DE1175270B - Schaltungseinrichtung zur Verschiebung der Phase bipolarer Impulsfolgen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al-36/04

Nummer: 1175 270

Aktenzeichen: H 43965 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 24. Oktober 1961

Auslegetag: 6. August 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung zur Verschiebung der Phase bipolarer Impulsfolgen, insbesondere zur Erzielung einer Phasenverschiebung bei Spannungen und Strömen von Rechteckwellenform. Unter »Rechteckwellenform« soll dabei auch noch eine Wellenform verstanden werden, die gewisse Abweichungen von dieser idealen Wellenform aufweist, ζ. B. in Form von Stufen oder Kerben, vorausgesetzt, daß derartige Abweichungen in der Amplitude die Hälfte der Differenz zwischen den beiden festgelegten Werten der Rechteckwelle nicht überschreiten.

Bekannte Anordnungen dieser Art weisen einen verhältnismäßig komplizierten und störanfälligen Schaltungsaufbau auf, der durch die Erfindung vereinfacht werden soll.

Gemäß der Erfindung ist die Schaltungseinrichtung zur Verschiebung der Phase bipolarer Impulsfolgen in der Weise ausgebildet, daß zwei um 180° phasenverschobene Impulsfolgen dem Lastwiderstand in zwei Zweigen zugeführt werden, deren einer einen Vorwiderstand enthält, während der andere eine Schaltvorrichtung enthält, die steuerbar die Phase der an dem Lastwiderstand auftretenden Impulsfolge in bezug auf die Eingangsimpulsfolge verschiebt.

Vorzugsweise besteht dabei die Schaltvorrichtung, die die Phase der an dem Lastwiderstand auftretenden Impulsfolge verschiebt, aus einem Magnetverstärker. Statt dessen können jedoch auch andere Schalteinrichtungen, z. B. sättigbare Blindwiderstände oder elektromagnetische Schalteinrichtungen verwendet werden.

Die 180°-Phasenverschiebung der beiden Impulsfolgen kann z. B. durch einen Gegentakttransformator gewonnen werden.

Besonders zweckmäßig ist die Anwendung der Schaltungseinrichtung in Spannungsregelkreisen, deren Aufbau durch die erfindungsgemäße Einrichtung verhältnismäßig einfach ausgestaltet werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein der Erklärung dienendes schematisches Schaltbild,

Fig. 2A, 2B, 2C, 2D verschiedene Wellenformen der Spannung,

Fig. 3 ein Schaltbild, welches ein Ausführungsbeispiel der Erfindung verkörpert,

F i g. 4 ein schematisehes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung.

Schaltungseinrichtung zur Verschiebung
der Phase bipolarer Impulsfolgen

Anmelder:

The De Havilland Aircraft Company Limited,

Hatfield, Hertfordshire (Großbritannien)

ίο Vertreter:

DipL-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
Arthur Edward Maine,
Agincourt, Ontario (Kanada)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 24. Oktober 1960 (36 484)

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird zunächst auf das Schaltbild gemäß F i g. 1 Bezug genommen. Dieses weist eine Spannungsquelle 1 für Rechteckspannung auf, an welche in Reihe eine Belastung 2 und ein Magnetverstärker 3 angeschlossen sind. Die Spannungsquelle 1 erzeugt eine Spannung E_a von Rechteckwellenform, bei welcher die aufeinanderfolgenden Halbwellen gleiche Amplitude und entgegengesetztes Vorzeichen' aufweisen, wie aus Fig. 2A ersichtlich. Zum Zwecke dieser Erklärung soll angenommen werden, daß der Magnetverstärker 3 vor der Sättigung eine unendliche Induktanz aufweist und danach eine Impedanz von Null. Der Magnetverstärker 3 soll von einem längs der Leitung 4 zugeführten Signal, das von einer Steuerspannungsquelle oder einer Steuerstromquelle herrührt, von der Induktanz Unendlich auf die Impedanz Null geschaltet werden. Unter der Annahme, daß die Wellenform der von der Spannungsquelle 1 erzeugten Spannung die Null-Linie bei Null, π, 2 π usw.

schneidet und daß der Magnetverstärker während jeder Halbwelle der Spannung während einer Zeitdauer schaltet, die nicht größer und gewöhnlich kleiner ist als die Zeit einer Halbwelle der Spannung E_a und am Ende jeder Halbwelle endet, werden diese Augenblicke mit <x_v <x₂ usw. bezeichnet. Es ist ersichtlich, daß während der Schaltdauer die Reaktanz des Magnetverstärkers 3 von Unendlich auf Null

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Claims (6)

1. 3 4

   verändert wird, so daß er im wesentlichen als Schal- In der Praxis weist der Magnetverstärker 11 vor ter arbeitet. Während des Zeitabschnittes zwischen Eintritt in den gesättigten Zustand keine unendliche Null und X₁ und zwischen π und «₂ wird durch den Induktanz auf und dann auch keine Impedanz von Magnetverstärker 3 ein offener Stromkreis geschaf- dem Wert Null, aber diese Faktoren können leicht fen, wobei an ihm die Gesamtspannung anliegt, und 5 dadurch kompensiert werden, daß das Verhältnis während der Zeitabschnitte zwischen ^₁ und π und des Widerstandswertes des Widerstandes 10 und des zwischen a.₂ und 2 π bewirkt der Magnetverstärker 3 Belastungselementes 9 geändert und auf einen uneinen Kurzschluß und an ihm liegt die Spannung gleichen Wert gebracht wird und dadurch, daß die Null an. Während der Zeitabschnitte zwischen a_x Mittelanzapfung der Sekundärwicklung verlegt wird, und .τ und α., und 2 η liegt die Bezugsspannung an io Eine Spannungs- oder Strom-Phasen-Schieberder Belastung 2. Die Wellenform der Spannung E_x, einrichtung gemäß der Erfindung kann einen Teil die am Magnetverstärker 3 auftritt, ist in Fig. 2B eines Spannungsregelsystems bilden. Ein Spannungsveranschaulicht, und die Wellenform der Span- regler mit einer Spannungs-Phasen-Verschiebungsnung E_L über der Belastung 2 ist in F i g. 2 C veran- einrichtung gemäß der Erfindung ist in F i g. 4 dargeschaulicht, und es ist ersichtlich, daß, wenn die Span- 15 stellt. Dieser Regler weist eine Spannungsquelle 15 nung E_L verdoppelt und von der Spannung E_A abge- auf, die eine Spannung von Rechteckwellenform zogen würde oder wenn statt dessen die Spannung E_L liefert. Diese Spannungsquelle speist sowohl die von der Hälfte der Spannung E₁₁ abgezogen würde, Spannungs-Phasen-Schiebereinrichtung 16 als auch eine SpannungE₁, (Fig. 2D) rechteckiger Wellen- einen Leistungsverstärker 17. Die von der Einrichform erhalten werden könnte, welche der Span- 20 tung 16 gelieferte phasenverschobene Spannung wird nungjEj, um einen Winkel von .T-Cx₁ vorauseilt. Die einem zweiten Leistungsverstärker 18 zugeführt, und Spannungs- oder Strom-Phasen-Verschiebungsein- die Ausgänge der beiden Leistungsverstärker 17 und richtung gemäß der Erfindung arbeitet auf diesem 18 werden bei 19 summiert, um die erwünschte AusPrinzip, und es wird im folgenden unter Bezugnahme gangsspannung zu erhalten. Diese Ausgangsspannung auf F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel beschrieben. 25 wird einem an sich bekannten Detektor 20 zum Auf-

   Die in F i g. 3 veranschaulichte Einrichtung weist finden einer fehlerhaften Spannung zugeführt, der einen Transformator 4 auf, dessen Primärwicklung 5 jede Abweichung der kombinierten Ausgangsspanan eine Spannungsquelle angeschlossen wird, die eine nungen von einem vorbestimmten Wert feststellt und Spannung von rechteckiger Wellenform erzeugt, bei der Phasenschiebereinrichtung 16 ein entsprechendes der die Amplituden der Halbwellen gleich sind und 30 Signal liefert, um die dadurch erzeugte Phasenverentgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Die Sekun- Schiebung im Sinne einer Verminderung der Abdärwicklung des Transformators weist eine Mittel- weichung auf Null zu verändern. Der Magnetverstäranzapfung auf, wodurch zwei Teilwicklungen 7 und 8 ker der Spannungs-Phasen-Verschiebungseinrichtung gebildet werden. Parallel zu der Teilwicklung 7 liegen kann dazu dienen, die im System erforderliche Verin Reihenschaltung eine Belastung 9 und ein Wider- 35 Stärkung herbeizuführen, um eine genaue Spannungsstand 10. Parallel zu der Teilwicklung 8 liegt die Be- regulierung zu gewährleisten. Ferner kann die induklastung 9 in Reihe mit einem Magnetverstärker 11. tive Zeitkonstante der Steuerwicklung des Verstär-Der Widerstand 10 ist so gewählt, daß er im wesent- kers 3 so gewählt werden, daß eine Stabilität der liehen den gleichen Widerstandswert wie die Be- beschriebenen Steuerung leicht erhalten wird, lastung 9 hat, und der Verstärker 11 wird über eine 40 Wenn nur eine feste Phasenverschiebung erforder-Leitung 12 von einer Steuerspannungs- oder Steuer- lieh ist, kann diese dadurch erhalten werden, daß stromquelle aus in jeder Halbwelle der der Primär- der Magnetverstärker 11 durch einen einzigen Indukwicklung5 zugeführten Spannung geschaltet, wobei tor ersetzt wird, dessen Zündpunkt eine Funktion die Schaltzeit jeweils am Ende einer Halbperiode der Ausbildung des Induktors und der Größe der endet. 45 zugeführten Rechteckspannung ist, so daß er auto-

   Im Betrieb ist die an der Belastung 9 von der matisch zündet, um die gewünschte Phasenverände-

   Sekundärteilwicklung 7 herrührende Spannung gleich rung zu erzeugen.

   der über der Teilsekundärwicklung 7 stehenden Span- Die erfindungsgemäße Spannung- oder Stromnung, weist jedoch infolge des Widerstandes 10 nur Phasen-Verschiebungseinrichtung kann eine Phasendie halbe Amplitude auf. Diese Spannung kann als 50 verschiebung zwischen 0 und 180° durchführen als Bezugsspannung angesehen werden. Die an der Be- Funktion der Zeitdauer jeder Halbperiode der lastung 9 auftretende, von der Sekundärteilwicklung 8 Bezugsspannung, in welcher der Magnetverstärker herrührende Spannung ist gegenüber der Bezugsspan- gezündet ist oder eine entsprechende Schaltanordnung um 180° phasenverschoben und weist die nung einen Kurzschluß oder eine Betriebsbedingung doppelte Amplitude der Bezugsspannung auf. Dem- 55 mit niedriger Impedanz herstellt. Diese Zeitdauer gemäß wird die über der Belastung 9 liegende Span- kann durch eine Steuerspannung oder einen Steuernung bei Schaltung des Magnetverstärkers 11 durch strom gesteuert werden, der von irgendeiner geeigein Steuersignal, welches längs der Leitung 12 züge- neten Quelle erhalten wird und eine Funktion der führt wird, gleich der Differenz zwischen der Bezugs- Größe eines Parameters in einem Verfahren oder spannung und der von der Sekundärteilwicklung 8 60 System darstellt, herrührenden Spannung.

   Diese Spannung über der Belastung 9 ist deshalb

   von Rechteckwellenform und gleich der in Fi g. 2 D Patentansprüche: dargestellten Spannung, d. h., sie weist die gleiche

   Amplitude und Frequenz wie die Bezugspannung 65 1. Schaltungseinrichtung zur Verschiebung der

   auf, ist jedoch gegenüber dieser um einen Betrag Phase bipolarer Impulsfolgen, dadurch g e -

   phasenverschoben, der dem Zeitabschnitt entspricht, kennzeichnet, daß zwei um 180° phasenver-

   in dem der Verstärker 11 gezündet ist. schobene Impulsfolgen dem Lastwiderstand (B₁)

   in zwei Zweigen zugeführt werden, deren einer einen Vorwiderstand (R₈) enthält, während der andere eine Schaltvorrichtung (11) enthält, die steuerbar (12) die Phase der an dem Lastwiderstand (R_L) auftretende Impulsfolge in bezug auf die Eingangsimpulsfolge verschiebt.
2. 2. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (11) ein Magnetverstärker ist.
3. 3. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein sättigbarer Blindwiderstand ist.
4. 4. Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwiderstand (R₅) etwa von gleicher Größe wie der Lastwiderstand (Rl) ist-
5. 5. Schaltungseinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die 180°-Phasenverschiebung der beiden Impulsfolgen durch einen Gegentakttransformator gewonnen wird.
6. 6. Schaltungseinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch ihre Anwendung in Spannungsregeleinrichtungen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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