DE1186105B

DE1186105B - Gate circuit for distortion-free switching of an alternating voltage

Info

Publication number: DE1186105B
Application number: DEV25039A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Alexander Mende; Dipl-Ing Guenter Stein
Original assignee: INTRON LEIPZIG WERK fur IND E
Current assignee: INTRON LEIPZIG WERK fur IND E
Priority date: 1963-12-17
Filing date: 1963-12-17
Publication date: 1965-01-28

Description

Torschaltung zum verzerrungsfreien Durchschalten einer Wechselspannung Für viele Anwendungszwecke müssen Spannungen im Rhythmus eines Schaltsignals getastet, d. h. ein-bzw. ausgeschaltet werden. Dies kann in bekannter Weise mit einem Relais geschehen, wobei das zu tastende Signal über Ruhe- und Arbeitskontakte des Relais, das von der Schaltspannung betätigt wird, an den Verbraucher gelangt.Gate circuit for distortion-free switching of an alternating voltage For many applications, voltages must be sampled in the rhythm of a switching signal, d. H. one or. turned off. This can be done in a known manner with a relay happen, with the signal to be scanned via normally open and normally open contacts of the relay, which is actuated by the switching voltage reaches the consumer.

Da elektromechanische Schalter viele Nachteile haben, ersetzt man sie häufig durch elektronische Bauelemente, wie Röhren und Transistoren und in Spezialfällen auch durch Dioden. Dabei wird meist die Schaltspannung an eine und die zu tastende Spannung an eine andere Elektrode des Bauelementes gelegt, wodurch die Steuerung der Spannung bzw. des Stromes an bzw. in der Last erfolgen kann.Since electromechanical switches have many disadvantages, they are replaced they often through electronic components such as tubes and transistors and in special cases also through diodes. Usually the switching voltage is applied to one and the one to be keyed Voltage is applied to another electrode of the component, whereby the controller the voltage or the current can take place at or in the load.

Ist die zu tastende Spannung eine Wechselspannung, bei der beide Polaritäten auftreten, so ist die Verwendung von Elektronenröhren bzw. Transistoren schwierig, da durch die Tastung zwischen zwei Zuständen, wo die Wechselspannungsverstärkung einmal Null sein soll und zum anderen einen endlichen Wert haben maß, umgeschaltet wird. Dies geschieht durch Veränderung des Arbeitspunktes, wie es beispielsweise in F i g. 1 dargestellt ist. Dort liegt am Gitter einer Röhre 1 eine Eingangswechselspannung lt, deren zeitlicher Verlauf in F i g. 2 a dargestellt ist. Diese Spannung U, ist periodisch zu schalten, im Rhythmus einer Schaltspannung US. Den Verlauf zeigt F i g. 2 b. An der Anode der Röhre 1 wird demzufolge ein Spannungsverlauf U" auftreten, wie ihn F i g. 2 c zeigt. Daraus ist zu erkennen, daß der Anodengleichstrom mitgetastet wird, d. h., er ist bei Verstärkung Null ebenfalls Null und nimmt einen endlichen Wert, an, wenn es die Verstärkung ebenfalls tut.If the voltage to be scanned is an alternating voltage with both polarities occur, the use of electron tubes or transistors is difficult, because by keying between two states where the alternating voltage gain once should be zero and on the other hand have a finite value measured, switched will. This is done by changing the working point, as it is for example in Fig. 1 is shown. There is an AC input voltage on the grid of a tube 1 lt, the course of which over time is shown in FIG. 2 a is shown. This voltage U i is to switch periodically, in the rhythm of a switching voltage US. F shows the course i g. 2 B. As a result, a voltage curve U "will appear at the anode of tube 1, like him F i g. 2c shows. It can be seen from this that the anode direct current is also sampled will, d. i.e., it is also zero at zero gain and takes a finite one Worth, if the reinforcement does too.

Durch die unerwünschte Tastung der Gleichspannung ergeben sich unter Umständen Fehlmessungen, so daß sie auf jeden Fall beseitigt werden müssen.The undesired keying of the DC voltage results in under Incorrect measurements under certain circumstances, so that they must be eliminated in any case.

In bekannter Weise kann dies durch Abblocken der Last, als die beispielsweise der Gitterableitwiderstand Rg einer nachfolgenden Verstärkerstufe wirken kann, geschehen. Die Abblockung erfolgt mittels eines Kondensators Cg. Die nunmehr auftretrende Spannung U2 wird in ihrem Verlauf durch F i g. 2 d gezeigt.In a known way, this can be done by blocking the load, as the example the grid leakage resistance Rg of a subsequent amplifier stage can act. The blocking takes place by means of a capacitor Cg. The now emerging tension U2 is represented in its course by F i g. 2d shown.

Sofern die Tastfrequenz wesentlich geringer ist als die Frequenz der zu tastenden Spannung, so daß die Zeitkonstante des Cg Rg-Gliedes genügend klein werden kann, werden die unerwünschten Impulse das Meßergebnis nicht wesentlich beeinflussen. Aber schon in dem dargestellten Fall ist die Verfälschung nicht mehr tragbar. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß eine zweite, nachfolgende Röhrenstufe ebenfalls getastet wird, und zwar mit einer von der Schaltspannung abgeleiteten Spannung. Da sich die Spannung am Gitter der zweiten Röhre rein additiv aus der Anodenspannung der ersten Röhre und der von der Schaltspannung abgeleiteten Spannung besteht, müssen beide Spannungen den gleichen zeitlichen Verlauf haben, wenn die Eingangswechselspannung Null ist. Das wird erreicht, indem die von der Schaltspannung abgeleitete Spannung beispielsweise über ein RC-Glied geführt wird und dadurch die gewünschte Kurvenform erhält.If the sampling frequency is significantly lower than the frequency of the voltage to be sampled, so that the time constant of the Cg Rg element is sufficiently small can be, the unwanted pulses will not significantly affect the measurement result. But even in the case shown, the falsification is no longer acceptable. According to the invention these disadvantages are eliminated by the fact that a second, subsequent tube stage is also keyed, with one derived from the switching voltage Tension. Since the voltage at the grid of the second tube is purely additive from the The anode voltage of the first tube and the voltage derived from the switching voltage exists, both voltages must have the same time course if the AC input voltage is zero. That is achieved by taking the switching voltage derived voltage is passed, for example, via an RC element and thereby the desired curve shape.

An einem Ausführungsbeispiel sei die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 3 die Schaltungsanordnung, F i g. 4 die Formen der erzielten Spannungen. Die Schaltung nach F i g. 3 entspricht bezüglich der Röhre 1 bis zum Kondensator Cg der Schaltung nach F i g. 1 und ist eingangs bereits beschrieben worden. Die Spannung U2 hat den Verlauf, wie in F i g. 2 d dargestellt. Hier setzt nunmehr die Erfindung ein. Von der Schaltspannung US wird eine Spannung US abgeleitet und dem Gitter der Röhre 2 zugeführt.The circuit arrangement according to the invention is shown schematically in one embodiment. It shows F i g. 3 the circuit arrangement, FIG. 4 the forms of the voltages achieved. The circuit according to FIG. 3 corresponds to the circuit according to FIG. 1 with respect to the tube 1 up to the capacitor Cg. 1 and has already been described at the beginning. The voltage U2 has the course as in FIG. 2 d shown. This is where the invention comes in. A voltage US is derived from the switching voltage US and fed to the grid of the tube 2.

Da sich maimehr die Spannung zwischen dem Gitter der Röhre 2 und Masse rein additiv aus U2 und US zusammensetzt, maß US den gleichen zeitlichen Verlauf haben, wie ihn U2 hat, wenn U,, gleich Null ist. Dies wird als zum Inhalt der Erfindung gehörig erreicht, indem US beispielsweise über ein RC-Glied geleitet wird, dessen Ausgangsspannung US die gewünschte Kurvenform hat. Diese Form ist in F i g. 4 a dargestellt und verläuft entgegengesetzt der Verzerrung nach F i g. 2 d. Die Gitterspannung an Röhre 2 ergibt sich nunmehr als Differenz von U, und U,', so daß sie und damit die Ausgangsspannung U aus den gewünschten Zeitverlauf ohne verfälschende Impulse hat. Den Verlauf zeigt F i g. 4b. Durch geeignete Wahl der Größe von US und der Bauelemente des RC-Gliedes läßt sich ohne Schwierigkeiten die Amplitude von Us' und U2 bei lt, = Null gleich groß machen.Since the voltage between the grid of the tube 2 and ground is composed purely additively of U2 and US, US measured the same time course as it has U2 when U ,, is equal to zero. This is achieved as part of the content of the invention in that US is passed, for example, via an RC element whose output voltage US has the desired curve shape. This form is shown in FIG. 4 a and runs in the opposite direction to the distortion according to FIG. 2 d. The grid voltage at tube 2 now results as the difference between U, and U, ', so that it and thus the output voltage U from has the desired time course without falsifying pulses. The course is shown in FIG. 4b. By a suitable choice of the size of US and the components of the RC element, the amplitude of Us' and U2 at lt = zero can be made the same without difficulty.

Der gleiche Effekt ergibt sich bei Anwendung eines Gleichstromverstärkers, indem Cg entfällt und die Röhren galvanisch gekoppelt sind oder eines Wechselspannungsverstärkers mit sehr geringer niederer Grenzfrequenz, wobei dann auch der Kondensator des RC-Gliedes zur Gewinnung von US wegfallen kann. Durch eine Gegenkopplung in der ersten Stufe, beispielsweise mit einem Katodenkondensator 3 in F i g. 3, kann die Verstärkung dieser Stufe gegenüber Alterungserscheinungen u. dgl. stabilisiert werden, so daß die Kompensation am Gitter der zweiten Stufe auch nach längerer Betriebsdauer einwandfrei funktioniert. Ebenso kann die in F i g. 3 dargestellte Schaltung in entsprechender Form mit Mehrpolröhren oderHalbleiterelementen aufgebaut werden.The same effect occurs when using a DC amplifier, in that Cg is omitted and the tubes are galvanically coupled or an AC voltage amplifier with a very low lower limit frequency, with the capacitor of the RC element then also for the extraction of US can be omitted. Through a negative feedback in the first stage, for example with a cathode capacitor 3 in FIG. 3, can reinforce this stage against signs of aging and the like. Stabilized so that the compensation on the grille of the second stage works perfectly even after a long period of operation functions. Likewise, the in F i g. 3 shown circuit in corresponding Form can be built with multipole tubes or semiconductor elements.

Claims

Claim: Gate circuit for distortion-free switching through a AC voltage that is sampled in the rhythm of a switching voltage by both Voltages are fed to an amplifier element, characterized in that a second, subsequent amplifier stage is also keyed with a voltage derived from the switching voltage, which is passed through an RC element and thus has an opposite course to that in the first amplifier element amplified voltage taken from a coupling capacitor.