DE2906094A1 - Detektor - Google Patents

Description

"Detektor"

Die Erfindung bes.ieht sich auf einen Detektor mit einem Vorverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang und einer ersten Vergleichsschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Vorverstärkers gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der detektiert, wenn eine Detektionsspannung am zweiten Eingang von der Spannung am ersten Eingang der Vergleichsschaltung überschritten wird.

Detektoren werden z.B. in Aufnahmeverstärkern für magnetische Aufzeichnung in Verbindung mit einem spannungsgesteuerten Verstärker verwendet, um die Verstärkung dieses Verstärkers zurückzuregeln, wenn die Amplitude des Signals einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

In bekannten Detektoren wird das Ausgangssignal des Vorverstärkers über einen Kopplungskondensator zum Herausfiltern der Gleichspannungskomponente zu einer Einweg- oder Doppelweggleichrichterschaltung geführt. Das gleichgerichtete

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- 4 Signal wird einer Vergleichsschaltung zugeführt.

Da Kondensatoren mit großen Kapazitätswerten nicht integriert werden können, sollen diese, wenn der Detektor in eine integrierte Schaltung aufgenommen ist, extern angeschlossen werden. Um die Anzahl äußerer Anschlußpunkte und die Anzahl anzuschließender Einzelteile zu beschränken, ist es wünschenswert, die Anwendung von Kopplungskondensatoren zu vermeiden.

Die Erfindung bezweckt, einen Detektor ohne Kopplungskondensator zwischen dem Vorverstärker und der Vergleichsschaltung anzugeben und ist dazu gekennzeichnet durch eine Bezugsspannungsquelle, erste Mittel zum Festlegen des Gleichspannungspegels am Ausgang des Vorverstärkers auf dem Pegel der Bezugsspannungsquelle und zweite Mittel zur Erhöhung des Detektionspegels der Vergleichsschaltung um diese Bezugsspannung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gleichspannungskomponente im Ausgangssignal nicht störend ist, wenn diese Gleichspannungskomponente (von der Bezugsspannungsquelle) gut festgelegt und zu dem Detektionspegel addiert wird, wodurch ein Kopplungskondensator entbehrt werden kann.

In bezug auf die zweiten Mittel ist es vorteilhaft, daß diese zweiten Mittel einen ersten Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Ausgang enthalten, von denen der erste Eingang mit der Bezugsspannungsquelle, der Ausgang über die Reihenschaltung mindestens eines ersten und eines zweiten Widerstandes mit einem Speisungspunkt dss Detektors und der zweite Eingang mit dem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten Differenzverstärkers mit dem zweiten Eingang der Vergleichsschaltung

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verbunden ist.

Dadurch, daß der Differenzverstärker über den ersten Widerstand gegengekoppelt ist, ist die Spannung am zweiten Eingang gleich der Bezugsspannung. Durch den zweiten Widerstand fließt ein konstanter Strom, dessen Wert durch die Bezugsspannung und den Wert des zweiten Widerstandes bestimmt wird. Dieser Strom fließt auch durch den ersten Widerstand. Die Spannung am Ausgang ist also gleich der Bezugsspannung zuzüglich einer konstanten Spannung, deren Wert durch das Verhältnis zwischen den Werten des ersten und des zweiten Widerstandes und der Bezugsspannung bestimmt wird. Die ζμΐβΐζΐ genannte konstante Spannung ist der Detektionspegel.

Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zweiten Widerstand und dem Speisungspunkt ein dritter Widerstand angeordnet ist, wobei der Verbindungspunkt des zweiten und des dritten Widerstandes mit einem zweiten Eingang einer zweiten Vergleichsschaltung verbunden ist, von der ein erster Eingang mit dem ersten Eingang der ersten Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Spannung an dem ersten Eingang mit der Spannung an dem zweiten Eingang verbunden ist.

Die Spannung am Verbindungspunkt des zweiten und des dritten Widerstandes ist gleich der Bezugsspannung abzüglich einer konstanten Spannung und bildet einen zweiten Detektionspegel, der zu dem zuerst genannten Pegel symmetrisch um (Je Bezugsspannung liegen kann.

In bezug auf die erste und die zweite Vergleichsschaltung kann die Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet sein; daß die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor enthält, dessen Basis-Elektrode mit dem ersten Eingang und dessen Emitter-Elektrode mit dem zweiten Eingang verbunden

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ist, daß die zweite Vergleichsschaltung einen zweiten Transistor vom gleichen Leitungstyp wie der erste Transistor enthält, dessen Emitter-Elektrode mit dem ersten Eingang und dessen Basis-Elektrode mit dem zweiten Eingang verbunden ist, und daß die Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors gemeinsam mit einem Ausgang des Detektors verbunden sind.

Der Gleichspannungspegel am Ausgang des Vorverstärkers kann dadurch auf dem Bezugsspannungspegel festgelegt werden, daß der Vorverstärker einen Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang enthält, von denen der erste Eingang den Eingang des Vorverstärkers bildet, und daß die ersten Mittel einen Widerstand zwischen dem ersten Eingang dieses Differenzverstärkers und der Bezugsspannungsquelle, mit dessen Hilfe dieser erste Eingang auf den Bezugsspannungspegel gebracht wird, und eine Gleichspannungsgegenkopplung zwischen dem Ausgang und dem zweiten Eingang dieses Differenzverstärkers enthalten.

Eine Αμβΐϋηηι^Βΐοηη der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die dargestellte erfindungsgemäße Detektorschaltung enthält einen Differenzverstärker mit Transistoren T₁ und T₂ in gemeinsamer Emitterschaltung mit einer Emitterstromquelle 2 und einem Stromspiegel mit Diode D₁ und Transistor T, zur Auskopplung der Kollektorsignalströme. Die Basis des Transistors T₁ ist mit einem Eingang 15 verbunden und über einen Widerstand 4 an die Bezugsspannung V- gelegt, wobei diese Bezugsspannung dadurch erzeugt wird, daß der Strom einer Stromquelle 1 über die Reihenschaltung D einer Anzahl von Dioden geführt wird. Der ausgekoppelte Kollektorsignalstrom wird mittels eines Verstärkers mit einem pnp-Transistor Ta, einem npn-Transistor T= und Widerständen 6 und 7 verstärkt

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und dieser Verstärker liefert über den Widerstand 10 eine Signalspannung an den Ausgang 17 des Vorverstärkers. Um einer Gleichspannungsverstärkung entgegenzuwirken, ist der Ausgang 17 über den Widerstand 5 in gegenkoppelndem Sinne mit der Basis des Transistors T₂ verbunden. Für Wechselspannung ist diese Gegenkopplung nicht wirksam, weil ein Kondensator C zwischen der Basis des Transistors T₂ und dem Speisungspunkt 24 angeordnet ist. Ein bestimmter Wechselspannungsgegenkopplungsgrad kann dadurch erzielt werden, daß ein Widerstand in Reihe mit dem Kondensator C angeordnet wird.

Wenn dem Eingang 15 ein Signalstrom zugeführt wird, wird dieser über den Widerstand in eine Signalspannung V_ umgewandelt. Die Spannung am Eingang 15 des Vorverstärkers ist dann gleich V_ref + V_g. Die Signalspannung V₃ wird um einen Faktor A verstärkt, und infolge der Gegenkopplung wird die Spannung V * nicht verstärkt. Die Spannung des Ausgangs des Vorverstärkers ist also gleich AV + V

Bei dem dargestellten Vorverstärker wird die Bezugsspannung dem Ausgangssignal dadurch zugesetzt, daß diese Bezugsspannung zu der Eingangsspannung addiert und die Gleichspannungsverstärkung des Vorverstärkers mit Hilfe von Gleichspannungsgegenkopplung gleich 1 gemacht wird.

Dies erfordert eine Gegenkopplung mit einem Kondensator C. Diese Gegenkopplung ist aber notwendig, um die Gleichspannungsverstärkung herabzusetzen, damit bei Verstärkern mit einem sehr hohen Signalverstärkungsfaktor vielerlei Ungleichgewichtsspannungen u.dgl. nicht verstärkt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Bezugsspannung V_f auf andere Weise der Ausgangssignalspannung zuzusetzen, z.B. durch Addition zu dem Ausgangssignal.

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Der dargestellte Detektor enthält weiter einen Differenzverstärker mit Transistoren T^q und T,. ^ mit einer gemeinsamen Emitterstromquelle 3 und einem Stromspiegel mit Diode D-, und Transistor T_-. ρ zur Auskopplung der Differenz zwischen den Kollektorströmen der Transistoren T₁₀ und T₁^. Dieser Unterschied wird von einem Transistor Tg verstärkt. Der Emitter des Transistors Tg ist über einen Widerstand 12 mit der Basis des Transistors T^q verbunden, die über Widerstände 13 und 14 mit dem Speisungspunkt 24 verbunden ist.

Durch die Gegenkopplung über den Transistor Tg und den Widerstand 12 ist die Spannung an der Basis des Transistors T^₀ gleich der Spannung an der Basis des Transistors T^₁, die mit der Bezugsspannungsquelle V_ref verbunden ist. Durch die Widerstände 13 und 14 und somit auch durch den Widerstand fließt ein Strom Iq, der gleich dem Quotienten der Bezugsspannung V- und des Widerstandswertes der Reihenschaltung der Widerstände 13 und 14 ist. Wenn die Widerstände 12 und einen gleichen Widerstandswert R_Q aufweisen, ist die Spannung an dem von der Basis des Transistors T^₀ abgekehrten Ende des Widerstandes 12 gleich V-. + I_nR_n, und die Spannung

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am Punkt 22 zwischen den Widerständen 13 und 14 ist gleich V_ref - IqRq. Auf diese Weise sind zwei zu der Bezugsspannung V_ref symmetrische Spannungen erhalten.

Um zu detektieren, ob die Amplitude des Signals AV₃ am Ausgang 17 des Vorverstärkers den Wert IqRq in negativem oder positivem Sinne überschreitet, enthält der Detektor weiter einen Transistor T₇, dessen Basis mit dem Punkt 22 und dessen Emitter über den Widerstand 9 mit dem Ausgang 17 verbunden ist, und einen Transistor Tg, dessen Basis jnit dem Ausgang 17 und dessen Emitter über den Widerstand 11 mit dem Punkt 21 verbunden ist.

Wenn die Spannung AV_g + V_ref am Ausgang 17 die Spannung ^IQ^RO^+Vref PHN 9046 - 9 -

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am Punkt 21 überschreitet, wird der Transistor Tg leitend, und wenn diese Spannung am Ausgang 17 in negativem Sinne die Spannung -IqRq ^{+ V}ref ^am ^¹¹^ ²² überschreitet, wird der Transistor T₇ leitend. Die Widerstände 9 und 11 begrenzen dabei die Ströme durch die Transistoren Tg und T₇.

Die Kollektoren der Transistoren Tg und Ty sind miteinander verbunden, und die Summe der Kollektorströme dieser Transistoren Tg und T₇ wird mittels eines Verstärkers, der aus einer Diode Dp, einem Widerstand 8 und einem Transistor T_Q besteht, zu dem Ausgang 18 des Detektors geführt. Am Ausgang kann somit jeweils Strom fließen, wenn die Amplitude des Signals AV_ am.Ausgang 17 des Vorverstärkers in positivem oder negativem Sinne den Detektionspegel IqRq überschreitet.

Der Detektor nach der Erfindung kann z.B. in einem Aufnahmeverstärker eines Cassettenrecorders dazu benutzt werden, das Signal, das dem Schreibkopf zugeführt wird, bei einer bestimmten mittleren Amplitude zu begrenzen. Dazu wird, wie in der Figur mit gestrichelten-Verbindungen dargestellt ist, der Ausgang 18 des Detektors über einen Kondensator 25 mit dem Speisungspunkt 24 verbunden. Der Kondensator 25 wird dann jeweils, wenn einer der Transistoren Tg oder Ty leitend ist, nachgeladen und wird kontinuierlich von einer Stromquelle 26 en-Qaden. Die Spannung über dem Kondensator 25 ist also ein Maß für den mittleren Wert der Überschreitungen des Pegels IqRq durch das Signal AV₃ am Ausgang 17.

Die Spannung über dem Kondensator 25 steuert im vorliegenden Beispiel einen Verstärker 27, von dem ein Ausgang mit dem Eingang 15 des Vorverstärkers verbunden ist und ein Eingang den Eingang des Aufnahmeverstärkers bildet. Der Ausgang 17 des Vorverstärkers bildet dann den Ausgang des Aufnahmeverstärkers .

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Wenn im beschriebenen Beispiel die Widerstände 12 und kurzgeschlossen werden, ist der Detektionspegel gleich

^Vref ^{und ist ein D}°PP^elweSgleichrichter erhalten, der das Signal ÄV_O gleichrichtet, ohne daß die Gleichspannungskomponente störend ist.

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Claims (9)

· 23 06094 N.V. Philips'Gloeilainpenfabrieken, Eindhoven/Holland PATENTANSPRÜCHE;

1. Detektor mit einem Vorverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang und einer ersten Vergleichsschaltung mit einem ersten Eingang, der mit dem Ausgang des Vorverstärkers gekoppelt ist₅ und eiaem zweiten Eingang, der detektiert, wenn eine Detektionssp&nmmg am zweiten Eingang von der Spannung am ersten Eingang der Vergleichsschaltung überschritten wird, gekennzeichnet durch eine Bezugsspannungsquelle, erste Mittel (4) zum Festlegen des Gleichspannungspegels ~ am Ausgang des Vorverstärkers auf dem Pegel der Bezugsspannungsquelle und zweite Mittel (T₁₀ ,T^ ^) zur' Er höhung des Detektionspegels der Vergleichsschaltung um diese Bezugsspannung.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel einen ersten Differenzverstärker (T-t_O> ^iI^ mit einem ersten und einem zweiten Eingang (19, 20) und einem Ausgang (21) enthalten, von denen der erste Eingang (19) mit der Bezugsspannungsquelle (V _f), der Ausgang (21) über die Reihenschaltung mindestens eines ersten und eines zweiten Widerstandes (12, 13) mit einem Speisungspunkt (24) des Detektors und der zweite Eingang (20) mit dem Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes (12, 13) verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten Differenzverstärkers mit dem zweiten Eingang der Vergleichsschaltung verbunden ist.

3. Detektor nach Anspruch 2', dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Widerstand (13) und dem Speisungs.-punkt (24) ein dritter Widerstand (14) angeordnet ist, wobei der Verbindungspunkt (22) des zweiten und des dritten Widerstandes (13, 14) mit einem zweiten Eingang (22) einer zweiten Vergleichsschaltung ( T₇) verbunden ist, von der

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NACHQEREKDHT

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- ein erster Eingang mit dem ersten Eingang der ersten Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Spannung am ersten Eingang mit der Spannung am zweiten Eingang verbunden ist.

4. Detektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vergleichsschaltung einen ersten Transistor (Tg) enthält, dessen Basis-Elektrode mit dem ersten Eingang (17) und dessen Emitter-Elektrode mit dem zweiten Eingang der ersten Vergleichsschaltung verbunden ist.

5. "Detektor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vergleichsschaltung einen zweiten Transistor vom gleichen Leitungstyp wie der erste Transistor enthält, dessen Emitter-Elektrode mit dem ersten Eingang und dessen Basis-Elektrode mit dem zweiten Eingang verbunden ist.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors gemeinsam mit einem Ausgang des Detektors verbunden sind.

7. Detektor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverstärker einen Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang (15» 16) enthält, von denen der erste' Eingang (15) den Eingang des Vorverstärkers bildet, und daß die ersten Mittel einen Widerstand (4) zwischen dem ersten Eingang (15) dieses Differenzverstärkers und der BezugsSpannungsquelle (V _f),mit dessen Hilfe dieser erste Eingang auf den Bezugsspannungspegel gebracht wird, und eine Gleichspannungsgegenkopplung zwischen dem Ausgang und dem zweiten Eingang (16) dieses Differenzverstärkers enthalten.

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