<Desc/Clms Page number 1>
G] eichspannungs - Konstanthalteger ät6 insbesondere für die Erzeugung einer Vergleichsspannung in einem elektronischen Regler
EMI1.1
EMI1.2
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
von etwa 2500 auf den Differentialverstärker und eine solche von ungefähr 10 auf die Leistungsröhre. Auch mit einer als Penthode geschalteten Leistungssture reicht die damit erzielbare Gesamtverstärkung für die oben geforderte Reguliergenauigkeit noch nicht aus, wenn die Aussteuerung der Leistungsstufe innerhalb eines grösseren Bereiches des Kennlinienfeldes der Penthode möglich sein soll. In diesem Fall muss man nämlich mit der Anodenspannung verhältnismässig weit heruntergehen, da dem maximalen Wert derselben durch die höchstzulässige Anodenverlustleistung eine Grenze gesetzt ist.
Man rbeitet dann aber auf dem stärker gekrümmten Teil der Anodenspannungs-Anodenstromkennlinie, auf dem die Verstärkung abfällt.
Überdies hat die Penthodenschaltung den Nachteil, dass ein zusätzliches, stabilisiertes Netzgerät zur Speisung des Schirmgitters der Penthode vorgesehen werden muss.
Es ist nun bekannt, in Gleichstromverstärkern der hier interessierenden Art zur Erzielung einer grö- sseren Regeigenauigkeit das Schirmgitter der darin verwendeten Mehrgitterröhre über einen zwischen den Polen der unstabilisierten Eingangsgleichspannung geschalteten Spannungsteiler zu speisen und durch die an letzterem auftretenden Schwankungen der unstabilisierten Eingangsspannung zu steuern. Der Anodenstrom der Mehrgitterröhre wird dann nicht mehr allein von den Schwankungen der Ausgangsgleichspannung beeinflusst, sondern auch roch direkt durch die Netzspannungsschwankungen. Durch diese Massnahme kann also die Regelgenauigkeit mit geringem Mehraufwand gesteigert werden.
Ein mit einer solchen Schirmgittersteuerung arbeitendes Konstanthaltegerät funktioniert aber nicht mehr einwandfrei, wenn zur Einhaltung einer extremen Reguliergenauigkeit, z. B. in der Grösse von 105 bzw. 0,01%0, eine entsprechend grosse Verstärkung erforderlich ist, da in diesem Fall die Schaltung zur Selbsterregung neigt.
Die Erfindung betrifft nun ein Gleichspannungs-Konstanthaltegerät grosser Reguliergenauigkeit, insbesondere für die Erzeugung einer Vergleichsspannung in einem elektronischen Regler, mit einer in Reihe mit dem Verbraucher liegenden und mindestens eine Leistungsröhre enthaltende Leistungsstufe, welche von einem Gleichspannungsverstärker dadurch gesteuert wird, dass die Spannungsdifferenz zwischen einem über einen an die Ausgangsgleichspannung angeschlossenen Spannungsteiler erhaltenen Teilbetrag der Ausgangsgleichspannung und einer von einer Spannungsstabilisiereinrichtung gelieferten Vergleichsspannung der Leistungsstufe verstärkt zugeführt wird, wobei als Verstärker eine aus einem Verstärke.
und einem Kathodenfolgerteil bestehende Differentialverstärkerstufe dient, deren Kathodenfolgerteil eingängsseitig an einer konstanten, von einer an der Ausgangsgleichspannung liegenden Spannungsstabilisiereinrichtung gelieferten Vergleichsspallnung liegt. Bei diesem Konstanthaltegerät werden die oben erwähnten Nachteile dadurch behoben, dass zur Kompensation der restlichen Oberwelligkeit der Ausgangsgleichspannung lt des Konstanthaltegerätes ein mit einem ersten Kathodenfolger 35 zusammenwirkendes, an die Eingangsgleichspannung U, angeschlossenes erstes Netzwerk 30 - 32 und zur Kompensation der verbleibenden Schwan- kungen der Ausgangsgleichspannung Uc ein mit einem zweiten Kathodenfolger 50 zusammenwirkendes,
sowohl an die Eingangsgleichspannung UGl als auch 1n die Ausgangsgleichspannung Uc angeschlossenes zweites Netzwerk 43 - 48 vorgesehen ist. und beide Kathodenfolgerstufen 35, 50 den Verstärkerteil 1*7, 19,
EMI2.3
56, 22 der Differentialverstärkerstufehaltegetätes von diesen Stö pannungm befreit ist.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Das dargestellte Konstanthaltegerät dient vorzugsweise zur Erzeugung einer Vergleichsspannung Uc = Uv für einen elektronischen Regler für eine sehr genau konstant zu haltende Gleichspannung, die von Null bis zu mehreren tausend Volt einstellbar sein soll. An den Eingangsklemmen 1 und 2 liegt eine von einem nicht dargestellten Netzgleichrichter erzeugte, unstabilisierte Gleichspai1Dung UGI'An den Ausgangs. klemmen 3 und 4 ist ein Verbraucher angeschlossen, welcher durch einen Widerstand 5 angedeutet ist. Im Verbraucherstromkreis ist eine Leistungsröhre 6 eingeschaltet, die mit ihrer Anode 7 an den Pluspol l des Netzgleichrichters und mit ihrer Kathode 8 an den Pluspol 3 der Ausgangsgleichspannung Uc angeschlossen ist.
Zwischen die Ausgangsklemmen 3 und 4 ist ein Kondensator 9 geschaltet und ein aus den Widerständen 10 und 11 bestehender Spannungsteiler, dessen Abgriff 12 mit einem Steuergitter 13 des Heptodenteiles einer Trioden-Heptoden-Doppelsystemröhre 14 verbunden ist. Letztere dient als Differen-
EMI2.4
<Desc/Clms Page number 3>
schaltet ist. Ein Begrenzungswiderstand 15 zwischen der Plusklemme 3 und der Anode 16 dient zur Anpassung der Röhrendaten an einen gegebenen Wert der Ausgangsgleichspannung Uc, der bedeutend grösser sein kann als die zulässige Anodenspannung des Triodenteils der verwendeten Triode-Heptode. Beide Teile der Röhre 14 weisen eine gemeinsame Kathode 17 auf, die über einen, ebenfalls für beide Röhrenteile gemeinsamen Kathodenwiderstand 18 mit dem Minuspol 4 verbunden ist.
Das erste Steuergitter 19 der Heptode erhält über einen Spannungsteiler 20,21 eine feste Vorspannung, während die Anode 22 über einen Anodenwiderstand 23 an einer Spannung liegt, die sich aus der Ausgangsgleichspannung Uc und einer Zusatzspannung an einer Stabilisatorröhre 24 zusammensetzt. Letztere wird von einer Hilfsgleichspannung UGl1 gespeist. Die Stabilisatorröhre 24 sorgt dafür, dass Schwankungen von U,-. i < keine Anodenstrom- änderungen im Heptodenteil hervorrufen. Die Anode 22 ist ferner mit dem Steuergitter 25 der Leistungsröhre 6 gekoppelt, deren Kathode 8 mit dem Pluspol 3 verbunden ist.
Eine weitere Stabilisatorröhre 27 ist in Reihe mit einem Widerstand 28 an die stabilisierte Ausgangsgleichspannung Uc angeschlossen und liefert dem Steuergitter 29 des als Kathodenfolgerstufe geschalteten Triodenteiles der Doppelsystemröhre 14 eine konstante Spannung, die als Vergleichsspannung für die als Differentialverstärker geschaltete Doppelsystemröhre 14 dient.
Zur Kompensation der restlichen Oberwelligkeit der Ausgangsspannung Uc des Konstanthaltegerätes ist zwischen den Eingangsklemmen 1 und 2 ein erstes Netzwerk, bestehend aus einem Spannungsteiler mit Widerständen 30,31 und einem Potentiometer 32 angeordnet. Der Abgriff des letzteren ist über einen Kondensator 33 mit dem Steuergitter 34 einer als Kathodenfolger geschalteten ersten Triode 35 verbunden. Die Anode 36 dieser Röhre ist über einen Begrenzungswiderstand 37 an den Pluspol 3 angeschlossen, während ihre Kathode 38 über einen Kathodenwiderstand 39 am Minuspol 4 liegt. Das Steuergitter 34 erhält von einem an der Ausgangsgleichspannung Uc liegenden Spannungsteiler 40,41 eine feste Vorspannung. Das Steuergitter 19 der Doppelsystemröhre 14 ist über einen Kopplungskondensator 42 mit der Kathode 38 der Röhre 35 verbunden.
Zur Kompensation der verbleibenden Schwankungen der Ausgangsgleichspannung Uc dient ein zweites Netzwerk, bestehend aus zwei Spannungsteilern 43,44 und 46,47, von denen der erste, bestehend aus den Widerständen 43 und 44, an die Eingangsgleichspannung Ui und der zweite, bestehend aus den Widerständen 46 und 47, an die Ausgangsgleichspannung Uc angeschlossen ist und beide Spannungsteiler über einen Widerstand 45 und ein Potentiometer 48 miteinander verbunden sind, wobei der Abgriff des letzteren an das Steuergitter 49 einer zweiten Triode 50, die ebenfalls wie die erste Triode 35 als Kathodenfolger geschaltet ist, angeschlossen ist : An Stelíe der beiden Trioden 35,50 kann auch eine Doppeltriode treten. Ein Kondensator 51 dient dazu, die vom Netzgleichrichter herrührende Brummspannung vom Gitter 49 fernzuhalten.
Die Anode 52 der Röhre 50 liegt über einen Begrenzungswiderstand 53 am Pluspol 3, während ihre Kathode 54 über einen Kathodenwiderstand 55 am Minuspol 4 angeschlossen ist.
Die beiden Schirmgitter 56 der Doppelsystemröhre 14 sind mit der Kathode 54 der Röhre 50 galvanisch verbunden. Die Heizfäden der Röhren 14,35 und 50 sind in Reihe geschaltet und werden aus der konstant gehaltenen Ausgangsgleichspannung Uc gespeist.
Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermassen :
Wenn beispielsweise infolge einer Netzspannungs- und/oder Belastungsschwankung die Ausgangsgleichspannung Uc zunimmt, so nimmt auch das Potential des Gitters 13 des Verstärkerteiles der Doppelsystemröhre 14 zu. Da das Potential des Steuergitters 29 des Kathodenfolgerteiles dieser Röhre mittels der Stabilisatorröhre 27 konstant gehalten wird, ist auch die Spannung an der Kathode 17 konstant, so dass die Potential änderung des Gitters 13 voll als Änderung der Gitterkathodenspannung der rechten Röhrenhälfte wirksam ist. Der durch den Anodenwiderstand 23 fliessende Strom nimmt somit zu, wodurch das Potential der Anode 22 sinkt.
Demzufolge wird das Steuergitter 25 der Leistungsröhre 6 gegenüber deren Kathode 8 negativer, was zur Folge hat, dass der Gleichstromwiderstand der Leistungsröhre 6 grösser wird. Dadurch wird der Spannungsabfall Ua an der Leistungsröhre 6 ebenfalls grösser, wodurch die Ausgangsgleichspannung Uc auf ihren Sollwert zurückgebracht wird. Die Abweichungen vom Sollwert von Uc, welche für den Regelvorgang notwendig sind, sind umso kleiner, je grösser die Gesamtverstärkung des Verstärkerteües der Doppelsystemröhre 14 und der Leistungsröhre 6 ist.
Die grösste Gesamtverstärkung wird dadurch erhalten, dass erstens die Anodenspannung des Verstärkerteiles 17,19, 13, 56, 22 der Doppelsystemröhre 14 um die Brennspannung der Stabilisatorröhre 24 vergrössert, der Arbeitsbereich der Doppelsystemröhre 14 also in einen steileren Abschnitt ihrer Kennlinie verschoben, zweitens als Anodenwiderstand 23 ein solcher von mehreren Megohm verwendet und drittens die Verstärkerstufe als Differentialverstärker ausgebildet wird.
Durch den Anschluss der Stabilisatorröhre 27 an die Ausgangsgleichspannung Uc wird erreicht, dass ihre Brennspannung von den Anodenstromschwankungen des Verstarkerteiles der Doppelsystemröhre 14 unbe-
<Desc/Clms Page number 4>
einflusst bleibt, wodurch die für den Regelvorgang notwendige Abweichung der Ausgangsgisichspannung Uc am Steuergitter 13 der Doppelsystemröhre 14 voll zur Wirkung kommt.
Die restliche Oberwelligkeit (Brummspannung) der Ausgangsgleichspannung Uc wird nun mittels des ersten Netzwerks 30,31, 32 dem Kondensator 33 und dem Kathodenfolger 35 dadurch weiter stark verringert, dass durch dieOberwelligkeit der Eingangsgleichspannung UGl das Steuergitter 13 der Doppelsystemröhre 14 entsprechend gesteuert wird. Der Kondensator 33 ist so bemessen, dass er für die Brummspannung, deren Frequenz 100 Hz beträgt, eine kleine, für die langsamen Schwankungen der Eingangsgleichspannungen Ud hingegen eine grosse Impedanz bildet. Mit dem Potentiometer 32 wird die Brummkompensatien eingestellt.
Die verbleibenden Schwankungen der Ausgangsgleichspannung Ut werden ihrerseits mittels des zweitenNetzwerks 43 - 48, dem Kondensator 51 und dem Kathodenfolger 50 dadurch kompensiert, dass letzterer die beiden Schirmgitter 56 der Doppelsystemröhre 14 entsprechend steuert. Der Kondensator 51 ist so bemessen, dass nur die verhältnismässig langsamen Schwankungen der Eingangsgleichspannung Uss ; einen Einfluss auf die Steuerung des Kathodenfolgers 50 ausüben können, hingege- nichtdielOOHz Brumm- spannung. Mit dem Potentiometer 48 wird die Kompensation der Schwankungen der Eingangsgleichspan- nung U eingestellt.
Mittels der beiden Kathodenfolger 35 und 50 als Impedanzwandler wird eine niederohmige Ankopp- lung des Steuergitters 19 und der beiden Schirmgitter 56 der Doppelsystemröhre 14 erreicht.
Durch die angeführten Massnahmen wird eine elektronische Reglerschaltung mit sehr hohem Verstärkungsgrad in der Steuerstufe erhalten, die in bezug auf Störsignale unempfindlich ist und keinerlei Neigung zu Selbsterregung aufweist. Durch geeignete Bemessung der kapazitiven Kopplungsglieder 33,42 und Anwendung weiterer, in der Verstärkertechnik bekannter Mittel, wie frequenzabhängiger Gegenkopplungen, wird der Wechselstromwiderstand beim beschriebenen Konstanthaltegerät über einen grossen Frequenzbereich, entsprechend dem Wert seines verhältnismässig sehr kleinen Gleichstrom-Innenwiderstandes, klein gehalten.
EMI4.1
und der Brummspannung auf die Ausgangsgleichspannung Uc werden separat kompensiert, wobei jede Kompensation einzeln mittels der Potentiometer 48 bzw. 32 optimal einstellbar ist.
Es besteht keinerlei Gefahr zu Selbsterregung, wie bei Gleichstromverstärkern üblicher Ausführung, bei denen zur Erzielung einer so grossen Reguliergenauigkeit mehrere Verstärkerstufen vorgesehen werden müssten.
Obwohl im beschriebenen Ausführungsbeispiel das Konstanthaltegerät eine feste Ausgangsgleichspannung Uc liefert, kann es auch für eine einstellbare Ausgangsgleichspannung ausgebildet werden. Dazu wird der Widerstand lu des zwischen den Ausgangsklemmen 3,4 geschalteten Spannungsteilers 10, 11 einstellbar ausgeführt, wodurch sich mit ihm die Ausgangsgleichspannung Ue einstellen lässt. Die Potentiometer 32 und 48 werden dabei vorzugsweise mit dem Einstellwiderstand 10 mechanisch gekoppelt, so dass zip jeter Einstellung der Ausgangsgleichspannung Uc die passende Kompensation des Einflusses der Brummspannung und der Schwankungen der Netzspannung eingestellt wird.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.