DE1114545B

DE1114545B - Electronically controllable damping element to keep message alternating voltages constant

Info

Publication number: DE1114545B
Application number: DED27288A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Joachim Wilken
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 1958-01-29
Filing date: 1958-01-29
Publication date: 1961-10-05

Description

Elektronisch steuerbares Dämpfungsglied zur Konstanthaltung von Nachrichtenwechselspannungen Die bisher verwendeten Schaltungen zur Konstanthaltung von Nachrichtenwechselspannungen weisen noch verschiedene Nachteile auf oder erfordern einen verhältnismäßig großen Aufwand.Electronically controllable attenuator to keep message alternating voltages constant The circuits previously used to keep message AC voltages constant still have various disadvantages or require a relatively large one Expenditure.

Im Niederfrequenzgebiet werden vielfach elektrisch gesteuerte Dämpfungsglieder verwendet, die als Spannungsteiler oder Brückenschaltungen geschaltet sind. Sie enthalten einen oder mehrere spannungs-oder stromabhängige Widerstände, deren Größe nach Maßgabe der gewünschten Regelung durch eine Hilfsspannung verändert wird, die ihrerseits aus der Eingangsspannung des Reglers (Vorwärtsregler) oder der Ausgangsspannung (Rückwärtsregler) hergeleitet wird. Nachteilig bei diesen Schaltungen, die nichtlineare Widerstände, z. B. Dioden oder Elektronenröhren, enthalten, sind die hierdurch hervorgerufenen relativ hohen Verzerrungen der regelnden Spannung. Die bekannte Maßnahme, die Verzerrung dadurch hinreichend klein zu halten, daß die nichtlinearen Widerstände von nur kleinen Wechselströmen durchflossen werden, hat einen entsprechend großen Aufwand an nachträglicher Verstärkung zur Folge.In the low frequency range, electrically controlled attenuators are often used used, which are connected as a voltage divider or bridge circuits. she contain one or more voltage-dependent or current-dependent resistors, their size is changed in accordance with the desired regulation by an auxiliary voltage, the in turn from the input voltage of the regulator (forward regulator) or the output voltage (Reverse controller) is derived. The disadvantage of these circuits is that they are non-linear Resistors, e.g. B. diodes or electron tubes included, are the resulting relatively high distortion of the regulating voltage. The well-known measure, the distortion to keep it sufficiently small that the nonlinear resistances of only small Alternating currents are traversed, has a correspondingly large amount of subsequent effort Reinforcement result.

Andere bekannte Regelschaltungen für nieder-oder hochfrequente Wechselspannungen nutzen die mit der Gitterspannung veränderbare Verstärkung von Elektronenröhren aus, vorzugsweise von solchen mit annähernd exponentiell verlaufender Kennlinie. Auch hier besteht der Nachteil einer Verzerrung der zu regelnden Spannun& die mit wachsender Eingangsspannung ansteigt, da dann immer stärker gekrümmte Teile der Kennlinie benutzt werden müssen.Other known control circuits for low or high frequency alternating voltages use the amplification of electron tubes, which can be changed with the grid voltage from, preferably from those with an approximately exponential characteristic curve. Here, too, there is the disadvantage of a distortion of the voltage to be regulated increases with increasing input voltage, because parts are then more and more curved the characteristic must be used.

Noch andere Regelschaltungen nutzen die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes gewisser Materialien aus. Die Nachteile dieser Methode sind relativ großer Leistungsbedarf für das Aufheizen der Widerstände und die Trägheit der Anordnung, d. h. eine verhältnismäßig kleine erreichbare Regelgeschwindigkeit. Derartige mit Thermistoren ausgerüstete Regel-Schaltungen hat man auch schon als Brückenschaltungen aufgebaut (USA.-Patentschrift 2 757 333). Die Brückenzweige derartiger Brückenschaltungen bestehen z. B. aus der mit einer Mittenanzapfung versehenen Sekundärwicklung eines an der zu regelnden Eingangsspannung liegenden Übertragers sowie aus einem festen und einem elektronisch steuerbaren Widerstand, nämlich dem Thermistor. Eine solche Anordnung weist zwar eine bessere Regelcharakteristik als einfache Spannungsteilerschaltungen auf. Bei ihr wird aber immer noch eine ins Gewicht fallende Leistung benötigt, und die Trägheit des Thermistors verhindert eine schnelle Regelung.Other control circuits use the temperature dependency of the Resistance of certain materials. The disadvantages of this method are relative large power requirement for heating up the resistors and the inertia of the arrangement, d. H. a relatively small achievable control speed. Such with Control circuits equipped with thermistors are also used as bridge circuits (U.S. Patent 2,757,333). The bridge branches of such bridge circuits exist z. B. from the secondary winding provided with a center tap the transformer lying on the input voltage to be regulated as well as a fixed one and an electronically controllable resistor, namely the thermistor. Such The arrangement has better control characteristics than simple voltage divider circuits on. With her, however, a significant achievement is still required, and the inertia of the thermistor prevents rapid regulation.

Die Erfindung geht von einer solchen Brücken-Schaltung aus. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei im Gegentakt arbeitende Brückenschaltungen mit einem gemeinsamen Eingangsübertrager mit zwei -jeweils mittenangezapften Sekundärwicklungen und einem gemeinsamen Ausgangsübertrager vorgesehen sind, dessen mittenangezapfte Primärwicklung mit ihren Enden an die Mittenanzapfungen der Sekundärwicklungen des Eingangsübertragers angeschlossen ist, und daß die Steuergitter zweier mit ihren Anoden-Kathoden-Strecken als elektronisch steuerbare Widerstände benutzter Trioden parallel an einer aus der zu regelnden Spannung abgeleiteten Steuerspannung liegen. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung wird mit geringem Aufwand ein großer Regelbereich bei kleinen Verzerrungen erzielt, wobei keine Zugeständnisse an die Forderung nach einer hohen Regelgeschwindigkeit gemacht werden müssen.The invention is based on such a bridge circuit. she is characterized in that two bridge circuits working in push-pull with a common input transformer with two center-tapped secondary windings and a common output transformer are provided whose center-tapped Primary winding with its ends to the center taps of the secondary windings of the Input transformer is connected, and that the control grid two with their Anode-cathode sections used as electronically controllable resistors of triodes parallel to a control voltage derived from the voltage to be regulated. With the circuit according to the invention, a large control range is achieved with little effort achieved with small distortions, with no concessions to the requirement after must be made at a high control speed.

Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand eines Schaltbildes näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail with the aid of a circuit diagram explained.

Wie die Figur zeigt, besteht jede der beiden Brückenanordnungen aus jeweils den beiden Hälften der Sekundärseite eines Übertragers Ü1 und den beiden Widerständen R1 und R2, die einander gleich sind. Parallel zum Widerstand R2 liegt jeweils als steuerbarer Widerstand die Anoden-Kathoden-Strecke einer Doppeltriode. Parallel zum Widerstand R1 liegt jeweils ein die Röhrenkapazität nachbildender kleiner Kondensator C,. Bei G wird die regelnde, gegenüber dem Bezugspunkt negative Spannung zugeführt, die bei Reglern für automatische Konstanthaltung in bekannter Weise aus der zu regelnden Wechselspannung erzeugt wird. Durch eine feste Hilfsspannung U in der Figur durch eine Batterie angedeutet, kann der Einsatzpunkt der Regelanordnung und die verbleibende Restschwankung bei Konstanthaltern beeinflußt werden. Die Widerstände Rk und G, die nicht an der Brückenabstimmung beteiligt sind, verhüten in bekannter Weise eine Überlastung der Röhre.As the figure shows, each of the two bridge assemblies consists of each of the two halves of the secondary side of a transformer Ü1 and the two Resistors R1 and R2 which are equal to each other. Is parallel to resistor R2 the anode-cathode path of a double triode as a controllable resistor. In parallel to the resistor R1 there is a smaller one, which simulates the tube capacitance Capacitor C ,. At G the regulating voltage is negative compared to the reference point fed that with controllers for automatic constant maintenance in known Way is generated from the alternating voltage to be regulated. With a fixed auxiliary voltage U indicated in the figure by a battery, the point of use of the control arrangement and the remaining fluctuation in constant holders can be influenced. The resistances Rk and G, who are not involved in the bridge coordination, use better known precautions Way an overload of the tube.

Es ist sofort ersichtlich, daß bei geeigneter Dimensionierung eine relativ kleine Steuerspannung an G, die zudem keinen Strom an das Regelglied zu liefern hat, das Brückengleichgewicht herzustellen vermag, indem sie die beiden Röhrenstrecken sperrt; so daß zwischen Eingang und Ausgang eine unendlich große Dämpfung auftritt. Bei fehlender Regelspannung an G führen die Röhren ihren vollen Strom, ihr Widerstand besitzt sein Minimum, beide Brücken sind verstimmt, und die Dämpfung zwischen Eingang und Ausgang hat ihren minimalen Wert, der durch das Übersetzungsverhältnis des Doppelübertragers Ü 1 in weiten Grenzen gewählt werden kann. Schon die Verzerrungen einer einfachen Brücke in dieser Anordnung sind stets klein, denn bei kleiner Eingangsspannung sind die Röhren gut leitend und nur geringfügig nichtlinear, bei großer Eingangsspannung wirkt der Widerstand R2 stark linearisierend, wenn der Röhrenwiderstand größer als R2 wird.It is immediately apparent that with suitable dimensioning a relatively small control voltage at G, which also does not supply any current to the control element has to deliver, is able to establish the bridge equilibrium by making the two Blocks pipe sections; so that between entrance and exit there is an infinitely large Attenuation occurs. If there is no control voltage at G, the tubes run their full Current, its resistance has its minimum, both bridges are out of tune, and the Attenuation between input and output has its minimum value, which is determined by the transmission ratio of the double transformer Ü 1 can be selected within wide limits. Already the distortions a simple bridge in this arrangement are always small, because with a low input voltage the tubes conduct well and are only slightly non-linear with a high input voltage the resistor R2 has a strong linearizing effect if the tube resistance is greater than R2 will.

Die noch verbleibende geringe Verzerrung im Übergangsgebiet und die Tatsache, daß während des Regelvorganges die Änderung des Röhrengleichstroms auf den nachgeschalteten Verstärker am Ausgang des Regelgliedes einwirkt, werden durch die angewandte Gegentaktschaltung beseitigt. Bei richtiger Polung der Sekundärseiten des Übertragers ü1 verschwinden am Ausgang von Ü 2 sowohl die Spannungsstöße infolge des Regelvorganges als alle geradzahligen Oberwellen der Eingangsspannung. Durch die Gegentaktschaltung kann außerdem die Arbeitskennlinie für die regelnden Röhren günstiger als bei Eintakt betrieb gelegt werden, und die Anodenstromquelle A hat eine entsprechend niedrigere Spannung zu liefern, so daß mit kleineren Regelspannungen der gleiche Regelbereich beherrscht werden kann. Der Aufwand ist insgesamt kaum größer als der einer Eintakt schaltung, da aus Symmetriegründen mit Vorteil eine Doppelröhre verwendet wird.The remaining slight distortion in the transition area and the fact that during the control process the change in the tube direct current acts on the downstream amplifier at the output of the control element are eliminated by the push-pull circuit used. Correct polarity of the secondary side of the transformer at the output of ü1 Ü 2, both the voltage surges disappear as a result of the control process than all the even harmonics of the input voltage. Due to the push-pull circuit, the operating curve for the regulating tubes can also be placed more favorably than in single-ended operation, and the anode power source A has to deliver a correspondingly lower voltage so that the same control range can be controlled with smaller control voltages. Overall, the effort is hardly greater than that of a single-ended circuit, since a double tube is advantageously used for reasons of symmetry.

Wenn der nachgeschaltete Verstärker mit einer Gegenkopplung versehen wird, läßt sich nach einem Anwendungsbeispiel für die Erfindung das verzerrende Regelglied in an sich bekannter Weise in den Gegenkopplungsweg mit einbeziehen, so daß die an sich ,schon kleinen Verzerrungen weiter herabgesetzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil das Regelglied mit wachsender Eingangsspannung und höherer Dämpfung für den nachgeschalteten Verstärker einen wachsenden Quellwiderstand darstellt, so daß die Spannungsteilung im Gegenkopplungszweig in der gewünschten Richtung geändert, die Gegenkopplung mithin erhöht wird.If the downstream amplifier is provided with negative feedback is, according to an application example for the invention, the distorting Include the control element in the negative feedback path in a manner known per se, so that the already small distortions are further reduced. this is particularly advantageous because the control element with increasing input voltage and higher attenuation for the downstream amplifier, a growing source resistance represents, so that the voltage division in the negative feedback branch in the desired Changed direction, the negative feedback is therefore increased.

Claims

PATENT CLAIM: Electronically controllable attenuator for distortion-free Maintaining constant alternating voltages as a bridge circuit, its branches from the secondary winding provided with a center tap one to the to be regulated Input voltage lying transformer as well as a fixed and an electronic one There are controllable resistance, characterized in that two working in push-pull Bridge circuits with a common input transformer, each with two weather tapped Secondary windings and a common output transformer are provided, the Weather-tapped primary winding with its ends on the center taps of the secondary windings of the input transformer is connected, and that the control grid of two with their Anode-cathode sections used as electronically controllable resistors of triodes parallel to a control voltage derived from the voltage to be regulated. Documents considered: German Patent Specifications No. 830 528; UNITED STATES: U.S. Patent No. 2,757,333; German patent application S 10227 VIII a / 21 a2 (announced on February 7, 1952); "Journal of Scientific Instruments", 1951, p. 332.