DE102007030000A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchstimmung von Resonanzkreisen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Durchstimmung von Resonanzkreisen Download PDF

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    • H03J—TUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J3/00—Continuous tuning
    • H03J3/20—Continuous tuning of single resonant circuit by varying inductance only or capacitance only
    • H—ELECTRICITY
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    • H03J2200/00—Indexing scheme relating to tuning resonant circuits and selecting resonant circuits
    • H03J2200/10—Tuning of a resonator by means of digitally controlled capacitor bank

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Abstract

Die Erfindung ist Vervollkommnung der Erfindung nach Anmeldung 102007025732.7. Nachteile der bekannten Vorrichtung sind die Verkleinerung des Frequenzbereichs der Durchstimmung und die Nichtlinearität der Frequenzskalen wegen des Einflusses der Wicklungskapazitäten. Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass in Vorrichtung nach Anmeldung 102007025732.7 Resonanzkreis aus einem ersten kapazitiven Stromzweig (11), einem Gyrator (12) und einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13) besteht, wobei ein Nichtkommutierungskondensator und 2N Kommutierungskondensatoren, die ersten (11) (oder zweiten (13)) kapazitiven Stromzweig bilden, serienweise verbunden sind, die Kommutationen von Relais mit unterbrechenden Kontakten verwirklicht werden, der erste kapazitive Stromzweig (11) und Eingang des Gyrators (5) parallel verbunden sind, der zweite kapazitive Stromzweig (13) und Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit den Klemmen des Resonanzkreises verbunden sind, wobei die Kapazitäten der Nichtkommutierungskondensatoren C<SUB>0</SUB> und C<SUB>0</SUB>* gleich sind und die Kapazitäten der Kommutierungskondensatoren C<SUB>n</SUB> = 2<SUP>-n</SUP>C<SUB>0</SUB>, C<SUB>n</SUB>* = 2<SUP>-n</SUP>C<SUB>0</SUB>*, n = 1,2, ..., 2N gleich sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich zur Abstimmung von Resonanzkreisen und betrifft insbesondere die diskontinuierliche Abstimmung. Die Erfindung ist Vervollkommnung der Erfindung nach Anmeldung 10 2007 025 732.7.
  • In Anmeldung 10 2007 025 732.7 (Anspruch 3) ist eine der Varianten der Vorrichtung zur Durchstimmung von Resonanzkreisen beschrieben. Diese Vorrichtung besteht aus einem kapazitiven Stromzweig ZC, einem induktiven Stromzweig ZL und der Steuereinheit. Kapazitiver (induktiver) Stromzweig besteht aus eins Nichtkommutierungselement C0(L0) und 2N Kommutierungselementen, die serienweise (parallel) verbunden sind. Bei der Vernachlässigung der Wicklungskapazitäten ist die kleinste Frequenz ωmin = (L0C0)–1/2 gleich, und die größte Frequenz ist ωmax = (22N+1 – 1)ω0 gleich. Mit Rücksicht auf Wicklungskapazitäten verringert sich bedeutend die meiste Frequenz ωmax.
  • Nachteile der bekannten Vorrichtung sind die Verkleinerung des Frequenzbereichs der Durchstimmung und die Nichtlinearität der Frequenzskalen.
  • Zweck der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.
  • Das Problem wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
  • Auf der 1 ist das Blockschaltbild des vorgeschlagenen Durchstimmbaren Resonanzkreises abgebildet.
  • Zweck der Erfindung dadurch gelöst, dass das Blockschaltbild (1) besteht aus
    • – einer Referenzspannungsquelle (1),
    • – einem ersten Mehrwendepotentiometer (2),
    • – einem zweiten Mehrwendepotentiometer (3),
    • – zwei knackstörungsunterdrückenden Kondensatoren (4) und (5),
    • – zwei identischen Schaltungen (6) und (7), die voneinander nur durch die Nummern der Relais (1, 2, ..., N für die Schaltung (7) und N + 1, N + 2, ..., 2N für die Schaltung (6)) sich unterscheiden,
    • – einem ersten kapazitiven Stromzweig (11),
    • – einem Gyrator (12) und
    • – einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13),
    wobei die Schaltung (6) aus
    • – einem Maßstabverstärker (8),
    • – einem Analog-Digital-Umsetzer (9),
    • – N identischen Relais (10) mit zwei unterbrechenden Kontakten bei jedem,
    besteht, wobei
    • – der Ausgang der Referenzspannungsquelle (1) mit den Eingängen des ersten Mehrwendepotentiometers (2) und des zweiten Mehrwendepotentiometers (3) verbunden ist,
    • – die Ausgänge der Mehrwendepotentiometer (2) und (3) mit den Eingängen der Schaltungen (7) und (6) entsprechend verbunden sind,
    • – die knackstörungsunterdrückende Kondensatoren (4) und (5) mit den Eingängen der Schaltungen (7) und (6) parallel entsprechend verbunden sind,
    • – der Eingang der Schaltung (6) mit dem Eingang des Maßstabverstärkers (8) verbunden ist,
    • – der Ausgang des Maßstabverstärkers (8) mit dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9) verbunden ist und
    • – die Ausgänge des Analog-Digital-Umsetzers (9) mit den Relaisspulen K2N, ..., KN+1, KN der Relais (10) verbunden sind,
    • – eins Nichtkommutierungskondensator und 2N Kommutierungskondensatoren, die ersten (11) (oder zweiten (13)) kapazitiven Stromzweig bilden, serienweise verbunden sind,
    • – der erste kapazitive Stromzweig (11) und Eingang des Gyrators (5) parallel verbunden sind,
    • – der zweite kapazitive Stromzweig (13) und Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind,
    • – die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit den Klemmen des Resonanzkreises verbunden sind,
    wobei
    • – die Kapazitäten der Nichtkommutierungskondensatoren C0 und C0 * gleich sind und die Kapazitäten der Kommutierungskondensatoren Cn = 2–n C0 *, Cn * = 2–n C0 *, n = 1, 2, ..., 2N (1)gleich sind.
  • Die Vorrichtung funktioniert folgendermaßen. Die Referenzspannungsquelle (1) mit der Spannung U, der erste Mehrwendepotentiometer (2), der zweite Mehrwendepotentiometer (3) und zwei knackstörungsunterdrückende Kondensatoren (4), (5) bilden den Sollwertsteller „Grobabstimmung" und den Sollwertsteller „Feinabstimmung". Das Ausgangssignal des Sollwertstellers „Grobabstimmung" gelangt auf den Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9) durch den Massstabverstärker (8). Der Maßstabverstärker (8) (im einfachsten Fall ist er den Spannungsfolger) anpasst der Ausgang des zweiten Mehrwendepotentiometers (3) mit dem Eingang des Analog-Digital-Umsetzers (9). Das Eingangssignal des Analog-Digital-Umsetzers (9) kann schließlich als kαU (k = const) aufgezeichnet sein. Es ist proportional zum Drehungswinkel α des Reglers. Auf den Ausgängen beiden Analog-Digital-Umsetzer wird die binare 2N-stellige Kodekombination gebildet. N der jüngeren Zahlenstellen der Kodekombination werden vom Sollwertsteller „Feinabstimmung" vorgegeben, und N der älteren Zahlenstellen werden vom Sollwertsteller „Grobabstimmung" vorgegeben. Die binare Zahl, die der Kodekombination entspricht, ist B2N = b2N22N-1 + ... + b322 + b221 + b120 (2)gleich. Hier sind b2N, ..., b3, b2, b1 0 oder 1 gleich.
  • Bei dem Serienverbinden der Kondensatoren ist die Gleichung 1/C = b2N/C2N + ... + b3/C3 + b2/C2 + b1/C1 + 1/C0, (3)rechtmäßig. Aus Gleichungen (1)–(3) gelten: 1/C = (1 + 2B2N)/C0, 1/C* = (1 + 2B2N)/C0 *. (4)
  • Eingangsimpedanz des Gyrators (5) (Halbleiter-Schaltungstechnik. U. Tietze, Ch. Shenk. 11. Auflage, 1999, S. 833, Abb. 12.39) ist Ze = Rg 2jωC* = jωLe, Le = Rg2C* (5)gleich. Und die Resonanzfrequenz ist ωr = (LeC)–1/2 = (1 + 2BN)(Rg 2C0C0)–1/2 (6)gleich. Dabei: ωmin = ω0 = (Rg 2C0C0 *), ωmax = (22N+1 – 1)ω0. (7)
  • Der Ersatz des induktiven Stromzweigs vom Gyrator mit der kapazitiven Belastung hat erlaubt, das Ziel der Erfindung zu erreichen.
    • 1
    Referenzspannungsquelle,
    2
    erster Mehrwendepotentiometer,
    3
    zweiter Mehrwendepotentiometer,
    4, 5
    zwei knackstörungsunterdrückenden Kondensatoren,
    6, 7
    zwei identischen Schaltungen,
    8
    Maßstabverstärker,
    9
    Analog-Digital-Umsetzer,
    10
    N identischen Relais,
    11
    erster kapazitiver Stromzweig,
    12
    Gyrator,
    13
    zweiter kapazitiver Stromzweig.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Halbleiter-Schaltungstechnik. U. Tietze, Ch. Shenk. 11. Auflage, 1999, S. 833, Abb. 12.39 [0010]

Claims (1)

  1. Durchstimmbarer Resonanzkreis nach Anmeldung 10 2007 025 732.7 (Anspruch 3), dadurch gekennzeichnet, dass Resonanzkreis aus – einem ersten kapazitiven Stromzweig (11), – einem Gyrator (12) und – einem zweiten kapazitiven Stromzweig (13) besteht, wobei – eins Nichtkommutierungskondensator und 2N Kommutierungskondensatoren, die ersten (11) (oder zweiten (13)) kapazitiven Stromzweig bilden, serienweise verbunden sind, – die Kommutationen von Relais mit unterbrechenderen Kontakten verwirklicht werden, – der erste kapazitive Stromzweig (11) und Eingang des Gyrators (5) parallel verbunden sind, – der zweite kapazitive Stromzweig (13) und Ausgang des Gyrators (12) parallel verbunden sind, – die Eingangsklemmen des Gyrators (12) mit den Klemmen des Resonanzkreises verbunden sind, wobei – die Kapazitäten der Nichtkommutierungskondensatoren C0 und C0 * gleich sind und die Kapazitäten der Kommutierungskondensatoren Cn = 2–n C0, Cn * = 2–n C0 *, n = 1, 2, ..., 2Ngleich sind.
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