DE2167266C2 - Begrenzerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Begrenzerschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schaltung ist bekannt (GB-PS 11 20 541); bei dieser bekannten Schaltung bestand der veränderbare Widerstand aus wenigstens einer Diode. Bei solchen Dioden-Begrenzerschaltungen ist es möglich, die Dämpfungs-Steuerspannungs-Kennlinien der Dioden-Dämpfungsglieder mit hoher Genauigkeit auszubilden und zu reproduzieren. Wegen der Verschiedenartigkeit von Feldeffekttransistoren (FET) ist es schwierig, eine gleichmäßig reproduzierbare Steuerkennlinie bei der Fertigung von Feldeffekttransistoren zu erzielen.

Zusätzlich zu dem veränderbaren Widerstand war die

bekannte Schaltung um einen nicht-linearen Begrenzer ergänzt, der in bekannter Weise ausgebildet war, also z.B. gemäß DE-ASIl 13 247 antiparallel geschaltete Dioden und einen Widerstand aufweist, der mit dem Widerstand der eigentlichen Begrenzerschaltung in Reihe liegt

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Schaltungsanordnung derart abzuwandeln, daß eine gut reproduzierbare Dämpfungs-Steuerspannungskennlinie

ίο erzielt werden kann, auch wenn Feldeffekttransistoren mit stark streuender Steuerkennlinie verwendet werdea Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

\o Bei der erfindungsgemäßen Schaltung bewirkt der zuerst leitend werdende Transistor den ersten Anteil der Dämpfung (einige wenige dB), und wenn man entsprechend niederwertige Widerstände verwendet, dann läßt sich diese Dämpfung ziemlich genau bestimmen, was für die Verringerung von Störsignalen wichtig ist Dann wird der nächste Transistor leitend. Er bewirkt (wenn nur zwei Transistoren vorgesehen sind) den größten Teil der noch erforderlichen Dämpfung, wobei der erste Transistor vollständig leitend wird, um einen ge nauen Dämpfungswert der ersten Stufe zu gewährlei sten.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben. F i g. 1 bis 3 zeigen schematische Schaltbilder ver schiedener Begrenzer-Schaltungen nach der Erfindung. Bei allen Ausführungsbeispielen sind alle Widerstände, die in dem Signalkanal liegen, ohmsche Widerstände, doch können auch Kondensatoren, Spulen oder komplexe Widerstände (Scheinwiderstände) verwendet werden, wenn eine Begrenzungs- und Filterwirkung kombiniert werden soll.

F i g. 1 stellt eine Begrenzerschaltung dar, bei der zwei Feldeffekttransistoren zur Vereinfachung der Bildung der gewünschten Eigenschaften verwendet wer- den. Der Eingang 10 ist über ohmsche Widerstände R 4 und R 5 sowie einen Verstärker 9, die in Reihe geschaltet sind, mit dem Ausgang 11 verbunden. Hinter dem Widerstand R 4 liegt ein Parallelzweig, der aus einem ohmschen Widerstand R 6 in Reihe mit einem ersten FET 18 besteht Hinter dem Widerstand R 5 liegt ein Parallelzweig, der aus einem ohmschen Widerstand R 7 in Reihe mit einem zweiten FET 19 besteht Der Steueranschluß 13 ist mit den Gate-Elektroden beider Transistoren verbunden, doch liegt eine Vorspannungsquelle

so 20, die schematisch als Batterie dargestellt ist, lediglich in der Verbindung zur Gate-Elektrode des Transistors 19, so daß, wenn die Steuerspannung am Steueranschluß 13 ansteigt, zunächst nur der Transistor 18 leitend wird und der Transistor 19 anschließend anfängt, leitend zu werden.

Bei der Vorspannungsquelle 20 kann es sich um einen ohmschen Spannungsteiler handeln, der an einer festen Bezugsspannung, die z. B. von einer Silicium-Diode oder einer Zener-Diode erzeugt wird, liegt oder an einer Spannung liegt, die aus einem Signal der Begrenzerschaltung selbst oder einer äußeren Schaltung abgeleitet ist Bei diesen Vorspannungsschaltungen sind die Transistoren hinsichtlich ihrer Pinch-off-Spannung aneinander angepaßt Bei einem anderen Verfahren sind die Gate-Elektroden gemeinsam mit dem Steueranschluß 13 verbunden, wobei Transistoren mit unterschiedlichen Pinch-off-Spannungen verwendet werden. Zur Störsignalverringerung (Rauschverringerung) ist

es zweckmäßig, die ersten wenigen dB der Dämpfung genau einzustellen bzw. zu steuern und von den Eigenschaften (Kennlinien und Parametern) der jeweils verwendeten Feldeffekttransistoren unabhängig tu machen, was am besten durch Verwendung verhäitmsmä· £ Big niederohmiger Widerstände A4 und ß6 erreicht wird Der erste r'ET IS ist so vorgespannt, daß er vor dem zweiten FET leitend zu werden beginnt, und das erste Dämpfungsglied, bestehend aus dem ersten FET

18 und den Widerständen /74 und R 6 (die beispitlsweise jeweik finen Widerstandswert von 10 kOhm und 4,7 kOhm aufweisen tonnen), bewirkt lediglich eine verhältnismäßig geringe Dämpfung (etwa 1OdB). Nachdem der erste FET 18 den ersten geringen Anteil der Dämpfung bewirkt hat, wird der zweite FET 19 leitend, is wodurch er den größten Teil der übrigen erforderlichen Dämpfung bewirkt Bei der Verringerung von Störsignalen bzw. Rauschunterdrückung bewirkt der zweite FET

19 den größten Anteil der erforderlichen abfallenden Begrenzungskennlinie. Die abfallende Begrenzungskennlinie ist in der oben erwähnten GB-PS 11 20 541 erläutert. Eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit wird selbst bei verhältnismäßig hohen Dämpfungiwerten (z. B. 30 dB) erzielt, weil der erste FET 18 unter diesen Umständen vollständig leitend ist, so daß er in der ersten Stufe einen genauen Dämpfungswert einstellt

Bei der Störsignal- bzw. Rauschsignalverringerung ist es zweckmäßig, die Störsignale bzw. Übergangsschwingungen symmetrisch zu begrenzen. In diesem Zusammenhang wird in der erwähnten GB-PS 11 20 541 die Verwendung von Schwellwertbegrenzungs-Dioden oder Dioden mit doppelseitiger Begrenzung (auch Abkappungs- oder Clipping-Dioden genannt) beschrieben. Bei der Schaltung nach F i g. 1 ist es beispielsweise mitunter vorteilhaft, symmetrisch vorgespannte Schwellwertbegrenzungs-Dioden am Ausgang zu verwenden. Die Dioden verhindern die Erzeugung unsymmetrischer Signalkomponenten durch einen oder beide Feldeffekttranistor(en) während der Ansprech- oder Einregelzeit des Begrenzers, in der die große Amplitude des zugeführten Signals eine erhebliche Nichtlineamä? des Feldeffekttransistors zur Folge haben kann.

Fig.2 zeigt eine Abwinkt»!.?? a-*v Srhat'unp r.aJi F i g.!, bei der dem Glättungskondensalor C1 die. Au-,-gaugiuparnang zugeführt wird, und zwar über einen Verstärker 15, dessen Verstärkungsfairtor B so bemessen ist, daß er zusammen mit dem Verstärkungsfaktor A des ersten Verstärkers 9 einen GesamtverEtärkungsfaktor V₂ ergibt Die dem Glättungskondensator Ci zugeführte Korrekturspannung verringert die vom ersten FET-DämpfuDgäg'ied bewirkte Verzerrung (da das weitere Dämpfungsglied noch gesperrt ist). Wenn der zweite FET 19 leitend wird (wodurch er die zurückgeführte Verzerrungskompensationsspannung verringert), ist die vom ersten FET 18 bewirkte Dämpfung hinreichend, um nicht nur im ersten FET, sondern auch im zweiten eine annehmbar niedrige Verzerrung zu erreichen.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist der Eingang 10 mit einem Phasenspalter 16. verbunden, dessen beide Ausgänge über zwei gleiche ohmsche Widerü*ände R 2 und A3 mit den beiden Eingängen eines Dirterenzverstärkers 17 verbunden sind. Der Ausgang dieses \ erstärkers 17 ist über den Widerstand R 5 mit dem Ausgang 11 verbunden. Zwischen den Widerständen und dem Differenzverstärker liegt der Dämpfungs-FET 18, dessen Gate-Eiektrode mit dem Steueranschluß 13 und dem Glättungskondensator Cl verbunden ist Wegen dieser symmetrischen Anordnung wird die durch die geradzahligen Harmonischen bewirkte Verzerrung, die normalerweise hervorgerufen wird, erheblich verringert Eine der zweiten Stufe von F i g. 1 entsprechende Stufe R 6,19,20 liegt direkt am Ausgang 11.

Da der erste FET 18 die Hauptquelle von Verzerrungen darstellt, ist nur dieser FET in symmetrischer Gegentakt-Schaltungsanordnung dargestellt, obwohl auch beide Stufen in Gegentakt geschaltet sein können.

Die Schaltungen nach den F i g. 1, 2 und 3 können auch durch eine dritte FET-Dämpfungsstufe (oder irgendeine beliebige Anzahl zusätzlicher Stufen) ergänzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Begrenzerschaltung mit einem Signalkanal, der zwischen einem Ausgang und einem Eingang liegt und einen Reihenwiderstand, einen veränderbaren Nebenschlußwiderstand, dem eine Steuerspannung zur Steuerung der bewirkten Dämpfung zugeführt wird,aufweist, dadurch gekennzeichnet, daS der Signalkanal mehrere in Reihe geschaltete Widerstände (R 4, R 5) mit jeweils einem nachgeschalteten Feldeffekttransistor (18, 19) der im Nebenschluß zum Signalkanal liegt, aufweist und die Gate-Anschlüsse der Transistoren mit einem einzigen Steueranschluß (13) verbunden sind, dem zur Steuerung der durch die Transistoren bewirkten Dämpfung eine Steuerspannung zugeführt ist, und daß die Schaltungsanordnung mit den Transistoren so ausgelegt ist, daß die Transistoren bei verschiedenen Schwe'lwerten der Steuerspannung leitend werden.

2. Begrenzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schwellwerte durch Verwendung von Transistoren erzielt werden, die verschiedene Pinch-off-Spannungen aufweisen.

3. Begrenzerschaltung nacu Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Schwellwerte durch Ausbildung von Vorspannungsdifferenzen zwischen den Gate-Anschlüssen erzielt werden.

4. Begrenzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ν /schiedenen Schwellwerte durch verschiedene Dämpfung der den verschiedenen Gate-Anschlüssen ^geführten Steuerspannung erzielt werden.

5. Begrenzerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren so angeordnet sind, daß sie bei ansteigender Steuerspannung der Reihe nach leitend werden, und zwar mit demjenigen beginnend, der dem Eingang am nächsten liegt

6. Begrenzerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei Transistoren vorgesehen sind.

7. Begrenzerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der erste Transistor (18) im Nebenschluß zu einem symmetrischen Sigrialkanal liegt, der durch einen dem Eingang (10) nachgeschalteten Phasenspalter (16) gebildet ist