicher Weise sind die KoI- 20 dem Modulator 3 zugeführt wird und kann beispielslektoren der Transistoren 102 und 103 mit den ent- weise ein Wechselstrom von 400 Hz und rechteckiger sprechenden Basiselektroden der PNP-Transistoren Kurvenform sein. Dieser Strom wird den Basiselek-104 und 105 gekoppelt. Die Kollektoren der Tran- troden der Transistoren 136 und 137 der Demodusistorenl04 und 105 sind an entsprechende Basis- Iatorstufe6 zugeführt, so daß die Transistoren abelektroden der NPN-Transistoren 106 und 107 an- 25 wechselnd Strom führen. Das Ausgangssignal des geschlossen. Die Transistoren 102 und 107 liefern Demodulators 6 erscheint an der Ausgangsleitung 40 in an sich bekannter Weise eine Spannungsverstär- gegenüber dem Erdungspunkt 16, wobei der kung. Das Ausgangssignal des die schnell sich an- Erdungspunkt mit der elektrischen Mitte der Sekundernden Signale verarbeitenden Verstärkers erscheint därwicklung 135 des Transformators 134 verbunden an der Ausgangsleitung 33 gegenüber der Erdungs- 30 ist. Es wurde bereits erwähnt, daß der in F i g. 5 darklemme 16. Ein Rückkopplungsverstärkungsbandfil- gestellte Verstärker eine Verstärkung für die langsam ter 110 ist in dem die schnell sich ändernden Signale sich ändernden Siagnalkomponenten des Differenzverarbeitenden Verstärker vorgesehen und führt von signals in einem Frequenzbereich zwischen Null und der Ausgangsklemme 33 und der Erdungsklemme 16 wenigen Hertz bewirkt.

zu den Kollektorelektroden und den Emitterelektro- 35 Die verstärkende Mischstufe 7 ist in Blockform in den der Transistoren 100 und 101. Es wurde bereits den Fig. 1 und 2 und im einzelnen in Fig. 6 dargeerwähnt, daß der die schnell sich ändernden Signale stellt. Der Verstärker dient dem Zweck, die Ausverstärkende Verstärker eine Verstärkung für die- gangssignale des die schnell sich ändernden Signale jenigen Frequenzkomponenten des Differenzsignals verstärkenden Verstärkers 2 und die den modulierbewirkt, deren Frequenz in dem Band zwischen weni- 40 ten, langsam sich ändernden Signale des Verstärgen Hertz und ungefähr 100 000 Hz liegt. kers 5 zu verstärken. Das Ausgangssignal des Ver-

F i g. 5 zeigt den für die Verstärkung der langsam stärkers 2 wird der Klemme 33 zugeführt und über sich ändernden Signale vorgesehenen Verstärker 5 eine Kapazität 142 und einen Widerstand 143 der und den in den F i g. 1 und 2 mit 6 bezeichneten De- Basiselektrode des NPN-Transistors 144 zugeführt, modulator. Dieser Verstärker ist ein Steilheitsver- 45 Das Ausgangssignal des Demodulators 6 wird der stärker, welcher einen Ausgangskreis hoher Impe- Klemme 40 zugeleitet, welche wiederum mit der danz aufweist und einen Strom für eine spannungs- Basiselektrode des NPN-Transistors 145 verbunden gesteuerte Vorrichtung liefert. Die Sekundärwicklung ist. Die Transistoren 144 und 145 bilden eine Gegen-39 des Transformators 4 ist mit den Basiselektroden takt-Eingangsstufe, und diese Stufe ist mit der Basisder PNP-Transistoren 120 und 121 verbunden. Die 50 elektrode des NPN-Transistors 146 verbunden. Der Kollektorelektroden der Transistoren 120 und 121 Kollektor des Transistors 146 ist mit der Basiseleksind mit den entsprechenden Basiselektroden der trode des PNP-Transistors 147 verbunden. Die KoI-PNP-Transistoren 122 und 123 verbunden. Die lektorelektrode des Transistors 147 ist mit der Basis-Transistoren 120 bis 123 bilden einen Gegentaktein- elektrode eines NPN-Transistors 148 verbunden, und gangskreis, der als gedrosselter Differentialeingangs- 55 die Kollektorelektrode des Transistors 148 ist mit der kreis bezeichnet werden kann. Basiselektrode eines PNP-Transistors 149 verbun-

Der Ausdruck »gedrosselt« bezeichnet einen Tran- den. Die Transistoren 146 bis 149 bewirken eine Versistorbetrieb, bei dem ein außerordentlich niedriger Stärkung, und die den Transistoren 149 umfassende Strom und eine ordentlich niedrige Betriebsspannung Stufe ist mit den sich komplementär ergänzenden zur Anwendung gelangen. Bei dieser Arbeitsweise er- 60 Transistoren 150 und 151 verbunden, welche die geben sich besonders niedrige Störpegel. Ausgangstreiberstufen sind. Die Transistoren 150

Die Kollektorelektroden der Transistoren 122 und und 155 sind mit einer Ausgangsleistungsstufe ge-123 sind mit den Basiselektroden der NPN-Transi- koppelt, welche die komplementär zueinander arbeistoren 124 und 125 verbunden. Die Kollektorelektro- tenden Transistoren 152 und 153 umfaßt. Die Emitden der Transistoren 124 und 125 sind mit den ent- 65 terelektrode des Transistors 152 ist über einen sprechenden Basiselektroden der PNP-Transistoren Widerstand 156 mit der Ausgangsklemme 14 verbun-

126 und 127 verbunden. Die Transistoren 124 bis den, und die Emitterelektrode des Transistors 153

127 liefern Verstärkung. Die Kollektorelektroden der ist über den Widerstand 157 an die Klemme 14 ge-

führt. Ein Rückkopplungsnetzwerk 148 führt von der Ausgangselektrode 14 zur Basiselektrode des Transistors 144. Die in F i g. 6 dargestellte verstärkende Mischstufe liefert eine Spannungsverstärkung und gleichzeitig eine Impedanztransformation, so daß dadurch sich eine Leistungsverstärkung ergibt. Das Ausgangssignal der verstärkenden Mischstufe und dementsprechend das Ausgangssignal des gesamten Breitbandverstärkers wird zwischen den Klemmen 14 und 15 abgenommen.

F i g. 7 zeigt im einzelnen die die Trennung bewirkende Rückkopplungsstufe, welche schematisch in F i g. 2 dargestellt ist. Das Ausgangssignal der verstärkenden Mischstufe 7 der F i g. 2 wird den ebenfalls mit m und η bezeichneten Klemmen 154- und 155 der Rückkopplungsstufe gemäß F i g. 7 zugeführt. Das Ausgangssignal der Rückkopplungsstufe wird an den Klemmen 156 und 86, die zusätzlich mit den Bezugszeichen w und ζ versehen sind, entnommen. Die Rückkopplungsstufe verwendet in Serie geschaltete und sich überschneidende Stromwege sowohl an der Eingangsseite als auch an der Ausgangsseite, so daß ein Breitbandcharakter erzielt wird. Der erste Kanal umfaßt den Transformator 69, welcher die sich schnell ändernden Rückkopplungssignale in dem Frequenzbereich von ungefähr 50 Hz bis oberhalb 100 Hz überträgt. Im allgemeinen ist die obere Grenzfrequenz im Rückkopplungszweig niedriger als die obere Grenzfrequenz in dem vorwärts gerichteten Verstärkerzweig, damit das Auftreten von Schwingungen unterdrückt wird.

Der für die langsam sich ändernden Signale vorgesehene Rückkopplungszweig besteht aus einem symmetrischen Modulator 75 und einem symmetrischen Demodulator 84, welche beispielsweise bei einer Trägerfrequenz von 28 Hz arbeiten. Dieser Rückkopplungszweig dient der Weiterleitung der sich langsam ändernden Signalkomponenten der Frequenz zwischen 0 und 50 Hz. Wenn im nachfolgenden von einer speziellen Überschneidungsfrequenz gesprochen wird, so ist zu beachten, daß dies nur zur Vereinfachung der Darstellung geschieht und daß das Überleiten der Frequenzbänder nicht scharf erfolgen muß, worauf bereits hingewiesen wurde. Der Modulator ist ein üblicher Transistormodulator und umfaßt die Transistoren 160 bis 163. Eine Sekundärwicklung 165 eines Transformators 166 ist mit den Basiselektroden der Transistoren 160 und 161 gekoppelt, und eine Sekundärwicklung 167 ist mit den Basiselektroden der Transistoren 162 und 163 gekoppelt. Eine Tastströme liefernde Vorrichtung, die beispielsweise einen Wechselstrom rechteckiger Kurvenfonn von 28 kHz liefert, wird der Primärwicklung 168 des Transformators 166 zwecks Steuerung der Transistoren 160 bis 163 zugeführt. Das Ausgangssignal des Modulators wird den Transistoren 170 und 171 zugeführt, welche eine Leistungsverstärkung liefern. Sie dienen dem Zweck, sicherzustellen, daß der Eingangskreis der Rückkopplungsstufe nicht durch Steuerung der Kapazitäten des nachfolgenden Modulators belastet wird. Es kann irgendein genau arbeitender Verstärker hierfür Anwendung finden. Die in Emitterfolgeschaltung geschalteten Transistoren 170 und 171 liefern eine hohe Eingangsimpedanz und verhindern eine hohe Energieentnahme aus dem Eingangskreis, ohne daß Verstärkungsfehler eingeführt werden. Die in Emitterfolgeschaltung arbeitenden Transistoren 170 und 171 sind .an die Primärwicklung 80 des Transformators 81 angeschlossen, wobei die Sekundärwicklung 82 mit dem Demodulator 84 verbunden ist. Der Demodulator 84 ist ein üblicher Transistordemodulator und enthält die Transistoren 180 bis 183. Die Sekundärwicklung 185 des Transformators 166 ist an die Basiselektroden der Transistoren 180 und 181 angeschlossen, so daß denselben ein Tastsignal zugeführt wird. In ähnlicher Weise ist die Sekundärwicklung 187 des Transformators 166

ίο mit den Basiselektroden der Transistoren 182 und 183 verbunden. Das Ausgangssignal des Demodulators 84 erscheint zwischen den Klemmen 85 und 86. Es wurde bereits erwähnt, daß der trennenden Rückkopplungsstufe die Rückkopplungsspannungen an den Klemmen 154 und 155 in F i g. 7 zugeführt werden. Die Komponenten höherer Frequenzen werden über den Transformator 69 an die Ausgangsklemme 156 und die Klemme 85 .geleitet. Die Spannungen niedrigerer Frequenz werden in üblicher Weise moduliert und den in Emitterfolgeschaltung arbeitenden Transistoren 170 und 171 zugeführt. Die Transistoren 170 und 171 verstärken die modulierten, sich langsam ändernden Signalspannungen und leiten dieselben durch den Transformator 81 zu dem Demodulator 84. Der Demodulator 84 wiederum demoduliert die langsam sich ändernden Rückkopplungsspannungen und läßt dieselben zwischen der Ausgangsklemme 86 und der Klemme $5 mit den sich schnell ändernden Rückkopplungsspannungen erscheinen. Auf diese Weise stehen Rückkopplungsspannungen im Frequenzbereich zwischen 0 und 100 kHz oder darüber an den Ausgangsklemmen 156 und 86 zur Verfügung.

Es ist offensichtlich, daß der erfindungsgemäße Breitbandverstärker eine vollkommene Strom- und Spannungstrennung von Eingangskreis und Ausgangskreis aufweist. Außerdem hat der Verstärker die Eigenschaft, breitbandig zu sein, wobei Gleichtaktwellen in starkem Maße unterdrückt werden und der Verstärker eine hohe Empfindlichkeit und hohe Linearität hat. Dies ergibt sich dadurch, daß der Eingangskreis und der Ausgangskreis durch Transformatoren voneinander getrennt sind, und dadurch, daß getrennte Kanäle sowohl in der Vorwärtsrichtung als auch in der Rückkopplungsrichtung vorgesehen sind, wobei in dem Rückkopplungskanal in Serie geschaltete und sich überschneidende Rückkopplungswege für die schnell sich ändernden Signale und die langsam sich ändernden Signale vorgesehen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Spannungsgegengekoppelter Breitbandverstärker mit galvanisch voneinander getrenntem Ausgangskreis und Eingangskreis, bei dem mindestens ein Teil des Ausgangssignals mit dem Eingangssignal zu einem Differenzsignal zusammengesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein die niederfrequenten Komponenten des Differenzsignals dem Ausgangskreis zuleitender Verstärkerzweig einen Modulator (3), einen Transformator (4) und einen Demodulator (6) in Serie geschaltet enthält und

b) parallel zu diesem Verstärkerzweig ein die hochfrequenten Komponenten des Differenzsignals dem Ausgangskreis zuleitender

Verstärkerzweig einen Transformator (1) enthält und

c) eine Mischstufe (7) die hochfrequenten Komponenten des Differenzsignals und die niederfrequenten Komponenten des Differenzsignals mischt und verstärkt und das Ausgangssignal bildet und

d) für die hochfrequenten Komponenten des Ausgangssignals ein erster, einen Transformator (8) umfassender Gegenkopplungszweig vorgesehen ist und

e) für die niederfrequenten Komponenten des Ausgangssignals parallel zu dem vorgenannten Gegenkopplungszweig ein zweiter Gegenkopplungszweig vorgesehen ist und dieser Gegenkopplungszweig einen Modulator (9), einen Transformator (10) und einen Demodulator umfaßt und

f) eine Mischschaltung vorgesehen ist, welche _ao das Eingangssignal und das Ausgangssignal des ersten Gegenkopplungszweiges und das Ausgangssignal des zweiten Gegenkopplungszweiges zu einem Differenzsignal zusammensetzt.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsnetzwerk (41, 42) mit den in Serie geschalteten Eingangskreisen der beiden Gegenkopplungszweige verbunden ist.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis des ersten Gegenkopplungszweiges an einen ersten Dämpfungswiderstand (91, 92) und der Ausgangskreis des zweiten Gegenkopplungskreises an einen zweiten Dämpfungswiderstand (90, 93) angeschlossen dst und die Ausgangssignale derselben in Serie geschaltet sind.

4. Verstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eingangsseitig parallel zu dem Modulator (9) und ausgangsseitig parallel zu dem Demodulator (11) des zweiten Gegenkopplungsweges je eine Kapazität (47, 27) geschaltet ist.

5. Verstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (3) zur Übertragung der niederfrequenten Komponenten des Differenzsignals ein mechanischer Unterbrecher ist, der in Synchronis mit dem nachgeschalteten Demodulator (6) betrieben wird.

6. Verstärker nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (9) und der Demodulator (11) des zweiten Rückkopplungszweiges elektronische Vorrichtungen sind und bei einer wesentlich höheren Frequenz arbeiten als der Modulator (3) und der Demodulator (6) des die niederfrequente Komponenten des Differenzsignals übertragenden Verstärkerzweiges.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 832 848.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen