DE1219534B - Amplifier with temperature compensation in the feedback path - Google Patents

Amplifier with temperature compensation in the feedback path

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DE1219534B
DE1219534B DES93378A DES0093378A DE1219534B DE 1219534 B DE1219534 B DE 1219534B DE S93378 A DES93378 A DE S93378A DE S0093378 A DES0093378 A DE S0093378A DE 1219534 B DE1219534 B DE 1219534B
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Dipl-Ing Frithjof Koppehele
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/04—Control of transmission; Equalising

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

EGESCHRIFT 1219 534 Int. Cl.:EGESCHRIFT 1219 534 Int. Cl .:

H03gH03g

H 04 m
Deutsche KL: 21 a2 - 41/06H 04 m
German KL: 21 a2 - 41/06

Nummer: 1219 534Number: 1219 534

Aktenzeichen: S 93378 VIII a/21 a2File number: S 93378 VIII a / 21 a2

Anmeldetag: 28. September 1964Filing date: September 28, 1964

Auslegetag: 23. Juni 1966Opening day: June 23, 1966

Die Erfindung betrifft einen Verstärker, insbesondere einen Leitungsverstärker, für elektrische Übertragungssysteme mit im Rückkopplungsweg liegender Temperaturkompensation.The invention relates to an amplifier, in particular a line amplifier, for electrical Transmission systems with temperature compensation in the feedback path.

Bei größeren Abweichungen des Übertragungspegels von seinem Sollwert treten in einem TF-System vermehrte Geräusche auf, die die Qualität der Übertragungsstrecke verschlechtern. Bei sehr großen Änderungen des Übertragungspegels kann die Übertragung sogar ganz zusammenbrechen. Deshalb ist eine möglichst automatisch arbeitende Pegelhaltung notwendig.In the event of larger deviations in the transmission level from its nominal value, a TF system generates increased noises that degrade the quality of the transmission path. With very large changes in the transmission level can even collapse the transmission completely. That's why level maintenance that works automatically as possible is necessary.

Pegelabweichungen werden hauptsächlich durch die temperaturbedingte Dämpfungsänderung des koaxialen Kabels hervorgerufen, und zwar ändert sich die Dämpfung um etwa 2% pro 10° C. Diese Dämpfungsänderung verhält sich wie eine Längenänderung des Kabels. Deshalb kann mit ein und demselben Netzwerk die temperaturbedingte Dämpfungsänderung ausgeglichen wie auch die Verstärkung auf die genaue Feldlänge eingestellt werden.Level deviations are mainly caused by the temperature-related change in attenuation of the coaxial Cable caused, namely the attenuation changes by about 2% per 10 ° C. This change in attenuation behaves like a change in length of the cable. Therefore can with one and the same Network compensates for the temperature-related change in attenuation as well as the gain on the exact field length can be set.

In Übertragungssystemen mit Röhrenverstärkern wird z. B. der Ausgangspegel von jedem zweiten Verstärker durch einen Regelkreis auf einem konstanten Wert gehalten. Transistorverstärker können wegen ihrer Kleinheit, geringen Wärmeabgabe und größerer Wartungsfreiheit in Kabelmuffen im Erdboden untergebracht werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die temperaturbedingten Dämpfungsänderungen des Kabels durch sogenannte Temperatursteuerung auszugleichen. Das geschieht bei bekannten Anordnungen dadurch, daß ein im Gegenkopplungskreis des Verstärkers liegender Heißleiter durch die Umgebungstemperatur in seinem Widerstandswert verändert wird. Dabei müssen natürlich die Schwankungen der Umgebungstemperatur sehr genau den Schwankungen der Kabeltemperatur folgen. Der Aufwand für eine Pegelhaltung durch Temperatursteuerung ist geringer, und damit ist sie weniger störanfällig als ein kompletter Regelkreis.In transmission systems with tube amplifiers z. B. the output level from every other amplifier kept at a constant value by a control loop. Transistor amplifiers can because of their small size, low heat emission and greater freedom from maintenance housed in cable sleeves in the ground will. This results in the possibility of temperature-related changes in attenuation of the cable by so-called temperature control. This happens with known arrangements in that a thermistor lying in the negative feedback circuit of the amplifier is caused by the ambient temperature is changed in its resistance value. Of course, there must be fluctuations the ambient temperature follow the fluctuations in the cable temperature very precisely. Of the The effort involved in maintaining the level by means of temperature control is less, and it is therefore less prone to failure as a complete control loop.

Die Tatsache, daß die Verstärkerfeldlängen und auch die Dämpfungen von Kabeln verschiedener Hersteller nicht alle gleich groß sind, führt zu Schwierigkeiten bei der Temperatursteuerung. So kan z. B. die Dämpfung eines Verstärkerfeldes eines bekannten 4-MHz-Systems bei der höchsten Übertragungsfrequenz um + 0,2 Np schwanken. Das heißt, die Leitungsverstärker müssen eine in diesem Bereich einstellbare Verstärkung besitzen. Eine einmalige Einstellung kann zwar mit demselben Netzwerk erfolgen, das auch für die Temperatursteuerung verwendet wird, die Güte der Dämpfungskompensa-Verstärker mit im Rückkopplungsweg liegender
TemperaturkompensationThe fact that the amplifier field lengths and also the attenuation of cables from different manufacturers are not all the same leads to difficulties in temperature control. For example B. the attenuation of an amplifier field of a known 4 MHz system at the highest transmission frequency fluctuate by + 0.2 Np. This means that the line amplifiers must have an adjustable gain in this range. A one-time setting can be made with the same network that is also used for the temperature control, the quality of the damping compensation amplifier with lying in the feedback path
Temperature compensation

Anmelder:Applicant:

Siemens &Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,Berlin and Munich,

München 2, Wittelsbacherplatz 2Munich 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Frithjof Koppehele, MünchenDipl.-Ing. Frithjof Koppehele, Munich

tion (Größe des verbleibenden Restfehlers) ist aber damit abhängig von der einmal eingestellten Verstärkung. tion (size of the remaining residual error) is therefore dependent on the gain that has been set.

Eine bekannte Anordnung ist in F i g. 1 wiedergegeben, und zwar in dem gestrichelt umrahmten Teil der Figur. Das Regelnetz besteht aus dem komplexen Zweipolwiderstand W. In Reihe dazu ist das Stellglied geschaltet, das sich aus den beiden ohmschen Widerständen R1 undi?2 und dem Heißleiter Rth zusammensetzt. Diese drei Widerstände werden so dimensioniert, daß sich für eine bestimmte Verstärkerfeldlänge (Planungswert) eine möglichst fehlerfreie Temperatursteuerung im Bereich von O bis 20° C durch den Heißleiter Rth ergibt. Das ist im allgemeinen ohne große Schwierigkeiten und allzu große Restfehler möglich.A known arrangement is shown in FIG. 1 reproduced, namely in the part of the figure framed by dashed lines. The control network consists of the complex two-pole resistor W. In series with this is the actuator, which is made up of the two ohmic resistors R 1 and 1 ? 2 and the thermistor R th . These three resistors are dimensioned in such a way that, for a specific amplifier field length (planning value), temperature control in the range from 0 to 20 ° C. is as error-free as possible by the thermistor R th. In general, this can be done without great difficulty and excessively large residual errors.

Soll nun der Verstärker auf eine andere Feldlänge eingestellt werden, so kann das durch Auswechseln eines Widerstandes oder mehrerer Widerstände geschehen. Wird nur ein Widerstand ausgewechselt, z. B. R1, so weist die Temperatursteuerung bei Abweichung der Verstärkung um +0,2Np vom Planungswert schon erhebliche Fehler auf. Will man diese vermeiden, so müssen für eine andere Verstärkungseinstellung alle drei Widerstände ausgewechselt werden.If the amplifier is now to be set to a different field length, this can be done by exchanging one or more resistors. If only one resistor is replaced, e.g. B. R 1 , the temperature control already shows considerable errors if the gain deviates by + 0.2Np from the planning value. If you want to avoid this, all three resistors have to be exchanged for a different gain setting.

Für den Variationsbereich der Verstärkung von ±0,2 Np braucht man im allgemeinen mindestens zehn verschiedene Widerstandskombinationen, um den Fehler kleiner als 2°/o zu halten.For the variation range of the gain of ± 0.2 Np one generally needs at least ten different resistance combinations to keep the error less than 2%.

Es sind auch Übertragungssysteme bekannt, bei deren Verstärkern nicht die einzelnen Widerstände ausgewechselt werden, sondern zwischen den Klemmen 1, 2 in F i g. 1 liegt ein Sparübertrager mit mehreren Anzapfungen, an die je nach der gewünschten Verstärkung die Klemme 1' gelegt wird. Dies ist etwas vorteilhafter als das Austauschen der einzelnenThere are also known transmission systems whose amplifiers do not have the individual resistors be exchanged, but between terminals 1, 2 in F i g. 1 is a savings transfer with several Taps to which terminal 1 'is connected depending on the desired gain. This is somewhat more beneficial than exchanging each one

609 580/280609 580/280

Claims (1)

3 43 4 Widerstände, jedoch sind die Fehler relativ groß, wie geschaltet ist. Innerhalb des gestrichelt gezeichnetenResistances, however, the errors are relatively large as is switched. Inside the dashed line das Diagramm nach F i g. 2 zeigt. In diesem Dia- Teiles des Rückkopplungsweges liegt der mit einemthe diagram according to FIG. 2 shows. In this slide part of the feedback path lies the one with one gramm ist nämlich der Kompensationsfehler Δ s bei komplexen Widerstand behaftete Zweipol W, dem inThe gram is the compensation error Δ s in the case of a two-pole W with complex resistance, the one in der höchsten Übertragungsfrequenz in Abhängigkeit Reihe hierzu die Parallelschaltung aus dem magnet-the highest transmission frequency, depending on the series, the parallel connection from the magnetic von der Temperaturschwankung Δ t aufgetragen. 5 feldabhängigen Widerstand RP und dem Heiß-plotted from the temperature fluctuation Δ t. 5 field-dependent resistance R P and the hot Der Hauptnachteil dieser Anordnungen besteht leiter Rth nachgeschaltet ist. Mit Hilfe des statischen darin, daß das Einlöten der jeweils notwendigen Magneten M läßt sich der ohmsche Widerstand W Widerstände nicht an Ort und Stelle bei der Einrich- des magnetfeldabhängigen Widerstands verändern, tung der Strecke geschehen kann, da die Verstärker- Derartige magnetfeldabhängige Widerstände begehäuse nach Verlassen des Prüffeldes klimadicht 10 stehen aus Feldplättchen, die aus einer Halbleiterabgeschlossen werden. Die Widerstände müssen des- schicht mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit herhalb im Prüffeld eingesetzt werden. Man erhält dann gestellt sind. Als Träger der Schicht wird ein ein ganzes Spektrum verschieden eingestellter Ver- Keramikkörper oder ein Ferritplättchen verwendet, stärker, die jeweils nur an einem ganz bestimmten Der Widerstand solcher Plättchen ist bis zu hohen Verstärkerpunkt eingesetzt werden können, was unter 15 Frequenzen reell, und die nichtlinearen Verzerrungen anderem große organisatorische Schwierigkeiten er- sind äußerst gering. Wird ein solches Plättchen von gibt. Will man diese umgehen, so muß die Wider- einem magnetischen Feld durchsetzt, so vergrößert Standskombination steckbar angeordnet werden. sich sein Widerstand. Bei einer Induktion von bei-The main disadvantage of these arrangements is that conductor R th is downstream. With the help of the static in that the soldering in of the necessary magnets M , the ohmic resistance W resistors cannot be changed on the spot when setting up the magnetic field-dependent resistance, the route can be carried out, since the amplifier housing such magnetic field-dependent resistors Leaving the test field climate-tight 10 are made of field plates that are closed off from a semiconductor. The resistors must therefore be used in the test field with high charge carrier mobility. One then receives are put. A whole spectrum of differently adjusted ceramic bodies or a ferrite plate is used as the carrier of the layer, stronger, each of which can only be used at a very specific amplification point, which is below 15 frequencies real, and the non-linear ones Distortions, other major organizational difficulties, are extremely small. Will there be such a token. If this is to be avoided, the resistance must be penetrated by a magnetic field, and the combination of stands must be arranged so that they can be plugged in. his resistance. With an induction of two Diese zusätzlichen Kontaktstellen bringen aber spielsweise 7kG erhält man eine Widerstandsimmer eine Erhöhung der Unsicherheit mit sich. 20 erhöhung etwa um den Faktor 7.
Außerdem wird durch solche Anordnung der Ge- Bei der Herstellung der Plättchen kann der Temgenkopplungskreis der Verstärker räumlich aus- peraturkoeffizient in gewissen Grenzen eingestellt gedehnt, was bei großem Frequenzbereich (z. B. werden. Der Temperaturkoeffizient ist nahezu feld-12-MHz-Verstärker) zu erheblichen Schwierigkeiten unabhängig, er weist im übrigen ähnliche Temperaführen dürfte. Ferner stößt eine optische Anzeige 25 Unabhängigkeit auf wie ein Heißleiter,
der eingestellten Verstärkung auf Schwierigkeiten. Wie das Diagramm nach Fig. 4 zeigt, kann manThese additional contact points bring 7kG, for example, if you get a resistance, there is always an increase in the uncertainty. 20 increase by about a factor of 7.
In addition, by arranging the platelets in this way, the temperature coefficient of the amplifier can be stretched within certain limits, which can be set within certain limits when the platelets are manufactured ) to considerable difficulties independently, otherwise it has similar tempera. Furthermore, an optical display 25 shows independence like an NTC thermistor,
the set gain for difficulties. As the diagram of FIG. 4 shows, one can Aufgabe der Erfindung ist es, einen die durch erreichen, daß durch Zusammenschaltung eines sol-Temperatürschwankungen hervorgerufenen Änderun- chen Feldplättchens (TK bei +10° C etwa l°/o/° C) gen der Kabeldämpfung kompensierenden Verstär- mit einem Heißleiter für alle in Frage kommenden ker zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile 30 Verstärkereinstellungen der Fehler bei der Temperavermieden werden. tursteuerung sehr gering wird. In dem Diagramm istThe object of the invention is to achieve one that by interconnecting a sol temperature fluctuations caused changes in the field plate (TC at + 10 ° C approx. 1 ° / o / ° C) gen of the cable attenuation compensating amplifier with an NTC thermistor for all possible ones ker to create in which the aforementioned disadvantages 30 amplifier settings the error in the tempera avoided will. door control becomes very low. In the diagram is Der Verstärker wird gemäß der Erfindung derart der Kompensationsfehler As bei der höchsten Überausgebildet, daß im Rückkopplungsweg eine Parallel- tragungsfrequenz in Abhängigkeit von den Temperaschaltung aus einem magnetfeldabhängigen Halb- turabweichungen Δι dargestellt. Für die Verstärleiterwiderstand und einem Heißleiter liegt. Ferner 35 kungseinstellung innerhalb des Bereiches ±0,3 Np läßt sich der Parallelschaltung ein Zweipol mit korn- wird nur der Widerstandswert des magnetfeldabhänplexem Widerstand vorschalten. gigen Widerstandes RF verändert. Dies geschieht inAccording to the invention, the amplifier is designed in such a way that the compensation error A s at the highest oversize is such that a parallel transmission frequency is represented in the feedback path as a function of the temperature circuit from a magnetic field-dependent half-temperature deviation Δ ι . For the amplifier resistor and a thermistor lies. Furthermore, the adjustment within the range of ± 0.3 Np can be preceded by a two-pole connection with a grain-only the resistance value of the magnetic field-dependent resistor. gigen resistance R F changed. This is done in Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der einfacher Weise durch mechanische Veränderung des Kompensationsfehler praktisch unabhängig von der Feldes eines Dauermagneten, z. B. durch Verschieben eingestellten Verstärkung wird. Bei sämtlichen Ver- 40 des Dauermagneten oder durch Veränderung eines Stärkereinstellungen sind die Fehler sehr gering, so magnetischen Nebenschlusses. Diese Verschiebung daß größere Abstände zwischen zwei pilotgeregelten läßt sich außerdem leicht sichtbar machen. Die VerVerstärkern möglich sind. Außerdem ist es vorteil- Stärkung kann an Ort und Stelle eingestellt werden, haft, daß entsprechend der jeweils gegebenen Ver- ohne daß Lötungen vorzunehmen sind oder zusätzstärkerfeldlänge eine leichte Emstellmöglichkeit der 45 liche Kontakte im Gegenkopplungskreis benötigt Verstärkung gegeben ist. Weiterhin läßt sich eine werden.By these measures it is achieved that the simple way by mechanical change of the compensation error practically independent of the field of a permanent magnet, z. B. is adjusted by moving the gain. With all changes of the permanent magnet or by changing a strength setting, the errors are very small, so magnetic shunt. This shift, that greater distances between two pilot-controlled ones, can also be easily made visible. The amplifiers are possible. In addition, it is advantageous that reinforcement can be set on the spot, so that reinforcement is easy to adjust for 45 Liche contacts in the negative feedback circuit, depending on the given connection without soldering or additional field length. Furthermore, one can become one. optische Anzeige der eingestellten Verstärkung Patentansprücheleicht ermöglichen. Zusätzliche Kontakte am Gegen- optical display of the set gain easily enable patent claims. Additional contacts on the opposite kopplungsweg entfallen. Handelt es sich um einen 1. Verstärker, insbesondere Leitungsverstärker,no coupling path. If it is a 1st amplifier, in particular a line amplifier, pilotgeregelten Verstärker, so kann derselbe magnet- 50 für elektrische Übertragungssysteme mit impilot-controlled amplifier, so the same magnet 50 for electrical transmission systems with im feldabhängige Widerstand zugleich auch zur Pilot- Rückkopplungsweg liegender Temperaturkom-field-dependent resistance at the same time also to the pilot feedback path lying temperature com- regelung verwendet werden. pensation, dadurch gekennzeichnet,regulation can be used. compensation, characterized by An Hand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 daß im Rückkopplungsweg eine Parallelschal- und des Diagramms nach F i g. 4 wird die Erfindung tung aus einem magnetfeldabhängigen Halbleiternäher erläutert. 55 widerstand und einem Heißleiter liegt. On the basis of the exemplary embodiment according to FIG. 3 that in the feedback path a parallel switching and the diagram according to FIG. 4 the invention is explained device from a magnetic field-dependent semiconductor closer. 55 resistance and an NTC thermistor. In Fig. 3 ist ein Leitungsverstärker gezeigt, der 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch ge-In Fig. 3 a line amplifier is shown, the second amplifier according to claim 1, characterized aus dem Verstärkerteil V sowie dem Vor- und Nach- kennzeichnet, daß der Parallelschaltung einfrom the amplifier part V as well as the before and after indicates that the parallel connection is a übertrager U1, U2 besteht und in dessen Rückkopp- Zweipol mit komplexem Widerstand vorgeschal-transformer U 1 , U 2 and in its feedback two-pole with complex resistor connected upstream lungsweg eine weitere Entzerrungsbaugruppe E1 ein- tet ist.lungsweg a further equalization module E 1 is tet. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 580/280 6. 66 © Bundesdruckerei Berlin609 580/280 6. 66 © Bundesdruckerei Berlin
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