DE1175758B

DE1175758B - Circuit for generating a regulated DC voltage

Info

Publication number: DE1175758B
Application number: DES80719A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Leysieffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-08-02
Filing date: 1962-08-02
Publication date: 1964-08-13
Also published as: JPS476330Y1

Description

Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, die durch Verstärkung, Gleichrichtung und Siebung einer von einem Transistoroszillator erzeugten niederfrequenten Wechselspannung gewonnen ist, insbesondere zur Erzeugung der Reflektorspannung für Reflexklystrone.Circuit for generating a regulated DC voltage The invention relates to a circuit for generating a regulated DC voltage through Amplification, rectification and filtering of one generated by a transistor oscillator low-frequency alternating voltage is obtained, in particular to generate the reflector voltage for reflex klystrons.

Für den Betrieb von Klystronen in kommerziellen Richtfunkanlagen wird eine Gleichspannung benötigt, welche im hohen Maße frei von überlagerten Störwechselspannungen sein muß. In einem Anwendungsfall muß diese Spannung zeitlich sehr konstant, in einem weiteren Anwendungsfall muß sie nach Maßgabe der Ausgangsgröße eines Frequenzdiskriminators regelbar sein. Bei den bekannten Anordnungen werden diese Gleichspannungen in der Regel durch Gleichrichtung der Netzwechselspannung gewonnen und durch eine Regeleinrichtung konstant gehalten bzw. nachgeregelt. Wegen der verhältnismäßig großen Frequenzabhängigkeit der von Reflexklystronen erzeugten hochfrequenten Schwingungen von der Reflektorspannung ist zur Erzielung der -erforderlichen Frequenzstabilität die Reflektorspannung im hohen Maße konstant zu halten. Die hierfür benötigten Regeleinrichtungen sind im besonderen bei einem Aufbau durch Röhrengeräte verhältnismäßig aufwendig und umfangreich. Wegen der geringen Frequenz der Netzwechselspannung sind zur Siebung außerdem Kondensatoren und Spulen mit großem Raumbedarf vorzusehen, so daß die die Reflektorspannung erzeugenden Geräte zumeist in eigenen Einschüben untergebracht werden müssen.For the operation of klystrons in commercial radio relay systems a DC voltage is required which is free of superimposed interfering AC voltages to a high degree have to be. In one application, this voltage must be very constant over time, in In another application, it must be based on the output variable of a frequency discriminator be controllable. In the known arrangements, these DC voltages are in the Rule obtained by rectifying the AC mains voltage and using a control device kept constant or readjusted. Because of the relatively large frequency dependence the high-frequency oscillations generated by reflex klystrons from the reflector voltage is the reflector voltage im to achieve the required frequency stability to keep them constant to a high degree. The control devices required for this are in especially when it is built using tube devices, it is relatively complex and extensive. Because of the low frequency of the AC mains voltage, capacitors are also used for filtering and to provide coils with a large space requirement so that the reflector voltage generating Devices usually have to be housed in their own slots.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einleitend genannten Schwierigkeiten zu beseitigen. Vor allem soll erreicht werden, daß die Konstanz und die Regelbarkeit der Reflektorgleichspannung ohne Einschränkung der Eigenschaften mit kleineren und einfacheren Geräten erreicht wird.The invention is based on the object mentioned in the introduction Eliminate difficulties. Above all, it should be achieved that the constancy and the controllability of the reflector DC voltage without restricting the properties is achieved with smaller and simpler devices.

Ausgehend von einer Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung, die durch Verstärkung, Gleichrichtung und Siebung einer von einem Transistoroszillator erzeugten niederfrequenten Wechselspannung gewonnen ist, insbesondere zur Erzeugung der Reflektorspannung für Reflexklystrone, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Regelspannung auf die Stromgegenkopplung des Verstärkers über eine mit einem Transistor aufgebaute Reaktanzstufe einwirkt, die dem Emitterwiderstand des Verstärkers parallel geschaltet ist.Based on a circuit for generating a regulated DC voltage, by amplifying, rectifying and filtering one of a transistor oscillator generated low-frequency alternating voltage is obtained, in particular for generation the reflector voltage for reflex klystrons, this object is achieved according to the invention solved that a control voltage on the current negative feedback of the amplifier via a with a transistor constructed reactance stage acts, the emitter resistance of the amplifier is connected in parallel.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Regelspannung aus der Schwankung der erzeugten Gleichspannung gewonnen ist oder wenn die Regelspannung zur automatischen Frequenzregelung aus einem Frequenzdiskriminator abgeleitet ist, der auf Abweichungen von der Sollfrequenz reagiert.It is advantageous if the control voltage is derived from the fluctuation the generated DC voltage is obtained or when the control voltage to the automatic Frequency control is derived from a frequency discriminator, which is based on deviations responds from the setpoint frequency.

Zur Erhöhung der Regelempfindlichkeit ist es günstig, wenn der Reaktanzstufe ein nach dem Zerhackerprinzip arbeitender Gleichstromverstärker vorgeschaltet ist, auf den die Regelspannung einwirkt, und wenn die Zerhackerschwingung gleichfrequent ist mit der zur Gewinnung der Gleichspannung verwendeten niederfrequenten Wechselspannung.To increase the control sensitivity, it is advantageous if the reactance level a DC amplifier working according to the chopper principle is connected upstream, on which the control voltage acts, and if the chopper oscillation has the same frequency is with the low-frequency alternating voltage used to generate the direct voltage.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described in greater detail below with the aid of exemplary embodiments explained.

Die F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung zur Erzeugung einer Reflektorspannung für Reflexklystrone. Ein Transistoroszillator 1 erzeugt eine Schwingung f, im Niederfrequenzbereich (z. B. 10 kHz). Diese Schwingung wird im Transistorverstärker 2 verstärkt und in einem Resonanztransformator auf eine hohe Wechselspannung transformiert. Mit dem Gleichrichter 3 wird die gewünschte Gleichspannung gewonnen und im Netzwerk 4 geglättet und von überlagerten Störwechselspannungen gereinigt. Da die Frequenz f, verhältnismäßig hoch ist, kann das Siebnetzwerk 4, an dessen Ausgang die erforderliche Reflektorgleichspannung U= zur Verfügung steht, räumlich sehr klein gestaltet werden.The F i g. 1 shows the block diagram of a circuit according to the invention for generating a reflector voltage for reflex klystrons. A transistor oscillator 1 generates an oscillation f, in the low frequency range (z. B. 10 kHz). This oscillation is amplified in the transistor amplifier 2 and transformed to a high alternating voltage in a resonance transformer. The desired direct voltage is obtained with the rectifier 3 and smoothed in the network 4 and cleaned of superimposed interfering alternating voltages. Since the frequency f 1 is relatively high, the screen network 4, at the output of which the required reflector DC voltage U = is available, can be made very small in space.

Zur automatischen Regelung bzw. Konstanthaltung der Ausgangsgleichspannung besitzt die Verstärkerstufe 2 eine Stromgegenkopplung, die aus der Parallelschaltung eines ohmschen Emitterwiderstandes RE und eines Blindwiderstandes 5 besteht. Durch Verändern des Blindwiderstandes verändert sich die Stromgegenkopplung und damit die Verstärkung der Verstärkerstufe 2. Der benötigte Blindwiderstand 5 wird durch eine Transistor-Reaktanzstufe in bekannter Art gebildet. Das am Eingang 6 der Reaktanzstufe benötigte Regelkriterium wird in üblicher Weise entweder von der erzeugten Reflektorspannung selbst abgeleitet (beispielsweise durch Spannungsvergleich mit einer Zenerdiode) oder dem Ausgang eines Frequenzdiskriminators entnommen.For automatic regulation or keeping the DC output voltage constant the amplifier stage 2 has a current negative feedback that results from the parallel connection an ohmic emitter resistor RE and a reactance 5 consists. By Changing the reactance changes the current negative feedback and thus the gain of the amplifier stage 2. The required reactance 5 is through a transistor reactance stage formed in a known manner. That at input 6 of the reactance stage needed The control criterion is usually either the generated reflector voltage derived (for example, by comparing the voltage with a Zener diode) or taken from the output of a frequency discriminator.

In der F i g. 2 ist zur Verdeutlichung der der Verstärkerstufe 2 angehörende Verstärkertransistor 7 und die Schaltung der Reaktanzstufe 5 dargestellt. Die Reaktanzstufe wird hierbei von einem Transistor 8 zusammen mit dem Spannungsteiler RC gebildet. Zur Abtrennung von Gleichspannungen sind noch die Kondensatoren 9, 10 und 11 vorgesehen. Die Kollektorspannung U,. wird dem Transistor 8 über einen auf die Frequenz f" abgestimmten Sperrkreis 12 zugeführt. Der an den Eingangsklemmen 13 und 14 zu messende Widerstand der Reaktanzstufe ist bekanntlich ein Blindwiderstand, dessen ohmsche Komponente vernachlässigbar klein ist, und dessen Größe abhängig ist von der Steilheit des Transistors B. Diese wird bei Transistoren in Emitterschaltung von der Basisvorspannung beeinflußt. Durch die Parallelschaltung des Emitterwidertandes Rl. mit der vom Transistor 8 gebildeten Reaktanzstufe wird somit die Verstärkung des Transsistors 7 verändert, wenn am Eingang 15 die über den Basiswiderstand RB anliegende Basisvorspannung des Transistors 8 geändert wird.In FIG. 2 is the one belonging to amplifier stage 2 for clarity Amplifier transistor 7 and the circuit of the reactance stage 5 are shown. The reactance level is formed here by a transistor 8 together with the voltage divider RC. The capacitors 9, 10 and 11 are also provided for separating DC voltages. The collector voltage U ,. is the transistor 8 via a tuned to the frequency f " Lock circuit 12 supplied. The resistance to be measured at input terminals 13 and 14 The reactance stage is known to be a reactance, its ohmic component is negligibly small, and its size depends on the steepness of the Transistor B. In the case of transistors in common emitter connection, this is derived from the base bias influenced. The parallel connection of the emitter resistor Rl. with that of the transistor 8 formed reactance stage is thus changed the gain of the transistor 7, if the base bias voltage of the applied via the base resistor RB is at the input 15 Transistor 8 is changed.

In der F i g. 3 ist das Ersatzschaltbild der Reaktanzstufe dargestellt durch eine veränderbare Induktivität L, wobei die Beziehung gilt: L.--RC/S. Hierin bedeuten R und C die Größen des Spannungsteilers und S die Steilheit des Reaktanztransistors 8 (s. F i g. 2). Zur Veränderung der ErsatzinduktivitätL muß nach obiger Formel die Steilheit des Transistors 8 geändert werden, da die Werte R und C konstant sind. Die Steilheit wird durch Überlagerung der Regelspannung mit der am Punkt 15 zugeführten Basisvorspannung des Transistors 8 beeinflußt.In FIG. 3 the equivalent circuit diagram of the reactance stage is represented by a variable inductance L, where the relationship applies: L - RC / S. Here, R and C mean the sizes of the voltage divider and S the steepness of the reactance transistor 8 (see FIG. 2). To change the equivalent inductance L, the slope of the transistor 8 must be changed according to the above formula, since the values R and C are constant. The slope is influenced by superimposing the control voltage with the base bias voltage of the transistor 8 applied at point 15.

Zur Verstärkungssteuerung des Transistors 7 kann der Emitterwiderstand auch durch einen regelbaren ohmschen Widerstand in Form eines als Widerstand geschalteten Transistors ersetzt werden. Die Gleichstromführung aller beteiligten Stromkreise ist dann jedoch schwieriger, da eine Trennung der Gleichstromkreise erforderlich wird und nur noch ein Zusammenwirken bei Wechselstrom zwischen dem als Emitterwiderstand geschalteten Transistor und dem Verstärkertransistor 7 vorhanden sein darf.The emitter resistor can be used to control the gain of the transistor 7 also through an adjustable ohmic resistance in the form of a resistor connected Transistor to be replaced. The direct current supply of all involved circuits is then more difficult, however, since a separation of the DC circuits is required becomes and only an interaction with alternating current between the as emitter resistance switched transistor and the amplifier transistor 7 may be present.

Zur Erhöhung der Regelempfindlichkeit ist es in vielen Fällen zweckmäßig, der Reaktanzstufe 5 einen Verstärker 16 vorzuschalten, wie es im Blockschaltbild der F i g. 4 dargestellt ist. Bei größerer Gleichstromverstärkung ist es zweckmäßig, einen Verstärker vom Zerhackertyp zu wählen, da bei üblichen Gleichstromverstärkern mit hoher Verstärkung eine sichere Nullpunktstabilität nicht gewährleistet ist. Der Zerhackerverstärker kann hierbei in bekannter Weise durch im inversen Betrieb arbeitende Transistoren, die so weit ausgesteuert sind, daß sie im Sättigungsbereich arbeiten und somit als reine Schalter wirken, aufgebaut werden. Bei einem derartigen Verstärker wird dann die steuernde Eingangsgleichspannung zerhackt, die entsprechende Wechselkomponente verstärkt und unter Berücksichtigung der eingangsseitigen Polarität wieder gleichgerichtet. Die Ausgangsgleichspannung dieses Verstärkers muß nun sehr gut von Schwingungen der Zerhackerfrequenz und deren Oberwellen befreit werden, weil sich andernfalls diese Störschwingungen in unerwünschter Weise dem der Konstanthaltung der Reflektorspannung bzw. der Regelung der Klystronfrequenz dienenden Regelvorgang überlagern würden.To increase the control sensitivity, it is useful in many cases to to connect an amplifier 16 upstream of the reactance stage 5, as shown in the block diagram the F i g. 4 is shown. If the DC gain is greater, it is advisable to to choose a chopper-type amplifier, since common DC amplifiers a safe zero point stability is not guaranteed with high gain. The chopper amplifier can be operated in a known manner by in inverse operation working transistors, which are driven so far that they are in the saturation range work and thus act as pure switches. With such a Amplifier is then chopped up the controlling DC input voltage, the corresponding Alternating component amplified and taking into account the polarity on the input side rectified again. The DC output voltage of this amplifier must now be very high are well freed from vibrations of the chopper frequency and its harmonics, because otherwise these interfering oscillations will undesirably relate to that of keeping constant the reflector voltage or the control of the klystron frequency serving control process would overlay.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird daher zur Beseitigung von Störungen durch den Zerhacker die Zerhackerfrequenz vom Oszillator 1 abgeleitet, so daß deren Wechselkomponenten und ihre Oberwellen im Netzwerk 4 gleichzeitig mit der vom Gleichrichter 3 kommenden Wechselspannung geglättet und gesiebt werden. Die Oszillatorschwingung f" wird hierbei über die Leitung 18 dem im Verstärker 16 eingebauten Zerhacker zugeführt. Wegen der Phasenstarrheit dieser beiden Schwingungen bleibt selbst eine relativ starke Störungskomponente der am Verstärkereingang 17 liegenden Regelgleichspannung nach der Gleichrichtung im Gleichrichter 3 unwirksam.In a further development of the inventive concept, the chopper frequency is derived from the oscillator 1 to eliminate interference from the chopper, so that their alternating components and their harmonics in the network 4 are smoothed and filtered at the same time as the alternating voltage coming from the rectifier 3. The oscillator oscillation f "is fed to the chopper built into the amplifier 16 via the line 18. Because of the phase rigidity of these two oscillations, even a relatively strong disturbance component of the control DC voltage at the amplifier input 17 remains ineffective after the rectification in the rectifier 3.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann in einem sehr kleinen Volumen, wie z. B. zwei normale Platten für gedruckte Schaltungen, untergebracht und daher in unmittelbarer Nähe des Klystrons angeordnet werden. Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil damit die Reflektorspannung als frequenzbestimmender Parameter in einfacher Weise von Störeinstreuungen geschützt ist, während sich bei größerer Entfernung zwischen Reflektorspannungsgerät und Klystron derartige Störeinstreuungen oftmals nur durch umständliche Kabelabschirmungen und sehr sorgfältig ausgewählte Erdungspunkte vermeiden lassen.The arrangement according to the invention can be in a very small volume, such as B. two normal boards for printed circuits, housed and therefore be placed in the immediate vicinity of the klystron. This is mainly because of this advantageous because it uses the reflector voltage as a frequency-determining parameter is protected in a simple manner from interference, while larger Distance between reflector voltage device and klystron such interference often only through cumbersome cable shielding and very carefully selected Avoid earthing points.

Claims

Claims: 1. Circuit for generating a regulated DC voltage, by amplifying, rectifying and filtering one of a transistor oscillator generated low-frequency alternating voltage is obtained, in particular for generation the reflector voltage for reflex klystrons, characterized in that a control voltage to the current negative feedback of the amplifier via a transistor built up Reactance stage acts, which is connected in parallel to the emitter resistance of the amplifier is.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the control voltage is obtained from the fluctuation of the generated direct voltage.

3rd circuit after Claim 1, characterized in that the control voltage for automatic frequency control is derived from a frequency discriminator, which is based on deviations from the target frequency reacted.

4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the reactance stage is a DC amplifier working according to the chopper principle is connected upstream, on which the control voltage acts, and that the chopper oscillation is the same frequency as the low frequency used to generate the DC voltage AC voltage.