DE1537664B2

DE1537664B2 - Adjustable differential amplifier

Info

Publication number: DE1537664B2
Application number: DE19671537664
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing 8000 München Wentzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-07-18
Filing date: 1967-07-18
Publication date: 1971-01-14
Also published as: FR1572876A; DE1537664A1; ES356246A1; NL146995B; NL6810045A; SE331494B; BE718234A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Differenzverstärker, dessen Versärkungsgrad so geregelt wird, daß die Amplitude der Ausgangsspannung konstant ist.The invention relates to a differential amplifier, the gain of which is regulated so that the amplitude of the output voltage is constant.

Regelbare Differenzverstärker mit konstanter Ausgangsamplitude werden z. B. für Leseverstärker von Trommelspeichern benötigt. Da auf Trommelspeicher binäre Signale aufgezeichnet werden, kann stets im Bereich der Schichtsättigung gearbeitet werden. Das entstehende Lesesignal müßte deshalb konstante Amplitude haben, wenn beim Lesevorgang keine Störungen auftreten würden. Unterschiedliche Amplituden können sich aber z. B. ergeben, wenn der Abstand der einzelnen Köpfe zur Trommel verschieden ist oder die Kerne der Köpfe voneinander abweichende Merkmale haben. Zur weiteren Verarbeitung der Lesesignale ist es erwünscht, daß diese konstante Amplitude haben. Es wird darum den Magnet köpfen ein regelbarer Verstärker nachgeschaltet, der die Amplitudenunterschiede wieder ausgleicht.Controllable differential amplifiers with constant output amplitude are z. B. for sense amplifiers from Drum storage required. Since binary signals are recorded on drum memory, the Area of the layer saturation can be worked. The resulting read signal should therefore be constant Have amplitude if no interference would occur during the reading process. Different amplitudes but can z. B. result when the distance between the individual heads and the drum is different or the cores of the heads have different characteristics. For further processing of the read signals it is desirable that they have constant amplitude. It therefore becomes the magnet A controllable amplifier is connected downstream, which compensates for the differences in amplitude.

Als regelbarer Verstärker kann ein Differenzverstärker mit Transistoren verwendet werden, dessen Ausgangsspannung in einer Vergleichsschaltung mit einer Vergleichsspannung verglichen wird. Wenn beide Spannungen voneinander abweichen, wird ein Signal an den regelbaren Differenzverstärker gegeben, das veranlaßt, daß dessen Verstärkungsgrad so geändert wird, daß die Abweichungen der Spannungen gegen Null streben.A differential amplifier with transistors can be used as a controllable amplifier Output voltage is compared in a comparison circuit with a comparison voltage. if if the two voltages differ from each other, a signal is sent to the controllable differential amplifier, this causes its gain to be changed so that the deviations in the voltages strive towards zero.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, in ihrer Amplitude schnell schwankende Wechselspannungen am Eingang des Verstärkers durch eine Verstärkungsregelung so zu beeinflussen, daß die Amplitude der Ausgangsspannung konstant ist. Die Regelung soll dabei so schnell erfolgen, daß der niederfrequenteste Anteil des Nutzsignals noch nicht verzerrt wird.The object of the invention is to be achieved, alternating voltages which fluctuate rapidly in amplitude at the input of the amplifier by a gain control so that the Amplitude of the output voltage is constant. The regulation should be done so quickly that the Lowest frequency portion of the useful signal is not yet distorted.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den Emittern der Transistoren des regelbaren Differenzverstärkers steuerbare Widerstände angeordnet sind, die durch die Vergleichsschaltung so gesteuert werden, daß der Gleichspannungsarbeitspunkt des regelbaren Differenzverstärkers nicht geändert wird.The object is achieved in that between the emitters of the transistors of the controllable Differential amplifier controllable resistors are arranged by the comparison circuit be controlled so that the DC voltage operating point of the controllable differential amplifier does not change will.

Die steuerbaren Widerstände können aus Dioden bestehen, deren Widerstand dadurch beeinflußt wird, daß der durch sie fließende Strom geändert wird.The controllable resistors can consist of diodes, the resistance of which is influenced by that the current flowing through them is changed.

Die Ausgangsspannung des regelbaren Differenzverstärkers kann gleichgerichtet und der Vergleichsschaltung zugeführt werden. Diese kann ebenfalls aus einem Differenzverstärker mit zwei Transistoren bestehen. Die Vergleichsschaltung kann mit einem eingeprägten Strom gespeist werden. Er fließt, abhängig von der Spannungsdifferenz zwischen Vergleichsschaltung und gleichgerichteter Spannung zu einem größeren oder kleineren Teil über den einen oder anderen Transistor der Vergleichsschaltung und entsprechend über die Dioden und ändert deren Widerstand. Durch die Einprägung des Stromes wird zudem erreicht, daß der Gleichspannungsarbeitspunkt des regelbaren Differenzverstärkers konstant bleibt. Dadurch werden Regelschwingungen vermieden. Würde der Ausgangsstrom der Vergleichsschaltung den Arbeitspunkt des regelbaren Differenzverstärkers beeinflussen, würde dies an den Ausgang des Differenzverstärkers übertragen werden und über die Gleichrichterschaltung wieder auf die Vergleichsschaltung zurückwirken. Regelschwingungen wären die Folge.The output voltage of the controllable differential amplifier can be rectified and the comparison circuit are fed. This can also consist of a differential amplifier with two transistors exist. The comparison circuit can be fed with an impressed current. It flows depending of the voltage difference between the comparison circuit and the rectified voltage a larger or smaller part via one or the other transistor of the comparison circuit and accordingly across the diodes and changes their resistance. The impression of the current also becomes achieves that the DC voltage operating point of the controllable differential amplifier remains constant. Through this control oscillations are avoided. If the output current of the comparison circuit would be the Influence the operating point of the controllable differential amplifier, this would be sent to the output of the differential amplifier are transmitted and via the rectifier circuit back to the comparison circuit work back. Control oscillations would be the result.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. InThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. In

F i g. 1 ist das Blockschaltbild der gesamten Regelanordnung dargestellt;F i g. 1 is the block diagram of the entire control arrangement shown;

F i g. 2 zeigt eine spezielle Ausführung des regelbaren Differenzverstärkers und der Vergleichsschaltung. F i g. 2 shows a special version of the controllable Differential amplifier and the comparison circuit.

In F i g. 1 ist 1 der regelbare Verstärker. An den Klemmen a, a' sind z. B. die Magnetköpfe über eineIn Fig. 1 is 1 the adjustable amplifier. At the terminals a, a ' z. B. the magnetic heads via a

ίο Auswahlschaltung angeschlossen. Das Signal wird im regelbaren Verstärker 1 je nach seiner Amplitude verstärkt. Der Ausgang vom regelbaren Verstärker 1 kann mit einem weiteren Verstärker 2 mit konstantem Verstärkungsgrad verbunden sein; sein Vorhandensein ist jedoch nicht erforderlich. Vom Ausgang der Regelstrecke b, b' wird das Signal zur Gleichrichterschaltung 3 geführt. Es steuert nach Gleichrichtung und Befreiung von HF-Resten die Vergleichsschaltung4 an, die den regelbaren Verstärker 1 in seiner Ver-Stärkung ändert.ίο Selection circuit connected. The signal is amplified in the controllable amplifier 1 depending on its amplitude. The output from the controllable amplifier 1 can be connected to a further amplifier 2 with a constant gain; however, its presence is not required. The signal is fed to the rectifier circuit 3 from the output of the controlled system b, b ′. After rectification and removal of HF residues, it controls the comparison circuit 4, which changes the gain of the controllable amplifier 1.

In F i g. 2 sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt.In Fig. 2 are only essential for the invention Parts shown.

Im umrahmten Bereich^ ist der regelbare Verstärker dargestellt, im umrahmten Bereich B die Vergleichsschaltung. Beide bestehen aus einem Differenzverstärker mit zwei Transistoren. 5 und 6 sind die Verstärkungstransistoren des regelbaren Differenzverstärkers A. Die Eingangsspannung t/2 liegt an den Basisanschlüssen der Transistoren 5 und 6. Die Ausgangsspannung Ul wird an den Kollektoranschlüssen der Transistoren 5 und 6 abgegriffen. Über die Widerstände 7 und 8 sind die Kollektoren der Transistoren 5 und 6 außerdem an das feste Potential i/3 gelegt. Die Emitter der Transistoren 5 und 6 sind einerseits über je einen ohmschen Widerstand 9,10 mit dem Kollektor des einen Transistors 11 der Vergleichsschaltung B, andererseits über je einen ohmschen Widerstand 13,14 und Diode 15, 16 mit dem Kollektor des anderen Transistors 12 der Vergleichsschaltung B verbunden.The controllable amplifier is shown in the framed area ^, the comparison circuit in the framed area B. Both consist of a differential amplifier with two transistors. 5 and 6 are the amplifying transistors of the controllable differential amplifier A. The input voltage t / 2 is applied to the base connections of the transistors 5 and 6. The output voltage U1 is tapped at the collector connections of the transistors 5 and 6. The collectors of the transistors 5 and 6 are also connected to the fixed potential i / 3 via the resistors 7 and 8. The emitters of the transistors 5 and 6 are on the one hand each via an ohmic resistor 9,10 to the collector of a transistor 11 of the comparison circuit B, on the other hand via an ohmic resistor 13,14 and diode 15, 16 to the collector of the other transistor 12 of the Comparison circuit B connected.

Den Emittern der Transistoren 11 und 12 wird über einen ohmschen Widerstand 17 ein konstanter Strom zugeführt. An der Basis von Transistor 11 liegt die gleichgerichtete Spannung Ug, an der Basis des Transistors 12 die Vergleichsspannung Uv. Die Verstärkung des regelbaren Differenzverstärkers wird durch die Widerstände 9,10,13,14 sowie durch die Dioden 15,16 bestimmt. Zur Änderung der Verstärkung muß demnach die Widerstands-Dioden-Kombination zwischen den Emittern der Transistoren 5 und 6 steuerbar sein.A constant current is fed to the emitters of the transistors 11 and 12 via an ohmic resistor 17. The rectified voltage Ug is applied to the base of transistor 11, and the comparison voltage Uv is applied to the base of transistor 12. The gain of the controllable differential amplifier is determined by the resistors 9, 10, 13, 14 and by the diodes 15, 16. To change the gain, the resistor-diode combination between the emitters of the transistors 5 and 6 must therefore be controllable.

Dies wird folgendermaßen erreicht. Der in die Vergleichsschaltung B an den Emittern der Transistoren 11, 12 eingespeiste Strom /1 ist konstant. Bei Vernachlässigung der Basisströme ist auch die Summe /2 und /3 der Kollektorströme der Transistoren 11, 12 gleich 71. An der Basis von Transistor 12 liegt eine konstante Spannung, die Vergleichsspannung Uv. Die Vergleichsschaltung B gestattet es, das Verhältnis der Ströme /2 und /3 zueinander beliebig durch Ansteuern der Basis des Transistors 11 zu ändern. Dadurch kann der Strom durch die Dioden 15, 16 von Null bis zum Maximalwert /3 = 71 (12 = 0) stetig variiert werden. Da der Widerstand derHalbleiterdioden 15, 16 umgekehrt proportional zu dem durch sie fließenden Strom ist, ändert sich auch der Widerstand zwischen den Emittern der Transistoren 5 und 6 und damit gleichzeitig die Verstärkung. Eine derartig verursachte Verstärkungsänderung kann jedoch nicht den Gleichspannungsarbeitspunkt des regelbaren Differenzver-This is achieved as follows. The current / 1 fed into the comparison circuit B at the emitters of the transistors 11, 12 is constant. If the base currents are neglected, the sum / 2 and / 3 of the collector currents of transistors 11, 12 is also 71. A constant voltage, the comparison voltage Uv, is applied to the base of transistor 12. The comparison circuit B allows the ratio of the currents / 2 and / 3 to one another to be changed as desired by driving the base of the transistor 11. As a result, the current through the diodes 15, 16 can be continuously varied from zero to the maximum value / 3 = 71 (12 = 0). Since the resistance of the semiconductor diodes 15, 16 is inversely proportional to the current flowing through them, the resistance between the emitters of the transistors 5 and 6 also changes and with it the gain at the same time. A gain change caused in this way, however, cannot reduce the DC voltage operating point of the controllable differential ratio.

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stärkers A beeinflussen, da die eingeprägten Emitterströme der Transistoren 5 und 6 je — und konstant sind. Dies ist notwendig, um Regelschwingungen zu vermeiden. A stronger influence, since the impressed emitter currents of the transistors 5 and 6 each - and are constant. This is necessary to avoid control oscillations.

Die minimale Verstärkung wird dann erreicht, wenn 73 = 0 ist. Zwischen den Emittern der Transistoren 5 und 6 ist dann die Serienschaltung der gleich großen Widerstände 9 und 10 wirksam. Diese Widerstände sind in ihrer Größe durch die maximale Gleichspannung zwischen dem Kollektor des Transistors 11 und den Emittern der Transistoren 5 und 6 begrenzt. Die maximale Verstärkung wird erreicht, wenn /2 = 0 ist. Der Widerstand der Dioden addiert sich zu den Vorschaltwiderständen 13 und 14. Die Parallelschaltung der Widerstände 9 verringert diesen Wert geringfügig. The minimum gain is reached when 73 = 0. Between the emitters of the transistors 5 and 6, the series connection of the resistors 9 and 10 of equal size is then effective. These resistances are determined in their size by the maximum DC voltage between the collector of transistor 11 and the emitters of transistors 5 and 6 limited. The maximum gain is achieved when / 2 = 0 is. The resistance of the diodes is added to the series resistors 13 and 14. The parallel connection the resistors 9 slightly reduces this value.

Die Widerstände 13 und 14, die gleich groß sind, begrenzen die maximale Verstärkung und verbessern die Arbeitspunkt-Symmetrie des regelbaren Differenz-Verstärkers A. Um den linearen Aussteuerungsbereich des regelbaren Differenzverstärkers zu erweitern, können zusätzlich die Dioden 18 und 19 je in Serie zu den Dioden 15 und 16 geschaltet werden.The resistors 13 and 14, which are of the same size, limit the maximum gain and improve the symmetry of the operating point of the controllable differential amplifier A. Diodes 15 and 16 are switched.

Claims

Patent claims:

1. Adjustable differential amplifier with transistors, in which a constant amplitude of the output voltage is achieved in that the gain is changed by a comparison circuit based on a comparison of a fixed voltage with the rectified output voltage of the differential amplifier, characterized in that between the emitters of the transistors of the controllable differential amplifier (A) controllable resistors (15, 16) are arranged, which are controlled by the comparison circuit (8) so that the DC voltage operating point of the controllable differential amplifier (A) is not changed.

2. Differential amplifier according to claim 1, characterized in that as controlled resistors (15, 16) diodes are provided.

3. Differential amplifier according to claim 1, characterized in that the comparison circuit (B) consists of a differential amplifier with transistors (11, 12), the total emitter current of which is constant.

4. Differential amplifier according to claim 2 and 3, characterized in that the emitters of the transistors (5, 6) of the differential amplifier ( A) each via an ohmic resistor (9,10) to the collector of the first transistor (11) of the comparison circuit (- S) and are connected via a further ohmic resistor (13, 14) and a diode (15, 16) to the collector of the second transistor (12) of the comparison circuit (B). '

5. Differential amplifier according to claim 4, characterized in that the ohmic resistors (9,10) between the emitters of the transistors (5, 6) of the differential amplifier (A) and the collector of the first transistor (11) of the comparison circuit (B) are the same size are.

6. Differential amplifier according to claim 4, characterized in that the ohmic resistors (13, 14) between the emitters of the transistors (5, 6) of the differential amplifier (A) and the collector of the second transistor (12) of the comparison circuit (B) are the same are great.

7. Differential amplifier according to claim 4, characterized in that between the emitters of the transistors (5, 6) of the differential amplifier ( A) and the collector of the second transistor (12) of the comparison circuit (B) two diodes (15, 18 and 16 respectively , 19) are provided in series.

1 sheet of drawings