DE1098543B - Hochempfindlicher Magnetverstaerker fuer kleine Leistungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hochempfindlichen Magnetverstärker für kleine Leistungen mit einem oder mehreren Paaren von zu sättigenden Kernen, die je eine Steuerwicklung, eine Lastwicklung und eine Speisewicklung aufweisen, wobei entsprechende Wicklungen jedes Paares miteinander in Reihe in einem Belastungskreis, einem Steuerkreis bzw. einem Speisekreis geschaltet sind und im Ausgangskreis bei Anwesenheit eines Eingangssignals ein Wechselstrom der doppelten Frequenz der Speisespannung auftritt.

Magnetverstärker mit dieser Anordnung sind bekannt und werden insbesondere für Meßzwecke zur Verstärkung kleiner Gleichspannungen benutzt. Obwohl die galvanische Trennung zwischen Steuerkreis, Lastkreis und Speisekreis und die kurze Ansprechzeit von zwei bis drei Perioden der Speisespannung einen besonderen Vorteil dieser Anordnung darstellt, so wird für viele Verwendungszwecke jedoch eine höhere Verstärkung des Magnetverstärkers gewünscht.

Kurze Ansprechzeiten bis zu einer halben Periode können auch mit einem Magnetverstärker erreicht werden, bei dem der Verbraucher mit einem Gleichrichter in Reihe geschaltet ist, parallel dazu eine weitere Reihenschaltung von Steuerwiderstand und einem weiteren Gleichrichter umgekehrter Polarität vorgesehen ist und diese Parallelschaltung in Reihe mit einer Sättigungsdrossel an der Speisespannung liegt. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß Speisekreis, Steuerkreis und Lastkreis unmittelbar miteinander in Verbindung stehen, ein hoher Ausgangsruhestrom in Abwesenheit eines Eingangssignals fließt und das steuernde Gerät in einer Halbwelle die volle Spannung bzw. den vollen Magnetisierungsstrom der Drossel aufnehmen muß. Dadurch ist der Einsatz eines solchen Magnetverstärkers im wesentlichen auf die Steuerung durch einen veränderbaren Widerstand beschränkt. Eine Zusammenarbeit mit Meßinstrumenten oder anderen empfindlichen Steuergeräten ist nicht möglich.

Es wurde auch vorgeschlagen, einen selbstsättigenden Magnetverstärker in Brückenschaltung so stark gegenzukoppeln, daß er eine schnelle Ansprechzeit erhält, und über eine getrennte Wicklung am Kern eine Mitkopplung einzuführen, die die Stromverstärkung wieder erhöht. Die Gegenkopplung auf der Eingangsseite erfordert jedoch einen sehr geringen Widerstand des ganzen Steuerkreises. Auch in Verbindung mit der Mitkopplung wird das Übertragungsverhalten des Magnetverstärkers stark unlinear. Weiter werden von der Lastwicklung hohe Spannungen in den Steuerwicklungen induziert, die sich nicht gegenseitig aufheben, so daß eine relativ große Induktivität mit dem Steuerkreis in Reihe geschaltet werden muß, um das Fließen eines Wechselstromes zu vermeiden. Diese Induktivität vermindert die Ansprechzeit des Verstärkers.

Hochempfindlicher Magnetverstärker
für kleine Leistungen

Anmelder:

Magnetic Precision Controls, Inc.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Mai 1958

Michel Mamon, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Weiter ist noch ein Magnetverstärker mit zwei Kernen bekanntgeworden, dessen Lastkreis in Reihe mit der speisenden Wechselspannung liegt und der auf jedem Kern eine Mitkopplungswicklung trägt, die eine Sprung-Charakteristik des Verstärkers hervorruft, die durch je eine weitere Gegenkopplungswicklung so weit kompensiert wird, daß der Magnetverstärker stabil arbeitet. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß auch in Abwesenheit einer Steuerspannung ein großer Ruhestrom im Lastwiderstand fließt, daß der Speisestromkreis galvanisch mit dem Laststromkreis verbunden ist und daß das Übertragungsverhalten dieses Magnetverstärkers stark nichtlinear ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Magnetverstärker zu schaffen, der die Mängel der bisherigen Ausführungsformen vermeidet und mit geringem Aufwand eine sehr hohe Verstärkung von mindestens 1:50000 in einer Stufe bei sehr kleinen Eingangsspannungen erreichen läßt, ohne daß dadurch eine galvanische Verbindung zwischen Steuerkreis, Speisekreis und Lastkreis entsteht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Teil des gleichgerichteten Ausgangsstromes einem Rückkopplungskreis, der je eine weitere Wicklung auf den Kernen enthält, derart zugeführt wird, daß in an sich bekannter Weise eine Mit- oder Gegenkopplung entsteht. Diese Anordnung zeigt eine Reihe von besonderen Vorteilen gegenüber den bisher bekannten empfindlichen Magnetverstärkerbauarten. So können wegen der getrennten Steuer-, Last- und Speise-

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kreise mehrere der erfindungsgemäßen Magnetverstärker entgegengesetzt dem der Wicklungen P' und P". Die zur Erhöhung der Verstärkung zu einer vielstufigen Wicklungen O' und O" sind im gleichen Sinn wie die Verstärkereinheit zusammengeschlossen werden, ohne Wicklungen C und C" verbunden, also wieder im entdaß getrennte Speisestromquellen benötigt werden. Auch gegengesetzten Sinn zu den Wicklungen P' und P", und für Anwendungsfälle, bei denen die sehr hohe Verstärkung 5 sind in Reihe mit Wechselstromkontakten eines Vollwegeiner Stufe ausreicht, ist es vorteilhaft, daß die einzelnen gleichrichters 1 geschaltet, der einen Glättungskonden-Wicklungen auf verschieden hohen Potentialen arbeiten sator 2 aufweist, der an dessen Gleichstromklemmen können, ohne die Wirkungsweise des Magnetverstärkers liegt. Ein Lastwiderstand 15 parallel zu einem Glättungszu beeinflussen, beispielsweise bei der Bildung der kondensator 8 ist an die Ausgangsklemmen des Brücken-Summen oder Differenzen der Ausgangsspannungen von io gleichrichters 1 in Reihe mit einem Rückkopplungszwei Magnetverstärkern. Da sich die Wechselspannungen, widerstand 3 angeschlossen, der in Reihe mit den Rückdie von den Speisewicklungen in den beiden in Reihe kopplungswicklungen F' und F" und einem einstellbaren geschalteten Steuerwicklungen induziert werden, gegen- Widerstand 9 liegt. Der Richtungssinn der Verbindung seitig aufheben, wird im Steuerkreis keine Induktivität der Wicklungen F' und F" ist der gleiche wie derjenige zur Unterdrückung von unerwünschten Wechselströmen 15 der Steuerwicklungen C und C" und ist so gewählt, daß benötigt und damit eine Vergrößerung der Ansprech- die Spannung an dem Widerstand 3 die Kerne 10' und zeit vermieden. 10" in der Weise erregt, daß die Wirkung der Signal-Wenn es gewünscht wird, kann der erfindungsgemäße spannung an den Klemmen 12 verstärkt wird, so daß Magnetverstärker zusätzlich zu der Mitkopplung noch ein Mitkopplungseffekt entsteht. Diese Rückkopplung eine Gegenkopplung erhalten. Vorzugsweise wird diese 20 kann mit Hilfe des Widerstandes 9 so eingestellt werden, Gegenkopplung durch einen mit der Last in Reihe daß der Verstärker fast selbsterregt ist.
geschalteten Widerstand in den Steuerwicklungen erzeugt. I_n Reihe mit den Primärwicklungen P' und P" und

Bei dem Aufbau des erfindungsgemäßen Magnetver- den Eingangsklemmen 13 liegt ein nichtlinearer Widerstärkers wird bei Fehlen der Steuerspannung auch die stand, der aus zwei Gleichrichtern 31, 32 besteht, die Ausgangsspannung Null, durch Toleranzen in der Ferti- 25 antiparallel geschaltet sind. Der Zweck dieser Gleichgung kann jedoch ein kleiner Ausgangsstrom auftreten, richter ist es, einen Vorschaltwiderstand zu schaffen, der bei einigen Anwendungsfällen unerwünscht sein kann. dessen Widerstandswert sich im wesentlichen umgekehrt Dieser unerwünschte Ausgangsstrom kann durch ein mit der Amplitude der Wechselspeisespannung ändert, zwischen den Speisestromeingangsklemmen und den Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung treten Wechselstromklemmen des Gleichrichters eingeschaltetes 30 deutliche Spannungsimpulse entgegengesetzter Polarität integrierendes Netzwerk beseitigt werden. Wenn sowohl in den Lastwicklungen 0', O" auf. Solange die Steuer-Ströme bzw. Spannungen positiver wie negativer Polari- wicklungen C, C" nicht erregt werden, sind diese Austät verstärkt werden sollen, so können auch zwei Kern- gangsimpulse gleich und entgegengesetzt, und es kann paare zu einem Gegentaktverstärker geschaltet werden. kein Strom durch den Lastwiderstand 15 fließen. Wenn

Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeich- 35 ein Signal, das die dargestellte Polarität hat, an den

nungen und eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Klemmen 12 auftritt, so fließt ein Ausgängsstrom durch

Es zeigt die Gleichrichterbrücke 1, den Rückkopplüngswider-

Fig. 1 das Schaltbild eines sich selbst regelnden stand 3 und die Last 15 ebenso wie durch die Wickmagnetischen Verstärkers nach der Erfindung, hingen F', F" und den Widerstand 9 in der Weise, daß

Fig. 2 das Schaltbild einer anderen Verstärkeraus- 40 der durch die letzteren Wicklungen erzeugte magnetische führung mit einem anderen Rückkopplungskreis und Fluß denjenigen verstärkt, der durch die Steuerwickeiner Integrierschaltung, die zur Spannungsmessung lungen C und C" hervorgebracht wird. Dies führt zu geeignet ist, einer Mitkopplung und Erhöhung des Verhältnisses des

Fig. 3 ein Schaltbild einer ähnlichen Ausführungsform Ausgangsstromes zur Signalspannung. (Wenn die Polari-

wie Fig. 2_y die für Strommessung geeignet ist, 45 tat des Signals an den Klemmen 12 umgekehrt wäre, so

Fig. 4 das Schaltbild eines Gegentakt-Magnetverstär- würde die Rückkopplung zu einer Gegenkopplung also

kers, bei dem der Rückkopplungskreis weggelassen wurde, stabilisierend wirken.) In Fig. 2 ist mit den gleichen

Fig. 5a, 5b und 5 c Diagramme zur Erläuterung von Bezugszeichen wie in Fig. 1 ein magnetischer Verstärker

einigen Hauptmerkmalen der Erfindung. dargestellt, bei dem sowohl eine positive als auch eine

Hinsichtlich einer Schaltung mit den soeben erwähnten 50 negative Rückkopplung von der Gleichrichterbrücke 1

Prinzipien wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Der in besteht. Die Last 15 und deren Parallelkondensator 8

dieser Figur dargestellte Magnetverstärker weist zwei liegen hier zwischen den Parallelzweigen eines Wider-

zu sättigende Kerne 10' und 10" auf mit den Primär- Standsnetzwerkes, das sich aus den Widerständen 3, 9, 16

wicklungen P' und P", den Steuerwicklungen C und C", und einem weiteren Rückkopplungswiderstand 14 zu-

den Ausgangswicklungen O' und 0" und den Rück- 55 sammensetzt- Der Zweig 14,16 dieses Netzwerkes liegt

kopplungswicklungen F' und F". Die Wicklungen P' in Reihe mit den Steuerwicklungen C, C" und mit einem

und P" sind miteinander in Reihe und mit den Wechsel- Parallelresonanzkreis, der so abgestimmt ist, daß der

stromeingangsklemmen 13 in der Weise geschaltet, daß restliche Ausgangsstrom der 2. Harmonischen des Aus-

•während einer gegebenen Halbperiode der von ihnen in gangsstromes in diesen Wicklungen unterdrückt wird,

den Kernen IQ', 10" erzeugte magnetische Fluß eine 60 wobei dieser Kreis einen Kondensator 17 und eine

Vorzugsrichtung Etat (wobei angenommen sei, daß diese Drossel 18 aufweist. Der Laststrom von der Gleich-

Richtung bei beiden Kernen im Uhrzeigersinn läuft). richterbrücke 1 fließt durch den Widerstand 14 in einer

Die Wicklungen C" und C" sind miteinander und mit den solchen Richtung, daß er dem Strom in den Steuer-

Gleichstromsignalklemmen 12 wie auch mit einem Wider- wicklungen C und C" entgegenwirkt, wenn das Signal

stand 16 in der Weise in Reihe geschaltet, daß bei einem 65 an den Klemmen 12 die angezeigte Polarität hat. Ein

Signal gegebener Polarität der durch diese Wicklungen Wechsel der Polarität der Signatspannung würde wieder-

nervorgerufene magnetische Fluß dem Fluß von der um die Art der Rückkopplung umkehren, was zu einer

Wicklung P' entgegengerichtet ist, aber den Fluß von mitkoppelnden Wirkung des Widerstandes 14 und zu

der Wicklung P" unterstützt, und umgekehrt. Daher ist einer gegenkoppeladen Wirkung des Widerstandes 3

der Sinn der Verbindung der Wicklungen C und C" 70 führt.

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Da ein vollkommener Ausgleich zwischen den Aus- lungen O₂, O₂" in gleicher Weise an der Last in Reihe gangen der Kerne 10' und 10" selbst bei sorgfältiger mit einem Einweggleichrichter 21" liegen, der durch Entwicklung der Verstärkereinzelteile schwer zu erreichen einen veränderlichen Widerstand 22" überbrückt ist.
ist, wird gewöhnlich ein Restausgangsstrom bei eingangs- Die beiden Zweige der in Fig. 4 dargestellten Schaltung

seitigem Leerlauf fließen. Dieser Zustand kann durch 5 wirken in gleicher Weise wie die Schaltung der Fig. 2, ein integrierendes Netzwerk berichtigt werden, das aus wobei jedoch die Rückkopplungswicklungen, deren zwei Vorschaltwiderständen 27,28 und einem Parallel- Wirkungsweise und Anordnung bereits beschrieben kondensator 26 besteht, der zwischen den Wechselstrom- wurde, zur Vereinfachung weggelassen wurden. Die klemmen 13 und den Eingangsklemmen der Gleich- Gleichrichter 21', 21" sind so gepolt, daß die Erregung richterbrücke 1 liegt. Dieses Integrierglied erzeugt einen io der Steuerwicklungen bei Erscheinen eines Signals geGleichstrom bei jeder Ungleichheit der in den Speise- gebener Polarität an den Klemmen 12 in den Ausgangswicklungen P' und P" fließenden Ströme. Bei genauer wicklungen eines Kernpaares einen überwiegenden Strom-Einstellung seiner Schaltelemente 26, 27 und 28 kompen- fluß induziert, der durch einen von diesen Gleichrichtern siert das Netzwerk die Wirkungen der unabgeglichenen hindurchgehen kann, während in den Ausgangswicklungen Speiseströme in bezug auf die Lastwicklungen 0', O" 15 des anderen Kernpaares ein überwiegender Stromfluß und hat das Bestreben, den Laststrom zu reduzieren. induziert wird, der durch den zweiten Gleichrichter ge-

In Fig. 2 sind außerdem die Gleichrichter 31, 32 der sperrt wird. Dies erfolgt, weil die Ausgangsimpulse, die vorhergehenden Ausführungsform durch einen festen von einem Kernpaar in einem Verstärker nach der Er-Widerstand 4 ersetzt. Ein einstellbarer Kondensator 5, findung erzeugt werden, vorherrschend positiv oder der parallel zu diesem Widerstand liegt, dient als weitere 20 negativ sind, je nach der Polarität des zugeführten Einrichtung zur Steuerung der Wellenform des Speise- Signals. Da der durch den Gleichrichter 21' gehende stromes und dadurch zur Verminderung des Stromflusses Strom dem durch den Gleichrichter 21" gehenden entin den Ausgangswicklungen 0', O" und/oder den Steuer- gegengesetzt gerichtet ist, ändert sich der durch die wicklungen C, C", wenn kein Signal zugeführt wird. Last 15 gehende resultierende Strom in seiner Polarität Der Kondensator 5 sollte natürlich so klein sein, daß er 25 und Größe mit dem zugeführten Signal,
keine störende Nebenschlußwirkung auf den Vorwider- Zur Untersuchung der Wirkungsweise des magnetischen

stand 4 ausübt. Verstärkers nach den bisherigen Figuren wird nun auf

Da der Steuerkreis des Systems der Fig. 2 eine ver- Fig. 5 a bis 5 c Bezug genommen. Bei geeigneter Wahl hältnismäßig hohe Impedanz hat, so daß dieses System der Größe des Vorschaltwiderstandes des Primärkreises sich besonders für Spannungsmessungen eignet, ist in 30 sind der durch die Wicklungen P', P" fließende Strom Fig. 3 eine weitere abgeänderte Ausführungsform dar- und daher auch die in den Ausgangswicklungen O', O" gestellt, bei der die dynamische Impedanz des Steuer- induzierten Spannungen praktisch in Phase mit der kreises ein kleiner Teil seines Gleichstromwiderstandes Speisespannung V_ein über einen großen Bereich einer ist und die sich daher besonders für Strommessungen an- jeden Halbwelle. Wird den Steuerwicklungen C, C" bietet. Hier liegt die Last 15 mit ihrem Überbrückungs- 35 kein Signal zugeführt, so haben die positiven und kondensator 8 in den Parallelzweigen eines Widerstands- negativen Halbwellen J₀' und I₀" die Form symmenetzwerkes, das aus dem Rückkopplungswiderstand 3, trischer Impulse mit steiler Flanke, wie es in Fig. 5 a dardem einstellbaren Widerstand 9 und einem Abgleich- gestellt ist. Unter diesen Umständen umfaßt die Wellenwiderstand 19 besteht, wobei der durch den Widerstand 19 form des Speisestromes keine geradzahligen Harmogebildete Zweig des Netzwerkes an den Signalklemmen 12 40 nischen, und es fließt kein Ausgangsstrom, wenn die liegt. Ein Widerstand, der den Stromfluß in den Steuer- Kerne genau abgeglichen sind. Der Anfangs- bzw. Zündwicklungen C und C" begrenzt, kann in Reihe mit diesen winkel a₀' oder a₀" eines jeden Stromimpulses ist dann 90°. Wicklungen und mit dem Parallelresonanzkreis 17, 18 Wenn ein Steuersignal einer Polarität den Klemmen 12

an den Klemmen 12 angeschlossen werden. Der Ver- zugeleitet wird, so wird der Zündwinkel Ci₁ der positiven stärker gleicht im übrigen demjenigen der Fig. 2, nur 45 Halbwellen I₁', I₁" vergrößert. Der Unterschied in den daß er außerdem die nichtlineare Widerstandskombi- Flächen der Impulse I₁ und I₁", der als schraffierte nation 31, 32 in Reihe mit dem festen Widerstand 4 auf- Fläche P₁ in Fig. 5b eingezeichnet ist, stellt einen Imweist, der durch einen Kondensator 5 überbrückt ist. puls einer (beispielsweise positiven) Polarität dar, der

Fig. 4 zeigt einen Gegenkontaktverstärker nach der in dem Belastungskreis auftritt. Umgekehrt verkleinert Erfindung mit vier Kernen 110', 110" und 210', 210". so ein Steuersignal anderer Polarität den Winkel a₂ des Die Speisewicklungen P₁, P₁", die Steuerwicklungen C₁, positiven Impulses J₂' und vergrößert den Winkel a₂" C₁" und die Lastwicklungen O₁', O₂" des ersten Kern- des negativen Stromimpulses J₂" und löst dadurch einen paares 110', 110" sind die gleichen wie diejenigen der Ausgangsimpuls entgegengesetzter (beispielsweise nega-Kerne 10', 10" der vorhergehenden Ausführungsformen, tiver) Polarität aus, wie es durch die schraffierte Fläche P₂ ebenso wie es die Speisewicklungen P₂', P₂", die Steuer- 55 in Fig. 5 c dargestellt ist.

wicklungen C₂', C₂" und die Lastwicklungen O₂, O₂" des Die Breite der Impulse P₁ und P₂ in Fig. 5 b und 5 c

zweiten Kernpaares 210', 210" sind. Diese Speisewick- ist übertrieben dargestellt; in Wirklichkeit beträgt die lungen eines jeden Kernpaares sind miteinander in Reihe Abweichung der Winkel von 90° bei einem Steuersignal und parallel mit den entsprechenden Wicklungen des nicht mehr als wenige Grade.

anderen Kernpaares an die Wechselstromklemmen 13 So Die in Fig. 5 a bis 5 c dargestellten Diagramme wurden über einen Widerstand 4 geschaltet, der wiederum durch durch einen Zweistrahloszillographen gewonnen, der so einen Drehkondensator 5 überbrückt ist. Alle vier eingerichtet war, daß er sowohl die sinusförmige Span-Steuerwicklungen sind miteinander und mit dem Wider- nung und die Spannung an dem Vorwiderstand zeigte, stand 16 wie auch mit dem abgestimmten Kreis 17, 18 wobei die letztere natürlich den in Phase damit stehenden in Reihe an die Signalklemmen 12 geschaltet. 65 Speisestrom darstellt.

Die Lastwicklungen O₁, O₁" sind miteinander und mit Wenn kein Widerstand von beträchtlicher Größe in

einem Einweggleichrichter 21' in Reihe geschaltet, der dem Speisekreis vorhanden wäre, so wäre der durch die durch einen veränderlichen Widerstand 22' überbrückt Schaltung gehende Strom praktisch nicht in Phase mit ist und an der Last 15 liegt, die wiederum durch einen der aufgedrückten Spannung F_e(re über etwa eine HaIb-Kondensator 8 überbrückt ist, wobei die Lastwick- 70 welle, wie es in Fig. 5 a bis 5 c dargestellt ist, sondern

würde die Spannung um einen schwankenden Winkel, der im Durchschnitt an die 90° betragen würde, verschieben. Unter diesen Umständen würde kein bestimmter Winkel bestehen, und die Wirksamkeit des Verstärkers wäre gering.

Durch die Verwendung eines völlig oder teilweise nichtlinearen Widerstandes (wie er durch die Gleichrichter 31, 32 dargestellt wird), dessen Größe bei höheren Spannungen abnimmt, erhält man im wesentlichen die gleiche günstige Ansprechcharakteristik, während die Dämpfung im Speisekreis an den Spitzen der Speisespannung im hohen Maße vermindert wird.

Für ein einwandfreies Arbeiten des magnetischen Verstärkers nach der Erfindung müssen sowohl die Speisespannung an den Klemmen 13 und die Größe des Wider- *5 Standes 4 und oder 31, 32 so gewählt werden, daß eine im wesentlichen konstante Effektiv- (quadratische Mittelwerts-) Spannung an den Speisewicklungen P', P" bei weiterer Erhöhung der angewandten Wechselspannung entsteht. Es wurde gefunden, daß diese Bedingungen erfüllt sind, wenn die zugeführte Spannung mindestens 20%, aber vorzugsweise etwa 100 °/₀ oder mehr die Sättigungsspannung des Verstärkers übersteigt, vorausgesetzt, daß dabei der effektive Widerstand in der Größenordnung von dem Zehn- oder noch Mehrfachen der Eingangsimpedanz der Speisewicklungen des Verstärkers liegt.

Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel bestanden die Kerne des Verstärkers aus spaltlosen Ringen aus einem Material mit rechteckiger Magnetisierungsschleife, das unter der Handelsbezeichnung A Y-M U 80 erhältlich ist, mit einem Außendurchmesser von 38 mm, einem Innendurchmesser von 28 mm und einer Stärke von 13 mm. Die Speisewicklungen bestanden aus 500 Windungen Kupferdraht von etwa 0,32 mm Durchmesser, wobei jede Lastwicklung aus 1000 Windungen dieses Drahtes und jede Steuer- und Rückkopplungswicklung aus 100 Windungen bestand. Dieser Verstärker war bei etwa 15 Volt Speisespannung gesättigt und ergab bei Anschluß an eine Wechselstromleitung von 18 Volt oder mehr einen effektiven Wechselstromwiderstand von ungefähr 18 Ohm, wobei der Gleichstromwiderstand der Speisewicklung etwa 10 Ohm betrug. Bei verschiedenen Widerständen R hatten die Ausgangsspannung F₀ des Verstärkers bei Leerlauf, die Ausgangsspannung V_aus bei einer Gleichstromsignaleinspeisung von 2 Millivolt und die Spannung Vr an dem Widerstand folgende Werte für verschiedene Speisespannungen V_ein:

R	Vein	Vr	V<ms	V0
(Ohm)	(Volt)	(Volt)	(Volt)	(Volt)
200	30	15	4	0,05
300	34	18	1,5	0,05
500	34	18	1,2	0,05
200	18	4	0,5	0,4
300	18	3,5	0,5	0,4
500	18	3,2	0,5	0,4

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Aus der vorstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß die an der Speisewicklung entstehende Spannung, die sich als Differenz zwischen Eingangsspannung F_e,„ und Widerstandsspannung Vr errechnet, sehr dicht an dem zuvor erwähnten Wert von 15 Volt unter stark schwankenden Betriebsbedingungen bleibt. Man sieht außerdem, daß das Signal-Störverhältnis V_ai!sIV₀ bei höheren Spannungen beträchtlich besser ist, aber daß zumindest für diesen besonderen Verstärker mehr günstige Verhältnisse erreicht werden, wenn der Widerstand nicht zu groß ist. Bei Fehlen des Widerstandes oder wenn dieser auf einen Betrag in der Größenordnung des 18-0hm-Verstärkereingangswiderstandes vermindert wird, wäre es natürlich notwendig, die Eingangsspannung auf Werte zu begrenzen, die beträchtlich unter 18 Volt liegen, um das Fließen von erheblichen Speiseströmen mit einer hierdurch bedingten Verminderung des Signal-Störverhältnisses unter dem Wert von 1,25 zu vermeiden, wie er unter den Betriebsbedingungen auftritt, die in den letzten drei Zeilen obiger Tabelle dargestellt sind. Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, bleibt die Spannung an den Speisewicklungen P', P" des Verstärkers nach der Erfindung bei weiten Änderungen der Speisespannung praktisch konstant.

Daher kann die Spannung an diesen Wicklungen gleichgerichtet und als stabilisierter Gleichstrom verwendet werden, wie es in gestrichelten Linien bei 101,102 in Fig. 1 dargestellt ist. Eine ähnliche Schaltung kann natürlich ebenfalls bei den anderen hier angegebenen Ausführungsformen vorgenommen werden.

Claims (13)

Patentansprüche;

1. Hochempfindlicher Magnetverstärker für kleine Leistungen mit einem oder mehreren Paaren von zu sättigenden Kernen, die je eine Steuerwicklung, eine Lastwicklung und eine Speisewicklung aufweisen, wobei entsprechende Wicklungen der Kerne jedes Paares miteinander in Reihe in einem Belastungskreis, einem Steuerkreis bzw. einem Speisekreis geschaltet sind und im Ausgangskreis bei Anwesenheit eines Eingangssignals ein Wechselstrom der doppelten Frequenz der Speisespannung auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des gleichgerichteten Ausgangsstromes einem Rückkopplungskreis, der je eine weitere Wicklung (F', F") auf den Kernen (10', 10" bzw. 110', 110"; 210', 210") enthält, derart zugeführt wird, daß in an sich bekannter Weise eine Mit- oder Gegenkopplung entsteht.

2. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Last (15) in Reihe geschalteter Widerstand (3) eine Mitkopplung in den Wicklungen (F', F") erzeugt.

3. Magnetverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3), ein einstellbarer Widerstand (9) und die Wicklungen (F', F") in Reihe geschaltet sind.

4. Magnetverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer mit der Last (15) in Reihe geschalteter Widerstand (14) eine Gegenkopplung in den Steuerwicklungen (C, C") erzeugt.

5. Magnetverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (14), ein Widerstand (16), die Steuerwicklungen (C, C") und ein aus einer Drossel (18) und einem Kondensator (17) bestehender Parallelresonanzkreis in Reihe zu den Steuereingangsklemmen (12) geschaltet sind.

6. Magnetverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung des Widerstandes (14) und eines Abgleichwiderstandes (19) an die Steuereingangsklemmen (12) angeschlossen ist, mit denen die Reihenschaltung der Steuerwicklungen (C, C") und des aus einer Drossel (18) und eines Kondensators (17) bestehenden Parallelresonanzkreises ebenfalls verbunden ist.

7. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Speisestromeingangsklemmen (13) und den Wechselstromklemmen des Gleichrichters (1) ein integrierendes Netzwerk (26, 27, 28) geschaltet ist.

8. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu den Speisestromeingangsklemmen (13) ein Widerstand geschaltet ist, dessen Wert wesentlich größer als der Wechselstromwiderstand der Speisewicklungen (P', P") ist.

9. Magnetverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand den Gleichstromwiderstand der Speisewicklungen (P', P") um mindestens den Faktor 10 übersteigt.

10. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Speisewicklungen ein nichtlinearer Widerstand liegt.

11. Magnetverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Widerstand aus zwei Gleichrichtern besteht, die mit umgekehrter Polarität zueinander parallel geschaltet sind.

12. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen von zwei Paaren von Kernen (HO', 110"; 210', 210") zu einem Gegentaktverstärker zusammengeschaltet sind, wobei die Steuerwicklungen (C₁', C₁", C₈', C₂") in Reihe mit einem Widerstand (16) und einem aus einem Kondensator (17) und einer Drossel (18) bestehenden Parallelschwingkreis an den Steuereingangsklemmen (12) liegen, die in Reihe geschalteten Speisewicklungen (P₁', P₁") des Kernpaares (HO', HO") mit den in Reihe geschalteten Speisewicklungen (P₂', P₂") des Kern-

paares (210', 210") parallel geschaltet sind und in Reihe mit einer Parallelschaltung eines Drehkondensators (5) und eines Widerstandes (4) zu den Speisespannungseingangsklemmen (13) liegen und die miteinander und mit einer Parallelschaltung eines Gleichrichters (21') und eines regelbaren Widerstandes (22') in Reihe geschalteten Lastwicklungen (O₁', O₁") an die mit einem Kondensator (8) überbrückte Last (15) angeschlossen sind, an die ebenfalls die miteinander und mit einer Parallelschaltung eines Gleichrichters (21") und eines regelbaren Widerstandes in Reihe geschalteten Lastwicklungen (O₂', O₂") angeschlossen sind.

13. Magnetverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einer Speisewicklung (P', P") eine stabilisierte Gleichspannung über einen Gleichrichter (102) abgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 678 419, 2 817 807;

Zeitschrift »The Proceedings of the Institute of Electrical Engineers«, Part. II, Power Eng., Oktober 1950, H. 5, S. 642, Fig. 29;

Zeitschrift »Electronics«, Juni 1953, S. 161 bis 163 (referiert in »Funktechnik«, Nr. 19/1953, S. 628/629);

Zeitschrift »Electrical Engineering«, November 1953, S. 973.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen