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DE2404331B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ELECTRONIC GAIN ADJUSTMENT - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ELECTRONIC GAIN ADJUSTMENT

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DE2404331B2
DE2404331B2 DE19742404331 DE2404331A DE2404331B2 DE 2404331 B2 DE2404331 B2 DE 2404331B2 DE 19742404331 DE19742404331 DE 19742404331 DE 2404331 A DE2404331 A DE 2404331A DE 2404331 B2 DE2404331 B2 DE 2404331B2
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DE
Germany
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amplifier
circuit arrangement
transistor
output
voltage
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DE19742404331
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German (de)
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DE2404331C3 (en
DE2404331A1 (en
Inventor
Paul Dipl.-Ing. 2081 Hasloh Bockelmann
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE19742404331 external-priority patent/DE2404331C3/en
Publication of DE2404331A1 publication Critical patent/DE2404331A1/en
Publication of DE2404331B2 publication Critical patent/DE2404331B2/en
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Publication of DE2404331C3 publication Critical patent/DE2404331C3/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid-state elements
    • H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid-state elements in emitter-coupled or cascode amplifiers

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

Diet Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff, wie sie im wesentlichen aus der DT-OS 20 60 192 bekannt ist. Dabei sind zwei über Kreuz gekoppelte Transistor-Differenzverstärker vorgesehen, wobei in den Emitterzuleitungen Transistoren angeordnet sind, von denen dem einen das Eingangssignal und eine Gleichspannung und dem anderen nur diese Gleichspannung zugeführt wird. Die Verstärkung kann dabei durch Änderung der Vorspannung der Differenzverstärker-Transistoren geändert werden.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble as it is essentially from DT-OS 20 60 192 is known. There are two cross-coupled transistor differential amplifiers provided, with transistors being arranged in the emitter leads, one of which has the Input signal and a DC voltage and the other only this DC voltage is supplied. the Gain can be changed by changing the bias voltage of the differential amplifier transistors will.

In der Praxis hat diese Schaltung verschiedene Nachteile.In practice this circuit has several disadvantages.

Das Eigenirauschen ist verhältnismäßig hoch und macht: sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn die Verstärkung sehr gering und das Ausgangssignal mithin klein ist. Bei großen Amplituden des Eingangssignals treten verhältnismäßig starke Verzerrungen auf.The inherent noise is relatively high and makes itself particularly annoying when the gain is very low and the output signal is therefore small. With large amplitudes of the input signal relatively strong distortions occur.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß bei gegebener Batteriespannung und gegebener maximaler Verstärkung, die dem Verhältnis des Widerstandes in der Kollektorleitung zum Widerstand in der Emitterzuleitung des Differenzverstärkers entspricht, die maximale Eingangsamplitude festgelegt ist. Dies liegt daran, daß nicht nur der Signalanteil der an der Basis des Transistors in der gemeinsamen Emitterzuleitung liegenden Spannung verstärkt wird, sondern auch der Gleichspannungsanteil. Der Gleichspannungsanteil muß dabei mehrfach größer sein als die maximale Sigmalampl.itude, damit Verzerrungen vermieden werden, z. B. um den Faktor 2,5, und dieAnother disadvantage of the known circuit is that for a given battery voltage and given maximum gain, which is the ratio of the resistance in the collector line to the resistance in the emitter lead of the differential amplifier, the maximum input amplitude is set is. This is because not only the signal component at the base of the transistor in the common The voltage lying on the emitter lead is amplified, but also the DC voltage component. The DC voltage component must be several times greater than the maximum sigma amplitude in order to avoid distortions be e.g. B. by a factor of 2.5, and the

ίο Versorgungsgleichspannung muß größer sein als die Summe der Spannungsabfälle am Kollektorwiderstand und am Emitterwiderstand. Deshalb ist bei gegebener Batteriespannung und gegebener maximaler Verstärkung die maximal zu verarbeitende Signalamplitudeίο DC supply voltage must be greater than the Sum of the voltage drops across the collector resistance and the emitter resistance. Therefore is given Battery voltage and given maximum gain the maximum signal amplitude to be processed

verhältnismäßig niedrig; ebenso ist bei gegebener Versorgungsspannung und bei gegebener maximal zu verarbeitender Signaleingangsspannung die größtmögliche Verstärkung auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert festgelegt.relatively low; likewise, for a given supply voltage and a given maximum, to processing signal input voltage the greatest possible gain to a relatively low Set value.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Verstärkungseinstellung zu schaffen, die einerseits bei großem Eingangssignal nur geringe Verzerrungen hervorruft und nur ein geringes Eigenrauschen aufweist, insbesondere bei stark herabgesetzter Verstärkung, und die andererseits eine verhältnismäßig hohe maximale Verstärkung aufweist.The object of the present invention is to create a circuit arrangement for electronic gain adjustment which, on the one hand, causes only low distortion with a large input signal and has only a low level of inherent noise, especially in the case of greatly reduced gain, and on the other hand, has a relatively high maximum gain.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur elektronischen Verstärkungseinstellung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.Based on a circuit arrangement for electronic gain adjustment according to the This object is achieved according to the invention by the preamble of the main claim Main claim specified measures resolved.

Die in Anspruch 2 angegebene Weiterbildung der Erfindung ist besonders für den Aufbau in integrierter Schaltungstechnik geeignet und verhindert, daß bei großem Eingangssignal und herabgesetzter Verstärkung — bei gegebener Batteriespannung — eine Übersteuerung des Stellgliedes auftritt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The further development of the invention specified in claim 2 is particularly suitable for construction in integrated circuit technology and prevents the actuator from being overdriven with a large input signal and reduced gain - for a given battery voltage.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Die Schaltung enthält zwei Transistor-Differenzverstärker, d. h. zwei Transistorpaare T3, T\ und T4, T2, deren Emitter jeweils miteinander verbunden sind. In der gemeinsamen Emitterzuleitung der Transistoren T3 und 71 ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T5 mit einem Emitterwiderstand A0 eingescMtet; ebenso ist in die gemeinsame Emitterzuleitung der Transistoren Ta und T2 die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T6 mit einem Emitterwiderstand Ro', der dieselbe Größe hat wie der Widerstand R0, eingeschaltet. Die Basen der Transistoren T3 und T2 sowie der Transistoren 71 und T4 sind jeweils direkt miteinander verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 7a und T4 sind miteinander verbunden und über einen Widerstand R an den positiven Pol der Versorgungsspannung angeschlossen (alle Transistoren sind vom npn-Typ). Insoweit ist die beschriebene Schaltung bekannt Die Verstärkungen der beiden Verstärker sind durch die !!wischen der Basis des Transistors T3 (und T2) einerseits und der Basis des Transistors T4 (und Ti) andererseits angelegne Steuerspannung U51 bestimmt und mit dieser gegensinnig veränderbar.The circuit contains two transistor differential amplifiers, ie two transistor pairs T 3 , T \ and T 4 , T 2 , the emitters of which are connected to one another. The collector-emitter path of a transistor T 5 with an emitter resistor A 0 is inserted into the common emitter lead of the transistors T 3 and 71; likewise, the collector-emitter path of a transistor T 6 with an emitter resistor Ro ', which has the same size as the resistor R 0 , is switched on in the common emitter lead of the transistors Ta and T 2. The bases of the transistors T 3 and T 2 and of the transistors 71 and T 4 are each connected directly to one another. The collectors of the transistors 7a and T 4 are interconnected and connected to the positive pole of the supply voltage via a resistor R (all transistors are of the npn type). In this respect, the circuit described is known.The gains of the two amplifiers are determined by the control voltage U 51 applied between the base of the transistor T 3 (and T 2 ) on the one hand and the base of the transistor T 4 (and Ti) on the other hand, and are in opposite directions changeable.

6s Die Spannung am gemeinsamen Kollektorwiderstand R wird durch einen Verstärker Vmit hoher Verstärkung und niedrigem Ausgangswiderstand verstärkt Der Ausgang O des Verstärkers V kann als gemeinsamer6s The voltage at the common collector resistor R is amplified by an amplifier V with high gain and low output resistance. The output O of the amplifier V can be used as a common

Ausgang zweier Verstärker (Ts, T3, Keinerseits und T6, Ti, V andererseits) aufgefaßt werden. Als Eingänge dieser Verstärker dienen dabei die Klemmen E1 (Basis des Transistors T5) bzw. E2 (Basis des Transistors T6).Output of two amplifiers (Ts, T 3 , None and T 6 , Ti, V on the other hand) can be considered. Terminals E 1 (base of transistor T 5 ) and E 2 (base of transistor T 6 ) serve as inputs to these amplifiers.

Die <n ihrer Amplitude zu beeinflussende Signalwechselspannung U,B wird der Schaltung an der Klemme K zugeführt, die über einen ohmschen Widerstand Rt mit dem Eingang E\, d h. mit der Basis des Transistors T5, verbunden ist. Der andere Eingang E2 ist direkt mit dem gemeinsamen Ausgang O verbunden und über einen ohmschen Widerstand A2 mit dem anderen Eingang E\. The signal alternating voltage U, B , whose amplitude is to be influenced, is fed to the circuit at terminal K , which is connected to input E \, i.e. via an ohmic resistor R t. is connected to the base of the transistor T 5 . The other input E 2 is connected directly to the common output O and via an ohmic resistor A 2 to the other input E \.

Die Schaltung wirkt folgendermaßen:The circuit works as follows:

Wenn die Spannung an der Basis des Transistors T3 genügend positiv gegenüber der Spannung an der Basis des Transistors T4 ist, ist de? Transistor T3 leitend und der Transistor T4 gesperrt. Die Schaltung wirkt dann so, als ob der Kollektor des Transistors Ta gar nicht mit dem Widerstand R verbunden wäre und das über A1 dem Eingang E\ zugeführte Signal wird über T5 und T3 sowie dem Verstärker V verstärkt und von dessen Ausgang über den Widerstand R2 gegengekoppelt. Ist die Verstärkung des Verstärkers V multipliziert mit dem Verhältnis RZR0 genügend groß, dann ergibt sich in diesem Fall für die VerstärkungIf the voltage at the base of the transistor T 3 is sufficiently positive compared to the voltage at the base of the transistor T 4 , is de? Transistor T 3 conductive and transistor T 4 blocked. The circuit then acts as if the collector of the transistor Ta were not connected to the resistor R at all and the signal fed to the input E \ via A 1 is amplified via T 5 and T 3 and the amplifier V and from its output via the Resistance R 2 fed back. If the gain of the amplifier V multiplied by the ratio RZR 0 is sufficiently large, then this results in the gain

Wenn nun das Basispotential der Transistoren 7Ί und T4 im Vergleich zum Basispotential der Transitoren Ts und T2 negativ gemacht wird, nimmt der Signalstrom vom Transistor Ta, zu und der Signalstrom vom Transistor T3 ab. Die Ausgangswechselspannung des Verstärkers V ist die Steuerspannung für den zweiten Verstärkereingang JS2. Der Signalwechselstrom über T4 ist wegen der Phasendrehung im Verstärkerzug gegenphasig zum Signalwechselstrom über T3. Er kompensiert diesen daher bis auf einen Wert, der um so kleiner ist, je größer die Verstärkung des Verstärkers V ist. Bei dieser Einstellung der Schaltungsanordnung, d. h., wenn Usi eine solche Polarität und eine solche Größe hat, daß der Strom des Transistors T5 im wesentlichen über Ti und der Strom des Transistors T6 im wesentlichen über T4 fließt, ist die Gegenkopplung sehr groß. Infolgedessen wird das Eigenrauschen der Schaltung, das besonders bei dieser Einstellung stören würde, weil dann die Ausgangsamplitude besonders klein ist, stark herabgesetzt Ebenso werden die Verzerrungen durch die Gegenkopplung vermindert.If the base potential of the transistors 7Ί and T 4 is made negative compared to the base potential of the transistors Ts and T 2 , the signal current from the transistor Ta increases and the signal current from the transistor T 3 decreases. The AC output voltage of the amplifier V is the control voltage for the second amplifier input JS 2 . The alternating signal current via T 4 is out of phase with the alternating signal current via T 3 because of the phase shift in the amplifier train. It therefore compensates for this up to a value which is smaller, the greater the gain of the amplifier V is. With this setting of the circuit arrangement, ie when U s i has such a polarity and such a size that the current of transistor T 5 flows essentially through Ti and the current of transistor T 6 essentially flows through T 4 , the negative feedback is very strong great. As a result, the inherent noise of the circuit, which would be particularly annoying with this setting, because the output amplitude is then particularly small, is greatly reduced. The distortion caused by the negative feedback is also reduced.

Die maximale Verstärkung der Schaltung, die durch den Quotienten R2IRi bestimmt ist, kann wesentlich größer sein als bei der eingangs erwähnten bekannten Schaltung, ohne daß bei großen Eingangssignalen Verzerrungen hervorgerufen werden. Die Verzerrungen hängen nämlich nur von dem Verhältnis der Gleichspannung zur Signalwechselspannung an der Basis von Ts ab, und dieses Verhältnis kann genügend groß gemacht werden, da — anders als bei der eingangs erwähnten bekannten Schaltung — der Widerstand R, der für die Gesamtverstärkung keine Bedeutung hat, grundsätzlich beliebig klein gemacht werden kann. Es lassen sich so z. B. Eingangssignale mit einer Amplitude bis zu 2 V bei einer maximalen Verstärkung von 10 und bei einer Batteriespannung von 10 V verzerrungsfrei verarbeiten.The maximum gain of the circuit, which is determined by the quotient R 2 IRi , can be significantly greater than in the known circuit mentioned at the outset, without causing distortions in the case of large input signals. The distortion depends only on the ratio of the direct voltage to the alternating signal voltage at the base of Ts , and this ratio can be made sufficiently large because - unlike the known circuit mentioned at the beginning - the resistance R, which is of no importance for the overall gain , can basically be made as small as you want. It can be so z. B. Process input signals with an amplitude of up to 2 V with a maximum gain of 10 and a battery voltage of 10 V without distortion.

Da der Verstärker V galvanisch an die Kollektoren der Transistoren T3 und T4 angeschlossen ist, ist eine gesonderte Gleichstromeinstellung für die Transistoren Ts und Tf, überflüssig, wenn der Verstärker V als Gleichstromverstärker ausgebildet ist. Dadurch wird erzwungen, daß die Gleichströme in den Transistoren T5 und T6 einander gleich sind. Das wiederum hat zur Folge, daß bei einer Änderung der Steuerspannung Us, der Gleichstrompegel am Ausgang O nicht verändert wird. Infolge der starken Gleichstromgegenkopplung sind die Gleichstromarbeitspunkte gegen Temperatur- und Betriebsspannungsschwankungen stabilisiert.Since the amplifier V is galvanically connected to the collectors of the transistors T 3 and T 4 , a separate direct current setting for the transistors Ts and Tf is superfluous if the amplifier V is designed as a direct current amplifier. This forces the direct currents in the transistors T 5 and T 6 to be equal to one another. This in turn has the consequence that when the control voltage U s changes , the direct current level at the output O is not changed. As a result of the strong DC negative feedback, the DC operating points are stabilized against fluctuations in temperature and operating voltage.

Die Schaltung kann, wie gestrichelt durch den Block /C angedeutet, in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt sein, wobei die Widerstände R\ und R2 außen zugeschaltet werden.The circuit can, as indicated by the broken line by the block / C, be implemented using integrated circuit technology, the resistors R 1 and R 2 being connected externally.

Ein weiterer Vorteil der Schaltung besteht darin, daß die Verstärkung in einem weiten Bereich (mehr als 9OdB) proportional zum Logarithmus der Steuerspannung Us, änderbar ist.Another advantage of the circuit is that the gain can be changed in a wide range (more than 90 dB) proportional to the logarithm of the control voltage Us .

Hierzu 1 B'att ZeichnungenIn addition 1 B'att drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Verstärkungseinstellung, insbesondere elektronischer Lautstärkeeinsteller, mit zwei Verstärkern mit gemeinsamem Ausgang, deren Verstärker durch eine Steuerspannung gegensinnig zueinander änderbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:1. Circuit arrangement for electronic gain adjustment, in particular electronic volume adjuster, with two amplifiers with a common output, their amplifier through a control voltage can be changed in opposite directions to one another, characterized by the following Characteristics: a) Der Eingang (E\) des einen Verstärkers (Ts, T3, V) ist über einen ohmschen Widerstand (R\) mit der Signalquelle (K) verbunden.a) The input (E \) of one amplifier (Ts, T 3 , V) is connected to the signal source (K) via an ohmic resistor (R \) . b) Die Eingänge (E\, E2) beider Verstärker (T5, T3, V bzw. 76, T4, V) sind über einen weiteren ohmschen Widerstand (R2) miteinander verbunden. b) The inputs (E \, E 2 ) of both amplifiers (T 5 , T 3 , V or 76, T 4 , V) are connected to one another via a further ohmic resistor (R 2 ) . c) Der gemeinsame Ausgang (O) ist auf den Eingang (E2) des anderen Verstärkers (T6, T4, Vj gegengekoppelt.c) The common output (O) is fed back to the input (E 2) of the other amplifier (T 6, T 4, Vj. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstärker Transistor-Differenzverstärkerstufen (T3, T\ bzw. T4, T2) enthalten, deren Kollektoren und Basen über Kreuz miteinander verbunden sind, in deren Emitterzuleitungen die Kollektor-Emitter-Strecken von Transistoren (Ti, T6) vorgesehen sind, deren Basen als Verstärkereingang (E\, E2) dienen.2. Circuit arrangement according to claim J, characterized in that the two amplifiers contain transistor differential amplifier stages (T 3 , T \ or T 4 , T 2 ) , the collectors and bases of which are cross-connected, in the emitter leads of which the collector-emitter -Tracks of transistors (Ti, T 6 ) are provided, the bases of which serve as amplifier inputs (E \, E 2 ) . 3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorspannung der einen Hälfte der Differenzverstärkertransistoren (T3, Ta) einem Verstärker (V) mit hoher Verstärkung zugeführt wird, durch den das Signal keine Phasendrehung erfährt und dessen Ausgang (O) las gemeinsamer Ausgang dient.3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the collector voltage of one half of the differential amplifier transistors (T 3 , Ta) is fed to an amplifier (V) with a high gain through which the signal does not experience any phase rotation and its output (O) read common exit serves. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (V) mit hoher Verstärkung einen niederohmigen Ausgangswiderstand hat und daß sein Ausgang (O) direkt mit der Basis des Transistors (Tb) in der Emitterzuleitung des einen Differenzverstärkers (Tb, T4, V) bzw. dem Eingang (E2) des anderen Verstärkers verbunden ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the amplifier (V) with high gain has a low output resistance and that its output (O) directly with the base of the transistor (Tb) in the emitter lead of a differential amplifier (T b , T 4 , V) or the input (E 2 ) of the other amplifier.
DE19742404331 1974-01-30 Circuit arrangement for electronic gain adjustment Expired DE2404331C3 (en)

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Publication Number Publication Date
DE2404331A1 DE2404331A1 (en) 1975-07-31
DE2404331B2 true DE2404331B2 (en) 1977-06-30
DE2404331C3 DE2404331C3 (en) 1978-02-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3129754A1 (en) * 1980-07-28 1982-06-24 Sony Corp., Tokyo AMPLIFIER CONTROL
DE3343308A1 (en) * 1983-11-30 1985-06-05 Blaupunkt-Werke Gmbh, 3200 Hildesheim Analog amplifier

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DE3343308A1 (en) * 1983-11-30 1985-06-05 Blaupunkt-Werke Gmbh, 3200 Hildesheim Analog amplifier

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DE2404331A1 (en) 1975-07-31

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