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Amplitudenbegrenzer mit aus zwei Teilströmen zusammengesetztem Ausgangsstrom
Die Erfindung bezieht sich auf Amplitudenbegrenzer und im besonderen auf solche
Amplitudenbegrenzer, die eine scharf markierte Grenze zwischen denjenigen Arbeitsbereichen
zeigen, in denen das Ausgangssignal eine lineare Funktion des Eingangssignals ist
und in denen es mehr oder weniger unabhängig von der Amplitude dieses Eingangssignals
ist.
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Bereits bekannte Amplitudenbegrenzer setzen sich zum Teil aus übersteuerten
Elektronenröhren und zum Teil aus einer hohen Impedanz zusammen, die von einem vorgespannten
Gleichrichter überbrückt wird. Bei diesen Anordnungen ist der Gleichrichter bei
kleinen Eingangsspannungen gesperrt, wird jedoch leitend bei über einem gewissen
Pegel liegenden Eingangsspannungen, wodurch eine niedrige Impedanz und eine in der
Amplitude begrenzte Ausgangsspannung erhalten wird.
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Da die Begrenzung für: beide Halbwellen der zu beeinflussenden Spannung
in gleicher Weise wirksam sein muß, ist es auch bekannt, die amplitudenabhängigen
Widerstände paarweise zu verwenden. Bei amplitudenabhängigen Widerständen. ist es
bekannt, zwei Röhrengleichrichterstrecken zu verwenden, die doppelseitig über je
einen Kopplungstransformator in den Übertragungsweg eingeschaltet sind. Diese Schaltung
erfordert jedoch insofern sehr viel Aufwand, als für jede Gleichrichterstrecke ein
von dem der anderen getrennter Eingangs-und vorhanden ist und außerdem jeder Gleichrichterstrecke
eine besondere Vorspannungsbatterie zugeordnet ist.-Darum ist auch eine Schaltung
bekannt, bei der die beiden Diodenstrecken einer Duodiode verwendet werden, um die
Nachteile einer Schaltung mit getrennten Dioden zu vermeiden.
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Diese bereits bekannten Anordnungen zeigen jedoch keine so scharf
markierte Trennlinie zwischen den verschiedenen Spannungsbereichen wie die Anordnung
nach der Erfindung, da der :Bereich zwischen der vollen Linearität und der Amplitudenbegrenzung
ziemlich groß ist und die Amplitude des Ausgangssignals oftmals auch nach dem Einsetzen
der Amplitudenbegrenzung noch mit dem Eingangssignal etwas ansteigt. Die Anordnung
der Erfindung ist weiter sehr einfach, braucht keine komplizierenden Komponenten
und wird darum weniger aufwendig und sehr unompflndlich.
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Bei einem Amplitudenbegrenzer, dessen Ausgangsstrom aus zwei Teilströmen
zusammengesetzt ist, von denen der eine der Eingangsspannung des Begrenzers proportional
ist, während der -ändere dem-erstgenannten Teilstrom entgegengesetzt gerichtet ist
und durch Gleichrichten der Differenz zwischen einer der--Eingangsspannung proportionalen
Spannung und einer:lEorisstänten Vorspannung erhalten wird, ist gemäß der Erfindung
ein Eingangstransformator vorgesehen, an dessen Sekundärwicklung einerseits ein
aus einem spannungsabhängigen Widerstand bestehender Kreis und andererseits über
einen Abgriff der Ausgangskreis des Begrenzers angeschlossen ist, welche beiden
Kreise einen gemeinsamen Widerstand enthalten.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnungen eingehend beschrieben,
in denen Fig. 1 die grundsätzliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 die Arbeitskennlinien der Anordnung der Fig.l, Fig.3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen
der Erfindung zeigt (zeigen).
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Die Anordnung nach Fig. 1 besteht aus einem Eingangstransformator
T, dessen Sekundärwicklung mit einem zusätzlichen Anschluß versehen ist, an den
der von dem Ausgangswiderstand R dargestellte Ausgangskreis angeschlossen ist. Die
beiden Enden der Sekundärwicklung- stehen miteinander über einen Gleichrichter L,
eine Vorspannungsquelle E, und einen Widerstand yi in Verbindung, wobei der Ausgangskreis
R zwischen den genannten zusätzlichen Anschluß und den Verbindungspunkt zwischen
der Spannungsquelle Eo und den Widerstandyi-geschaltet ist. Der Widerstand in dem
Kreis, der den Gleichrichter enthält, ist spannungsabhängig und allgemein mit r
und, wenn der Gleichrichter leitend ist, mit y2 bezeichnet.
Die
Bedingungen werden nunmehr an Hand der Figur näher untersucht, wobei die Untersuchung
sich zunächst auf den Strom i. in dem Ausgangskreis R erstreckt. Unter der Voraussetzung,
daß der Gleichrichter L leitend ist, mit anderen Worten i2 > 0, werden die folgenden
Gleichungen erhalten: R io=e-ylil, R'io=Eo-m'e+y222, (1)
io
= il - i2 .
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wobei m das Verhältnis zwischen den beiden Teilen der Transformatorsekundärwicklung
bezeichnet. Eine Reduktion dieser Gleichungen ergibt
Diese Gleichung besitzt nur so lange Gültigkeit, wie i2 > 0 ist, welcher Fall eintritt,
wenn
Ist e < co, dann ist
Aus der Gleichung (2) geht hervor, daß, wenn
ist, i, unabhängig von e ist für e > eo. Die Fig. 2 zeigt Kurven, die die Beziehung
zwischen i, und e darstellen, wobei
Aus dieser Figur ist ferner zu ersehen, daß das Ausgangssignal sich linear mit der
Eingangsspannung für unter e. liegende Werte ändert, daß jedoch der Pegel des Ausgangssignals
danach von der Beziehung zwischen den beiden Kreiswiderständen y1 und y2 abhängt.
Wird daher diese Beziehung so gewählt, daß sie gleich dem Verhältnis zwischen den
beiden Teilen der Transformatorsekundärwicklung ist, mit anderen Worten
dann ist das Ausgangssignal unabhängig von der Eingangsspannung, und es wird ein
konstantes Ausgangssignal erhalten, dessen Amplitude allein von der Vorspannungsquelle
E, und den Widerständen in den Anschlußkreisen bestimmt wird (vgl. die stark ausgezogene
Kurve). Der Fall
ist besonders vorteilhaft, wenn eine scharfe Amplitudenbegrenzung des Effektivwertes
einer Wechselspannung gewünscht wird. Die Fig.3 und 4 zeigen zwei Abwandlungen der
Erfindung für doppelseitige Amplitudenbegrenzung. Die Anordnung nach Fig.3 besteht
aus einem Eingangstransformator T, dessen Sekundärwicklung mit einem Mittelanscbluß
und zwei weiteren Anschlüssen versehen ist. Der den Ausgangswiderstand R enthaltende
Ausgangskreis ist mit seinem einen Endpunkt an diesen Mittelanschluß angeschlossen,
und der andere Endpunkt dieses Ausgangskreises ist an die eine Klemme der Vorspannungsquelle
E, geschaltet, ebenso wie die beiden anderen Anschlüsse über je einen Widerstand
v1. Die beiden Endpunkte der Sekundärwicklung sind schließlich über je einen Gleichrichter
an den anderen Pol der Vorspannungsquelle angeschlossen. Diese Anordnung wirkt in
derselben Weise wie die Anordnung nach Fig. 1; der einzige Unterschied ist, daß
man hier eine Amplitudenbegrenzung für beide Halbwellen der Eingangsspannung auf
Grund der symmetrischen Schaltung erhält. Dies kann auch mit einer Schaltung nach
Fig. 4 erreicht werden. In dieser Figur hat man eine Schaltung ganz gleich wie in
Fig. 1, aber hier sind die Schaltungselemente L und E, durch eine symmetrische doppelseitige
Gleichrichterbrücke ersetzt worden, welche Brücke zwei parallele Zweige mit je einem
Gleichrichter L1 bzw. L2 und je einen Widerstand R1 bzw. R2 in Serie enthält. Dabei
haben die Gleichrichter entgegengesetzte Durchlaßrichtungen, und die jeweiligen
Verbindungspunkte zwischen den Gleichrichtern und den Widerständen sind über eine
Vorspannungsquelle E, zusammengeschaltet.