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Einrichtung zum Verstärken oder Erzeugen von elektrischen Schwingungen
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denen binären und ternären Erzeugnisse bilden homogene Mischkristalle.
Die Eigenschaften des Dielektrikums brauchen nicht nur spannungs-und, loder stromabhängig zu sein. In der Regel weist die Dielektrizitätskonstante, häufig der Verlustwinkel und bisweilen beide, diese Abhängigkeit auf.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.
In Fig. l ist die Spannungsquelle der zu verstärkenden Eingangsspannung Ue, die z. B. ein Niederfrequenzsignal oder eine Gleichspannung ist, mit 1 bezeichnet. Es ist im allgemeinen erwünscht, dass das Signal den Charakter einer Gleichspannung hat. Es kann z. B. aus der Überlagerung einer Wechselspannung und einer Gleichspannung bestehen, derart, dass das kombinierte Signal immer die gleiche Polarität aufweist. Diese Polarität ist in der Figur angegeben (unter bestimmten Verhältnissen kann die Polarität aber auch entgegengesetzt sein).
In dem Kreise, in dem sich die Spannungs- quelle 1 befindet, sind ferner noch ein Konden- sator 2 mit einem Dielektrikum 3, die Sekundär- wicklung 5 eines Transformators 4 sowie ein als Ausgangsimpedanz dienender Widerstand 8 eingeschaltet.
Der Primärwicklung des Transformators 4 wird eine Wechselspannung Uh zugeführt.
Folglich wird über die Sekundärwicklung 5 im oben erwähnten Kreise des Kondensators 2 eine als Hilfsschwingung wirkende Wechselspannung induziert.
Bei Verstärkung von Niederfrequenzschwin- gungen, wozu sich die Schaltung besonders eignet, muss die Frequenz der Hilfsschwingung Uh höher, vorzugsweise erheblich höher sein als die höchste Frequenz der zu verstärkenden
Schwingungen.
Als Dielektrikum 3 ist ein Stoff gewählt, dessen
Eigenschaften von der über den Kondensator 2 auftretenden Spannung und/oder von dem durch diesen Kondensator fliessenden Strom abhängig sind, z. B. Signettesalz oder eines der oben- erwähnten Titanate. Diese Abhängigkeit ist häufig verwickelt, da die erwähnten Eigenschaften in der Regel nicht nur von der Signalspannung,
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sondern auch von der Hilfsspannung abhängig sind.
Wenn, wie im Vorstehenden bereits angegeben, die kombinierte Signalspannung den Charakter einer Gleichspannung mit dauernd gleichbleibender Polarität aufweist und die Hilts- spannung einen konstanten Wert hat, ergibt sich, dass die Dielektrizitätskonstante e der erwähnten Dielektrika im allgemeinen bei Zunahme der Signalspannung abnimmt. Bei den erwähnten Titanaten gibt es aber auch Gebiete, in denen gerade das Umgekehrte stattfindet. Bei der praktischen Anwendung der erwähnten Dielektrika muss dieser Umstand naturgemäss berücksichtigt werden.
Infolge der nichtlinearen Charakteristik des Kondensators 2 wird unter anderem die Hilfsschwingung mit dem Eingangssignal Ue in der Amplitude moduliert, u. zw. weil sich die Kapazität des Kondensators in Abhängigkeit von der Stärke der Signalspannung ändert. Es kann dadurch eine verhältnismässig tiefe Modulation erreicht werden, so dass nach der Erfindung der modulierten Hilfsschwingung erfindunggemäss durch Demodulation das verstärkte Signal Uc entnommen werden kann. Dies erfolgt mittels einer Diode 12 in Verbindung mit der Parallelschaltung eines Widerstandes 13 und eines Kondensators 14. Das verstärkte Signal U a kann dem Widerstand 13 entnommen werden.
Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird eine Rückkopplung des verstärkten Signals Ua dadurch erreicht, dass die über den Widerstand 8 auftretende, durch Gleichrichtung erhaltene Spannung auf den Modulatorteil rückwirkt.
Auch wenn kein Signal vorhanden ist, tritt am Widerstand 8 eine Gleichspannung auf, welche durch Gleichrichtung der Hilfsschwingung entsteht ; die Polarität dieser Spannung ist in der Figur angegeben. Im folgenden wird einfachheitshalber angenommen, dass diese Spannung die Polarität der über den Kondensator auftretenden Gesamtsignalspannung nicht beeinflusst, was z. B. dadurch erreicht werden kann, dass man die zum Signal Ue gehörende konstante Vorspannung genügend gross wählt oder die beiden Spannungen in gleicher Richtung wirken lässt (s. Fig. 1).
Die positive oder negative Rückkopplung ergibt sich aus den über den Widerstand 8 auftretenden Spannungsänderungen, welche infolge des Vorhandenseins des Signals entstehen.
Wird angenommen, dass bei zunehmender
Signalspannung die Dielektrizitätskonstante E, also die Kapazität des Kondensators, abnimmt und damit die Impedanz des Kreises zunimmt, so werden bei Zunahme der Signalspannung Ue der Strom der Hilfsschwingung und auch die gleichgerichtete Spannung über den Wider- stand 8 abnehmen. Es tritt daher eine negative
Rückkopplung (Gegenkopplung) auf.
Wird die Diode in umgekehrter Richtung geschaltet oder wird die Polarität des zu ver- stärkenden Signals umgekehrt, so tritt eine positive Rückkopplung auf. Durch Anwendung einer positiven Rückkopplung wird eine grössere Verstärkung erreicht, während bei negativer Rückkopplung eine mehr lineare Verstärkung oder eine grössere Stabilität der Schaltung erzielt wird.
Die Schaltung nach Fig. 2 entspricht teilweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Der Kreis des Kondensators 2 ist in diesem Falle aber mittels eines Transformators 15 mit dem Kreise induktiv gekoppelt, in dem sich die Diode 12 befindet. Auf diese Weise ergibt sich eine grössere Spannungsverstärkung und folglich eine bessere Rückkopplung.
Um den durch den Transformator 15 fliessenden Strom mit der Frequenz der Hilfsschwingung möglichst herabzusetzen, ist die Schaltung als Brückenschaltung ausgeführt, was dadurch erreicht ist, dass parallel zur Reihenschaltung der Sekundärwicklung 5 und des Kondensators 2 eine zweite Reihenschaltung angebracht wird, die aus einer weiteren Sekundärwicklung 6 des Transformators 4 und einem veränderlichen Kondensator 9 mit einem nicht spannungsabhängigen Dielektrikum, beispielsweise Luft, besteht. Der Kondensator 9 wird derart eingestellt, dass bei Abwesenheit eines Signals Ue kein oder nahezu kein Strom mit der Frequenz der Hilfsschwingung durch den Kreis der Schaltung fliesst, in dem die Primärwicklung des Transformators 15 eingeschaltet ist.
Diese Einstellung kann auch dadurch verbessert werden, dass, wie in der Figur angegeben, parallel zu dem Kondensator 9 eine aus einem veränderlichen Kondensator 10 und einem Widerstand 11 bestehende Reihenschaltung angebracht wird.
Durch geeignete Wahl des Widerstandes 11 und Einstellung des Kondensators 10 können die Verluste des Kondensators 2 nachgebildet werden, so dass ein nahezu völliger Ausgleich des Stromes der Hilfsschwingung erreichbar ist.
Ein noch etwas besserer Ausgleich ergibt sich dadurch, dass der veränderliche Kondensator 9 und die Reihenschaltung des Widerstandes 11 und des veränderlichen Kondensators 10 durch einen in der Figur nicht dargestellten Kondensator ersetzt wird, der ein gleichartiges Dielektrikum besitzt wie der Kondensator 2, und dadurch, dass den Kondensatoren in beiden Brückenzweigen mittels mit ihnen in Reihe geschalteten Gleichspannungsquellen Vorspannungen aufgedrückt werden, die einen höheren Wert haben als die Signalspannung U, und für die beiden
Kondensatoren von entgegengesetztem Vor- zeichen sind. Folglich nimmt bei Zunahme des
Signalwertes der Absolutwert der Spannung in einem Brückenzweig zu und im anderen ab.
Die
Schaltung wird derart eingestellt, dass, wenn die
Spannung der Quelle 1 gleich Null ist, die
Kapazitätswerte der beiden Kondensatoren einander gleich sind. Diese Schaltung bietet den Vorteil, dass Temperaturänderungen den
Ausgleich nicht beeinflussen.
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Die beschriebenen Schaltungen eignen sich nicht nur zum Verstärken von Niederfrequenzsignalen und Gleichspannungen, sondern auch zum Verstärken von einer Trägerwelle auf modulierten Signalen und können z. B. auch in Rundfunkempfängern verwendet werden.
Es ist in bestimmten Fällen zweckmässig, im Kreise einen oder mehrere Schwingungskreise anzubringen, die auf die Grundfrequenz oder eine Harmonische der Hilfsschwingung oder auf die Differenzfrequenz der Hilfsschwingung und des zu verstärkenden Signals abgestimmt sind. Den über diese Kreise auftretenden, modulierten Schwingungen kann, gegebenenfalls nach weiterer Verstärkung, durch Demodulierung das verstärkte Signal entnommen werden.
Es ist nicht erforderlich, die Signalquelle, die Hilfsschwingungsquelle, den Kondensator und die Ausgangsimpedanz oder den Demodulator alle in Reihe im elektrischen Kreise einzuschalten.
Es ist auch möglich, eine Anzahl dieser Elemente parallel zu schalten, vorausgesetzt, dass das Auftreten unerwünschter Kurzschlüsse für die in den Kreisen wirksamen Schwingungen vermieden wird.
Wird eine positive Rückkopplung von aus- reichender Stärke verwendet, so lassen sich im
Kreise Schwingungen erzeugen ; wird die Er- zeugung sinusförmiger Schwingungen gewünscht, so muss ein geeigneter Schwingungskreis ein- geschaltet werden.
Zur besseren Spannungverstärkung können eine Anzahl von Kondensatoren mit einem spannungs-und/oder stromabhängigen Dielektri- kum im Kreise angebracht werden, die beispielsweise von der Signalquelle in Parallelschaltung und von der Hilfsspannungsquelle in Reihenschaltung gespeist werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Verstärken oder Erzeugen von elektrischen Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kreise, in den ein Kondensator (2) mit einem Dielektrikum (3) eingeschaltet ist, dessen Eigenschaften spannungsbzw. stromabhängig sind, eine Haupt- und eine von aussen zugeführte Hilfsschwingung (Uh) wirken und einer der im Kreise auftretenden
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nommen und völlig oder teilweise in den Modulatorteil der Schaltung rückgekoppelt wird.