DE2441355C3

DE2441355C3 - Impulsmodulationsverstärker zur Telegraphiezeichenentzerrung mit einem einen Verstärker aufweisenden Verstärkerschaltkreis mit automatischer Verstärkungsregelung

Info

Publication number: DE2441355C3
Application number: DE2441355A
Authority: DE
Inventors: Chikao Tokyo Hirabara
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corp Oki Electric
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1974-08-29
Publication date: 1982-01-07
Also published as: US3927381A; SE397454B; GB1476166A; IT1020266B; DE2441355A1; SE7410933L; FR2243553B1; DE2441355B2; FR2243553A1; JPS5051646A

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsmodulationsverstärker zur Telegraphiezeichenentzerrung mit einem einen Verstärker aufweisenden Verstärkerschaltkreis mit automatischer Verstärkungsregelung und mit einer signalverarbeitenden Endstufe, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers von einem Signaldetektor abgegriffen und in einem Regelspannungsverstärker in eine zur Größe des Ausgangssignals proportionale Regelspannung umgewandelt wird, die an zwei in Reihe geschaltete Dioden anliegt, deren Widerstand den Verstärkungsgrad des Verstärkers bestimmt und dieser Widerstand bei abnehmender Regelspannung plötzlich zunimmt und die Verstärkerschaltung dabei als Linearverstärker arbeitet.

Verstärkerschaltkreise der vorgenannten Art werden nachfolgend AGC-Verstärker (Automatic Gain Control) genannt. Sie werden in vielen Anwendungsgebieten verwendet, so beispielsweise als LeiUingsverstärker bei der Übertragung impulskodemodulierter Signale. Ein derartiger Leitungsverstärker hat die Aufgabe, ein konstant großes Ausgangssignal zu liefern, welches unabhängig ist von der Größe des ankommenden Eingangssignals. Dies bedeutet also, daß der Verstär

■t j kungsgrad des Verstärkerschaltkreises um so größer ist, je schwächer das ankommende Eingangssignal ist. Um den Verstärkungsgrad automatisch regeln zu können, wird das Verstärkerausgangssignal von einem Signaldetektor abgegriffen und in einem Regelspannungsverstärker in eine den Verstärkungsgrad bestimmende Regelspannung umgewandelt (BSTJ, Januar 1962, Seilen 25 bis 49; Proc IEEE, März 1969,Seiten 363 und 364).

Diese bekannten Verstärkerschaltkreise kennen den Nachteil haben, daß die signaiverarbeitende Endstufe auch dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn am Verstärker kein Eingangssignal anliegt. Ein durch die Übertragungsleitung erzeugtes Rauschen oder durch Nebensprechkopplungen erzeugte Signale am Eingang des Verstärkerschaltkreises werden nämlich infolge des großen Verstärkungsgrads so weit verstärkt, daß die signalverarbeitende Endstufe angesteuert wird und ein Ausgangssignal abgibt

Es sind Verstärkerschaltkreise mit automatischer Verstärkungsregelung bekannt, bei denen die vom Signaldetektor erzeugte Regelspannung einer Rauschsperre zugeführt wird. Diese Rauschsperre sperrt den Ausgang des Verstärkers wenn das Regelsignal unter eine bestimmte, ggfs. einstellbare Amplitude abfällt. Der Einsatzpunkt der Rauschsperre liegt jedoch stets im Bereich der automatischen Verstärkungsregelung des Verstärkers.

F i g. 1 zeigt einen solchen bekannten Impulsmodulationsverstärker der eingangs genannten Art. Die Referenzzahl 1 bezeichnet einen Eingangsanschluß, 2 einen Verstärker, 3 einen Signaldetektor, 4 einen Regelspannungsverstärker, 5 den veränderbaren Widerstand zweier in Reihe geschalteten Dioden, 6 eine Regelspannung und 8 eine signalverarbeitende Endstufe, die im Falle eines PCM-Verstärkers ein Impulsregenerator ist. Der Kasten A, der durch die unterbrochene Linie umrissen ist, umfaßt den Verstärkerschaltkreis mit automatischer Verstärkungsregelung. In F i g. 1 wird ein Eingangssignal, das an den Eineang 1 angelegt wird, durch den Verstärker 2 verstärkt. Dessen Ausgangssignal wird an die signalverarbeitende Endstufe 8 und an den Signaldetektor 3 gelegt. Der Signaldetektor 3 erzeugt eine Gleichspannung, deren Größe proportional zur Spannung des Verstärkers 2 ist. Die Gleichspannung vom Signaldetektor 3 wird an den veränderbaren Widerstand als Regelspannung 6 über den Regelspannungsverstärker 4 gelegt. Die Zeitkonstante des Signaldetektors 3 und/oder des Regelspannungsverstärkers 4 ist hinreichend klein, um die Amplitude der Regelspannung in Übereinstimmung mit einer raschen Änderung des Ausgangssignals des Verstärkers 2 zu verändern. Die Regelspannung 6 wird an den Widerstand 5 gelegt, dessen Wert sich gemäß der Amplitude der Regelspannung 6 ändert. Die Veränderung des Widerstandswertes des Widerstands 5 verändert den Verstärkungsgrad des Verstärkers 2. Dadurch wird die Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 2 konstant gehalten. Das Ausgangssignal des Verstärkers 2 wird außerdem der signalverarbeitenden Endstufe 8 zugeführt, die im Falle eines PCM-Verstärkers die Impulsform des Eingangssignals regeneriert. Auf diese Weise wird das Eingangssignal, das an den Eingang 1 gelegt wird, verstärkt und regeneriert. Die signalverarbeitende Endstufe 8 kann jedoch ein Ausgangssignal auch dann liefern, wenn kein Eingangssignal am Eingang 1 anliegt.

F i g. 2 zeigt die charakteristische Kurve der Regelspannung 6 von Fig. 1. In F i g. 2 ist auf der horizontalen

Achse die Größe (db) des Eingangssignals am Eingang 1 aufgetragen; auf der vertikalen Achse ist die relative Amplitude der Regelspannung 6 aufgetragen. Wie aus Fig.2 zu erkennen ist, weist die Kurve einen diskontinuierlichen Sprung S auf. Der Sprung S wird durch die nichtlineare Charakteristik eines Diodenwiderstands 5 bewirkt. Der Sprung S teilt den Betriebsbereich eines Vsrstärkerschaltkreises in einen Normalbereich Ti, bei welchem eine automatische Verstärkungsregelung herrscht, und in einen Bereich T₂ auf, bei welchem der Verstärker 2 als Linearverslärker arbeitet. Im Bereich T₂, wo infolge des nun hohen Widerstands 5 ein hoher, konstanter Verstärkungsgrad des Verstärkers besteht, sollen jedoch von der Endstufe 8 keine Signale mehr abgegeben werden, andererseits soll jedoch der automatische Verstärkungsregelungsbereich Ti voll ausnutzbar sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde beim Übergang in den linearen Verstärkungsbereich den Ausgang zu sperren, damit der automatische Verstärkungsregelungsbereich voll ausnutzbar ist

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem limulsmodulationsverstärker der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt

F i g. 3 das Blockdiagramm eines Impulsmodulationsverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 4 ein Schaltbild des Verstärkerschaltkreises vcn Fig. 3,

F i g. 5 ein Ersatzschaltbild des Verstärkers von Fig. 4,

F i g. 6 die Eingangs-Ausgangscharakteristik des Verstärkers.

Aus Fig.3 folgt, daß der AGC-Verstärker der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum AGC-Verstärker von F i g. 1 einen Komparator 7 und eine Rauschsperre 9 besitzt. Der Komparator 7 vergleicht die Größe der Regelspannung 6 mit einem vorherbestimmten Sollwert und liefert an die Rauschsperre 9 ein Ausgangssignal. Die Rauschsperre 9 legt das Potential des Ausgangs 10 an Masse, wenn die Größe der Regelspgnnung 5 kleiner als dsr vorherbestimmte Sollwert ist.

Der Signaldetektor 3 in F i g. 4 umfaßt eine Diode 3a, welche das Ausgangssignal des Verstärkers 2 gleichrichtet, zwei Kondensatoren 3b und 3c und einen Widerstand 3d, der zwischen die Kondensatoren 3b und 3cgeschi>ltet ist. Das Kondensatorenpaar 3b und 3cund der Widerstand 3c/glätten und verringern die Weiligkeit der von der Diode 3a kommenden Spannung. Das Ausgangssignal des Signaldetektors 3 ist eine Gleichspannung, deren Größe proportional zur Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 2 ist. Die Gleichspannung vom Signaldetektor 3 wird vom Regelspannungsverstärker 4 verstärkt, dessen Ausgangsspannung über einen Transistor 14 an den veränderbaren Widerstand 5 gelegt wird. Hierbei besteht der Widerstand 5 aus zwei Dioden 15 und 16, die im Emitterkreis des Transistors 14 liegen. Damit hängt der die Dioden 15 und 16 durchfließende Strom von der Gleichspannung aus dem Signaldetektor 3 und damit von der Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 2 ab. Bekanntlich ist der differentielle Wer· des Widerstands einer Diode in Durchlaßrichtung vcn der Spannung an der Diode abhängig. Das heißt, daß der Wert des Widerstands einer Diode klein ist, wenn die angelegte Spannjng hoch ist, und daß er groß ist, wenn die angelegte Spannung klein ist. Dementsprechend arbeiten die Dioden 15 und 16 als veränderbarer Widerstand, dessen Widerstandswert entsprechend der angelegten Spannung umgekehrt proportional zur Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 2 sich verändert. Die Verändern rung des Widerstands der Diode 16 in Durchlaßrichtung bewirkt die Veränderung des Verstärkungsgrads des Verstärkers 2. Fig.5 zeigt ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung der Verstärkungsregelung des Verstärkers 2. Ri ist ein Widerstand, R₂ ist der veränderbare Widerstand, der von den Dioden 15 und 16 gebildet wird, und der dargestellte Verstärker ist ein Verstärker mit konstanter Verstärkung. Die an den Eingang 1 gelegte Eingangsspannung v, wird durch einen Spannungsteiler geteilt, der aus den Widerständen /?, und R₂ besteht. Die geteilte Spannung ν·> läßt sich ausdrücken als:

Di·; Spannung V₂ wird also durch den augenblicklichen Wert des veränderbaren Widerstands R₂ bestimmt. Aus der obigen Erläuterung folgt, daß die Gesamtverstärkung des Verstärkers 2 durch die Größe der

μ Regelspannung 6 bestimmt wird. Die Teilerstufe hat natürlich in Wirklichkeit einige Reaktanz-Bauteile und/oder Widerstände, welche den Frequenzgang der Übertragungsleitung, die am Anschluß 1 angeschlossen ist, kompensieren. Sie sind allerdings in F i g. 5 der

j5 Einfachheit halber nicht gezeigt.

Die Regelspannung 6 wird an einen Eingang des Komparators 7 über zwei in Serie geschaltete Dioden 11 und 12 und einen Emitterfolger 13 gelegt. Der andere Eingang des Komparators 7 liegt an einer Sollspannung Er, die in der vorliegenden Ausführungsform Massepotential ist. Die Dioden 11 und 12 verschieben das Spannungsniveau der Regelspannung 6 und kompensieren Veränderungen der Regelspannung 6 aufgrund einer möglichen Temperaturveränderung Das Ausgangssignal des Komparators ist groß, venn die Regelspannung 6 niedrig ist (T₂ in Fig. 2); es ist klein, wenn die Regelspannung 6 hoch ist (T] in Fig.2). Die Rauschsperre 9, die in dieser Ausführungsform aus einem einzigen Transistor besteht, wird leitend oder

so geschlossen, wenn die Regelspannung 6 klein (im Gebiet T₂ von F i g. 2) ist. Wenn der Transistor 9 leitet, wird das Ausgangssignal des AGC-Verstärkers an Masse p&lential gelegt. Am Ausgang 10 erscheint kein Signal.

r i g. 6 zeigt die charakteristische Kurve des AGC-Verstärkers der vorliegenden Erfindung. Auf der horizontalen Achse ist die Größe des Eingangssignals am Eingang 1 aufgetragen; auf der vertikalen Achse ist die Größe des AusgangssignaK am Ausgang JO aufgetragen. Die Größe des Ausgangssignals ist konstant, solange Eingangssignals über - 36 db auftreten. Wenn die Größe des Eingangssignals unter - 36 db abfällt, erscheint kein Ausgangssigr.a' mehr, da die Rauschsperre 9 den Ausgang 10 an Massepotential legt. Die gestrichelte Linie in Fig. 6 deutet die Charakteri-

e>-, stik nach dem St .nd der Technik an. Die gestrichelte Linie unterhalb -36db entspricht keinem wirklichen Ausgangssignal, sondern unerwünschtem Rauschen.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsmodulationsverstärker zur Telegraphiezeichenentzerrung mit einem einen Verstärker aufweisenden Verstärkerschaltkreis mit automatischer Verstärkungsregelung und mit einer signalverarbeitenden Endstufe, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers von einem Signaldetektor abgegriffen und in einem Regelspannungsverstärker in eine zur Größe des Ausgangssignals proportionale Regelspannung umgewandelt wird, die an zwei in Reihe geschaltete Dioden anliegt, deren Widerstand den Verstärkungsgrad des Verstärkers bestimmt und dieser Widerstand bei abnehmender Regelspannung plötzlich zunimmt und die Verstärkerschaltung dabei als Linearverstärker arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung über einen Transistor (14) an den beiden in seinem Emitterkreis geschalteten Dioden (15, 16) anliegt und diese Regelspannung (6) weiterhin über zwei weitere in Reihe geschaltete Dioden (11, 12) und einen Emitterfolger (13) an einem Komparator (7) mit konstanter Vergleichsspannung (Er) anliegt, der eine Rauschsperre (9) ansteuert, die den Ausgang der signalverarbeitenden Ausgangsstufe (8) sperrt, wenn die Regelspannung (6) auf ernen Wert abgesunken ist, bei dem die plötzliche Widerstandszunahme der Diode (15,16) auftritt.

2. Impulsmodulationsverstärker nach Anspruch I, jo dadurch gekennzeichnet, daß die Rauschsperre (9), die aus einem Transistor besteht, den Ausgang der signalverarbeitenden Ausgangsstufe (8) mit Masse verbindet.

3. Impulsmodulationsverstä.' .er nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Vergleichsspannung (Er)das Massepotential ist.

4. Impulsmodulationsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaldetektor (3) eine Glättungsschaltung, bestehend aus zwei Kondensatoren (3b, 3c) und einen zwischengeschalteten Widerstand (3d) umfaßt.