DE1256721B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer klirrarmen Sinusspannung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer klirrarmen Sinusspannung

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Description

  • Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer klirrarmen Sinusspannung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer klirrarmen Sinusspannung mittels zweier rückgekoppelter, im Gegentakt arbeitender Verstärkerelemente, insbesondere Transistoren, zwischen deren Steuerelektroden ein Schwingkreis angeordnet ist.
  • Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der österreichischen Patentschrift 212 438 bekannt, wobei die Basen der Transistoren durch einen Reihenschwingkreis verbunden sind und die Rückkopplung von den Kollektoren zu den Basen über Kondensatoren erfolgt. Infolge der Rückkopplung über Kondensatoren, also über frequenzabhängige Elemente, ist mit einem gewissen Klirrfaktor zu rechnen. Auch die Verwendung eines Reihenschwingkreises, der bei Resonanz ja niederohmig ist und dessen im Basiskreis fließender Strom durch einen Widerstand begrenzt werden muß, trägt infolge der durch den Begrenzungswiderstand verursachten Verschlechterung der Kreisgüte im Reihenschwingkreis zu einem erhöhten Klirrfaktor bei.
  • Es ist auch von in Eintaktschaltung arbeitenden Transistor-Schwingungserzeugern bekannt, einen Parallelschwingkreis im Arbeitsstromkreis oder in dem für Steuer- und Arbeitsstromkreis gemeinsamen Stromzweig anzuordnen.
  • Ferner sind Schaltungsanordnungen für im Gegentakt arbeitende Transistor-Wechselrichter bekannt, bei denen eine Stromrückkopplung in der Weise vorgesehen ist, daß der Ausgangsstrom auf eine zwischen den Steuerelektroden der Transistoren angeordnete Induktivität induktiv rückgekoppelt wird. Durch die Stromrückkopplung wird die Frequenz des Wechselrichters lastunabhängig konstant gehalten. Andererseits sind auch spannungsrückgekoppelte Transistor-Gegentaktwechselrichter bekannt, bei denen die Ausgangsspannung mittels besonderer Wicklungen des Ausgangsübertragers galvanisch auf die Steuerelektroden der Transistoren rückgekoppelt wird. Diese beiden Arten von Wechselrichtern werfen keine Klirrfaktorprobleme auf, da ja gerade eine rechteckförmige Ausgangsspannung erzeugt werden soll.
  • Die bekannten Wechselspannungserzeuger haben den Nachteil, daß sie bei Vollast nicht anschwingen. Zur Erzeugung sinusförmiger frequenzkonstanter Wechselspannungen ist es bekannt, eine Gegentaktverstärkerstufe und einen Steueroszillator zu verwenden. Neben dem entsprechend großen Aufwand hat sich als nachteilig die elektrische Unsymmetrie der Ausgangsspannung erwiesen. Die elektrische Unsymmetrie wird dadurch hervorgerufen, daß der Schwingkreis des Steueroszillators nur in einer Halbwelle frei schwingt, in der anderen Halbwelle jedoch bedämpft wird. Eine symmetrische Ansteuerung der Gegentaktstufe kann nur durch zusätzliche Mittel, z. B. ein weiteres Verstärkerelement, sichergestellt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem Aufwand eine sinusförmige, klirrarme und symmetrische Ausgangsspannung lastunabhängiger Frequenz erzeugt wird. Dies wird gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale erreicht: a) Als Schwingkreis wird ein Parallelschwingkreis verwendet, der unmittelbar an die Steuerelektroden der Verstärkerelemente angeschlossen ist; b) die Ausgangsspannung wird mittels besonderer Wicklungen des Ausgangsübertragers galvanisch auf die Steuerelektroden rückgekoppelt; c) der Ausgangsstrom wird auf die zwischen den Steuerelektroden angeordnete Induktivität induktiv rückgekoppelt.
  • Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der Parallelschwingkreis über einen spannungsabhängigen Widerstand an die Steuerelektroden der Verstärkerelemente angeschlossen, um einen sicheren Anlauf des Wechselspannungserzeugers zu gewährleisten. Um einen kleinen Innenwiderstand des Wechselspannungserzeugers zu erreichen und um diesen kleinen Innenwiderstand auch über einen größeren Laständerungsbereich konstant zu halten, werden nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung Transistoren in Kollektorschaltung verwendet und deren Steuerströme derart eingestellt, daß die Transistoren leicht übersteuert werden.
  • Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung sind zwei npn-Transistoren an einen Übertrager Ü2 in Kollektorschaltung angeschlossen. Die Kollektoren sind dabei an die positive Klemme einer Gleichspannungsquelle U und die Emitter über jeweils eine Wicklung 1I bzw. 111 des Übertragers Ü2 an die negative Klemme der Spannungsquelle U angeschlossen. Durch eine Wicklung I bzw. IV des Übertragers U2 sind die Transistoren rückgekoppelt, wobei im Rückkopplungsstromkreis jeweils ein einstellbarer Widerstand WI bzw. W 2 angeordnet ist. Zwischen Kollektor und Basis des Transistors T 2 ist ein Widerstand W 3 angeschlossen. Zwischen den Basen der Transistoren liegt in Reihe mit einem spannungsabhängigen Widerstand W4, vorzugsweise einem Heißleiter, ein Parallelschwingkreis, der aus einem Kondensator C und einer Wicklung II eines Übertragers U 1 besteht. Eine andere Wicklung I dieses Übertragers ist in Reihe mit einer Ausgangswicklung V des Übertragers Ü2 geschaltet. Die Endpunkte dieser Reihenschaltung sind mit A 1, A 2 bezeichnet und dienen zum Anschluß der Last.
  • Im ersten Augenblick nach dem Einschalten des Wechselspannungserzeugers ist der Heißleiter W 4 hochohmig, so daß der Transistor T2 seinen Basisstrom für den Anlauf über den Widerstand W 3 erhält. In bekannter Weise wird dadurch die Erzeugung einer rechteckförmigen Wechselspannung entfacht. Eine solche Rechteckspannung tritt nun auch zwischen den Basen der beiden Transistoren auf und verursacht, daß der Heißleiter nach kurzer Zeit niederohmig wird und damit den Parallelschwingkreis frequenzbestimmend einschaltet. Der Schwingkreis übernimmt die sinusförmige Ansteuerung der beiden Transistoren. Die Energie für den Schwingkreis wird über die beiden Basiswicklungen 1, IV des Übertragers 02 nachgeliefert. Durch diese Arbeitsweise wird ein sicheres Anschwingen des Wechselspannungserzeugers sowohl bei Leerlauf als auch bei Vollast gewährleistet. Außerdem werden die Transistoren vollkommen symmetrisch ausgesteuert.
  • Um die Ausgangsspannung von Laststromänderungen weitgehend unabhängig zu machen, wird eine dem Laststrom proportionale Spannung über den Übertrager Ü1 auf die Transistoren rückgekoppelt, und zwar nimmt die Basisspannungsamplitude mit zunehmendem Laststrom zu (und umgekehrt).
  • Ein kleiner Innenwiderstand des Wechselspannungserzeugers wird durch die Anordnung der Transistoren in Kollektorschaltung erzielt. Damit dieser Innenwiderstand auch über einen größeren Laständerungsbereich konstant gehalten werden kann, ist es zweckmäßig, die Steuerströme der Transistoren mittels der Widerstände W1, W 2 derart einzustellen, daß diese leicht übersteuert werden. Dadurch ist gleichzeitig auch eine Stromverstärkungsabnahme der Transistoren ausgeglichen.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer klirrarmen Sinusspannung mittels zweier rückgekoppelter, im Gegentakt arbeitender Verstärkerelemente, insbesondere Transistoren, zwischen deren Steuerelektroden ein Schwingkreis angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale: a) Als Schwingkreis wird ein Parallelschwingkreis (ü 1/II, C) verwendet, der unmittelbar an die Steuerelektroden der Verstärkerelemente (T1, T2) angeschlossen ist; b) die Ausgangsspannung wird mittels besonderer Wicklungen (I, IV) des Ausgangsübertragers (U2) galvanisch auf die Steuerelektroden rückgekoppelt; c) der Ausgangsstrom wird auf die zwischen den Steuerelektroden angeordnete Induktivität (Ü1AI) induktiv rückgekoppelt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelschwingkreis an die Steuerelektroden über einen spannungsabhängigen Widerstand (W4) angeschlossen ist, der derart bemessen ist, daß er erst nach dem Anschwingen des Oszillators den Schwingkreis an die Steuerelektroden schaltet.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Kollektorschaltung betriebenen Transistoren deren Steuerströme derart eingestellt werden, daß die Transistoren (T1, T2) leicht übersteuert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 834 703, 933 277; deutsche Auslegeschriften Nr. 1112 135, 1139 542; österreichische Patentschrift Nr. 212 438; schweizerische Patentschrift Nr. 357 800; französische Zusatzpatentschrift Nr. 76 888 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 1243 739); USA.-Patentschrift Nr. 3 078 422.
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