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Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Amplitude einer
Wechselspannung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Amplitude einer Wechselspannung mit zwei vorzugsweise in Basisschaltung betriebenen, als Eingang und Ausgang des Begrenzers dienenden Transistorstufen, von denen die als Eingang ausgebildete Transistorstufe auf einen Spannungbegrenzer arbeitet.
Derartige Schaltungsanordnungen werden beispielsweise dazu benötigt, um die Amplitude einer frequenzmodulierten Schwingung konstant zu halten. Vor allem bei der Verwendung zur Amplitudenbegrenzung von phasen- oder frequenzmodulierten Schwingungen ist dabei die Forderung gegeben, dass der
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mässig gut arbeiten soll. Es sind hiezu beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 1OO6900 Schal- tungsanordnungen mit Richtleitern bekannt, die entweder mit Vorspannung als Spannungsbegrenzer oder mit entsprechend gewähltem Vorstrom als Strombegrenzer dienen. Abgesehen davon, dass die in der Auslegeschrift beschriebenen Begrenzer den Nachteil einer nicht unterschreitbaren Mindestzeitkonstante haben, sind sie nicht für den Fall brauchbar, dass sie in einer Transistorschaltung zur Anwendung kommen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung gerade für den Fall zu schaffen, dass der Eingang und der Ausgang des Begrenzers durch je eine Transistorstufe gebildet werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung in der Weise gelöst, dass an den Spannungsbegrenzer transformatorisch ein die als Ausgang dienende Transistorstufe speisender, an sich bekannter Strombegrenzer derart stark untersetzt angekoppelt ist, dass der Spannungsbegrenzer auf einen hochohmigen Ausgangswiderstand arbeitet und der Strombegrenzer aus einem niederohmigen Quellwiderstand gespeist wird.
Hiebei ist es vorteilhaft, wenn der Spannungsbegrenzer aus zwei wechselstrommässig einem Parallelresonanzkreis parallelgeschalteten, mit Vorspannung betriebenen Richtleitern besteht, und dass an einem der Untersetzung entsprechenden Abgriff dieses Parallelresonanzkreises der Strombegrenzer angeschaltet [st, der vorzugsweise aus zwei in Reihe liegenden und mit Vorstrom betriebenen Richtleitern besteht.
Dabei ist es zweckmässig, wenn der Spannungsbegrenzer zumindest einen Richtleiter mit innerer Vorspannung, wie eine Siliziumdiode, enthält, unter Fortlassung aller sonstigen Vorspannungsquellen im ; pannungsbegrenzer.
Ausserdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens der in Übertragungsrichtung letzte lichtleiter des Spannungsbegrenzers ein Richtleiter mit innerer Vorspannung, wie eine Siliziumdiode, ist, der über einen der Einstellung der Begrenzungskennlinie dienenden Widerstand mit dem ändern Richt- eiter des Spannungsbegrenzers auch gleichstrommässig verbunden ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen Amplitudenbegrenzer, dessen Eingang durch einen in Basisschaltung betriebelen Transistor T1 und dessen Ausgang durch einen in der gleichen Schaltung betriebenen Transistor T2 gebildet wird. An den Kollektor des Transistors Tl ist ein Spannungsbegrenzer, bestehend aus den beilen Richtleitern RL1 und RL2, parallel zum Parallelresonanzkreis, bestehend aus der induktivität Li und
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der Kapazität Cl, geschaltet. Widerstandsmässig stark untersetzt, u. zw. mittels einer Kopplungsspule Sp, ist ein Strombegrenzer an den Spannungsbegrenzer angeschaltet. Der Strombegrenzer besteht aus den beiden in den Längszweig des Übertragungsweges gegenpolig eingeschalteten Richtleitern RL3 und RL4, von denen der Richtleiter RL4 auf den Eingang des in Basisschaltung betriebenen Transistors T2 arbeitet.
VondenRichtleitemRLS, RL2 ist zumindest der Richtleiter RL2 ein solcher mit innerer Vorspannung,
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den Kondensator erforderlich, der bei Verwendung von zwei gleichartigenRichtleitern jedoch vorteilhaft entfällt. Derartige Richtleiter haben die Eigenschaft, dass sie im Gegensatz zum üblichen Germanium- gleichrichter bei Betrieb in der Flussrichtung erst bei einer bestimmten an der Diode anliegenden Span- nung einen Stromfluss zulassen, der dann mit relativ grosser Steilheit beginnt. Diese Spannungsquelle ist durch dieDotierung des Halbleitermaterials und die Auswahl des Halbleitermaterials nach Art des Grund- stoffes, wie Silizium, innerhalb gewisser Grenzen veränderbar. Beispielsweise beträgt für einen üblichen
Siliziumgleichrichter dieser Schwellwert für die anzulegendespannung etwa 0, 5 Volt.
Der Richtleiter hat also eine innere Vorspannung und kann deshalb ohne zusätzliche Spannungsquelle im Spannungsbegrenzer verwendet werden. Der Strombegrenzer wird beim Ausführunbsbeispiel mit einem Vorstrom L betrieben, der durch den Vorwiderstand R3 und die damit erzwungene Einströmung bestimmt wird.
Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung kann man sich wie folgt erklären. Der Ausgangswi- derstand bzw. QuellwiderstandR zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Tl ist relativ hoch- ohmig. Dieser Widerstand erfüllt daher sehr gut die für einen Spannungsbegrenzer zu stellende Forderung nach einem hochohmigenQuellwiderstand. Durch die Untersetzung mittels der Spule Sp wird der ebenfalls als hochohmig zu fordernde Ausgangswiderstand Rl des Spannungsbegrenzers auf den für einen Strombe- grenzer zu fordernden niederohmigen Quellwiderstand R2 transformiert.
Dieser Strombegrenzer arbeitet auf den niederohmigen, zwischen dem Emitter und der Basis auftretenden Eingangswiderstand des Transistors T2, womit für den Strombegrenzer auch die Forderung nach einem niederohmigen Lastwiderstand sehr gut erfüllt ist.
Ein Beispiel einer ausgeführten Schaltung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Über den Widerstand R4 erhält der Kollektor des Transistors Tl die für den Betrieb erforderliche Spannung gegenüber der Basis, beispielsweise hat dieser Widerstand einen Wert von 2 kss. Der Spannungsbegrenzer ist über eine Kapazität C4 an den Kollektor des Transistors Tl angeschaltet und liegt einseitig auf dem Potential der Basis, das zugleich das Massepotential ist. Der Strombegrenzer ist galvanisch an eine Anzapfung der Induktivität L1 angeschaltet und erhält seinen Vorstrom io über die beiden Widerstände R3 bzw.
R3', wobei zum Ausgleich der Richtleitertoleranzen eine gleichstrommässige Auftrennung mittels der Kapazität Cl vorgese- hen ist. Über eine Drossel L2 und eine Ankopplungskapazität C3 ist der Transistor T2 an den Ausgang des Strombegrenzers angeschaltet, wobei der Widerstand R5 zur Einstellung der Emitterspannung dieser Stufe im Vergleich zur Basis des Transistors dient. Die Widerstände R3 und R3'können beispielsweise einen Wert von 5 kO haben und die Kapazität Cl einen Wert von 100 pF. Das Widerstands-Übersetzungsverhält- nis U2 wird zweckmässig etwa zwischen 3 und 5 gewählt, entsprechend den Widerstandsverhältnissen üblicher Transistoren.
Die Richtleiter RL1 und RL2 sind Siliziumdioden, während die Richtleiter RL3 und RL4 Germaniumdioden ohne innere Vorspannung sein können.
Die Basisschaltung hat bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung den zusätzlichen Vorteil, dass sie vor allem für ein sehr breites Frequenzband arbeitet, wenngleich mit niedrigerem Verstärkungsfaktor als die Emitterschaltung, die in keinem so grossen Frequenzbereich eingesetzt werden kann, jedoch eine höhere Verstärkung liefert. Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist auch bei der Emitterschaltung - wenn geringere Bandbreiteforderungen gestellt sind, als an sich mit Basisschaltung erreichbar wäre-brauchbar, weil auch dann die Widerstandsverhältnisse etwa gleichartig liegen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Amplitude einer Wechselspannung mit zwei vorzugsweise in Basisschaltung betriebenen, als Eingang und Ausgang des Begrenzers dienenden Transistorstufen, von denen die als Eingang ausgebildete Transistorstufe auf einen Spannungsbegrenzer arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass an den Spannungsbegrenzer (RL1, RL2) transformatorisch ein die als Ausgang dienende Transistorstufe (T2) speisender, an sich bekannter Strombegrenzer (RL3, RL4) derart stark untersetzt angekoppelt ist, dass der Spannungsbegrenzer auf einen hochohmigen Ausgangswiderstand arbeitet und der Strombegrenzer aus einem niederohmigen Quellwiderstand gespeist wird.