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Magnetischer Gegentaktverstärker Unter einem Gegentaktverstärker versteht
man einen Verstärker, dessen Ausgangssignal nach Größe und Polarität abhängig von
der Größe und Polarität eines Eingangssignals veränderbar ist. Es sind elektronische
und magnetische Verstärker dieser Art bekannt, wobei sich die letzteren vor allem
durch ihre große Zuverlässigkeit und Lebensdauer auszeichnen. Bekannte magnetische
Gegentaktverstärker erfordern jedoch einen relativ großen Aufwand. So hat man bisher
vier Kerne mit jeweils mehreren Wicklungen und zahlreichen zusätzlichen Teilen,
wie Gleichrichtern, benötigt. Es sind zwar auch magnetische Gegentaktverstärker
mit nur zwei Kernen bekannt, bei denen jedoch die starke gegenseitige Beeinflussung
der Stromkreise nachteilig ist.
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Die Erfindung betrifft demgegenüber einen magnetischen Gegentaktverstärker
für Steuerzwecke mit nur einem einzigen Magnetkern.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Magnetkern
mit einer Vormagnetisierungswicklung, einer Steuerwicklung, einer Primärwicklung
und einer Sekundärwicklung vorgesehen ist, daß die Primärwicklung über eine Diode
und eine Wechselspannungsquelle an einen ersten Widerstand und die Sekundärwicklung
über eine zweite Diode an einen zweiten Widerstand angeschlossen sind, daß die beiden
Widerstände in Reihe geschaltet sind, daß das Ausgangssignal von dieser Reihenschaltung
abgegriffen wird und daß die Vormagnetisierung so eingestellt ist, daß bei einem
Eingangssignal Null auch das Ausgangssignal gleich Null ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der
Abbildungen erläutert. Es zeigt: A b b. 1 ein Schaltschema eines magnetischen Verstärkers
gemäß der Erfindung, A b b. 2 die magnetische Kennlinie eines Magnetkerns, wie er
im erfindungsgemäßen Verstärker verwendet wird, A b b. 3 ein Diagramm zur Erläuterung
der Betriebsweise der Erfindung in einer Halbperiode der Speisewechselspannung,
A b b. 4 den Verlauf der Ausgangssignale des erfindungsgemäßen Magnetverstärkers
und A b b. 5 den Verlauf der resultierenden Eingangsspannungen des erfindungsgemäßen
Verstärkers.
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A b b. 1 zeigt das Schaltschema eines magnetischen Verstärkers gemäß
der Erfindung. Der Magnetkern 1 weist die in F i g. 2 wiedergegebene rechteckige
Magnetisierungsschleife auf. Der Kern I hat vier Wicklungen N" Ni.,
N1 und N2. Die Vormagnetisierungswicklung N, ist über eine Impedanz Z, mit einer
Gleichstromquelle E, verbunden; die Steuer-Wicklung Ni. ist über eine Impedanz Zin
mit Eingangsklemmen 1 und 2 verbunden. Der Endpunkt 3 der Primärwicklung
N1 ist über eine Diode Dl mit dem Ende 7 eines Widerstandes R1 verbunden; der Endpunkt
4 dieser Wicklung N1 ist über eine Wechselstromquelle es mit dem Ende 8 des
Widerstandes R1 verbunden. Der Endpunkt 5 der Sekundärwicklung N2 ist mit dem Ende
9 eines Widerstandes R2 verbunden; der andere Endpunkt 6 dieser Wicklung N2 ist
über eine Diode D2 an das Ende 10 des Widerstandes R2 angeschlossen. Das Ende 7
des Widerstandes R1 und das Ende 10 des Widerstandes R2 sind mit Ausgangsklemmen
11 und 12 verbunden.
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Der in A b b. 1 dargestellte magnetische Verstärker arbeitet in folgender
Weise: Wenn die Wechselspannung der Quelle es die in der Abbildung angegebene Polarität
hat, wird in der Sekundärwicklung N2 eine Spannung e2 der Größe
induziert. Ferner wird angenommen, daß der Magnetkern zur Zeit o) t = n
f gesättigt ist. Der Strom il, der dann durch die Diode Dl fließt, ist il
= R' ; e2 ist dann aber Null. Infolgedessen ist die an den beiden Enden des Widerstandes
R2 auftretende Spannung v, nur von 0 bis O f gleich C2.
Die
an den beiden Enden des Widerstandes R1 auftretende Spannung r, ergibt sich für
die Zeit von 0 bis Of zu
v1 = es-ei;
von O f bis z ist die Spannung
v1 gleich es.
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Die Mittelwerte v, und v2 der Spannungen v1 und v2 während der betrachteten
Halbperiode sind durch folgende Formeln dargestellt:
Ein ist dabei der Maximalwert der Wechselspannung es, f deren Frequenz,
co die Winkelfrequenz und 4 (P,. der durch die Wicklung N, bestimmte Vormagnetisierungsfluß.
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Der Verlauf der Spannungen v1 und v2 ist in A b b. 3 gezeigt. Damit
berechnen sich die Werte v1 und der Spannungen v1 und v= wie folgt:
Wenn die Vormagnetisierung so gewählt wird, daß v1 = v2, ist die Ausgangsspannung
va an den Ausgangsklemmen 11 und 12 Null; wenn dagegen die Vormagnetisierung
mittels eines durch die Steuerwicklung NI" fließenden Eingangssignals gesteuert
wird, wird in Übereinstimmung mit dem Vorzeichen des Eingangssignals an den Ausgangsklemmen
ein positives oder negatives Ausgangssignal erhalten. Im Interesse eines möglichst
großen linearen Bereiches des Ausgangssignals wird man den von der Wicklung N, verursachten
Fluß so einstellen, daß der Kern im Zeitpunkt
in Sättigung geht, sofern der Steuerstrom Ii,L gleich Null ist. Außerdem sollte
der Wert der Spannung v1 zwischen 0 und
, d. h. der in Gleichung (3) dargestellte Wert
extrem klein sein. Das ist der Fall, wenn i2 R2 > il R1 ist. Da der Magnetkern in
der Zeit zwischen 0 und @2 nicht gesättigt ist, gilt: i1N1 = 12N2-Wenn N1 = N2 angenommen
wird, so daß die einzelnen Kennlinien einander gleich sind, folgt die Bedingung:
R2 R1.
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In A b b. 5 ist der Verlauf der Eingangsspannung V, der Anordnung
nach F i g. 1 abhängig vom Steuerstrom lin abgebildet, unter der Annahme, daß R2
= 5R1 und N, =N2
ist.
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Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magnetverstärkers gleichen
somit denjenigen bekannter Gegentaktmagnetverstärker. Die Erfindung kommt jedoch
mit einem einzigen magnetischen Kern und zwei Gleichrichtern aus. Der Aufbau des
erfindungsgemäßen magnetischen Verstärkers ist somit extrem einfach und erfordert
einen geringen Kostenaufwand.