DE3246883A1 - Automatische verstaerkungsregelschaltung - Google Patents

Description

-4-Be Schreibung

Die Erfindung betrifft eine automatische Verstärkungsregelschaltung (AVR) und insbesondere eine AVR-Scha1tung, die eine genau definierte Einsetζspannung (start-up voltage) schafft.

Bei bestimmten Empfängern ist es wichtig, daß die AVR-Schaltung eine genaue Einsetzspannung aufweist, da die AVR-Regelspannung als Referenzspannung in anderen Teilen des Empfängers benutzt wird. Beispielsweise wird nach der US-PS 4 198 603 die Schwächung des Audio-Ausgangssignals durch die AVR-Spannung gesteuert. Auch der Sendersuchlauf wird bei manchen Empfängern durch eine automatische Auswahl von Signalen über einer vorbestimmten Signalgröße dadurch gesteuert, daß die AVR-Regelspannung mit einer externen Referenzspannung verglichen wird. Dabei tritt bei bekannten AVR-Schaltungen das Problem auf, daß die Einsetzspannung unvorhersehbar ist.

Ein weiteres Problem beim Sendersuchlauf tritt dann auf, wenn ein elektronisch abgestimmter Empfänger (ETR) mit Sendersuchlauf versehen ist. Bei solchen Empfängern wird der Kanalwechsel elektronisch erreicht und geschieht deshalb mit sehr hoher Geschwindigkeit. Die AVR-Regelspannung sollte andererseits eine große Zeitkonstante oder ein langsames Ansprechen auf Signalstärkeänderungen zeigen, um die Verzerrung möglichst kleinzuhalten. Es ist jedoch bei großer Zeitkonstante sehr wahrscheinlich, daß ein auf einen stark einfallenden Sender abgestimmter Empfänger bei Betätigung des Sendersuchlaufes relativ schwächer einfallende Sender auch dann ausläßt, wenn diese schwächeren Sender eigentlich die Signalstärkebedingμng erfüllen. Zur Lösung

-δι dieses Problems wurden nach dem Stand der Technik Schaltungen mit Zweifach-Zeitkonstante eingesetzt, bei denen auf Kondensatoren unterschiedlicher Größe umgeschaltet wurde. Dadurch erhöhen sich die Herstellungskosten wesentlieh.

Damit ergibt sich als Ziel der vorliegenden Erfindung, eine AVR-Schaltung zu schaffen, die eine stabile Einsetzspannung zeigt, und dabei eine kostengünstige duale Zeitkonstanten-Eigenschaft mit vorhersehbarer Einsatzspannung ergibt.

Erfindungsgemäß wird eine AVR-Schaltung geschaffen, die direkt an die gegenphasigen Ausgangssignale eines ZF-Verstärkers angeschlossen ist und auf die Spitze/Spitze-Spannung des Ausgangssignals des Verstärkers reagiert. Wenn das Ausgangssignal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Spannung an einem Filterkondensator reduziert, wodurch gleichzeitig der Verstärkungsfaktor des ZF-Verstärkers reduziert wird. Die Schaltung erzeugt eine genau vorhersehbare Einsatzspannung über ein Widerstands-Teilernetzwerk und ein Regelnetzwerk, welches die Ruhe-Ausgangs spannung (d.h. die Spannung bei Fehlen eines Eingangssignals) der Schaltung ergibt. Der Filterkondensator wird durch eine separate Stromquelle schnell aufgeladen, um eine "schnelle" AVR zu schaffen, wenn der Sendersuchlauf eingeleitet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig„ 1 in einem Blockdiagramm die Verbindung der erfindungsgemäßen AVR-Schaltung mit einem ZF-Verstärker, und

Fig. 2 ein schematisches Detailschaltbild der AVR-Schaltung.

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-δ-In Pig. 1 ist die AVR-Schaltung der erfindungsgemäßen Art allgemein als Block 10 gezeigt und sitzt in einer Rückkoppelschleife zwischen den Ausgangs- und Eingangsstufen eines Zwischenfrequenzverstärker 12. Der ZF-Verstärker 12 enthält eine erste ZF-Stufe 14, eine zweite ZF-Stufe 16 und eine dritte ZF-Stufe 18. Die dritte ZF-Stufe 18 enthält vorzugsweise einen Differentialverstärker, der bei einem festen Verstärkungsfaktor betrieben wird und an Leitungen 20 und 22 Gegentakt-Ausgangssignale abgibt. Eine Ausgangsleitung 20 kann mit einem (nicht dargestellten) AM-Detektor verbunden werden. Die Schaltung 10 erzeugt ein Gleichspannungs-Ausgangssignal an einer Leitung 24, das den ZF-Stufen 14 und 16 zugeführt wird, um die Verstärkung des ZF-Verstärkers 12 zu steuern und dadurch den Pegel des Ausgangssignals des Verstärkers 12 in vorgegebenen Grenzen zu halten, auch wenn Eingangssignale anliegen, deren Größe sich in weiten Bereichen ändert. Die Schaltung enthält auch ein Eingangssignal von einer Abstimmleitung (MUTE) 26, dessen Zweck später im einzelnen beschrieben wird.

Nach Fig. 2 ist die Schaltung 10 vorzugsweise ein Teil einer integrierten Schaltung, die auch den Verstärker und auch andere Empfängerschaltungs-Bestandteile enthält. Die Schaltung 10 enthält Zuleitungsanschlüsse 28 und 30, an denen eine regulierte Spannung V von beispielsweise 8 V= angelegt ist. Die Schaltung 10 enthält einen Spitze/Spitze-Spannungsdetektor, der zwei Transistoren 32 und 34 sowie einen Stromspiegel 36 umfaßt. Die Transistoren 32 und 34 erhalten ihre Vorspannung und ihre Ansteuerung von der dritten ZF-Stufe 18. Eingangsknotenpunkte 38 und 40 der Schaltung 10 sind jeweils mit den Leitern 20 bzw. 22 verbunden. Die Transistören 32 und 34 sind mit ihren Basisanschlüssen an die Eingangsknotenpunkte 38 bzw. 40 angelegt und werden

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durch die Gegenphasen- oder Gegentakt-Ausgangssignale der dritten ZF-Stufe 18 angesteuert. Der Emitter des Transistors 32 ist mit dem Eingangsknotenpunkt 46 des Stromspiegels 36 über einen Widerstand 48 verbunden. Der Emitter des Transistors 34 ist mit dem Ausgangsknotenpunkt 50 des Stromspiegels 36 über einen Widerstand 52 verbunden. Der Widerstandswert._dieses Widerstandes 52 ist annähernd 10 % größer als der des Widerstandes 48, um auf diese Weise einen Spannungsversatζ zu errichten und dadurch eine gewünschte maximale Spitze/Spitze-Amplitude des ZF-Ausgangssignals von z.B. 1 V festzulegen. Der Stromspiegel 36 enthält einen Transistor 54 und einen als Diode geschalteten Transistor 56. In bekannter Weise ist der Transistor 54 in der Lage, einen Strom aufzunehmen,

¹^ der annähernd gleich dem durch den Widerstand 48 und die Kollektorleitung des als Diode geschalteten Transistors 56 fließenden Strom ist. Ein Transistor 58 ist mit seinem Basisanschluß an dem Ausgangsknotenpunkt 50 des Stromspiegels 36 angeschlossen, sein Emitter ist über einen

^O Strombegrenzungswiderstand 59 an Masse gelegt, und sein Kollektor mit einem Knotenpunkt 60 verbunden.

Eine mit dem Knotenpunkt 60 verbundene Stromquelle enthält einen Transistor 62, einen Widerstand 64 und einen als Diode geschalteten Transistor 66. Ein Spannungsteiler-Netzwerk aus als Diode geschalteten Transistoren 66 und 72 sowie Widerständen 68 und 70 ist über die Versorgungsspannung V gelegt und ergibt eine Referenzspannung an einem Knotenpunkt 74. In bekannter Weise können die

Widerstandsverhältnisse bei der Herstellung von monolithischen integrierten Schaltungen mit großer Genauigkeit definiert werden. Auf diese Weise kann die Spannung am Knotenpunkt 74, die von dem Widerstandsverhältnis der Widerstände 68 und 70 abhängt, mit großer Genauigkeit und

Wiederholbarkeit festgelegt werden. Ein Kondensator 76 liegt zwischen dem Knotenpunkt 60 und Masse. Der Knoten-

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-δι punkt 6 0 ist weiter mit dem Referenzknotenpunkt 74 über die Emitterdiodenstrecken der Transistoren 78 und 80 verbunden, und mit einem Ausgangsknotenpunkt 82 der Schaltung 10 über die Emitterdiodenstrecken von in einer Darlington-Schaltung sitzenden Transistoren 84 und 86 verbunden. Der Ausgangsknotenpunkt 82 der Schaltung 10 ist mit der Leitung 24 verbunden und über die Widerstände 88 und 89 mit dem Versorgungsanschluß 30. Der Kondensator 76 kann wegen der hohen Impedanz des Knotenpunktes 60 relativ klein sein.

Im Ruhezustand, d.h. wenn kein Signal anliegt, sind die Spannungswerte an den Emittern der Transistoren 32 und 34 gleich, und da der Widerstand 52 größer als der Widerstand 48 ist, fließt der gesamte Strom durch den Widerstand 52 auch durch den Transistor 54. Der Kondensator 76 lädt sich auf, bis die Spannung am Knotenpunkt 60 auf 2V, über der Spannung am Referenzknotenpunkt 74 ansteigt, woraufhin die Transitoren 78 und 80 angeschaltet werden und der Transistör 80 Strom zu dem Knotenpunkt 50 leitet. Der Transistor 80 führt gerade genug Ansteuerstrom an die Basis des Transistors 58, um die Kollektorspannung des Transistors 58 (Knotenpunkt 60) bei dem Wert 2V, über der Spannung am Referenzknotenpunkt 74 bei diesem Ruhezustand ohne anliegendem Signal zu halten. Der Spannungswert an dem Ausgangsknotenpunkt 82 liegt dann 2V, unter 'dem Spannungs-• wert an dem Knotenpunkt 60, und ist deshalb gleich dem Spannungswert am Referenzknotenpunkt 74. Er wird durch die ausgleichenden Wirkungen der V, -Werte der Transistoren 78,80 zu 84,86 thermisch kompensiert.

Wenn ein ZF-Signal am Ausgang des Verstärkers 12 vorhanden ist, werden gegenphasige Signale an die Basen der Transistoren 32 und 34 und damit an die Widerstände 48 sowie 52 angelegt. Die Spitze/Spitze-Spannung dieses ZF-Signales wird auf einen vorbestimmten Wert von z.B. 1 V dadurch be-

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grenzt, daß der Transistor 58 mit der ZF-Frequenz angesteuert wird, um die Spannung über dem Kondensator 76 zu reduzieren.Der Transistor 58 wird jedesmal aufgesteuert, wenn der Stromfluß durch den Widerstand 52 größer als der Stromfluß durch den Widerstand 48 ist, da der Transistor 54 nur den Stromwert aufnehmen kann, der dem durch den Widerstand 48 fließenden Stromwert entspricht. Die Relativwerte der Widerstände 48 und 52 ergeben die Spitze/Spitze-Spannung, die zum Aufsteuern des Transistors 58 erforderlich ist. Während so der Transistor 58 mit ZF-Frequenz geschaltet wird, nimmt die Spannung am Knotenpunkt 60 und demzufolge am Ausgangsknotenpunkt 82 ab, wodurch der Verstärkungsfaktor der ZF-Stufen 14 und 16 gesenkt wird, um den Spitze/Spitze-Wert des Ausgangssignals der Stufe 18 auf den erforderlichen maximalen Spitze/ Spitze-Spannungswert zu begrenzen. Wenn die Spannung am Knotenpunkt 60 reduziert wird, werden die Emitter der Transistoren 78 und 80 abgeschnürt (pinched-off) und der Transistor 80 liefert keinen Strom mehr zum Knotenpunkt 50.

Die Zeitkonstante der soweit beschriebenen Schaltung 10 ist eine Funktion des von der Stromquelle 62,64,66 ableitbaren Stromes und ist, um eine Verzerrung zu verhindem, relativ groß. Jedoch ist in bestimmten Umständen, wie bereits vorher angedeutet, eine große Zeitkonstante unerwünscht, z.B. beim Suchlaufbetrieb eines elektronisch abgestimmten Empfängers. Um eine "schnelle" AVR zu ergeben, wird ein zusätzlicher Strom, der annähernd 20-mal

®^ so groß ist, wie der von der Stromquelle 62,64,66 ableitbare, dem Knotenpunkt 60 jedesmal zugeführt, wenn ein Stationswechsel angefordert wird, wie es immer dann angezeigt wird, wenn die Abstimm-Rauschunterdrückungs-Leitung 26 von "hoch" zu "tief" schaltet. Durch dieses Umschalten ° wird ein normal leitender Transistor 90 abgeschaltet, so

3246883 -ιοί daß Strom von einem zweiten Kollektor des Transistors 62 einen weiteren Transistor 92 einschaltet oder aufsteuert. Der Transistor 92 geht in Sättigung und ergibt einen Masseweg für einen Transistor 94, so daß ein Stromspiegel aus dem Transistor 96 und dem als Diode geschalteten Transistor 98 dem Knotenpunkt 60 Strom zuführt. Der durch den Transistor 96 zugeführte Strom lädt schnell den Kondensator 76 auf, hebt dadurch die Spannung am Ausgangsknotenpunkt 82 und stellt dadurch die maximale Verstärkung des Verstärkers 12 rasch ein.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Automatische Verstärkungsregelschaltung mit ersten und zweiten Eingangsklemmen zum Empfang eines Differential-Eingangssignals und mit einer Ausgangsklemme, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung enthält: eine erste Stromquelle (62,64,66), ein mit der Stromquelle gekoppelter Kondensator (76), ein Transistor (58) mit parallel zu dem Kondensator (76 liegender Emitter/Kollektor-Strecke, eine Spannungsteilereinrichtung (68,70,72) zur Errichtung einer Referenzspannung an einem Referenzknotenpunkt (74), eine Einrichtung (78,80), die in Abhängigkeit von der Spannung am Referenzknotenpunkt den Transistor (58) in Vorwärtsrichtung vorspannt, um eine im wesentlichen konstante, auf die Referenzspannung bezogene Ruhespannung über dem Kondensator (66) zu errichten, eine

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   die an dem Kondensator (76) anliegende Spannung an die Ausgangsklemme (24) anlegende Einrichtung und eine zwischen dem ersten Eingangsanschluß (38) und dem zweiten Eingangsanschluß (40) und der Basis des Transistors (58) angeschlossene Schwellwerterfassungs-Einrichtung (32,34, 48,52,.54,56), die in Abhängigkeit von dem Differentialeingangssignal den Transistor (58)- mit der Frequenz des Eingangssignales jedesmal dann schaltet, wenn der Spitze/Spitze-Spannungswert des Eingangssignales einen vorbestimmten Wert erreicht, um dadurch die Spannung an dem Ausgangsanschluß (24) zu ändern.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß eine zweite Stromquelle (92,94,96,98) mit

   ¹^ dem Kondensator (76) verbunden und in der Lage ist; einen wesentlich größeren Strom als die erste Stromquelle (6 2, 64,66) zu liefern, und daß eine von einem Abstimm-Signal (Mute) abhängige Einrichtung (90) zur Aktivierung der zweiten Stromquelle zum schnellen Aufladen des Kondensa-

   ^O tors (76) vorgesehen ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwellwert-Erfassungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Transistor (32,34) umfaßt, der jeweils mit einer Steuerelektrode mit der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme gekoppelt ist, sowie einen Stromspiegel (36), einen , den primären Stromleitweg des ersten Transistors (32) mit einem Eingangsknotenpunkt (46) des Stromspiegels (36) verbindenden

   ersten Widerstand (48) und einen den primären Stromleitweg des zweiten Transistors (34) mit einem Ausgangsknotenpunkt (50) des Stromspiegels (36) verbindenden zweiten Widerstand, wobei der zweite Widerstand (52) einen Widerstandswert besitzt, der um einen von dem vorbestimm-

   ten Wert der Spitze/Spitze-Spannung abhängigen Betrag größer als der Widerstandswert des ersten Widerstandes (48) ist und der Transistor (58).mit einer Steuer-

   .1 elektrode an dem Ausgangsknotenpunkt (50) des Stromspiegels (36) angeschaltet ist.
4. 4. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g ekennzeichnet, daß ein dritter und ein vierter Transistor (80,78) vorgesehen sind, deren Basiselektroden jeweils mit dem Referenzknotenpunkt (74) bzw. dem Kollektor des mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Kondensator (76) liegenden Transistors (58) und deren Emitter miteinander verbunden sind, daß der Kollektor des vierten Transistors (78) mit dem Versorgungsanschluß (28) für die Betriebsspannung (V_C(J verbunden ist und daß der Kollektor des dritten Transistors (80) mit der Basis des Kondensator-parallelen Transistors (58)verbunden ist, wodurch die an dem Kondensator (76) anliegende Spannung unter Ruhebedingung (bei fehlendem Signal) um einen festen Wert von der Referenzspannung abgesetzt ist, und daß die Einrichtung zum Anlegen der Spannung an dem Kondensator (76) an die Ausgangsklemme (24) eine Puffereinrichtung (84,86) enthält, die die feste Abweichung ausgleicht, wodurch die Spannung an der Ausgangsklemme (24) im Ruhezustand gleich der Referenzspannung ist.