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Rückkopplungsnetzwerk mit frequenzabhängigem Übertragungsfaktor für RC-Generatoren
Die Erfindung betrifft ein Rückkopplungsnetzwerk mit frequenzabhängigem Übertragungsfaktor für RC-Generatoren, bestehend aus einem überbrückten T-Glied mit zwei gleichgrossen Kapazitäten im Längszweig und je einem Widerstand im Querzweig und imüberbrückungszweig, mit einem Dämpfungsmaximum von konstantem Betrag, dessen Frequenzlage jedoch durch gleichzeitige Variation der beiden Kapazitäten veränderbar ist.
Die bekannten RC-Generatorschaltungen enthalten im allgemeinen zwei Rückkopplungsnetzwerke, nämlich ein Mit- und ein Gegenkopplungsnetzwerk. Das Mitkopplungsnetzwerk wird meist mit einem frequenzunabhängigen Übertragungsfaktor ausgeführt, während das Gegenkopplungsnetzwerk bei einer bestimmten Frequenz ein Dämpfungsmaximum aufweist. Durch geeignete Dimensionierung der RC-Generatorschaltung kann man erreichen, dass die Mitkopplung die ihr entgegenwirkende Gegenkopplung gerade nur im Dämpfungsmaximum des Gegenkopplungsnetzwerkes überwiegt, so dass die Schaltung mit einer von der Lage des Dämpfungsmaximums abhängigen Frequenz schwingt.
Häufig wird als Gegenkopplungsnetzwerk das in Fig. l gezeigte, überbrückte T-Glied verwendet.
Es besitzt im Längszweig zwei gleich dimensionierte Kondensatoren C+, im Querzweig einen Wider-
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sitzt bei Quellwiderstand Null und Leerlauf ein Dämpfungsmaximum bei der Kreisfrequenz
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und ausserdem den Phasenwinkel Null zwischen Ein- und Ausgang. Es besitzt weiters die wichtige Eigenschaft, dass bei gleichzeitiger und gleichartiger Variation der beiden Kapazitäten C+ nur die Frequenzlage desDämpfungsmaximums geändert wird, während sein nur vom Faktor n bestimmter Betrag konstant bleibt.
Damit, wie bei einemNF-Generator wünschenswert, die Frequenz f,, kontinuierlich verändert werden kann, werden zwei kapazitätsgleiche Drehkondensatoren mechanisch gekoppelt und an die Stelle der beiden festen Kapazitäten C+ geschaltet. Die maximalen Kapazitätswerte eines handelsüblichen einzelnen Drehkondensators liegen bei etwa 500 pF. Um mit einer Kapazität von C+ = 500 pF eine Schwingfrequenz von z. B. fn = 30 Hz zu erreichen, müsste ein Widerstand von R1 = 10, 6 MOhm verwendet werden. Diese hohen Widerstandswerte sind in der Praxis sehr störend.
Man versuchte sie daher zu vermeiden, indem man mehrere mechanisch gekoppelte Drehkondensatoren zur Erzielung einer höheren Kapazität für C+parallelschaltet. Die zulässigen räumlichen Abmessungen für die Gesamtheit dieser Kapazitäten sind jedoch beschränkt.
Es stellt sich also die Aufgabe, eine Schaltung anzugeben, die bei gleicher Kapazität der Drehkondensatoren und vorgegebener Frequenzlage des Dämpfungsmaximums geringere Widerstandswerte als
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die sich in einer Schaltung nach Fig. 1 ergebenden erlaubt. Die wesentlichen sonstigen Eigenschaften des Filters sollen jedoch erhalten bleiben.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass parallel zum Überbrückungswiderstand eine Kapazität geschaltet ist, die im Gleichlauf mit den im Längszweig liegenden Kapazitäten ver- änderlich ausgeführt ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überbrückungskapazität immer doppelt so gross wie eine der im Längszweig liegenden Kapazitäten ist.
Es ist also bei der Erfindung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Schaltung noch die Kapazität Cl parallel zum Widerstand nR dazugekommen. Tatsächlich ist jedoch dieser Mehraufwand nur scheinbar, denn bei gleicher Gesamtkapazität und damit korrespondierendem Raumbedarf wie in der Schaltung nach Fig. 1 kommt man in der erfindungsgemässen Schaltung mit einem geringeren Widerstand R aus.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Schaltung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 2 zeigt die erfindungsgemässe Schaltung, Fig. 3 die Aufspaltung der erfindungsgemässen Schaltung in der Symmetrieebene. Fig. 4 zeigt die beiden entsprechenden Zweipole gemäss dem Symmetrietheorem von Bartlett und Fig. 5 schliesslich zeigt das gemäss dem Symmetrietheorem von Bartlett aus diesen Zweipolen gebildete äquivalente Kreuzglied.
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Fig. 2Kapazitäten --C und C1-- sind mechanisch gekoppelt und werden im Gleichlauf durchgestimmt.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Schaltung lässt sich anschaulich folgendermassen erklären : Da der Vierpol, einen solchen stellt ja auch die erfindungsgemässe Schaltung dar, aus zwei spiegelbildlich gleichen Hälften besteht, gilt für ihn das Symmetrietheorem von Bartlett ; man erhält den Zweipol mit dem Scheinwiderstand-ZI-, indem man den Vierpol in der Symmetrieebene aufteilt und in einer Hälfte die dort entstehenden freien Pole kurzschliesst. Ebenso erhält man --Z2-- als Scheinwiderstand des halben Vierpols, wenn man die freien Pole der Symmetrieebene offen lässt. Fig. 3 zeigt diese Aufteilung, während Fig. 4 diese Zweipole-ZI und Z2-- zeigt. Da die Auftrennung in der Symmetrie-
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dem ursprünglichen Vierpol äquivalenten Kreuzgliedes.
Es kann mathematisch gezeigt werden, dass bei der erfindungsgemässen Schaltung das Dämpfungsmaximum bei der Kreisfrequenz
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auftritt und sein Betrag unabhängig von der jeweiligen Abgleichfrequenz ist, wenn-C undCl-bei
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gangsspannung ist bei der Frequenz --0-- gleich Null.
Praktisch hat es sich erwiesen, dass der Widerstand --R-- in der erfindungsgemässen Schaltung gegenüber dem Widerstand-Rl-nach Fig. l für eine vorgegebene Gesamtkapazität und Frequenzlage des Dämpfungsmaximums dann am geringsten sein kann, wenn Cl = 2C gewählt wird.
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