DE1055051B - Magnetic tilting amplifier with push-pull behavior - Google Patents

Magnetic tilting amplifier with push-pull behavior

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DE1055051B
DE1055051B DES55300A DES0055300A DE1055051B DE 1055051 B DE1055051 B DE 1055051B DE S55300 A DES55300 A DE S55300A DE S0055300 A DES0055300 A DE S0055300A DE 1055051 B DE1055051 B DE 1055051B
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DE
Germany
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control
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switching
amplifiers
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DES55300A
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German (de)
Inventor
Herbert Poppinger
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/45—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of non-linear magnetic or dielectric devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Kippverstärker mit Gegentaktverhalten. Es ist bekannt, magnetische Kippverstärker mit Gegentaktverhalten unter Verwendung von vier Magnetkernen und vier Gleichrichtern aufzubauen. Mit derartigen Magnetverstärkern sind auch bei Steuereinrichtungen mit Steuerungsumkebr gute Erfolge erzielt worden. Weiterhin ist es bekannt, Hailbwellenverstärker aufzubauen, bei denen gegenüber den vorbeschriebenen Verstärkern nur zwei Gleichrichter benötigt werden. Mit letzterem wird der Aufwand an Schaltelementen herabgesetzt, es kann jedoch nicht vermieden werden, daß diese wie alle bekannten Verstärkerschaltungen sowohl gegen Temperatur-, als auch gegen Frequenz- und Spannungsschwankungen empfindlich sind, daß demnach bei diesen Schaltungen zusätzlich für Wärmekonstanz ebenso wie für Frequenz- und Spannungskonstanz, insbesondere der Speisespannung, Sorge getragen wenden muß. Eine wesentliche Rolle bezüglich der Temperaturabhängigkeit spielen die Gleichrichter, da diese insbesondere bezüglich des Temperaturganges nur in den seltensten Fällen eine so große Gleichartigkeit haben, daß Temperaturschwankungen in die Sperr- und Durchlaßeigenschaften dieser Gleichrichter nicht unterschiedlich eingehen. Die Nachteile der vo-rgenannten Schaltungen machen sich insbesondere dann bemerkbar, wenn mit sehr kleinen Steuerströmen gearbeitet werden muß. Man könnte nun daran denken, diese Magnetverstärker durch andersartige Verstärkerelemente, wie Transistorverstärker oder Röhrenverstärker, zu ersetzen. Es ist aber bekannt, daß die letztgenannten Verstärkertypen meist einen sehr hohen Eingangswiderstand haben und demzufolge für viele Einsatzzwecke nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen verwendet werden können.The invention relates to magnetic multivibrator amplifiers with push-pull behavior. It is known, Magnetic multivibrator amplifiers with push-pull behavior using four magnetic cores and four Build rectifiers. Such magnetic amplifiers are also used in control devices Control reversed good results have been achieved. Furthermore, it is known to build up wave amplifiers, in which only two rectifiers are required compared to the amplifiers described above. With the latter, the cost of switching elements is reduced, but it cannot be avoided that this like all known amplifier circuits against both temperature and frequency and Voltage fluctuations are sensitive, that accordingly, in these circuits, additionally for thermal constancy as well as for frequency and voltage constancy, especially the supply voltage, care is taken must turn. The rectifiers play an important role with regard to the temperature dependency, because these are only in the rarest cases such a great similarity, especially with regard to the temperature response that temperature fluctuations in the blocking and conducting properties of these rectifiers do not enter differently. The disadvantages of the aforementioned circuits are particularly evident then noticeable when working with very small control currents. One could think of it now these magnetic amplifiers by other types of amplifier elements, such as transistor amplifiers or Tube amplifier to replace. However, it is known that the latter types of amplifiers mostly have a very high input resistance and therefore not or only for many purposes can be used under certain conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die guten Eigenschaften der Magnerverstärker, insbesondere bezüglich des niederen Eingangswiderstandes, nutzbar zu machen und gleichzeitig die mit den bekannten Magnetverstärkerschaltungen verbundenen Nachteile hinsichtlich des Spannungs-, Frequenz- und Temperaturganges auszuschließen. Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch zwei über einen einzigen Gleichrichter aus dem Netz eingespeiste, parallel geschaltete und über je einen Belastungs\viderstand gleichsinnig von der Speisespannung beaufschlagte Steuerdrosseln gelöst, deren Steuerwicklungen so geschaltet sind, daß der Steuerstrom in den Kernen der Steuerdrosseln eine gegensinnige Durchflutung erzeugt.The invention is based on the object, the good properties of the magner amplifier, in particular with regard to the lower input resistance, and at the same time to make those with the known Magnetic amplifier circuits associated disadvantages in terms of voltage, frequency and Exclude temperature drift. According to the invention, the problem is solved by two a single rectifier fed in from the mains, connected in parallel and each via a load resistor in the same direction acted upon by the supply voltage released control chokes whose control windings are connected so that the control current A flow in opposite directions is generated in the cores of the control throttles.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise erläutert.The invention is described and the mode of operation explained with reference to the drawing.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild, während inFig. 1 shows a basic circuit diagram, while in

Magnetischer Kipp verstärker
mit GegentaktverhaltenMagnetic tilt amplifier
with push-pull behavior

Anmelder:Applicant:

Siemens-Scrmckertwerke
Aktienge 1S ellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens Scrmckertwerke
Aktienge 1 S gesellschaft,
Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Herbert Poppinger, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt wordenHerbert Poppinger, Nuremberg,
has been named as the inventor

Fig. 2 a und 2 b der Spannungsverlauf an den Belastungswiderständen dargestellt ist.2a and 2b show the voltage curve at the load resistors.

Die Steuerdrosseln 1 und 2 mit ihren Wicklungen 3 und 4 bzw. 5 und 6 werden über die Belastungswiderstände 7, 8 sowie den Gleichrichter 9 aus einem Wechselstromnetz über die Klemmen 10 gespeist. Die Steuerdrosseln 1 und 2 sind normaler Bauart und lediglich bezüglich ihrer Steuerwicklungen den. gestellten Aufgaben angepaßt. Zusätzlich zu den gezeichneten Wicklungen kann jede Steuerdrossel in an sich bekannter Weise mit einer weiteren gleichstromgespeisten Vormagnetisierungswicklung versehen werden, die zur Einstellung der Magnetverstärker herangezogen werden kann. Durch diese zusätzlichen, nicht gezeichneten Wicklungen können weiterhin die sich bei der Fertigung ergebenden Ungleichheiten in den Wicklungen und den Blechen ausgeglichen werden. Die Belastungswiderstände 7 und 8 sind vorteilhaft als Eingänge nachfolgender Verstärkerstufen ausgebildet. Diese Verstärkerstufen können sowohl als Röhren- oder Transistorverstärker als auch als reine Schaltelemente, wie Fallbügelregler, schnell arbeitende Relais und andere Schalt- oder Steuerelemente, ausgebildet sein. Bei den letztgenannten Elementen ist zu berücksichtigen, daß sie auf Schaltimpulse ansprechen müssen, die unter Umständen nur Bruchteile der ZeitThe control chokes 1 and 2 with their windings 3 and 4 or 5 and 6 are fed via the load resistors 7, 8 and the rectifier 9 from an alternating current network via the terminals 10 . The control throttles 1 and 2 are of normal design and only with regard to their control windings. adjusted tasks. In addition to the windings shown, each control throttle can be provided in a manner known per se with a further DC-fed bias winding, which can be used to adjust the magnetic amplifier. By means of these additional, not shown windings, the inequalities in the windings and the metal sheets that arise during manufacture can also be compensated for. The load resistors 7 and 8 are advantageously designed as inputs to subsequent amplifier stages. These amplifier stages can be designed both as tube or transistor amplifiers and as pure switching elements, such as drop bar regulators, fast-working relays and other switching or control elements. In the case of the last-mentioned elements, it must be taken into account that they must respond to switching impulses, which under certain circumstances only take a fraction of the time

809 790/358809 790/358

Claims (6)

einer Halbperiode betragen. Gegebenenfalls kann der Verstärker gemäß der Erfindung auch mit einer niedrigeren Frequenz als die übliche Netzfrequenz betrieben werden. Auch Magnetverstärker lassen sich als zusätzliche Verstärkerstufen einsetzen, wenn der an den Belastungswiderständen abgegriffene Impuls in einen geeigneten Gleichstrommittelwert umgeformt wird. Bei all diesen nachfolgenden Verstärkerstufen ist jedoch die Forderung zu stellen, daß sie als Kippverstärker ausgebildet sind und auf Zeitdifferenzen in den ankommenden Steuerimpulsen ansprechen. Es darf demnach von diesen Verstärkern nur der zeitlich zuerst ankommende Impuls erfaßt werden, während z. B. durch eine Gegenkopplungsschaltung die Einoder Ausgangskreise für den nacheilenden Impuls gesperrt sind. Die Wirkungsweise des Verstärkers gemäß der Erfindung ist folgende: Solange die Steuerwicklungen 4 und 6 nicht vom Steuerstrom durchflossen werden, werden in jeder zweiten Halbwelle die beiden ao Drosseln 1 und 2 gleichmäßig hochmagnetisiert, d. h., beide Drosseln kommen unter den vorgegebenen Bedingungen gleichzeitig in die Sättigung, es werden sich demzufolge an den Belastungswiderständen 7 und 8 die in den Fig. 2 a und 2b als ausgezogene Kurve eingetragenen Spannungsverläufe ergeben. Wird nun an der Klemme 11 ein gegenüber der Klemme 12 positiver Steuerstrom eingeführt, so wird sich, da dieser Strom den Kern der Drossel 1 gegensinnig zum Speisestrom durchsetzt, eine Verschiebung des Sättigungseinsatzes im Sinne einer zeitlichen Nacheilung ergeben, während der gleiche Steuerstrom die Drossel 2 im Sinne einer Voreilung des Sättigungseinsatzes beaufschlagt. Der sich daraus ergebende Spannungsverlauf an den Belastungswiderständen 7 und 8 ist in den Fig. 2 a und 2 b gestrichelt eingezeichnet. Die sich ergebende zeitliche Verschiebung des Stromeinsatzes in den Belastungswiderständen wird in den nachgeschalteten Schalt- oder Steuerelementen, wie Ijereits beschrieben, dahingehend ausgewertet, daß nur das zuerst ankommende Signal einen Steuerimpuls veranlaßt, während das Schalt- oder Steuerelement für den zweiten ankommenden Impuls zumindest ausgangsseitig gesperrt ist. Es ist ersichtlich, daß bei Umkehrung des Steuerpotentials auch eine Umkehrung der zeitlichen Voreilung der Stromflüsse in den Belastungswiderständen bewirkt wird. Weiterhin ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, die Belastungswiderstände hochohmig zu machen, um den Spannungsanstieg gut zu erfassen. Die Frage, welches Signal die nachgeschalteten Schalt- oder Steuerelemente dann zu geben haben, wenn der Steuerstrom Null fließt, ist für die vorliegende Schaltung ohne Belang, denn durch die wenn auch geringen Steuerströme ergibt sich eine geringe Verschiebung des beim Abklingen des Stromflusses in den Kernen verbleibenden Restmagnetismus. Dieser Restmagnetismus bewirkt in jedem Fall, daß nur bei eindeutiger Umkehrung des Steuerstromflusses ein anderes Ausgangssignal gegeben wird. Das Signal »Null«, d. h. der Fall, daß beide Drosseln völlig gleichzeitig hochmagnetisiert werden, ist damit ausgeschlossen. Die Schaltung gemäß der Erfindung ist wegen ihres symmetrischen Aufbaues weitgehend unabhängig von Spannungs- und Frequenzschwankungen im Speisenetz, da sich diese gleichmäßig auf beide Drosseln auswirken. Auch Änderungen im Gleichrichter, die sich durch Alterung oder auch durch Temperaturschwankungen ergeben, wirken sich eben- falls nicht auf die Eigenschaft des Verstärkers aus, da mit diesen Änderungen beide Drosseln gleichmäßig beaufschlagt werden. Es ergibt sich demnach eine ausgezeichnete Nullage des nach zwei Richtungen arbeitenden Verstärkers. Ein weiterer Vorteil der Verstärkeranordnung gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Verstärkern ist im Fehlen einer wesentlichen Hysteresis zu sehen. Während bei den bekannten stark rückgekoppelten Verstärkern die Steuerpunkte für den Sättigungsbereich bei der Auf- und Entmagnetisierung verschieden sind, sind die Steuereinsatzpunkte beim vorliegenden Verstärker nahezu gleich, denn bei jeder zweiten Halbwelle erfolgt der Steuereinsatz vom selben Steuerpunkt aus. Bei den nachgeschalteten Schalt- und Steuerstufen kann die Schaltung so vorgenommen werden, daß das ausgangsseitige Signal auch während der stromlosen Halbperiode erhalten bleibt, und zwar so lange, bis die am anderen Eingangskreis ankommenden Stromimpulse zeitlich voreilen. Diese Schaltung hat bei Steuer- und Regeleinrichtungen mit Dauerkommando gewisse Vorteile, sie kann jedoch zwangläufig nicht so empfindlich gemacht werden wie eine Schaltung, bei der in jeder zweiten Halbperiode der Steuerimpuls neu erfaßt und weitergegeben wird. Die Schaltung gemäß der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil dann einsetzen, wenn niederohmige Eingangskreise bei großer Empfindlichkeit gefordert werden, was z. B. bei Steuereinrichtungen mit Thermoelementen als Signalgeber gegeben ist. Bei diesen Thermoelementen kann die Umpolung des Steuereinganges durch bekannte Schaltungen, wie Kompensationsschaltungen, erfolgen. Hierbei wird man die Abstimmung so vornehmen, daß sich bei Solltemperatur ein Steuerstrom Null ergibt. Aber auch bei anderen Steuer- und Regeleinrichtungen, bei denen Kippverstärker mit zwei Ausgangsrichtungen mit nahezu unendlicher Steilheit verwendet werden müssen, läßt sich der Verstärker gemäß der Erfindung mit Vorteil einsetzen. Patentansprüche:half a period. If necessary, the amplifier according to the invention can also be operated at a lower frequency than the usual mains frequency. Magnetic amplifiers can also be used as additional amplifier stages if the pulse tapped at the load resistors is converted into a suitable average direct current value. With all these subsequent amplifier stages, however, the requirement must be that they are designed as multivibrator amplifiers and respond to time differences in the incoming control pulses. It may therefore be detected by these amplifiers only the temporally first arriving pulse, while z. B. the input or output circuits for the lagging pulse are blocked by a negative feedback circuit. The mode of operation of the amplifier according to the invention is as follows: As long as the control current does not flow through the control windings 4 and 6, the two ao chokes 1 and 2 are evenly magnetized in every second half-wave, i.e. That is, both throttles come to saturation at the same time under the given conditions; accordingly, the voltage curves plotted as a solid curve in FIGS. 2a and 2b will result at the load resistors 7 and 8. If a control current that is positive compared to terminal 12 is now introduced at terminal 11, since this current passes through the core of choke 1 in the opposite direction to the feed current, the saturation point will be shifted in the sense of a time lag, while the same control current will pass choke 2 acted upon in the sense of an advance of the saturation point. The resulting voltage curve at the load resistors 7 and 8 is shown in dashed lines in FIGS. 2a and 2b. The resulting time shift in the use of current in the load resistors is evaluated in the downstream switching or control elements, as already described, to the effect that only the signal arriving first causes a control pulse, while the switching or control element is blocked at least on the output side for the second incoming pulse is. It can be seen that when the control potential is reversed, the time advance of the current flows in the load resistors is also reversed. It can also be seen that it is advantageous to make the load resistors high-ohmic in order to detect the rise in voltage well. The question of which signal the downstream switching or control elements have to give when the control current flows zero is irrelevant for the present circuit, because the control currents, albeit small, result in a slight shift in the current flow in the cores when the current flow decays remaining residual magnetism. In any case, this residual magnetism has the effect that a different output signal is only given if the control current flow is clearly reversed. The signal "zero", i. H. the case that both chokes are highly magnetized completely at the same time is thus excluded. Because of its symmetrical structure, the circuit according to the invention is largely independent of voltage and frequency fluctuations in the supply network, since these have an even effect on both chokes. Changes in the rectifier resulting from aging or temperature fluctuations also have no effect on the properties of the amplifier, since these changes are applied equally to both chokes. This results in an excellent zero position for the amplifier operating in two directions. Another advantage of the amplifier arrangement according to the invention over the known amplifiers can be seen in the absence of a substantial hysteresis. While the control points for the saturation area in the magnetization and demagnetization are different in the known amplifiers with strong feedback, the control application points in the present amplifier are almost the same, because the control application occurs from the same control point for every second half-wave. In the downstream switching and control stages, the circuit can be made so that the output-side signal is retained even during the de-energized half-cycle, until the current pulses arriving at the other input circuit lead in time. This circuit has certain advantages in open-loop and closed-loop control devices with continuous commands, but it cannot necessarily be made as sensitive as a circuit in which the control pulse is re-recorded and passed on in every second half-cycle. The circuit according to the invention can be used with particular advantage when low-resistance input circuits are required with great sensitivity, which z. B. is given in control devices with thermocouples as a signal transmitter. With these thermocouples, the polarity of the control input can be reversed using known circuits, such as compensation circuits. In this case, the vote will be carried out in such a way that a control current of zero results at the setpoint temperature. However, the amplifier according to the invention can also be used with advantage in other control and regulating devices in which multivibrator amplifiers with two output directions with almost infinite slope have to be used. Patent claims: 1. Magnetischer Kippverstärker mit Gegentaktverhalten, gekennzeichnet durch zwei über einen einzigen Gleichrichter aus dem Netz eingespeiste, parallel geschaltete und über je einen Belastungswiderstand gleichsinnig von der Speisespannung beaufschlagte Steuerdrosseln, deren Steuerwicklungen so geschaltet sind, daß der Steuerstrom in den Kernen eine gegensinnige Durchflutung erzeugt. 1. Magnetic multivibrator with push-pull behavior, characterized by two over one single rectifier fed in from the mains, connected in parallel and in the same direction from the supply voltage via a load resistor each acted upon control throttles, the control windings of which are switched so that the control current in the cores generates a flow in opposite directions. 2. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Belastungswiderstände die Eingänge von ausgangsseitig gegeneinander verriegelten Schalt- oder Steuerelementen angeordnet sind, die auf Zeitdifferenzen im Stromeinsatz ansprechen.2. Magnetic trigger amplifier according to claim 1, characterized in that the load resistors the inputs of switching or control elements that are interlocked on the output side are arranged that respond to time differences in the use of electricity. 3. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt- oder Steuerelemente als Kippverstärker ausgebildet sind.3. Magnetic trigger amplifier according to claim 2, characterized in that the switching or Control elements are designed as a tilt amplifier. 4. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch und 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Transistorverstärkern als Schalt- oder Steuerelemente. 4. Magnetic tilt amplifier according to claim and 3, characterized by the use of Transistor amplifiers as switching or control elements. 5. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch5. Magnetic tilt amplifier according to claim bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangskreise der Schalt- oder Steuerelemente hochohmig ausgebildet sind.to 4, characterized in that the input circuits of the switching or control elements have high resistance are trained. 6. Magnetischer Kippverstärker nach Anspruch 2 bis 5, gekennzeichnet durch Hilfselemente, die das Signal am Ausgang der Schalt- oder Steuer-6. Magnetic tilt amplifier according to claim 2 to 5, characterized by auxiliary elements that the Signal at the output of the switching or control elemente auch während der stromlosen Halbperioden so lange halten, bis die am anderen Eingang von der zugehörigen Steuerdrossel ankommendem Stromimpulse voreilend ankommen und damit die Schalt- oder Steuerelemente im Gegensinne beaufschlagen.hold the elements during the de-energized half-periods until the at the other input incoming current pulses from the associated control throttle arrive ahead and thus the switching or control elements in the Act against opposing senses. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 809 790/358 4.59© 809 790/358 4.59
DES55300A 1957-09-27 1957-09-27 Magnetic tilting amplifier with push-pull behavior Pending DE1055051B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1092959B (en) * 1959-07-10 1960-11-17 Siemens Ag Magnetic tilting amplifier

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1092959B (en) * 1959-07-10 1960-11-17 Siemens Ag Magnetic tilting amplifier

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