Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit
Kondensatoren versehenen Anschlüssen.
Gegenstand des schweizerischen Patentes 433 441 ist eine Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Querkondensatoren versehenen Anschlüssen, insbesondere für die Verbindung von Anschlüssen in einem Zeitmultiplexvermittlungssystem, wobei bei den Energie liefernden Anschlüssen den Querkondensatoren parallel liegende Zusatzkondensatoren vorgesehen sind, wobei ferner ein Zusatzkondensator jeweils mit Hilfe eines an den betreffenden Querkondensator angekoppelten Verstärkerelementes aus dessen Betriebsstromquelle während der vor der Übertragung liegenden Zeitspanne derart mit Energie versorgt wird, und wobei an ihm angenähert eine der am Querkondensator angelegten Spannung entsprechende Spannung liegt; so dass bei der jeweils späteren demgegenüber kurz dauernden Energie übertragung die in dem Zusatzkondensator enthaltene Energie sich mit auswirkt.
Der soeben genannten, bekannten Schaltungsanordnung liegt ein allgemeines Prinzip zugrunde. Es handelt sich hier nämlich um eine Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Kondensatoren versehenen Anschlüssen über mindestens einen periodisch betätigbaren Schalter, dessen Betätigungszeit im Verhältnis zur Betätigungsperiode kurz ist, insbesondere in Zeitmultiplex-Fernsprechvermittlungsanlagen, bei welcher Schaltungsanordnung bei zumindest einem Anschluss der Kondensator zu einem wenigstens eine Zusatzreaktanz sowie eine zusätzliche Energiequelle zusammen mit einem Verstärkerelement enthaltenden Zweipol ergänzt ist,
in dem die zusätzliche Energiequelle zusammen mit dem Verstärkerelement während jeder vor einer Energieübertragung liegenden Betätigungsperiode in Abhängigkeit von der einem empfangsseitigen Kondensator zugeführten Energie die Reaktanz des Zweipols derart mit Energie versorgt, dass in dieser Reaktanz eine der dem Kondensator zugeführten Energie entsprechende Energie gespeichert wird.
Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung einer gemäss diesem Prinzip aufgebauten Schaltungsanordnung, die es gestattet, die Anwendungsmöglichkeiten solcher nach dem angegebenen Prinzip arbeitenden Schaltungsanordnungen aufgrund einer besonders zweckmässigen Dimensionierung einer solchen Schaltungsanordnung zu erweitern.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator zu einem Zweipol ergänzt ist, dessen Impedanzfunktion Z(p), mit p = p + jo, jeweils mindestens einen Pol im Bereich
EMI1.1
sowie im Bereich
EMI1.2
der p-Ebene aufweist, wobei T die Betätigungszeit des genannten mit dem Zweipol verbundenen Schalters und T die zwischen einer Betätigung dieses Schalters und der jeweils nächsten Betätigung eines solchen mit dem Zweipol verbundenen Schalters liegende Betätigungsperiode ist, und dass für den genannten Zweipol die Summe der Residuen der im erstgenannten Bereich liegenden Pole dieser Impedanz funktion und der mit einer von 0 und von +1 verschiedenen, positiven,
endlichen Konstante K multiplizierten Residuen der im zweitgenannten Bereich liegenden Pole die v ser lmpedanzfunktion gleich Null ist, wobei K = 1 ist and v einen Spannungsverstärkungsfaktor darstellt, welcher definiert ist als der Quotient jener Spannung, die am als ursprünglich ungeladen betrachteten empfangsseitigen Kondensator am Ende der Betätigungsperiode auftritt, und jener Spannung, die an ihm nach erfolgter Schalterbetätigung am Anfang der nächsten Betätigungsperiode auftritt, gebildet sind.
Die hier angegebene Beziehung zwischen den Resi duen der Pole kann man auch durch folgende Gleichung wiedergeben: LAo + K E At = 0; hierbei stellt Ao jeweils ein Residuum eines im erstgenannten Bereich liegenden Pols dar. Al stellt jeweils ein Residuum eines im zweitgenannten Bereich liegenden Pols dar.
K ist eine Konstante folgender Grösse:
EMI2.1
Diese Konstante K hängt ihrerseits mit dem genannten Spannungsverstärkungsfaktor v zusammen v v - I
Dieser Verstärkungsfaktor v steht in Beziehung zu jener genannten, bereitgestellten Energie, welche der dem Kondensator vorher zugeführten Energie entspricht. Dieser Verstärkungsfaktor v hängt nämlich mit der an dem Kondensator auftretenden Spannung zusammen, vgl. Fig.
3, und zwar in folgender Weise: v U (r v
Hierbei betrifft U(T) jene Spannung, die an dem als ursprünglich ungeladen betrachteten Kondensator am Anfang der Betätigungsperiode entsteht, also sobald ihm durch Energieübertragung eine Energie zugeführt wird.
U(T) betrifft jene Spannung, die am gleichen Kondensator mit Hilfe der genannten zusätzlichen Energiequelle zusammen mit dem Verstärkerelement bis zum Beginn der anschliessenden, nächsten Energieübertragung, d. h. also am Ende der Betätigungsperiode, schliesslich auftritt. Der Verstärkungsfaktor v stellt also jenen Faktor dar, um den diejenige Spannung, welche durch Energieübertragung bzw. durch eine Betätigung eines Schalters am Kondensator zunächst auftritt, mittels der zusätzlichen Energiequelle zusammen mit dem Verstärkerelement bis zur nächsten Betätigung eines Schalters verändert wird, falls der Kondensator ursprünglich ungeladen war. Der Verstärkungsfaktor v betrifft also einen die Spannung des Kondensators ändernden Ausgleichsvorgang, der durch die Energiequelle zusammen mit dem Verstärkerelement bedingt ist.
Aus diesem Verstärkungsfaktor v erhält man also nach der oben angegebenen Gleichung die obengenannte Konstante K.
Die erfindungsgemäss dimensionierte Schaltungsanordnung bringt zunächst einmal den Vorteil mit sich, dass mit Sicherheit die kurzzeitige Energieübertragung in einer Zeitspanne vor sich geht, die kurz gegenüber der jeweiligen Betätigungszeit des Schalters ist, so dass die Betätigungszeit gegebenenfalls auch mehr oder weniger stark schwanken kann, ohne dass ein an die kurzzeitige Energieübertragung sich anschliessender Ausgleichsvorgang, in dem ein dem Betrag der übertragenen Energie entsprechender Betrag an Energie zur Abgabe an den betreffenden Anschluss bereitgestellt - oder auch vernichtet wird, die kurzzeitige Energieübertragung durch Reflexionserscheinungen störend beeinflussen könnte.
Darüber hinaus ergibt sich der weitere Vorteil, dass dieser Ausgleichsvorgang in wesentlichen nach einer Zeitspanne beendet ist, die kurz gegenüber der zwischen einer Betätigung des mit dem Zweipol verbundenen Schalters und der jeweils nächsten Betätigung eines solchen mit dem Zweipol verbundenen Schalters liegenden Betätigungsperiode T und damit kurz gegenüber jener Zeit ist, die bis zur Beendigung der Abgabe von Energie an den betreffenden Anschluss bzw. Aufnahme von Energie von dem betreffenden Anschluss zur Verfügung steht, so dass selbst bei mehr oder weniger starken Schwankungen der momentanen Betätigungsperiode T der Ausgleichsvorgang und die Energieweitergabe an den betreffenden Anschluss praktisch abgeschlossen sind und somit auch in dieser Hinsicht unerwünschte Energierückübertragungen, d. h. Reflexionen, vermieden werden.
Zugleich ist sichergestellt, dass die während der jeweiligen kurzzeitigen Schliessung des periodisch betätigbaren Schalters zu übertagende Energie tatsächlich auch übertragen und an den betreffenden Anschluss weitergegeben wird, wobei in jedem Falle auch die Proportionalität zwischen dieser übertragenen Energie und der in dem genannten Ausgleichsvorgang zusätzlich bereitgestellten Energie gewahrt bleibt.
Mit der Wahl der erwähnten Konstante K wird dabei der Verstärkungsfaktor, d. h. das Verhältnis zwischen der während der Energieübertragung am Zweipol auftretenden Zweipolspannungsänderung und der dann bis zum Ende des erwähnten Ausgleichsvorganges erreichten Zweipolspannungsänderung, festgelegt. Die Konstante K erhält in weiterer Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung zweckmässigerweise einen Wert, der grösser als +'k ist, womit in jedem Falle eine Energieverstärkung erzielt wird.
Insbesondere wird bei einer Wahl einer Konstanten K, die grösser als list, ein Ver stärkungsfaktor erzielt, der grösser als + ist, während bei einer Wahl der Konstanten K, deren Grösse kleiner als +1 ist, ein Verstärkungsfaktor erzielt wird, der negativ ist; die genannte, am Zweipol während der Energieübertragung auftretende Spannungsänderung weist dann das entgegengesetzte Vorzeichen von der dann bis zum Ende des Ausgleichsvorganges vorhandenen Spannungsänderung auf.
Handelt es sich insbesondere um eine impulsweise Energieübertragung zwischen gleichartigen, mit Querkondensatoren versehenen Anschlüssen, so erhält die erwähnte Konstante K zweckmässigerweise zumindest angenähert den Wert +2 oder +213; hiermit wird dann erreicht, dass ein an sich bei dem Energieaustausch zwischen solchen Kondensatoren auftretender Verlust von Energie wieder ausgeglichen wird, so dass an den empfangsseitigen Anschluss gerade soviel Energie weitergegeben wird, wie vor der kurzzeitigen Energieübertragung an den sendeseitigen Kondensator angeliefert worden war.
Die Erfindung bringt übrigens noch den besonderen Vorteil mit sich, dass der Zweipol, zu dem der erwähnte Kondensator ergänzt ist und dessen Impedanz durch eine Funktion der angegebenen Art bestimmt ist, im einzelnen durch eine Vielzahl von Schaltungskonfigurationen realisiert werden kann, so dass auch in dieser Hinsicht der Anwendungsbereich der erfindungsgemäss ausgebildeten Schaltungsanordnung erweitert wird und diese Schaltungsanordnung durch Wahl der jeweiligen Schaltungskonfiguration gegebenenfalls auch noch weiteren Forderungen angepasst werden kann.
Der Zweipol kann beispielsweise in an sich bekannter Weise (vergleiche Cauer Theorie der linearen Wechselstromschaltungen ), als eine Reihenschaltung von jeweils einem Pol entsprechenden RC-Parallelgliedern gebildet sein, in denen jeweils die Kapazität Cv gleich dem Reziprokwert des Residuums Av dieses Poles ist und der Widerstand Rv gleich dem Quotienten aus dem Residuum Av und derjenigen Frequenz p = p, bei der der betreffende Pol der Impedanzfunktion Z(p) liegt. Eine besonders einfache und zweckmässige RC-Schaltung erhält man, wenn die den Zweipol bestimmende Funktion Z(p) gerade nur einen Pol bei der Frequenz p = 0 und gerade nur einen Pol im zweitgenannten Bereich aufweist, wie dies später auch noch im einzelnen erläutert werden wird.
Es sei in diesem Zusammenhang besonders bemerkt, dass die Erfindung es gestattet, den Zweipol so zu dimensionieren, dass die Kondensatoren keine Kapazitäten unerwünscht extremer Grössenanordnungen aufzuweisen brauchen. Es ist aber auch möglich die im Zweipol enthaltenen Reaktanzen ganz oder teilweise als Induktanzen auszubilden.
Nachdem erfindungsgemäss der bei einem Anschluss vorgesehene Kondensator zu einem solchen Zweipol ergänzt ist, dessen Impedanz durch eine Funktion Z(p) bestimmt ist, bei der die Summe der Residuen der im erstgenannten Bereich liegenden Pole und der mit einer durch den Quotienten aus einem gewünschten Verstärkungsfaktor und dem um 1 verringerten Verstärkungsfaktor gebildeten, und von 0 und von +1 verschiedenen, positiven, endlichen Konstante multiplizierten Residuen der im erstgenannten Bereich liegenden Pole gleich Null ist, wird man zumindest in einem der Bereiche Residuen positiven Vorzeichens und zumindest in dem jeweils ande ren Bereich Residuen negativen Vorzeichens haben, wobei dann die den betreffenden Polen entsprechenden Impedanzen auch negative Kapazitäten bzw. Induktivitäten und negative Widerstände aufweisen können.
Solche negativen Impedanzen lassen sich in an sich bekannter Weise mit Hilfe von sogenannten Impedanzkonvertern realisieren. Dabei bildet dann zweckmässigerweise in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das in dem Zweipol enthaltene Verstärkerelement zusammen mit der zusätzlichen Energiequelle einen Bestandteil eines solchen Impedanzkonverters.
Anhand der Zeichnungen sei die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Dabei verdeutlicht Fig. 1 das schaltungstechnische Prinzip, das der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung zugrunde liegt. Fig. 2 zeigt die Bereiche der p-Ebene, in der die Pole der den erfindungsgemäss vorgesehenen Zweipol bestimmenden Impedanzfunktion zu liegen haben. Die Fig. verdeutlicht verdeutlich die
Funktionsweise einer in der erfindungsgemässen Weise ausgebildeten Schaltungsanordnung. Fig. 4 zeigt einen einfachen und zweckmässigen Aufbau eines Zweipols, zu dem der Kondensator eines an der Energieübertragung beteiligten Anschlusses erfindungsgemäss ergänzt ist. Fig.
5 verdeutlicht die konkrete Realisierung eines solchen Zweipols gemäss Fig. 4 mit Hilfe eines Widerstandskonverters. Die Fig. 6 und 7 lassen dabei unterschiedliche Möglichkeiten des schaltungstechnischen Aufbaues im einzelnen erkennen. Wie bereits erwähnt, verdeutlicht die Fig. 1 das der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung zugrunde liegende, schaltungstechnische Prinzip der impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Kondensatoren versehenen Anschlüssen. In der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung sind zwei Anschlüsse AG und Av vorgesehen, die jeweils mit einem Kondensator COG bzw.
C0y versehen sind und zwischen denen eine Energieübertragung über einen periodisch betätigbaren Schalter S möglich ist. Der Kondensator COG liegt quer zum Anschluss AG, und der Kondensator Cov liegt quer zum Anschluss Av. Von dem Anschluss AG her möge eine langsam vor sich gehende Aufladung des Kondensators COG erfolgen; wenn dann kurzzeitig der Schalter S geschlossen wird, wird entsprechend dem Ladungszustand des Kondensators COG Energie zu dem Kondensator Cov hin übertragen, von wo aus dann die Energie z. B. über ein Tiefpassfilter langsam zu dem Anschluss Av hin weitergeleitet werden kann.
Wie in Fig. 1 angedeutet ist, sind die beiden Kondensatoren CoG und Cov jeweils zu einem wenigstens eine Zusatzreaktanz sowie eine zusätzliche Energiequelle zusammen mit einem Verstärkerelement enthaltenden Zweipol ergänzt. Lässt man indessen zunächst einmal die die Kondensatoren CoG und Cov jeweils zu einem solchen Zweipol ergänzenden Parallelschaltungen KG und Kv ausser Betracht, so hat eine (nicht allzu) kurzzeitige Schliessung des periodisch betätigbaren Schalters S lediglich zur Folge, dass vor einem Schliessen des Schalters S etwa unterschiedliche Kondensatorspannungen der beiden Kondensatoren CoG und Cov sich einander angleichen.
Nimmt man beispielsweise an, dass die beiden Kondensatoren COG und Cov gleiche Kapazitäten haben und dass zunächst der Kondensator COG geladen und der Kondensator Cov entladen ist, so geht bei einem kurzzeitigen Schliessen des Schalters S die halbe Ladung des Kondensators COG auf den Kondensator Cov über, womit dann beide Kondensatoren die gleiche Spannung von der halben Grösse der ursprünglich am Kondensator COG auftretenden Spannung aufweisen und jeweils ein Viertel der ursprünglich im Kondensator CoG gespeicherten Energie speichern; die restliche Hälfte der Energie ist in nie ganz zu vermeidenden Widerständen des den Schalter S enthaltenden Energieübertragungsweges vernichtet worden.
Nur ein Viertel der ursprünglich vom Anschluss AG her gelieferten Energie kann also zum Anschluss Av hin weitergeleitet werden. In entsprechender Weise arbeitet die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 dann auch in der umgekehrten Übertragungsrichtung.
Damit nun ein grösserer Energiebetrag, insbesondere so viel Energie, wie ursprünglich von dem Anschluss AG her dem Kondensator CoG zugeführt worden war, nach der impulsweisen Energieübertragung auch zum Anschluss Av hin weitergeleitet werden kann, sind nun in der Schaltungsanordnung nach Fig.
1 zunächst einmal die Kondensatoren CoG und Cov durch die schon erwähnten Parallelschaltungen KG und Kv jeweils zu einem wenigstens eine Zusatzreaktanz sowie eine zusätzliche Energiequelle zusammen mit einem Verstärkerelement enthaltenden Zweipol ergänzt, in dem die zusätzliche Energiequelle zusammen mit dem Verstärkerelement während der vor der Energieübertragung liegenden Zeitspanne in Abhängigkeit von der dem Kondensator zugeführten Energie die Reaktanzen des Zweipols derart mit Energie versorgt, dass in solchen Reaktanzen eine der Energiezuführung bzw. -entnahme entsprechende Energie bereitgestellt wird, die sich dann bei der anschliessenden kurzzeitigen Energieübertragung mitauswirkt.
Wie eine solche Energiebereitstellung vor sich gehen kann, wird bereits in der schweizerischen Patentschrift 433 441 beschrieben, so dass an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen zu werden bracht. Es sei lediglich erwähnt, dass in der genannten Patentschrift eine entsprechende Schaltung angegeben ist, die es gestattet, im Zuge einer kurzzeitigen Energieübertragung über den impulsweise geschlossenen Schalter eine Ladung gerade von der vollen Grösse der zuvor auf dem Kondensator COG befindlichen Ladung zu übertragen und im Ergebnis auch dem Kondensator Cov eine Ladung dieser Grösse zuzuführen.
Grundsätzlich können die Kondensatoren COG und Cov der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 aber auch zu Zweipolen ergänzt sein, in denen mehr oder auch weniger Energie bereitgestellt wird, als insbesondere vom Anschluss AG zum Kondensator COG geliefert wird.
In jedem Falle wird nach Lieferung einer bestimmten Energie vom Anschluss AG zum Kondensator CoG hin und nach impulsweiser Energieübertragung durch kurzzeitiges Betätigen des Schalters S die Weitergabe eines gleich grossen oder bei Bedarf auch grösseren - oder auch kleineren Energiebetrages zum Anschluss Av hin, bzw.
in der Gegenrichtung bei Lieferung von Energie durch den Anschluss Av zum Anschluss AG hin, dadurch ermöglicht, dass in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 die Kondensatoren COG und Cov jeweils in der erfindungsgemässen' Weise zu einem solchen Zweipol ergänzt sind, dessen Impedanz durch eine Funktion Z(p) mit p = p + jw bestimmt ist, die bei einer jeweiligen Betätigungszeit T und Betätigungsperiode T des Schalters S jeweils mindestens einen Pol im erstgenannten Bereich der p-Ebene sowie im zweitgenannten Bereich der p-Ebene aufweist, wobei die Summe der Residuen der im erstgenannten Bereich liegenden Pole und der mit einer durch den Quotienten aus dem gewünschten,
nämlich dem Verhältnis der zum Kondensator gelieferten zu der von ihm weitergegebenen Energie entsprechenden Verstärkungsfaktor und dem um 1 verringerten Verstärkungsfaktor gebildeten, von 0 und von +1 verschiedenen, positiven, endlichen Konstante K multiplizierten Residuen der im zweitgenannten Bereich liegende Pole gleich Null ist.
Ein in dieser Weise bemessener Zweipol spricht auf eine impulsweise Energiezuführung durch kurzzeitiges Schliessen des Schalters S in der Weise an, dass sich an ihm während des Energieübertragungsvorganges eine der übertragenen Energie entsprechende und der Summe der Residuen proportionale Spannung U(T) ausbildet, die dann unmittelbar im Anschluss an den Energieübertragungsvorgang stetig in einen der Summe der Residuen lediglich des erstgenannten Bereiches der p-Ebene proportionalen, praktisch zeitunabhängigen Spannungswert U(T) übergeht. Eine dieser letztgenannten Spannung U(T) entsprechende Energie steht dann zur Weitergabe an den Anschluss Av zur Verfügung.
Durch passende Wahl der erwähnten Konstante K = v-1, worin v = U(T) der gewünschte Verstärkungsfaktor ist, kann dabei erreicht werden, dass der Betrag der zum Anschluss Ay weitergeleiteten Energie bzw. grösser oder kleiner als dieser Betrag ist.
Dabei hat die positive Konstante K endlich und von Null verschieden zu sein, da andernfalls jeweils einer der beiden erwähnten Bereiche keinen Pol enthalten würde; mit Rücksicht auf die Stabilität des Zweipols hat ferner die Konstante von +1 verschieden zu sein.
Wie die Fig. 3 zeigt, kann die sich schliesslich einstellende Spannung U( > ein der Spannung U(T) entgegengesetztes Vorzeichen besitzen. Dies ist der Fall, wenn die Konstante K einen positiven Wert erhält, der kleiner als +1 ist. In diesem Fall wird also unter Zuhilfenahme von durch die Energiequelle des Verstärkerelementes des Zweipols gelieferter Energie nicht nur erreicht, dass in dem sich an die kurzzeitige Energieübertragung anschliessenden Ausgleichsvorgang gegebenenfalls eine Verstärkung erzielt wird, sondern dass zugleich die sich schliesslich einstellende Spannung U(T) das umgekehrte Vorzeichen wie die Spannung U(T) besitzt. Eine solche Vorzeichenumkehr ist insbesondere dann von Vorteil, wenn ohnehin eine Umladung des bei dem betreffenden Anschluss vorgesehenen Kondensators erforderlich ist, wie dies z. B.
in einer bereits im deutschen Patent 1 284 473 beschriebenen Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäss dem schweizerischen Patent 433 441 der Fall ist.
Der in Fig. 3 gestrichelt angegebene Bereich des Spannungsverlaufes zwischen dem Zeitpunkt T, an welchem die Betätigung des Schalters beendet ist, und jenem Zeitpunkt, an welchem sich die endgültige, praktisch zeitunabhängige Spannung U(T) eingestellt hat, verläuft entweder nach Art einer Exponentialfunktion, wie hier dargestellt, oder auch nach Art von abklingenden sinusförmigen Schwingungen, welche zu jenem Zeitpunkt, bei dem der in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Spannungsverlauf beendet ist, ebenfalls ihrerseits praktisch völlig abgeklungen sind, was durch eine erfindungsgemässe Dimensionierung des Zweipols zu erreichen ist.
Die Bereiche, in denen die Pole der Impedanzfunktion des erfindungsgemäss ausgebildeten Zweipols zu liegen haben, sind in der schematisch die p-Ebene zeigenden Fig.
2 durch Schraffur hervorgehoben. Fig. 2 zeigt solche Pole beispielsweise mit den durch Kreuze bezeichneten Polen PO1, P02, P11, P12 und PR3. Im erstgenannten Bereich besitzen die Pole einen Abstand vom Nullpunkt, der viel kleiner als 1/T ist. Im zweitgenannten Bereich besitzen die Pole von der reellen p-Achse einen Abstand, der viel kleiner als l/T ist und von der imaginären p-Achse einen Abstand, der gross gegen iTr ist. und klein gegen lit ist. Alle Pole liegen in der linken Halbebene bzw. auf deren Rand.
Die Grösse der zugehörigen Residuen wurde bereits oben angegeben; es muss gelten E Ao + K E A, = O, worin Ao jeweils ein Residuum eines im zweitgenannten Bereich liegenden Pols und Al jeweils ein Residuum eines im zweitgenannten Bereich liegenden Pols darstellt.
Eine zweckmässige Weiterbildung des erfindungsgemässen Zweipols erreicht man dadurch, dass alle Pole auf der reellen Achse der linken Halbebene der p-Ebene liegen, wodurch einerseits erreicht wird, dass die Spannung am Zweipol-während des Ausgleichsvorganges entsprechend der Darstellung in Fig. 3 exponentiell verläuft und wodurch andererseits erreicht wird, dass der Zweipol durch in integrierter Bauweise herstellbare Widerstände, Kapazitäten und Verstärkerelement realisiert werden können. Eine weitere, zweckmässige Ausge taltung des erfindungsgemässen Zweipols erreicht real, dadurch, dass man überhaupt nur je einen einzigen Pol in jedem der beiden in Fig. 2 angegebenen Bereiche vorsieht. Insbesondere kann dabei zweckmässigerweise der im erstgenannten Bereich liegende Pol so gewählt werden, dass er im Nullpunkt der p-Ebene liegt.
Dadurch, dass man, wie angegeben, nur je einen Pol in jedem der Bereiche vorsieht, erhält man besonders einfache Schaltungsanordnungen für den erfindungsgemässen Zweipol, Dadurch, dass man den einen Pol in genannter Weise in den Nullpunkt legt, erreicht man zusätzlich, dass die am Ende des Ausgleichsvorgangs sich einstellende Zweipolspannung U(T) lange Zeit aufrechterhalten bleibt, so dass gegebenenfalls die nächste Betätigung eines mit dem Zweipol verbundenen Schalters, über den die dann im Zweipol zur Verfügung stehende Energie weiterzuübertragen ist, erst nach entsprechend langer Zeit zu erfolgen braucht.
Fig. 4 zeigt eine einfache und zweckmässige Möglichkeit, einen Zweipol zu realisieren, welcher nur je einen Pol in jedem der beiden in Fig. 2 angegebenen Bereiche besitzt, wobei der eine der beiden Pole im Nullpunkt der p-Ebene liegt. Gemäss Fig. 4 enthält der Zweipol den Querkondensator Co des an der Energieübertragung betet ligten Anschlusses A sowie ein ihn ergänzendes RC-Netzwerk C1, C3 und R, bestehend aus einem RC-Parallelglied
R, C3 und einem dazu in Serie geschalteten, einfachen C-Glied Cl. Dieser Zweipol ist bestimmt durch eine Funk tion
Z(p)=A;
;+ A
P P-PI'
Die Impedanzfunktion Z(p) dieses Zweipols hat also ge rade einen Pol im erstgenannten Bereich bei der Fre quenz p = 0 und gerade einen Pol im zweitgenannten Be reich p= p. Das Residuum des bei p = 0 liegenden Poles hat den Wert
Ao=
CO + Ct den auch als elektronische Schalter ausgebildete Schalter S nicht durch Vorspannungen in ihrer Wirkungsweise beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäss aufgebaute Schaltungsanordnung kann in Abweichung von den vorstehenden Erläuterungen auch dahingehend abgewandelt werden, dass in einer solchen Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Kondensatoren versehenen Anschlüssen ein Zweipol, dessen Impedanz durch eine Funktion Z(p) mit den oben angegebenen Eigenschaften bestimmt ist, dem betreffenden Kondensator CO parallelgeschaltet wird. Eine solche Parallelschaltung eines solchen Zweipols zu dem Kondensator CO ist dann zweckmässig, wenn der betreffende Anschluss mit einem Kondensator CO vernachlässigbar kleiner Kapazität versehen ist. Hierbei kann es sich insbesondere auch nur um die nie ganz zu vermeidende Eigenkapazität der betreffenden Anschlussleitung handeln.
Die Anschlussleitung kann dabei z. B. über ein Tiefpassfilter zu einer als Generator und/oder Verbraucher wirkenden Schaltung hinführen, wobei dann diese Schaltung relativ langsam Energie zu dem betreffenden Zweipol hin liefert, die dann von dort im Zuge der kurzzeitigen Energieübertragung weiter zu übertragen ist, bzw. solche weiterübertragene Energie relativ langsam von dem Zweipol her aufnimmt. Es ist aber auch möglich, dass der betreffende Anschluss seinerseits ebenfalls in einem Vorgang einer kurzzeitigen Energieübertragung weiterzuübertragende Energie anliefert, in umgekehrter Richtung zu dem Zweipol hin übertragene Energie von dorthin aufnimmt. Der Anschluss AG bzw. Av in Fig. 1 kann dazu seinerseits wiederum einen impulsweise zu betätigenden Schalter enthalten, womit dann also jeweils zwei solche impulsweise betätigte Schalter mit ein und demselben Zweipol verbunden sind.
Die zwischen einer Betätigung des mit dem Zweipol verbundenen Schalters S (vgl. Fig. 1) Fig. 1) und der jeweils nächsten Betätigung eines solchen mit dem betreffenden Zweipol verbundenen Schalters liegende, oben angegebene Betätigungsperiode r ist dann gegebenenfalls diejenige Zeitspanne, die zwischen dem Betätigungszeitpunkt des Schalters S und dem darauffolgenden bzw. vorangehenden Betätigungszeitpunkt des in dem betreffenden Anschluss AG bzw. Av vorgesehenen Schalters liegt.
In diesem Zusammenhang sei besonders bemerkt, dass bereits in dem deutschen Patent 1 284 473 eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäss dem schweizerischen Patent 433 441 bildende Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Kondensatoren versehenen Anschlüssen über mindestens einen periodisch betätigbaren Schalter beschrieben ist, bei der ein solcher Kondensator gleichzeitig mit einem weiteren solchen periodisch impulsweise betätigbaren Schalter verbunden ist (vgl. Fig. 1 des deutschen Patentes 1 284 473).
Es handelt sich hierbei um eine Schaltungsanordnung zur impulsweisen Energieübertragung zwischen mit Querkondensatoren versehenen Anschlüssen, in welcher bei den Energie liefernden Anschlüssen den Querkondensatoren parallel liegende Zusatzkondensatoren vorgesehen sind und ein Zusatzkondensator jeweils mit Hilfe eines an den betreffenden Querkondensator angekoppelten Verstärke elementes während der vor der Übertragung liegenden Zeitspanne aus der Betriebsstromquelle des Verstärkereiementes derart mit Energie versorgt wird, dass an ihm stets eine Spannung liegt, welche der am Querkondensator angelegten Spannung entspricht, wobei sich bei der jeweils späteren,
demgegenüber kurz dauernden Energie übertragung die im Zusatzkondensater enthaltene Energie Das Residuum des bei p = p liegenden Poles hat den Wert
C2 ¯ (cm + Cl) (COCI + COC3 + -(C0 dabei den Wert -(Co $ C1) p hat dabei den Wert R(C0C1 + C,C, + C1C3)
R(CoCl + COC3 + CIC3) Hierbei ist pl so zu wählen, dass die Bedingung -1 -1 ¯ Cpl < ¯ eingehalten ist; die Residuen Ao und A1, für deren Dimensionierung im übrigen die mit dem Zweipol zusammenhängende Schaltungsanordnung, insbesondere der zugehörige Anschluss, massgebend ist, sind in ihrem gegenseitigen Verhältnis so zu wählen, dass die Bedingung Ao + KA, = O erfüllt ist.
Aus dieser Bedingung folgt, dass ein grösserer Energiebetrag, als im Zuge der impulsweisen Energieübertragung über den Schalter S dem Kondensator CO zugeführt worden war, nur dann an den betreffenden Anschluss A weitergeleitet werden kann, wenn das Residuum Ao oder das Residuum Al negativ ist. Wie sich aus den angegebenen Beziehungen für die Grösse des Residuums und der betreffenden Frequenz der Polstelle einerseits und für die Kapazität und des Widerstandes des betreffenden RC-Parallelgliedes andererseits ergibt, kann man die erfindungsgemässe Dimensionierung einer Schaltungsanordnung nach Fig. 4 grundsätzlich z.
B. dadurch erreichen, dass man eine Reaktanz Cl mit einer entsprechend hohen negativen Kapazität vorsieht oder in dem RC-Parallelglied eine Reaktanz C3 mit einer entsprechenden negativen Kapazität sowie eine Resistanz R mit einem entsprechenden negativen Widerstand vorsieht. Eine solche Ausbildung der Schaltungsanordnung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Kondensator CO mit positiver Kapazität fest vorgegeben ist. Die erforderlichen negativen Impedanzen können in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Impedanzkonverters erzeugt werden, wie dies schematisch in Fig. 5 für das RC-Parallelglied angedeutet ist. Der Impedanzkonverter ist in Fig. 5 mit NIC bezeichnet.
Dabei bildet in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das im Zweipol enthaltene Verstärkerelement zusammen mit der zusätzlichen Energiequelle einen Bestandteil dieses Impedanzkonverters.
In den Fig. 6 und 7 sind zwei konkrete Ausführungsbeispiele derartiger Schaltungen mit an sich bekannten Impedanzkonvertern dargestellt, wobei hier die Konfiguration der Schaltungsanordnung nach Fig. 5 realisiert ist. Es sei jedoch bemerkt, dass auch andere Impedanzkonverter vorgesehen sein können, wobei gegebenenfalls auch durch entsprechende Änderung der Schaltungsanordnung erreicht werden kann, dass nicht das RC-Parallelglied, sondern das dazu in Reihe liegende Glied Cl mit einer negativen Impedanz wirksam ist.
Die Ausgestaltung des Zweipols gemäss Fig. 5 bis 7 besitzt insbesondere die oft vorteilhafte Eigenschaft, dass den Klemmen durch die Energiequelle des Verstärkerelementes keine Gleichspannung als Vorspannung aufgeprägt wird, weswegen hier eine solche Vorspannung bei dem Entwerfen von gleichzeitig mehrere erfindungsgemässe Zweipole enthaltenden Schaltungsanordnungen nicht berücksichtigt zu werden braucht; insbesondere wer mit auswirkt, wobei diese Schaltungsanordnung zu einem Kondensatoren aufweisenden Reaktanznetzwerk gehört, in welchem durch Schalter gesteuerte Energieübertragungen zwischen zugehörigen Kondensatoren stattzufinden haben und die davon betroffenen Kondensatoren mit Zusatzkondensatoren versehene Querkondensatoren sind.
Eine solche Schaltungsanordnung erfährt ebenfalls eine zweckmässige Weiterbildung, wenn in ihr erfindungsgemäss der genannte Kondensator zu einem solchen Zweipol ergänzt ist, dessen Impedanz durch eine Funktion Z(p) bestimmt ist, deren Frequenzen der Polstellen und deren Residuen den oben angegebenen Bedingungen genügen.