DE2501653C3 - Schaltungsanordnung zum logarithmischen Verstärken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum logarithmischen Verstärken insbesondere amplitudenmodulierter Trägersignale der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Gattung.

Derartige Schaltungsanordnungen sind bereits bekannt (Electronic Engineering, 1968, Seiten 404—406, und Siemens-Zeitschrift, 1967, Seite 921). Bei der bekannten Schaltungsanordnung dient eine Zener-Diode als Regelanordnung bzw. wird mit Hilfe einer Diode eines Silizium-Planar-Transistors logarithmierL

Darüber hinaus ist es bekannt (DE-AS 12 64 511), einen Detektor zwischen den Ausgang eines Gleichspannungsverstärkers und einen zur Steuerung desselben dienenden Kompensationskreis zu schalten; dabei dient der Gleichspannungsverstärker zur Driftkompensation. Außerdem ist es bekannt (US-PS 34 54 892), einen in einen Rückkoppelkreis eingeschalteten Detektor zur Stabilisierung des Betriebspunktes zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß sie auch ohne Verwendung von Zener-Dioden logarithmisch gut verstärkt; die logarithmische Betriebsweise soll insbesondere über einen großen Betriebsbereich möglich sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist vor allem bei solchen Einrichtungen wichtig, bei denen elektrische Signale verstärkt, gespeichert und anschließend in Video-Informationen umgewandelt werden, um in einem Sichtgerät zur Darstellung zu gelangen. Dies ist vor allem bedeutungsvoll bei der bildlichen Darstellung akustischer Signale; diese werden durch akustische Wandler in elektrische Signale umgewandelt und dann einer solchen Schaltungsanordnung zugeführt.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.
Mit Hilfe der Erfindung kann nicht nur einfach logarithmisch verstärkt werden, obwohl sogar nur ein Verstärker mit im wesentlichen linearer Abhängigkeit der db-Spannungsverstärkung von einer Steuerspannung verwendet werden kann, sondern ist die logarithmische Betriebsweise sogar über einen größeren Bereich von Eingangssignalen hinaus möglich als bei der linearen Betriebsweise, die nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ebenfalls durchführbar ist, ohne daß ein großer Aufwand zum Umschalten von der einen in die andere Betriebsweise erforderlich ist.

Bei einer besonderen Ausbildung ist es darüber hinaus möglich, die Energiezufuhr nur im Bedarfsfall einzuschalten, wodurch schneller eine Temperaturstabilisierung ermöglicht wird und Energie eingespart werden kann.

Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Umschaltung von der logarithrnischen in die lineare Betriebsweise unter minimaler Änderung des Verstärkungsgrades beim Eingangssignalpegel 0 möglich ist. Zu

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diesem Zweck wird in den Rückkoppelkreis ein Schalter eingeschaltet, der vorzugsweise aus einem Schalttransistor besteht Dem Signalpegel- bzw. Hüllkurvendetektor wird hierbei als Vorspannung eine Gleichspannung zugeführt, die im wesentlichen dem Kennwert der -. Verstärkungssteuerspannung entspricht

Falls — wie oben erwähnt — eine Zwischenspeicherung von Signalen erwünscht wird, empfiehlt es sich, als Signalspeichereinrichtung einen Kondensator zu verwenden, der als Analog-Spitzensignaldetektor- and iu -Speichereinrichtung dient, so daß er eine Signalspitze aus dem Hüllkurvendetektor speichert, wenn eine den Kondensator steuernde Empfängergattereinrichtung durch einen ihr zugelieferten Empfängergatterimpuls angesteuert wird. Am Ende des Empfängergatterimpul- ι => ses wird die Signalspeichereinrichtung von dem Signalpegeldetektor getrennt und wird infolgedessen gegenüber Änderungen des Ausgangssignals aus diesem unempfindlich. Während dieser Zeitspanne wird die Energiezufuhr zu den Verstärkern sämtiicher Empfängersignalkanäle abgeschaltet, so daß die Wärmeentwicklung vermindert und die hiermit verbundenen Probleme gemildert werden. Das Ausgangssignal aus der Signalspeichereinrichtung wird anschließend durch eine Ausgabegattereinrichtung einer Nutzungsschaltung, beispielsweise einer Kathodenstrahlenröhre, zugeführt. Wenn die Signalspeichereinrichtung während der Ausgabe nicht gelöscht wird, wird der Ausgabegattereinrichtung und einer Entladegattereinrichtung an deren Ausgang ein Löschgattersignal zugeführt, wodurch die Signalspeichereinrichtung entladen wird :ind das System für den nächsten Betriebszyklus bereitgemacht wird. Vorzugsweise ist der dB-Spannungsverstärkungsgrad der Verstärkereinrichtung über einen Bereich von an die Verstärkungssteuerungseingangsklemme desselben angelegten Spannungen im wesentlichen in linearer Abhängigkeit veränderlich.

Für den linearen Betrieb wird an diese Verstärkungssteuerungs-Eingangsklemme der Verstärkereinrichtung ein im wesentlichen unveränderliches Potential ange- <io legt. Die logarithmische Betriebsweise des Verstärkers wird herbeigeführt, indem der Ausgang aus dem Signalpegeldetektor mit der Verstärkungssteuerungs-Eingangsklemme über eine geeignete log.-lin.-Schalteinrichtung verbunden wird, so daß das Ausgangssignal aus dem Verstärker im wesentlichen in logarithmischer Abhängigkeit vom Eingangssignal veränderlich ist. Am Eingang des Signalpegeldetektors wird eine Gleichspannung als Vorspannpotential angelegt, duich das das Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor auf einen vorherbestimmten, dem Wert Null des Eingangssignals am Empfänger zugeordneten Pegel eingestellt wird. Dieses Gleichspannungs-Vorspannungspotential wird derart ausgewählt, daß dafür gesorgt ist, daß der Spannungsabfall über die log.-lin.-SchalteinricIitung im wesentlichen Null ist, so daß der Verstärkungsgrad der Verstärkereinrichtung beim Pegel Null des Eingangssignals an der Verstärkereinrichtung beim Umschalten zwischen der linearen und der logarithmischen Betriebsweise im wesentlichen unverändert bleibt. Wäre diese Gleichstrom-Vorspannung nicht vorhanden, würde das Ausgangssignal des Signalpegeldetektors beim Umschalten zwischen den Betriebsweisen eine wesentliche Änderung erfahren, und dies würde bei jedem Umschalten von einer auf die andere Betriebsweise eine Neueinstellung von Hand notwendig machen.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Block- und Schaltschema eines Signalverstärkungs-, -feststellungs- und -Speichersystems gemäß der Erfindung;

Fig.2 ist ein Wellenformendiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Systems gemäß Fig. 1:

F i g. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Spannungsverstärkungsgrades in dB in Abhängigkeit vom Verstärkungs-Steuerungspotential für einen Verstärker innerhalb des Systems gemäß F i g. 1; und

F i g. 4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Gleichstrom-Ausgangssignals des Signalpegeldetektors in Abhängigkeit vom Wechselstromeingangssignal für die lineare und die logarithmische Betriebsweise des Verstärkers.

Fig. 1 zeigt eine Verstärkereinrichtung 10, der über Klemmen 12, 14 ein Wechselstrom-Eingangssignal geliefert wird. Die dargestellte Verstärkereinrichtung ist vom Gegentakt- oder Differential-, Gegentakteingangs- oder Gegentaktausgangstyp. Wie aus dem folgenden noch hervorgeht, könnnen gewisse Eintaktverstärker und kombinierte Ein- und Zweitaktverstärker (single and double ended amplifier) verwendet werden, obwohl die Erfindung natürlich nicht auf die dargestellten besonderen Gegentaktverstärker-Ein- und -Ausgangsanordnungen beschränkt ist.

Wie oben in der Beschreibungseinleitung bereits bemerkt, kann das dargestellte Signalverarbeitungssystem in einem Kanal einer Anordnung mit mehreren Kanälen verwendet werden, in der mehrere gleiche Signalverarbeitungssysteme enthalten sind, beispielsweise bei einer akustischen Kamera. In einem solchen Falle kann das Eingangssignal ein amplitudenmoduliertes Signal im Frequenzbereich von etwa 1 bis 10 MHz sein, dessen Amplitude mit der Größe der auf das Wandlerelement einfallenden Schallenergie veränderlich ist. Typischerweise würde das Eingangssigna! von einem Vorverstärker erhalten werden, der räumlich in der Nähe des Wandlerelementes angeordnet ist und dessen Ausgang mit den Eingangsklemmen 12 und 14 verbindet. Auch hier sind die Angaben über Verwendung des Systems und Betriebsfrequenzbereich lediglich beispielhaft und nicht beschränkend aufzufassen.

Die dargestellte Verstärkereinrichtung 10 weist einen ersten und zweiten Differentialverstärker 20 bzw. 22 in integrierter Schaltung auf, die von gleicher Ausbildung sein können. Einzelheiten der Verstärkerschaltungen und ihrer Betriebseigenschaften, die zum Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlich sind, können der Veröffentlichung Linear Integrated Circuits Data Book (1. Auflage Dezember 1971) von Motorola entnommen werden, auf die hier ausdrücklich hingewiesen wird. Für die vorliegenden Zwecke genügt es, zu bemerken, daß die Differentialverstärker 20 und 22 je ein Paar Eingangsklemmen 4 und !>, ein Paar Ausgangsklemmen 1 und 8, eine Verstärkungssteuerungsklemme 3 und Energiezufuhrklemmen 2, 3 und 7 aufweisen. Die Klemmen 3 und 7 der beiden Verstärker sind mit Erdpotential verbunden, und die Klemmen 2 sind über geeignete Filterschaltungen mit der +10V-Klemme einer gattergesteuerten Empfängerenergiezufuhr 24 verbunden.

Der Verstärkungsgrad der Verstärker 20 und 22 wird durch ein an die Klemmen 5 angelegtes Gleichstrompotent'al eingestellt, und bei den dargestellten Anordnungen wirken die Verstärker 20 und 22 als Verstärker mit veränderlicher bzw. unveränderlicher Verstärkung. Zu diesem Zweck ist die Verstärkungs-Steuerungsklemme 5 des Verstärkers 20 über eine Trennschaltuns 26 an

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eine Hauptverstärkungssteuerungsschaltung 27 angeschlossen, mit deren Hilfe an den Verstärker ein gesteuertes veränderliches Gleichstrompotential zur Verstärkungsregelung des Verstärkers angelegt werden kann. Bei der logarithmischen Betriebsweise wird der Verstärkungssleuerungsklemme 5 von einem Signalpegeldetektor 32 über eine Leitung 30 eine zweite Komponente einer variablen Verstärkungssteuerung·". spannung zugeführt. Bei dem dargestellten Verstärker 20 ändert sich die Eingangsimpedanz der Verstärkungssteuerung bei unterschiedlichen Verstärkern in einem weiten Bereich, und die Trennschaltung 26 dient dazu, die Spannungsquellen der Verstärkungssteuerung von jenen zu trennen. Die Verstärkungsregelungsklemme 5 ist beim Verstärker 22 mit dem Erdpotential über einen Widerstand 34 verbunden, der in eine Spannungsiciierschaltung zum Anlegen eines unveränderlichen Verstärkungssteuerungspotentials an die Klemme 5 geschaltet ist.

Das Eingangssignal an den Klemmen 12 und 14 gelangt über die Kondensatoren 16 und 18 zu den Eingangsklemmen 4 und 6 des Differentialverstärkers 20, und das Ausgangssignal des Gegentaktverstärkers aus den Klemmen 1 und 8 wird parallel zu abgestimmten Kreisen entwickelt in denen Induktionsspulen 36 und Nebenschlußkondensatoren 38 liegen. Die Ausgangsklemmen 1 ι nd 8 sind über die Induktionsspulen 36 mit der -HOV-Klemme des gattergesteuerten Netzgerätes und über die Kondensatoren 38 mit Erdpotential verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 20 ist über Kondensatoren 40 mit den Eingangsklemmen 4 und 6 des Verstärkers 22 verbunden, zwischen die für den Breitbandbetrieb der Koppelungsschaltung ein Widerstand 41 geschaltet ist.

Wie oben bemerkt, arbeitet der Verstärker 22 mit konstantem Verstärkungsgrad, da die Verstärkungssteuerungsklemme 3 desselben mit dem Widerstand 34 verbunden ist, der in einer Spannungsteilerschaltung zwischen der gattergesteuerten +10V-Zuleitung und dem Erdpotential enthalten ist Der Ausgang des Gegentaktverstärkers 22 ist durch eine angestimmte Koppelungsschaltung, ähnlich der oben für die Verbindung zwischen den Verstärkern 20 und 22 beschriebenen über Kondensatoren verbunden. Diese Koppelungsschaltung weist kurz ausgedrückt abgestimmte Induktionsspulen und Kondensatoren 42 bzw. 44, Koppelungskondensatoren 46 und einen Lastwiderstand 48 mit Mittelabgriff auf. Die Induktionsspulen 42 sind mit der gattergesteuerten -flOV-Zuleitung über RC-Filtereinrichtungen verbunden, und die einen Klemmen der Abstimmkondensatoren 44 sind mit Erdpotentia! verbunden. Der Mittelabgriff des Widerstandes 48 ist über eine RC-Filtereinrichtung mit einem Gleichstrom-Vorspannpotential von +4,6V aus dem gattergesteuerten Empfängernetzgerät 24 mit noch zu beschreibender Funktion verbunden. Es ist zu bemerken, daß das Netzgerät 24 durch Einwirkung eines Empfängergattersteuersignals 84 an der Steuerklemme 25 an- und ausgesteuert wird, wodurch die Ausgänge des Netzgerätes für +10 V und + 4,6 V gleichzeitig an- bzw. ausgesteuert werden.

Der Signalpegeldetektor 3Z dem das verstärkte Gegentaktsignal aus der Verstärkereinrichtung 10 zugeführt wird, weist einen Zweiweggleichrichter mit Gleichrichtertransistoren 50 und einen Tiefpaßfilter mit einem RC-Kreis mit Widerstand 52 und Kondensator 54 zum Glätten des gleichgerichteten Signals auf. Die Transistoren 50 sind in Kollektorschaltung geschaltet

ihre Emitterelektroden sind zusammengeschaltet und über einen Lastwiderstand 56 mit Erdpotential verbunden, und ihre Kollektorelektroden sind direkt mit der +10V-Klemme des gattergesteuerten Netzgerätes 24 verbunden. Bei Fehlen eines Eingangssignals zum Detektor 32 aus der Verstärkereinrichtung 10 sind die Transistoren 50 durch das Gleichstrom-Vorspannpotential an den Basiselektroden der Transistoren, das diesen aus dem gattergesteuerten Netzgerät über die Widerstände 47 und 48 zugeliefert wird, in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß die an den Klemmen des Lastwiderstandes 56 entwickelte Spannung annähernd gleich dem Basispotential von beispielsweise +3,8 V ist. Wenn dem Detektor ein Gegentaktsignal aus der Verstärkereinrichtung 10 zugeliefert wird, sind die Transistoren 50 abwechselnd leitend, und das Ausgangssignal aus dem Transisiorgleichrichter enthält als eine Komponente das Gleichstrom-Vorspannpotential und als weitere Komponente das Signal aus dem Zweiweggleichrichter. Die gleichgerichtete Signalkomponente wird von dem Tiefpaßfilter mit dem Widerstand 52 und dem Kondensator 54 gefiltert, und das aus dem gleichgerichteten Wechselstrom- und dem Gleichstrom-Vorspannsignal bestehende zusammengesetzte Signal wird der Signalspeichereinrichtung 60 über die Empfängersignal-Gattereinrichtung 62 zugeführt wenn die Gattereinrichtung leitend ist. Je nach dem Wert der verwendeten Komponenten kann der Signalpegeldetektor 32 ein Ausgangssignal liefern, das vom Spitzen-Durchschnitts-, Effektivwert oder einem sonstigen Wert des zugelieferten Signals abhängt.

Die Signalspeichereinrichtung kann einfach aus einem Kondensator bestehen, der auf die Signalspitze aus dem Signalpegeldetektor 32 geladen wird, während die Empfängersignalgattereinrichtung 62 leitend ist. Die Gattereinrichtung 62 weist einen Reihenschlußgattertransistor 64, durch den das festgestellte Signal dem Kondensator 60 zugeführt wird, wenn die Gattereinrichtung leitend ist sowie einen Nebenschlußgattertransistor 66 auf, durch den das festgestellte Signal im wesentlichen zum Erdpotential abgeleitet wird, wenn die Gattereinrichtung nichtleitend ist Der Nebenschlußgattertransistor 66, der in Emitterschaltung geschaltet ist erhält an der Basiselektrode ein Empfängergattersteuersignal, das sich zwischen beispielsweise + 5 und - 2 V bewegt Der Transistor 66 wird bei Zufuhr des positiven Gattersteuenmpulses der Vorwärtsvorspannung zur Sättigung getrieben, wodurch das Ausgangssignal des Detektors in wirksamer Weise zur Erde abgeleitet wird. Während des negativen Gattersteuerimpulses wird der Transistor 66 nicht-leitend, und das Ausgangssignal des Detektors 32 erscheint an der Basiselektrode des Reihenschlußgattertransistors 64, so daß dieser leitend wird. Wenn der Emitter-Basis-Übergang des Reihenschlußtransistors 64 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist ist der Spannungsabfall an diesem Transistor nur gering, und der Signalspeicherkondensator 60 wird im wesentlichen auf die Ausgangsspannung des Detektors aufgeladen. Wenn die Ausgangsspannung des Detektors unter die Ladung am Kondensator 60 absinkt wird der Reihenschlußgattertransistor 64 durch das Sperrpotential am Emitter-Basis-Obergang abgeschaltet und der Signalspeicherkondensatpr behält seine Spitzensignalladung. Es ist also ersichtlich, daß die analoge Ladung des Signalspeicherkondensators 60 dem maximalen Eingangssignal des Systems an den Eingangsklemmen 12 und 14 entspricht wenn das Empfängernetzgerät 24

angesteuert ist, und daß die Signalgattereinrichtung zur gleichen Zeit leitend ist und das verstärkte und festgestellte Signal aus dem Signalpegeldetektor 32 in den Speicherkondensator 60 eingelassen wird.

Das von dem Kondensator 60 gespeicherte Analogsignal wird dann einer Nutzungseinrichtung 70, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, über eine Ausgabegattereinrichtung 72 zugeführt, die unter der Steuerung durch eine Kommutatorschaltung (nicht dargestellt), stehen kann, so daß mehrere solche Signalspeicherkondensatoren nacheinander mit der Kathodenstrahlröhre verbunden werden und dieser ein zusammengesetztes Signal zuliefern. Für die angestrebte Funktionsweise weist die Ausgabegattereinrichtung 72 einen Feldeffekttransistor (FET) 74 auf, der durch eine Transistorschalteinrichtung 76 an- bzw. abschaltbar ist. Das Ausgangssignal aus der Signalspeichereinheit 60 wird der Kathode oder Quelle des FETs zugeliefert, und die Nutzungsschaltung 70 ist mit der Anode (Senke) des FETs verbunden. Das Gitter des FETs ist direkt mit der Kollektorelektrode des Schalttransistors 76 verbunden, dem über einen Lastwiderstand 78 ein Betriebspotential von +11 V zugeführt wird.

Der Schalttransistor 76 befindet sich normalerweise wegen einer an seiner Basiselektrode angelegten Spannung von +5V im Sättigungszustand, so daß der Kollektor des Transistors 76 und das Gitter des FETs 74 sich im wesentlichen auf Erdpotential befinden. Infolgedessen ist der Gitter-Kathode-Übergang des FETs durch das in dem Signalspeicherkondensator 60 gespeicherte Signal von positivem Potential in Sperrichtung vorgespannt Unter diesen Bedingungen behält der Kondensator 60 seine Ladung, und der Nutzungsschaltung 70 wird von jenem kein Signal zugeliefert Bei Einwirkung eines negativen Ausgabeimpulses auf die Schalteinrichtung 72 wird der Transistor 76 abgeschaltet und das Potential an dessen Kollektor und am Gitter oder Tor C des FETs 74 steigt gegen die Lieferspannung von +ItV an. Der Übergang zwischen Kathode S und Gitter G des FETs ist daher in Vorwärtsrichtung vorgespannt der FET ist leitend und läßt das im Kondensator 60 gespeicherte .Analogsigna! zur Nutzungsschaltung 70 durch.

Wenn der Signalspeicherkondensator 60 während der Ausgabe nicht entladen wird, kann er nach der Ausgabe durch einen Entladungsschalttransistor 80 entladen werden, der zwischen dem Ausgang aus dem FET 74 und Erdpotential geschaltet ist Der FET 74 und der Transistorschalter 80 werden durch Anlage eines negativen Entladeimpuises an die Basis des Transistors 76 in der Ausgabegattereinrichtung 72 bzw. eines positiven Entiadeimpulses an die Basiselektrode des Entladeschalttransistors 80 gleichzeitig leitend, wodurch der Kondensator 60 über den nun leitenden FET 74 und den Transistor 80 im wesentlichen mit Erdpotential verbunden wird. Wenn die Signalspeichereinrichtung bei Ende des Entladeimpulses entladen ist, befindet sich die Schaltung in bereitem Zustand für einen weiteren Betriebszyklus.

Es folgt nun eine kurze Beschreibung der Wirkungsweise des Systems gemäß F i g. 1 unter Bezugnahme auf das Wellenformendiagramm der Fi g. 2. Zum Zeitpunkt TO ist der Signalspeicherkondensator 60 entladen, und das Netzgerät 24 ist ausgeschaltet Das Netzgerät wird zum Zeitpunkt 7*1 durch einen Empfängernetzgerät-Gatterimpuls 84 angesteuert und liefert dem System Betriebs- und Vorspannungspotentiale von + 10 V und +4,6V. Während die Empfängertätigkeit stabilisiert wird, wird der Signalspeichereinrichtung 60 kein Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor 32 geliefert, da die Empfängersignalgattersteuerspannung 88 von +5 V den Nebenschluß- oder Abzweiggattertransistor 66 anschaltet und das Ausgangssignal des Signalpegeldetektors im wesentlichen auf Erdpotential kurzgeschlossen wird. Wenn die Empfängertätigkeit sich beruhigt hat, wird der Empfängersignalgattersteuerimpuls 88 für die Zeitspanne von 7*2 bis 7*3 negativ und schaltet den Nebenschlußtransistor 66 ab, und das Ausgangssignal des Signalpegeldetektors 32 wird über den Reihenschlußgattertransistor 64 dem Signalspeicherkondensator 60 zugeliefert. Der Kondensator 60 wird auf den Höchstwert oder den Spitzenpegel der während dieser Zeitspanne am Kondensator 60 auftretenden Spannung aufgeladen und behält die Ladung, nachdem zum Zeitpunkt 7*3 die Empfängersignalgattersteuerspannung 88 auf + 3 V zurückkehrt

Nach Beendigung des Empfängergatterimpulses oder im wesentlichen gleichzeitig mit diesem wird das Netzgerät 24 durch Beendigung des Netzgerätgatterimpulses 84 ausgesteuert, so daß die Energiezufuhr zu dem Verstärker und dem Signalpegeldetektor gemäß der Darstellung sowie allen anderen solchen Verstärkern und Signalpegeldetektoren beendet wird. Da während eines großen Teiles der Dauer des Betriebszyklus die Empfängerenergie abgeschaltet ist, läßt sich eine Temperaturstabilisierung schneller herbeiführen und die Energiestreuung vermindern. Selbst bei abgeschaltetem Netzgerät wird die Ladung am Signalspeicherkondensator 60 auf deren Spitzenwert zurückgehalten, da die Speichereinrichtung sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig durch den Reihenschlußgattertransistor 64 bzw. den FET 74, die sich im nicht-leitenden Zustand befinden, isoliert ist

Zum Zeitpunkt TS wird der Ausgabegattereinrichtung 72 ein negativer Ausgabeimpuls 90 zugeliefert so daß der Transistor 76 abgeschaltet und somit der FET 74 angeschaltet wird. Die Potentialladung an der Speichervorrichtung 60 erscheint also während des Vorhandenseins des Ausgabeimpulses in der Zeitspanne von 7*5 bis 7*6 am Eingang der Nutzungsvorrichtung 70. Zum Zeitpunkt 7*7 wird dann der Speicherkondensator 60 auf Erdpotential entladen, indem gleichzeitig an der Ausgabeeinrichtung 72 ein negativer Entladungsimpuls 90.4 zum Anschalten des FETs 74 und an dem Transistor 80 ein positiver Entladungsimpuls 92 zum Ableiten des Ausgangssignals aus dem FET über den nun leitenden Transistor 80 auf Erdpotential zur Wirkung gebracht wird. Zum Zeitpunkt 7*8 wird der Entladungsimpuls 92 beendet, und die Schaltung ist in bereitem Zustand für den nächsten Arbeitszyklus.

Im folgenden werden nun die Verstärkungssteuerschaltungen für die Verstärkereinrichtung 10 sowie die Einrichtungen zum Umschalten zwischen der linearen und logarithmischen Betriebsweise der Verstärkereinrichtung beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt wird ein Hauptverstärkungssteuerpotentiometer 28 verwendet das zwischen die +10 V-Klemme des Netzgerätes und Erde geschaltet ist und dazu verwendet wird, den Verstärkungsgrad des Eingangssignals der dargestellten Verstärkereinrichtung 10 sowie jeder weiteren möglicherweise in dem System vorhandenen Verstärkereinrichtung von Hand auf Null einzustellen. Beispielsweise ist in der DE-OS 24 13 465 die Hauptverstärkungssteuerung dazu verwendet, um gleichzeitig die Verstärkung von 192 ähnlichen Verstärkereinrichtungen in einem akustischen Kamerasystem von Hand einzustellen. Das

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ίο

Hauptverstärkungssteuersignal, das vom beweglichen Arm des Potentiometers 28 abgeleitet ist, wird über eine Tiefpaßfiltereinrichtung dem Knoten zwischen Wiederständen 100 und 102 zugeführt, die eine Spannungsteilerschaltung bilden, die zwischen die gattergesteuerte Zuleitung für die Verstärker 20 und 22 und ein gemeinsames Erdpotenlial geschaltet sind. Dieser Knoten ist seinerseits über die Trennschaltung 26 mit der Verstärkungssteuerungsklemme 3 des Verstärkers 20 verbunden und steuert dessen Verstärkungsgrad. Sämtliche Verstärkereinrichtungen in dem System sind mit je einem eigenen Verstärkungs-Steuerungspotentiometer 98 ausgestattet, und auch diese sind zwischen die gattergesteuerten Zuleitungen für die Verstärker 20 und 22 und Erdpotential geschaltet. Der bewegliche Arm des Potentiometers 98 ist außerdem über eine Tiefpaßfiltereinrichtung mit dem Knoten zwischen den Spannungsteilerwiderständen 100 und 102 verbunden. Die Potentiometer 98 wirken als Einzeltrimmersteuerungen zum Abgleichen der Verstärkungsgrade aller solcher Verstärkereinrichtungen, die ggf. in dem System vorhanden sind. Eine dritte veränderliche Komponente der Verstärkungssteuerspannung kann dem Knoten zwischen den Widerständen 100 und 102 über die Leitung 30 aus dem Signalpegeldetektor 32 zugeliefert werden, wie dies im folgenden beschrieben wird.

Verschiedene Verstärker 20 in integrierter Schaltungsanordnung haben in weiten Grenzen veränderliche niedrige Impedanzen am Eingang zu deren Verstärkungssteuerschaltungen. Zur Verminderung der Einflüsse solcher Impedanzschwankungen an der Quelle der Verstärkungssteuerspannung und somit zur Verminderung von Unterschieden in der Tätigkeit der Verstärker dient die vorgesehene Trennschaltung 26. Diese Trennschaltung kann einfach aus einem Transistor 96 bestehen, der in einer Emitterfolgerschaltung geschaltet ist und mit dem die Verstärkungssteuerspannung am Knoten zwischen den Widerständen 100 und 102 verbunden ist Der Lastwiderstand 106 ist mit der Verstärkungssteuerungsklemme 3 des Verstärkers 20 über einen als Diode geschalteten Transistor 104 verbunden. Die Basis- und die Kollektorelektrode des als Diode geschalteten Transistors 104 sind zur Vorspannung in Vorwärtsrichtung, über einen Widerstand 107 mit der gattergesteuerten Zuleitung für den Verstärker 20 verbunden. Bei dieser Anordnung wird die stark schwankende Belastung durch die Verstärkungssteuerungsschaltung des Verstärkers 20 vom Eingang zum Netzwerk 26 hinreichend ferngehalten, so daß ihre Einwirkung auf die Eingangsimpedanz desselben vernachlässigbar gering ist.

Wenn an der Versiarkersteuerungsklemme 5 des "Verstärkers 2Ö ein bestimmter, mittels der Verstärkungssteuerungspotentiometer 28 und 98 eingestellter unveränderlicher Wert liegt, arbeitet die Verstärkereinrichtung 10 in einer im wesentlichen linearen Betriebsweise, so daß das Ausgangssignal aus jener im wesentlichen in direkter linearer Beziehung zum Eingangssignal an den Klemmen 12 und 14 steht Für die logarithmische Betriebsweise wird das Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor 32 über die Leitung 30 als veränderliche Verstärkungsregelungskomponente dem Verstärker 20 zugeführt Ein Transistorschalter 108 dient im leitenden Zustand, der durch Anlage einer positiven Steuerspannung an dessen Basiselektrode herbeigeführt wird, dazu, den Ausgang des Signalpegeldetektors 32 mit der Verstärkungssteuerungsschaltung zu verbinden.

Fig.3 zeigt ein Diagramm 110 der Spannungsverstärkung für den Verstärker 20 in dB in Abhängigkeit von der Verstärkersteuerspannung an der Klemme 5. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß die Änderung der Spannungsverstärkung in dB über einen weiten Bereich von Verstärkungssteuerspannungen linear ist. In F i g. 4 ist das Gleichstrom-Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor in Abhängigkeit von dem Wechselstrom-Eingangssignal zur Verstärkereinrichtung sowohl

ίο für linearen als auch logarithmischen Betrieb aufgezeichnet. Ohne Rückführung zur Verstärkungssteuerschaltung, d. h., wenn der Schalttransistor 108 abgeschaltet ist, und bei einem unveränderlichen Verstärkungspegel, der mittels der handbetätigten Potentiometer 28 und 98 eingestellt ist, ändert sich das Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor 32 im wesentlichen linear entsprechend den Änderungen des Wechselstromeingangssignals bis zu einem Eingangspegel X, von dem an eine nicht-lineare Beziehung beginnt.

Bei Rückkopplung der Verstärkungssteuerung, d. h., wenn der Schalttransistor 108 leitet, erfolgt die Änderung des Gleichstromausgangssignals aus dem Signalpegeldetektor 32, wie dargestellt, in logarithmischer Abhängigkeit von den Änderungen des Wechsel-Stromeingangssignals. Es ist ferner zu bemerken, daß die logarithmische Betriebsweise nicht nur den gleichen Bereich wie die Linearbetriebsweise deckt, sondern sich über den Wechselstrom-Eingangssignalpegel X hinaus erstreckt, an dem bei der linearen Betriebsweise die Verzerrung beginnt Es ist also zu ersehen, daß in der logarithmischen Betriebsweise der Betrieb über einen weiteren Bereich von Eingangssignalen möglich ist als bei der linearen Betriebsweise.

Wenn das Netzgerät angeschaltet und die Signalgattereinrichtung 62 leitend ist und das Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor 32 zu der Speichereinrichtung durchläßt hängt, wie ersichtlich, das Ausgangssignal aus dem Detektor bei Fehlen eines Wechselstromeingangssignals an der Vers ärkereinrichtung ausschließlich von dem Gleichstrom-Vorspannpotential ab, das von der +4,6 V-Klemme des Gattergesteuerten Empfängernetzgerätes geliefert wird. Dieses positive Gleichstrom-Vorspannpotential wird derart gewählt, daß der Signalpegeldetektor 32 eine durch die Gleichstromvorspannung bedingte Ausgangskomponente hat die der Verstärkungssteuerspannung auf der Leitung 30 im wesentlichen gleich ist wenn die handbetätigten Verstärkungssteuerungspotentiometer 28 und 98 auf im wesentlichen normale Betriebspegel für die lineare Betriebsweise eingestellt sind. Wenn beispielsweise bei der linearen Betriebsweise auf die Leitung 30 ein Verstärkungssteuerungspotential von + 3,5 V aufgegeben wird, um unter den Nennbedingungen des Betriebs der Nutzungsvorrichtung einen gewünschten Ausgangssignalpegel zu liefern, würde das gattergesteuerte Gleichstrom-Vorspannpotential derart gewählt werden, daß das Ausgangssignal aus dem Signalpegeldetektor bei fehlendem Wechselstromeingangssignal im wesentlichen +3,5 V beträgt Infolgedessen ist, wenn kein Eingangssignal an der Verstärkereinrichtung vorhanden ist, die Emitter-Kollektor-Spannung für den Imear-logarithmischen Umschalttransistor 108 im wesentlichen NuIL Infolgedessen kann der Transistor 108 bei Fehlen eines Wechselstromeingangssignals am Verstärker ohne Änderung des Ausgangssignals des Pegeldetektors 32 zwischen dem leitenden (logarithmischen) und nichtleitenden (linearen) Zustand umgeschaltet werden. Eine Notwendigkeit die Haupt-

verstärkungssteuerungspotentiometer 28 bei jedem Umschalten des Empfängers 10 zwischen der logarithmischen und der linearen Betriebsweise wird hierdurch vermieden.

Obwohl die Erfindung oben eingehend nur an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben ist, ist die Möglichkeit mannigfaltiger Änderungen und Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken für den Fachmann erkennbar. Ersichtlicherweise können andere Verstärker als solche in integrierter Schaltungsbauweise verwendet werden. Auch liegt der Betrieb mit herkömmlichen entweder logarithmischen oder linearen Verstärkern ohne Umschalten zwischen den beiden Betriebsweisen im Rahmen des Erfindungsgedankens; wenn keine Umschaltmöglichkeit vorgesehen ist,

entfällt die Notwendigkeit einer Gleichstromvorspannung des Detektors 32, und diese kann fortgelassen werden. Auch kann der Verstärker, der, wie dargestellt, entweder in logarithmischer oder linearer Betriebsweise arbeitet, ohne nachgeschaltete Signalschalt-, -speicher- und -ausgabeeinrichtungen und, wenn erwünscht, ohne Gattersteuerung des Netzgerätes verwendet werden. Außerdem kann ein Digitalspeicher, beispeilsweise mit Halbleitereinrichtungen als Signalspeichereinrichtung 60 anstelle des dargestellten Kondensators verwendet werden. Diese und andere derartige Abwandlungen und Änderungen im Rahmen des Erfindungsgedankens sollen durch die nachfolgenden Ansprüche umfaßt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum logarithmischen Verstärken amplitudenmodulierter Trägersignale mit einem Eingangs- und Ausgangsklemmen aufweisenden Verstärker und einer in einem Rückkopplungskreis des Verstärkers geschalteten Regelanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verstärker ein Verstärker (10) mit im wesentlichen linearer Abhängigkeit der db-Spannungsverstärkung von einer an eine Steuerklemme gelegten Sxeuerspannung verwendet ist, daß der Rückkopplungskreis zwischen mindestens einer der Ausgangsklemmen (1, 8) und der Steuerklemme (5) gebildet ist, und daß als Regelanordnung ein Hüllkurvendetektor (32) dient

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegel- bzw. Hüllkurvendetektor (32) einen Gleichrichter und ein Tiefpaßfilter aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter einen mit Transistoren (50) bestückten Zweiweg-Gleichrichter bildet und das Tiefpaßfilter aus einem ÄC-Kreis (52, 54) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (50) in Kollektorschaltung verbunden sind, indem die Emitterelektroden zusammengeschaltet sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Signalsteuer-Tor- bzw. -Gatterschaltung (62) den Ausgang des Signalpsgel- bzw. Hüllkurvendetektors (32) mit dem Eingang einer Signalspeichereinrichtung (60) verbindet und daß die Gatterschaltung (62) die Verbindung im leitfähigen Zustand herstellt, im gesperrten Zustand das Signal dagegen zum Erdpotential bzw. zur Masse im wesentlichen ableitet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalspeichereinrichtung (60) einen Kondensator aufweist, der in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Hüllkurvendetektors (32) aufladbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Gatterschaltung (62) während negativer Steuerimpulse (88) in den leitenden Zustand gelangt.

8. Torschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5—7, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Ausgangs-Tor- bzw. -Gatterschaltung (72) die Signalspeichereinrichtung (60) mit einer Nutzschaltung (70), wie eine Kathodenstrahlröhre, verbindet, wenn die Signalsteuergatterschaltung (62) sperrt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5—8, dadurch gekennzeichnet,

daß ein gattergesteuertes Netzgerät (24) zur Speisung des Verstärkers (10) und des Hüllkurvendetektors (32) dient und eine Steuereinrichtung das Netzgerät (24) während mindestens eines Teils der Zeitspanne abschaltet, während der die Gatterschaltung (62) nicht leitend ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkurvendetektor (32) über einen Schalter mit der Steuerklemme (5) verbindbar ist, in dessen Ausschaltzustand eine lineare Verstärkung stattfindet.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein zwischen einem Sperr- und einem Durchlaßzustand umschaltbarer Schalttransistor (i08) ist