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Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung oder
eines Gleichstromes Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Konstanthaltung
einer Gleichspannung oder eines Gleichstromes mit größter Genauigkeit. Derartige
hochkonstante Gleichspannungen bzw. Gleichströme werden bekanntlich z. B. zur elektronischen
Abstimmung von frequenzselektiven Gliedern, mittels durch eine Gleichspannung bzw.
einen Gleichstrom steuerbaren Elementen, z. B. Kapazitätsdioden, benötigt. Bei derartigen
Schaltungsanordnungen ist eine Anordnung zur Entnahme einer Vergleichsgröße, ein
Diskriminator und ein gegebenenfalls über einen Regelverstärker mit dem Ausgang
des Diskriminators verbundenes Organ vorgesehen.
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Schaltungsanordnungen zur Konstanthaltung von Gleichspannungen bzw.
Gleichströmen sind in vielfältiger Ausführung bekannt. Man kann alle diese bekannten
Schaltungen im wesentlichen auf das in der Fig. 1 dargestellte Schaltschema zurückführen.
Die zu regelnde Gleichspannung (in ähnlicher Weise gilt dies auch für den Gleichstrom)
wird über die Leitung 1 angekoppelt. Über die Leitung 2 wird die geregelte Spannung
an das zu steuernde Element gelegt. Ein Teil der Ausgangsleistung wird über die
Leitung 3 einem Diskriminator 4 zugeführt, in welchem sie mit der aus der Anordnung
5 entnommenen Vergleichsgröße verglichen wird. Die aus dem Vergleich abgeleitete
Regelgröße wird schließlich über einen Regelverstärker 6 dem Regelorgan 7 zur Regelung
der zugeführten Gleichspannung auf einen konstanten Wert zugeführt.
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Als Anordnung zur Entnahme der Vergleichsgröße wird z. B. eine Vergleichsbatterie,
ein Glimmstabilisator, eine Zenerdiode usw. benutzt. Der Diskriminator in den bekannten
Schaltungen kann z. B. nur in einem Gegeneinanderschalten von zwei Spannungen gesehen
werden. Es ist aber auch die Verwendung von Brückenanordnungen sowie von Organen
mit nichtlinearen Stromspannungskennlinien bekannt.
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Die bekannten Anordnungen haben aber den wesentlichen Nachteil, daß
sie bestenfalls eine Regelung auf eine Genauigkeit von Cu = 104 zulassen, wobei
Cu das Verhältnis der Sollspannung U zur maximalen Abweichung -lu darstellt. Eine
größere Genauigkeit läßt sich vor allem deshalb nicht erreichen, weil keine genaueren
Vergleichsgrößen erzeugt werden können. Für den oben angegebenen Zweck der elektronischen
Abstimmung von frequenzselektiven Elementen reicht aber diese Genauigkeit zumindest
nicht in allen Fällen aus.
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Es soll noch erwähnt werden, daß eine Spannungskostanthalteanordnung
bekannt ist, bei der die geregelte Gleichspannung in eine Hilfswechselspannung umgesetzt
wird. Jedoch ist diese Hilfswechselspannung von konstanter Frequenz und ihre Amplitude
ist abhängig von der geregelten Gleichspannung. Diese Hilfswechselspannung wird
hierbei derart hochtransformiert, daß sie eine konstante Gleichspannung um einen
geringen Betrag übersteigt. Aus dem Vergleich (Differenzbildung) der Halbwellen
dieser Hilfswechselspannung und der konstanten Gleichspannung werden dann Stromimpulse
gewonnen, diese werden in eine Wechselspannung umgeformt, und hieraus wird nach
Gleichrichtung die Regelspannung gewonnen. Auch hier wird trotz der Umwandlung der
geregelten Gleichspannung in eine Wechselspannung wiederum eine konstante Gleichspannung
zum Vergleich herangezogen. Damit treten auch hier die erwähnten Nachteile auf.
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Eine Anordnung zu finden, mit der eine bessere und damit ausreichende
Konstanthaltung erzielbar ist, ist Zweck der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der Erfindung wird eine Anordnung vorgesehen, in der ebenfalls
ein steuerbares, auf die konstantzuhaltende Gleichspannung oder Gleichstrom einwirkendes
Regelorgan, eine Anordnung zur Erzeugung einer Hilfswechselspannung in Abhängigkeit
von der zu regelnden Spannung oder Strom, ein Glied zur Entnahme einer Vergleichsgröße
sowie ein Diskriminator zur Bildung der auf die steuerbaren Elemente einwirkenden
Regelspannung in Abhängigkeit von der Differenz der Vergleichsgröße und der Hilfswechselspannung
verwendet wird. Die erfindungsgemäße Anordnung ist aber dadurch gekennzeichnet,
daß
das Glied zur Entnahme der Vergleichsgröße ein mit großer Konstanz auf der gleichen
Frequenz schwingender Oszillator ist, daß die Anordnung zur Erzeugung der Hilfswechselspannung
aus einem Oszillator besteht, der durch die Ausgangsspannung des Regelorgans in
seiner Frequenz steuerbar ist und daß der Diskriminator als Frequenzdiskriminator
ausgebildet ist Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß z. B. ein quarzstabilisierter
Oszillator eine Genauib keit von etwa Cf = 10s aufweist, wenn man unter Lif, wie
bei der obigen Definition von Cu, das Verhältnis der Sollfrequenz zur maximalen
Abweichung versteht. Die Gesamtanordnung gemäß der Erfindung weicht von diesem Wert
nur in geringem Maße ab, so daß man mit der erfindungsgemäßen Anordnung die Gleichspannung
mit einer Genauigkeit von etwa @h - 10s stabilisieren kann.
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Zur anschaulichen Erläuterung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellt. Die zu regelnde Spannung wird hier über
die Klemme 8 dem Regelorgan 9 zugeführt. Die geregelte Gleichspannung wird über
die Klemme 10 ausgekoppelt. Ein Teil der Ausgangsenergie des Regelorgans 9 wird
aber abgezweigt und einem Oszillator 11 zugeführt. Die dem Oszillator 11 zugeführte
Gleichspannung dient der Einstellung der Frequenz des frequenzselektiven Gliedes,
dieses Oszillators. Der Oszillator 11 kann z. B. Kapazitätsdioden enthalten, die
durch diese zugeführte Gleichspannung gesteuert werden. Im Frequenzdiskriminator
12 wird diese Frequenz mit der eines quarzstabilisierten Oszillators 13 verglichen.
Der Diskriminator 12 erzeugt eine von der Differenz der beiden zugeführten
Frequenzen abhängige Größe, die über den Regelverstärker 14 dem Regelorgan
9 zugeführt wird. Da die einzelnen Elemente wie Regelverstärker, Regelorgan, Frequenzdiskriminator,
quarzstabilisierter Oszillator und steuerbarer Oszillator an sich bekannt sind,
erübrigt es sich, näher auf diese Teile einzugehen. In ähnlicher Weise lassen sich
für Zwecke, bei denen hochkonstante Gleichströme gebraucht werden, auch diese stabilisieren.
In diesem Falle sind lediglich die abgestimmbaren Elemente des Oszillators 11 durch
Gleichströme steuerbar, also z. B. Induktivitäten mit entsprechenden Ferriten.
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Noch einen weiteren Vorteil hat die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.
Bei Geräten, die Temperaturunterschieden ausgesetzt sind, müssen bekanntlich die
Oszillatoren zwecks Konstanthaltung der Frequenz z. B. in Thermostaten eingebracht
werden. Geschieht dies hier im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zur elektronischen Abstimmung allein mit dem Quarzoszillator, während man den steuerbaren
Oszillator 11 den Temperaturänderungen aussetzt, so werden Temperatureinflüsse auf
die abzustimmenden Glieder ebenfalls mit Hilfe dieses Oszillators 11 ausgeregelt.