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Anordnung zur Amplitudenstabilisierung der hochfrequenten Lösch- oder
Vormagnetisierungsspannung in einem Magnetbandgerät Die Erfindung betrifft eine
Anordnung zur Amplitudenstabilisierung der von einem batteriegespeisten Transistoroszillator
gelieferten hochfrequenten Lösch-und/oder Vormagnetisierungsspannung in einem Magnetbandgerät.
Durch die Erfindung soll die Amplitude des Transistoroszillators von Schwankungen
der Batterie möglichst unabhängig gemacht werden.
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Bei der Aufnahme von magnetischen Aufzeichnungen wird dem Schreibkopf
im allgemeinen zur Verringerung des Klirrfaktors außer dem Signalstrom noch ein
hochfrequenter Vormagnetisierungsstrom zugeführt. Auch für den Löschkopf muß in
dem Gerät eine Hochfrequenzstromquelle vorhanden sein.
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Aus diesem Grunde ist in Magnetbandgeräten, beispielsweise in Tonbandgeräten,
durchweg ein Hochfrequenzgenerator vorgesehen, der die erforderliche Hochfrequenzspannung
sowohl für den Schreibkopf als auch für den Löschkopf liefern kann. Dieser Hochfrequenzgenerator
arbeitet meistens mit einer zwischen 50 und 100 kHz liegenden Frequenz.
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Zur Einhaltung der vorgegebenen übertragungseigenschaften des Gerätes
soll dieser Hochfrequenzgenerator hinsichtlich Frequenz und Amplitude möglichst
konstant arbeiten. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Frequenz und vor allem
auch die Amplitude des Generators von der Speisespannung des Magnetbandgerätes in
gewissem Grade abhängig sind. Jedoch ergeben sich in dieser Beziehung kaum Schwierigkeiten
bei netzgespeisten Geräten, da hier die Speisespannung im allgemeinen ausreichend
konstant ist.
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Dagegen hat sich gezeigt, daß bei batteriegespeisten Magnetbandgeräten,
insbesondere bei tragbaren Tonbandgeräten mit eingebauter Batterie, die Amplitude
des Hochfrequenzgenerators ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen nicht ausreichend konstant
ist, da die Spannung der Batterie sich im Laufe der Zeit verhältnismäßig stark ändert.
So läßt es sich beispielsweise nicht vermeiden, daß die Batteriespannung im Laufe
des Betriebes allmählich absinkt. Der von der Batterie gespeiste und als Hochfrequenzgenerator
dienende Transistoroszillator in einem tragbaren Tonbandgerät erzeugt eine Amplitude,
die annähernd der Spannung der Batterie proportional ist, Bei tragbaren Tonbandgeräten
mit eingebauter Batterie muß großer Wert auf eine gute Ausnutzung der Batteriekapazität
gelegt werden. Dementsprechend ist auch der im Gerät eingebaute Verstärker meistens
so ausgelegt, daß auch bei größeren Spannungsschwankungen der Batterie keine störenden
Änderungen der Verstärkung auftreten. Auch der Antrieb des Tonbandes kann ohne größeren
Aufwand von der Höhe der Batteriespannung unabhängig gemacht werden. Lediglich für
die Stabilisierung des als Hochfrequenzgenerator dienenden Transistoroszillators
ist bisher eine befriedigende Lösung noch nicht gefunden worden.
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Für die Vormagnetisierung wird eine Hochfrequenzleistung von ungefähr
25 mW, für die Löschung eine solche von etwa 120 mW benötigt. Wenn man den Wirkungsgrad
des Hochfrequenzgenerators zu 70'% annimmt, entnimmt also der Hochfrequenzgenerator
der Batterie eine Gleichstromleistung von rund 200 mW. Bei einer Batteriespannung
von 6 V entspricht diese einem Strom von ungefähr 35 mA. Eine Stabilisierung einer
solchen Leistung ist ohne größeren Aufwand nicht möglich. Diesen Aufwand möchte
man naturgemäß bei tragbaren Tonbandgeräten möglichst vermeiden, da ein solches
Gerät klein und leicht sein soll.
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Zweck der Erfindung ist es, mit einfachsten Mitteln eine in der Größe
der Batteriespannung in gewissen Grenzen unabhängige Hochfrequenzspannung für Schreibkopf
und Löschkopf zu erhalten. In batteriegespeisten Tonbandgeräten werden die Grenzen
der Batterieausnutzung durch den Regelbereich des Antriebsmotors bestimmt. Durch
die Erfindung gelingt es, die Amplitude der Hochfrequenzspannung innerhalb dieses
Regelbereiches praktisch konstant zu halten. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch
eine parallel zum Ausgang des Oszillators liegende Gasentladungslampe, z. B. eine
Glimmlampe, deren Zündspannung niedriger als die kleinste, bei normalein
Betrieb
des Gerätes am Ausgang des Oszillators auftretende Amplitude und deren Entionisierungszeit
länger als die halbe Periodendauer der Hochfrequenzspannung ist.
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Durch die Erfindung wird also nicht die Batteriespannung oder die
vom Hochfrequenzgenerator aufgenommene Batterieleistung, sondern unmittelbar die
Hochfrequenzspannung am Ausgang des Hochfrequenzgenerators stabilisiert. Dies wird
durch die dem Generatorausgang parallelgeschaltete Glimmlampe erreicht.
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Die Stabilisierung von Gleichspannungen mit Hilfe eines Vorwiderstandes
und einer parallelgeschalteten Glimmlampe ist an sich seit langem geläufig. Eine
solche bekannte Anordnung zur Stabilisierung von Gleichspannungen ist schematisch
in F i g. 1 dargestellt. Die zu stabilisierende Gleichspannung wird an den Eingangsklemmen
17 und 18 angeschlossen, während die stabilisierte Gleichspannung an den Ausgangsklemmen
19 und 20 abgenommen werden kann. In dieser Anordnung sind ein Längswiderstand 16
sowie eine parallel zu den Ausgangsklemmen 19 und 20 liegende Glimmlampe 10 vorgesehen.
Die stabilisierende Wirkung dieser Anordnung ist nur dann vorhanden, solange die
Gleichspannung größer als die Zünd- bzw. Löschspannung der Glimmlampe 10 ist. Die
stabilisierende Wirkung dieser Schaltung beruht bekanntlich darauf, daß auch bei
Schwankungen der an den Eingangsklemmen 17 und 18 angeschlossenen Gleichspannung
der Spannungsabfall an der gezündeten Glimmlampe 10 nahezu unverändert erhalten
bleibt. Die gleiche Schaltung ist auch in Netzanschlußgeräten zum Glätten einer
gleichgerichteten und noch welligen Spannung üblich. Im übrigen ist die Arbeitsweise
der Schaltung bekannt, so daß hier auf Erläuterungen von Einzelheiten verzichtet
werden kann.
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Legt man an die Eingangsklemmen 17 und 18 der in F i g. 1 wiedergegebenen
Schaltung statt einer Gleichspannung eine Wechselspannung, beispielsweise die Netzwechselspannung
mit einer Frequenz von 50 Hz; so ergeben sich ebenfalls in bekannter Weise die aus
F i g. 2 ersichtlichen Verhältnisse. Innerhalb einer Periode der Wechselspannung
zündet die Glimmlampe 10 erst in dem Augenblick, wo die Zündspannung erreicht
ist, und .erlischt, sobald der Momentanwert der Wechselspannung unter deren Löschspannung
sinkt. Das Ergebnis ist ein Abkappen der Amplitudenspitzen der urspünglich etwa
sinusförmigen Wechselspannung, so daß an den Ausgangsklemmen 19 und 20 eine stark
verzerrte, in F i g. 2 ausgezogen gezeichnete Kurvenform auftritt, Eine derartige
Kurvenform wäre aber als Vormagnetisierungsspannung in einem Magnettongerät unbrauchbar.
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Das Wesen der Erfindung liegt nun aber darin, daß die für die Stabilisierung
verwendete Gasentladungslampe oder Glimmlampe eine Entionisierungszeit hat, die
größer als die halbe Periodendauer der zu stabilisierenden Hochfrequenzspannung
ist. Da nach einer weiteren Voraussetzung die Amplitude der Hochfrequenzspannung
größer als die Zündspannung dieser Glimmlampe sein soll, stellt sich im Gegensatz
zu den an Hand von F i g. 2 geschilderten Verhältnissen jetzt der Zustand ein, daß
die Glimmlampe überhaupt nicht mehr verlöscht, nachdem sie einmal gezündet hat.
Da die halbe Periode der Hochfrequenzspannung kürzer ist als die Entionisierungszeit
der Glimmlampe, erlischt die Glimmlampe auch dann nicht, wenn der Augenblickswert
der Hochfrequenzspannung unter die Löschspannung sinkt und durch den Nullpunkt geht.
Die Glimmlampe wirkt also auch innerhalb der Periode wie ein stetig sich nichtlinear
ändernder Widerstand, der den Ausgang des Generators bedämpft. Auf diese Weise wird
'die urspünglich etwa sinusförmige Hochfrequenzspannung sehr viel weniger verzerrt.
Dies geht aus F i g. 3 hervor, wo diese Verhältnisse schematisch angedeutet sind
und die urspünglich etwa sinusförmige Hochfrequenzspannung gestrichelt, die durch
die Stabilisierung bewirkte Spannung dagegen ausgezogen gezeichnet ist.
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Die für die Erfindung wichtige Eigenschaft der zur Stabilisierung
dienenden Gasentladungslampe, nämlich eine ausreichend lange Entionisierungszeit,
ist bei Frequenzen oberhalb von 15 kHz, also auch bei den in Magnettongeräten vorhandenen
Frequenzen des Hochfrequenzgenerators, bereits bei handelsüblichen Glimmlampen ohne
weiteres gegeben.
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Nach der Erfindung ergibt sich somit ein in F i g. 4 der Zeichnung
stark schematisiert wiedergegebenes Prinzipschaltbild. Mit 15 ist der im allgemeinen
als Transistoroszillator ausgeführte Hochfrequenzgenerator dargestellt, der sowohl
den Vormagnetisierungsstrom für den Schreibkopf als auch den Löschstrom für den
Löschkopf liefert. Der Generator 15 kann eine beliebig bekannte Schaltung aufweisen
und wird von einer im Gerät eingebauten Batterie 3 gespeist, die gleichzeitig auch
die übrigen Teile des Magnettongerätes, beispielsweise einen Verstärker, einen Antriebsmotor
usw., speist und daher erhebliche Spannungsschwankungen aufweist. Parallel zum Ausgang
des Generators 15 liegt über einen ohmschen Widerstand 16 eine Glimmlampe 10, deren
Zündspannung niedriger als die kleinste, bei normalem Betrieb des Gerätes am Ausgang
des Oszillators auftretende Amplitude und deren Entionisierungszeit länger als die
halbe Periodendauer der Hochfrequenzspannung ist. Der ohmsche Widerstand 16 kann
auch zum Teil oder ganz durch den ohnehin vorhandenen Innenwiderstand des Generators
15 ersetzt sein, so daß ein besonderer ohmscher Widerstand nicht erforderlich ist
und die Glimmlampe 10 unmittelbar am Ausgang des Generators 15 liegt. Die stabilisierte
Hochfrequenzspannung kann an den Ausgangsklemmen 19 und 20 abgenommen werden.
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F i g. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel die Schaltung eines als Hochfrequenzgenerators
arbeitenden Transistoroszillators mit den an den Hochfrequenzgenerator angeschlossenen
Magnetköpfen.
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Der Hochfrequenzgenerator besteht aus zwei in Gegentakt arbeitenden,
rückgekoppelten Transistoren 1 und 2, die von der eingebauten Batterie 3 gespeist
werden. Schaltung und Arbeitsweise eines solchen Transistoroszillators sind bekannt
und brauchen daher nicht erläutert zu werden. Im übrigen kommt es für die die Erfindung
auf Art und Schaltung des Transistoroszillators nicht an.
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Die von den Transistoren 1 und 2 erzeugte Hochfrequenzspannung liegt
an der Primärwicklung 5 eines spannungserhöhenden Transformators 4. Diese Primärwicklung
5 kann beispielsweise aus zweimal zwölf Windungen bestehen. An einer Sekundärwicklung
6 des Transformators 4, die beispielsweise dreihundert Windungen haben kann, ist
über einen Trimmerkondensator 11 von beispielsweise 60 pF
ein Magnetkopf
12 angeschlossen, der hier als kombinierter Schreib- und Hörkopf dargestellt ist,
wie es auch bei den meisten Geräten der Fall sein wird.
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An einer Anzapfung 7 von beispielsweise einhundert Windungen liegt
ein Löschkopf 9, dem in bekannter Weise ein Kondensator von im vorliegenden Fall
etwa 5 nF parallel liegt. Parallel zu der gesamten Sekundärwicklung 6 liegt, wie
es die Erfindung vorschreibt, eine Glimmlampe 10, welche die den Köpfen 9 und 12
zugeführte Hochfrequenzspannung weitgehend unabhängig von der Spannung der Batterie
3 macht.
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Die stabilisierende Wirkung der Glimmlampe 10 in F i g. 5 geht eindrucksvoll
aus einer in F i g. 6 der Zeichnung wiedergegebenen Meßkurve 14 hervor. Die Kurve
14 geht aus Meßwerten hervor, mit denen die am Kopf 12 liegende Hochfrequenzspannung
in Abhängigkeit von der Spannung der Batterie 3 bestimmt wurde. Wie aus der Kurve
14 hervorgeht, ist die Hochfrequenzspannung am Kopf 12, und damit auch der durch
diesen Kopf fließende Hochfrequenzstrom, praktisch für alle zwischen 5 und 9 V liegenden
Spannungen der Batterie 3 gleich. Die mit 13 bezeichnete gestrichelte Gerade gibt
etwa die Abhängigkeit der am Kopf 12 auftretenden Hochfrequenzspannung in Abhängigkeit
von der Spannung der Batterie 3 wieder, wenn die stabilisierende Glimmlampe 10 nicht
vorhanden ist.