DE1258909B - Schaltungsanordnung zur Regelung der Dynamik elektrischer Signale mittels einer Brueckenschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04b

H04m
Deutsche KL: 21 a2-36/14

Nummer: 1258 909

Aktenzeichen: S 93332 VIII a/21 a2

Anmeldetag: 24. September 1964

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen zur Regelung der Dynamik elektrischer Signale, insbesondere eines Nachrichtenfrequenzbandes, vorzugsweise Presser- bzw. Dehnerschaltungen für Kompandersysteme.

Aus der USA.-Patentschrift 2 182 100 ist ein Volumenregler bekannt, der so arbeitet, daß die in ihrem Volumen zu beeinflussende Spannung an die eine Diagonale einer Wheatstone-Brücke geführt ist und daß an der zweiten Diagonalen das volumen- ίο geregelte Signal abnehmbar ist; parallel zumindest einem Zweig dieser Brücke liegt eine Elektronenröhre, die vom Ausgang eines ZF-Verstärkers gesteuert wird. Dadurch wird der Widerstand der Elektronenröhre abhängig von der Ausgangsspannung des ZF-Verstärkers verändert und die Wheatstone-Brücke ebenfalls abhängig von der ZF-Verstärkerausgangsspannung verstimmt, so daß sich auch die an der zweiten Diagonalen liegende Spannung entsprechend ändert. Bei Verwendung ein und derselben Schaltung einmal als Presser und zum anderen als Dehner in einem Kompandersystem müßte die Volumenregelanordnung mindestens für einen Teil des Kompandersystems (Presser oder Dehner) im Gegenkopplungsweg einer Verstärkerschaltung eingeschaltet werden, um die für Kompandersysteme erforderliche Reziprozität der Regelcharakteristik zu erhalten, wobei jedoch die angestrebte Reziprozität mit großem Aufwand und dann nur annähernd erreicht wird.

Es ist bekannt, daß bei Kompandersystemen dem reziproken Verlauf von Presser- und Dehnerkennlinie eine erhebliche Bedeutung zukommt. Als bisher günstigste Lösung zur Realisierung des Dehners wird das Pressernetzwerk im Gegenkopplungsweg eines Verstärkers wiederholt. Diese Maßnahme bringt zwar gegenüber üblichen Spannungsteilerschaltungen erhebliche Vorteile, jedoch ist sie mit großem Aufwand im Dehner verbunden. Wegen der Neigung zur Instabilität ist die Realisierung einer solchen Schaltung mit Transistoren nur schwer möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die sowohl als Dynamikpresser als auch als Dynamikdehner verwendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Schaltungsanordnung zur Regelung der Dynamik elektrischer Signale gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß in eine Diagonale einer abgeglichenen Brückenschaltung mit linearen Schaltelementen, an deren andere Diagonale das in der Dynamik zu verändernde Eingangssignal angelegt ist und bei der an einem Brückenzweig das in der Dynamik veränderte Ausgangssignal abnehmbar ist, ein von dem Eingangs- und/oder Aus-Schaltungsanordnung zur Regelung der
Dynamik elektrischer Signale mittels einer
Brückenschaltung

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,

1000 Berlin und 8000 München,

8000 München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Hans Hochrath, 8000 München

gangssignal rückwirkungsfrei abgeleitetes, durch ein mindestens ein nichtlineares Schaltelement enthaltendes Netzwerk in der Dynamik verändertes Signal eingefügt ist.

Durch diese Maßnahme wird eine universell sowohl als Presser als auch als Dehner beliebig in Rückwärts- und/oder Vorwärtsregelung verwendbare Schaltungsanordnung geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Eingangsbrückenzweige als Differentialübertrager ausgebildet werden. Es ist ferner zweckmäßig, die Schaltungsanordnung so zu bemessen, daß der Widerstand des Brückenzweiges für die Abnahme des Ausgangssignals und der Widerstand des entsprechenden, zwischen einer Ausgangs- und einer Eingangsklemme liegenden Brückenzweiges unendlich sind. Dann kann der dem Brückenzweig für die Abnahme des Ausgangssignals diagonal gegenüberliegende Widerstand Null werden. Der Brückenzweig für die Abnahme des Ausgangssignals kann beispielsweise durch den Eingang einer Kathodenverstärkerstufe gebildet sein. Die rückwirkungsfreie Ableitung des durch ein ein nichtlineares Element enthaltendes Netzwerk in der Dynamik veränderten Signals von dem Eingangs- und/oder Ausgangssignal läßt sich zweckmäßig durch eine Kathodenverstärkerstufe realisieren. An Stelle der Kathodenverstärkerstufe kann auch eine äquivalente Transistorschaltung verwendet werden. Das mindestens ein nichtlineares Schaltelement enthaltende Netzwerk kann als weitere Brückenschaltung, insbesondere mit Differentialübertrager ausgebildet sein. Als nichtlineare Schaltelemente können durch eine von außen zugeführte Steuerspannung, insbesondere durch ein rückwirkungsfrei abgeleitetes Signal, steuerbare Schaltelemente verwendet sein. Dabei ist es zweckmäßig, die Steuerspannung von dem Ausgang desjenigen

709 719/308

Kathodenverstärkers abzunehmen, der für die rückwirkungsfreie Ableitung des dem nichtlinearen Netzwerk zugeführten Signals vorgesehen ist.

Die Erfindung wird an Hand der Prinzipdarstellungen der F i g. 1 bis 5 und an Hand der in den F i g. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Bei der Entwicklung von hochwertigen Kompandersystemen spielen Überlegungen zur Realisierung von Netzwerken mit reziproker Regelfähigkeit (Presser oder Dehner) eine große Rolle. Geht man nämlich davon aus, daß es möglich ist, Zweipole mit ausgesuchten nichtlinearen Elementen durch besondere Abgleichverfahren in dafür geeigneten Schaltungen mit ausreichender Gleichmäßigkeit herzustellen, dann hat diese Mühe nur Sinn, wenn man auch Presser- und Dehnerübertragungsfaktor genügend reziprok zueinander macht. Diese Forderung, die bislang von untergeordneter Bedeutung blieb, war bei der Entwicklung eines Rundfunkkompanders bereits von größerer Wichtigkeit. Der dabei beschrittene Weg, den Dehner durch Wiederholung des Pressers im Gegenkopplungsweg eines Verstärkers zu realisieren, ist mit relativ großem Aufwand verbunden. Trotzdem verbleiben dabei Fehler, die z. B. größere Klirrdämpfungen als 6,5 Np ausschließen.

Bei Betrachtung der Zweipoleigenschaften einer nichtlinearen Regelstrecke bildet die einfache Verknüpfung von Strom und Spannung über den Widerstand bzw. Leitwert die Grundlage für die Realisierung von Schaltungen mit reziprokem Ubertragungsfaktor. Wird nämlich der Zweipol mit einem linearen Strom betrieben, so ist die Spannung proportional dem Widerstand. Umgekehrt ist der Strom, der durch diesen Zweipol fließt, proportional dem Leitwert, wenn man unmittelbar an den Zweipol eine Spannung anlegt. Nach diesem einfachen Prinzip läßt sich ein Presser nach F i g. 1 und ein Dehner nach F i g. 2 bauen. Es werden hierbei die besonderen, gegensätzlichen Eigenschaften von Rühren und Transistoren ausgenutzt. So ist die hundertprozentig spannungsgegengekoppelte Röhre in Anodenbasisschaltung (Kathodenverstärker) mit unendlich großem Eingangswiderstand und vernachlässigbar kleinem Innenwiderstand das ideale Gegenstück zum hundertprozentig stromgegengekoppelten Transistor in Basisschaltung mit vernachlässigbar kleinem Eingangswiderstand und sehr großem Innenwiderstand. Setzt man voraus, daß ideale Transistoren und ideale Röhren verwendet sind, so erhält man den Ubertragungsfaktor des Pressers nach Gleichung (1) und den des Dehners nach Gleichung (2)

signal abgezweigt werden. Die Verstärkung sowohl des Pressers wie auch des Dehners kann groß genug gehalten werden, daß zusätzliche Verstärker sich erübrigen. Allerdings kann es nachteilig sein, daß man Transistoren und Röhren nebeneinander verwenden muß. Hier ist nämlich der Einsatz des Kathodenverstärkers durch eine Transistorschaltung nur dann in einfacher Weise möglich, wenn der Regelbereich des nichtlinearen Zweipols relativ klein ist und die auftretenden Verluste im Regelzweipol berücksichtigt werden können. Ein weiterer Mangel ist der notwendigerweise unterschiedliche Aufbau von Presser und Dehner.
Im Gegensatz zum Zweipol kann man beim Vierpol nicht mehr von der dort gegebenen festen Verknüpfung von Strom, Spannung und Widerstand sprechen, vielmehr muß man das Übertragungsmaß betrachten. Es soll zunächst der Spannungsübertragungsfaktor in den Vordergrund gestellt werden. Dabei wird angenommen, daß die speisenden Generatoren einen vernachlässigbar kleinen Innenwiderstand haben und die Spannungsabnahme verlustfrei erfolgt. Als Regelnetzwerk wird eine Differentialbrückenschaltung benutzt, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist. Hierfür erhält man unter den oben beschriebenen Betriebsbedingungen den Ubertragungsfaktor nach Gleichung (3)

Ä,

Es zeigt sich, daß hier ein reziproker Ubertragungsfaktor durch einfache Maßnahmen nicht herstellbar ist. Man kann sich nun helfen, indem man die aus der Verstärkertechnik bekannten Gegenkopplungsverfahren anwendet. Wie F i g. 4 zeigt, wird einem Verstärker 1 mit dem Verstärkungsfaktor V der Regelvierpol 2 derart zugeschaltet, daß der Eingang des Regelvierpols und der Ausgang des Verstärkers parallel und der Ausgang des Regelvierpols in Reihe zum Eingang des Verstärkers liegt. Handelt es sich um einen Röhrenverstärker mit großem Eingangswiderstand und kleinem Innenwiderstand, erhält man Gleichung (4) als Ubertragungsfaktor der Zusammenschaltung.

U₀

(4)

+ e'

= R (Fig. 1)

TT

_eD

J_

(1)

(2)

Ein- und Ausgänge beider Schaltungen E bzw. A können in üblicher und bekannter Weise an das übrige Übertragungssystem angepaßt werden, wobei man auch noch die Möglichkeiten des Verstärkungsgewinns berücksichtigen kann. Bei Ausführung der Schaltung als Silbenkompander kann die dann notwendige Steuerspannung in bekannter Weise vom Presserausgangssignal bzw. vom Dehnereingangs-Wie man erkennt, besteht zwischen Gleichung (4) und Gleichung (3) nur beschränkte Reziprozität. Die Anforderungen an den Verstärker sind groß. Soll nämlich die Reziprozität um nicht mehr als 1% gestört werden, muß die Verstärkung des Verstärkers um 4,6 Np größer sein als die Dämpfung des Regelvierpols bei maximaler Pressung, z. B. bei einer Presserdämpfung vom Faktor 10 (e~^a = 0,1) muß die Verstärkung etwa 7 Np betragen. Außerdem muß man noch berücksichtigen, daß das Regelnetzwerk den Verstärkerausgang erheblich belastet. Die Verwendung von Übertragern zur besseren Widerstandsanpassung ist schwierig, da leicht Instabilität auftreten kann.
Man kann nun auch den Dehner mit dem Uber- -tragungsfaktor nach Gleichung (4) als gegeben ansehen und dazu einen passenden Presser bauen. Das ist dann möglich, wenn man für den Presser eine Schaltung wählt, die der des Dehners ähnlich ist

5 6

(F i g. 5). Hier werden die Eingänge des Regelnetz- Bei einer Anordnung nach Gleichung (8) würde man

Werkes 2 und eines Vierpols 3, dessen übertragungs- Rückwärtsregelung erhalten und dabei auch das

maR ¹ ist naralieleesrlialtet während die Aussänse reziproke übertragungsmaß. Diese zweite Möglich-

maß -y ist, parallelgeschaltet, wahrend die Ausgange ^ ^^ _{man nach p} . _{g g durch einfache Um}_

in Reihe geschaltet sind. Wird nun eine Spannung 5 polung. Soll nämlich das übertragungsverfahren

mit kleinem Innenwiderstand an die Schaltung an- auf die ideal reziproke Form umgestellt werden, so

gelegt und wird die Ausgangsspannung ohne Be- werden die Verbindungen A'-B' und C-D' auf-

lastung der Schaltung entnommen, erhält man die getrennt und statt dessen A' mit C und B' mit D'

Gleichung (5) als Übertragungsfaktor. verbunden. Dann liegt zwischen B' und C die Span-

io nung -U_a-e~".

U l . -„ ,,.■. Diese Schaltung hat zwar noch nicht den großen

— J_ p"

U_e V Regelbereich, den man erhält, wenn man Gleichung (3)

in (6) einsetzt. So ist einmal der Innenwiderstand des

Hier scheint nun tatsächlich ideale Reziprozität Kathodenverstärkers nicht vernachlässigbar klein und zwischen den Gleichungen (4) und (5) vorzuliegen. 15 zum zweiten wird durch den Außenwiderstand R_a und Dieses ist jedoch nicht der Fall, wenn man berück- die Nachbildung R_n das Regelnetzwerk zu stark sichtigt, daß im Dehner ein echter Verstärker ver- belastet. Letzteres kann zwar durch Vergrößerung wendet wird, während man beim Presser eine Dämp- der Übersetzungsverhältnisse von Eingangsübertrafung herstellen muß, die umgekehrt proportional ger U₁ und Ausgangsübertrager U₂ verbessert, aber der Verstärkung des Verstärkers ist und dabei auch 20 nicht ganz behoben werden. Hier ist es zweckmäßig, noch die nichtlinearen Eigenschaften dieses Verstär- den Ausgang über eine Röhrenstufe an die bei der kers besitzen muß. Eine solche Dämpfung ist kaum Schaltung nach F i g. 6 aus übertrager U₁, dem herzustellen. durch übertrager U₂ übersetzten Ausgangswider-

Untersucht man nun aber die Reziprozitätsbedin- stand R_a und dem Nachbildungswiderstand R_n be gangen zwischen den Gleichungen (4) und (5), so 25 stehende Gabelschaltung anzuschließen. Durch diese stellt man fest, daß diese durchaus nicht an die Maßnahme wird nunmehr die Gabel stromlos. Man Verwendung eines Verstärkers bzw. einer entspre- kann dann auf die Nachbildung ..und den zu ihr chenden Dämpfung gebunden sind. Vielmehr kann gehörenden Teil des Übertragers CZ₁ verzichten und man auch einen normalen linearen Vierpol mit dem erhält eine Schaltung nach F i g. 7. Hierbei wurde Ubertragungsfaktor 1 verwenden. Dann wird nämlich 30 gleichzeitig die bereits oben angeführte Umpolung aus der Gleichung (4) nunmehr Gleichung (6), und der Schaltung durchgeführt.

aus Gleichung (5) resultiert Gleichung (7). Man erhält für diese Schaltung unter Berück

sichtigung der Röhrendaten (Durchgriff D und Innen-

Ua_ _ 1 ,,λ widerstand R₁) des Kathodenverstärkers Rö 1 die Glei-

U_e 1 + e~" 35 chungen (10) und (11) als inneren Ubertragungs

faktor.

" ₌ 1 4. ρ-" ιη\

^U' ^U" 4DRj +Ritt+D)+ R₂(I+D) _nm

U_e 4DR₁ + R₁- D + R₂ (2 + D) ⁽ '

Die Beziehungen (6) und (7) können wie folgt in 40 (8) und (9) umgeschrieben werden:

U₁₁ = U_e - U_a · e~" (8) U_e 4DRi + R₁(I+D) + R₂ (1 + D)

U_n = U_e + U_e ■ e~^a (9) 45

Man erkennt hier, daß die Regelung mittels A₁,

Man sieht, daß der Eingang des Regelnetzwerkes aber auch mittels R₂ erfolgen kann. Ist R₁ eine Diodeneinmal an den Eingang und das andere Mal an den strecke, dann wird aus Gleichung (10) ein Presser Ausgang der Schaltung angeschlossen wird. Dabei und aus Gleichung (11) der reziproke Dehner. Ummuß der Ausgang des Regelnetzwerkes so in die 50 gekehrt ist es, wenn R₂ zur Regelung herangezogen Schaltung eingefügt werden, daß dieser Übertragungs- wird. Will man den Unterschied der beiden Regelweg den primären übertragungsweg nicht stört. möglichkeiten beleuchten, so muß man noch die-Man muß also darauf achten, daß weder der Eingang jenige Spannung betrachten, welche den Regelzweides Regelnetzwerkes eine Belastung des Systems dar- pol betätigt. Bei Momentanwertreglern ist das immer stellt, noch dessen Ausgangsstrom die Eingangsstrom- 55 die Kathodenspannung U_k der Röhre Rö 1 (vgl. F i g.7). quelle der Schaltungsanordnung beeinflußt. Ersteres Diese ist bei der Schaltungspolung für Gleichung (10) kann leicht durch eine Röhrentrennstufe erreicht proportional der Ausgangsspannung, während sie werden. Da keine Verstärkung verlangt wird, reicht in der anderen Polung (11) proportional der Einein Kathodenverstärker aus. Zur Entkopplung von gangsspannung ist. .Rj-Regelung bedeutet Rückwärts-Eingangsstromkreis der Schaltung und Ausgangs- 60 regelung des Pressers und Vorwärtsregelung des Stromkreis des Regelnetzwerkes kann dann in be- Dehners. Umgekehrt ist es, wenn R₂ als Diodenkannter Weise eine Gabelschaltung verwendet werden. strecke ausgebildet wird. Diese Aussage läßt sich

F i g. 6 zeigt eine entsprechende Schaltung. Hier ohne weiteres aus Silbenkompander ausdehnen, wenn wird die Ausgangsspannung U_a aus der Summe man nur die Steuerspannung durch Verstärkung, von Eingangsspannung U_e und der durch das Regel- 65 Gleichrichtung und Siebung der Kathodenspan-' netzwerk veränderten Eingangsspannung U_e-e~" nung U_k gewinnt. Die Reziprozität beschränkt sich gebildet (übertragungsverfahren nach Gleichung 9). dann nicht nur auf den Ubertragungsfaktor, sondern Man erhält hier Vorwärtsregelung (s. auch F i g. 5). betrifft auch die steuernden Spannungen.

Ua _	4 D	Ri +	Rid	+ D)	+ J	K2	(1	+ D)
ue	4	DR1	+ R1	D +	R2	(2	+	D)
Ua _	4	DRi	+ R1	■D +	R2	(2	+	D)

Beim rückwärts geregelten Presser kann die Verstärkung maximal zwischen μ = -^- und -y verändert werden. Beim vorwärts geregelten Presser liegen

die Grenzen zwischen 2 und —. Man sieht, daß man

v-

je nach Regelart auch unterschiedliche Regelbereiche erhält. Der maximale Regelhub (Verhältnis von maximaler zu minimaler Verstärkung) beträgt 2 μ. Dieser Regelhub kann jedoch nicht ganz ausgenutzt werden, da eine zu große Abhängigkeit der Regelkennlinie von den nichtlinearen, schwankenden Röhreneigenschaften unzulässig ist. Es muß also eine ausreichende Gegenkopplung verbleiben.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn man die unterschiedlichen Regelbereiche beim vorwärts und rückwärts geregelten Presser beachtet. Gelingt es nämlich, auf einfache Art die beiden Schaltungsmöglichkeiten zu kombinieren, so muß der Regelbereich mindestens von μ bis — reichen. Nun wurde

ν-

aber bereits oben festgestellt, daß die Regelmethode durch die Anschaltung des Kathodenverstärkers an die Eingangs- bzw. Ausgangsklemmen bestimmt wird. Man verwendet also zweckmäßig eine Schaltung, bei der es möglich ist, den Kathodenverstärker so zu betreiben, daß zwischen seinem Gitter und seiner Anode die Summe aus Eingangs- und Ausgangsspannung zu liegen kommt. Fügt man dem Eingangsübertrager U₁' in F i g. 7 eine weitere Wicklung W_z hinzu, so erhält man die Schaltung nach F i g. 8 mit Eingangsübertrager CJ₁". Für den Ubertragungsfaktor dieser Schaltung kann man die Gleichung (12) schreiben.

U_e 1 - e'^a

Unter Berücksichtigung der Röhrendaten
daraus Gleichung (13).

(12)

wird

U^ _ 4 DR, + R₁D + R₂ (2 + D) U_e ADR₁ + R₁(I + D) + R₂D

40

(13)

Es zeigt sich hier, daß nunmehr im Gegensatz zu Gleichung (10) und Gleichung (11) R₁ und R₂ gleichberechtigt sind. Der Regelhub ist also unabhängig davon, welcher der beiden Widerstände als Regelwiderstand verwendet wird. Der maximale Regelhub beträgt 4 μ². Der Ubertragungsfaktor wird im wesentlichen durch das Verhältnis von R₂ zu R₁ nach Gleichung (14) bestimmt.

beispielsweise die Anforderungen an die Rückkopplungsbedingungen im Regelkreis erheblich ermäßigt.

Zur Erläuterung der Erfindung wurde im vorstehenden jeweils das Spannungsübertragungsmaß benutzt. Die gleichen Überlegungen lassen sich auch unter Zugrundelegung des Stromübertragungsmaßes durchführen.

Die in F i g. 9 dargestellte Schaltungsanordnung entspricht der Schaltungsanordnung nach F i g. 6. Zunächst wird angenommen, daß der Eingangswiderstand des Transistors Έ· angenähert Null ist. Während nun der innere Eingangsstrom i_e gleichphasig durch den übersetzten Außenwiderstand, die Wicklungen W₁ und n₂ des Stromauskopplungsüberträgers U₃ sowie die Nachbildung R_n fließt, teilt sich der aus dem Regelnetzwerk kommende Strom i_z entsprechend dem Verhältnis der Widerstände in der Nachbildungsseite und der Außenwiderstandsseite der Gabel auf. Demgemäß fließt durch die Wicklung n₂ des Übertragers U₃ der Strom a ■ i_z und durch die Wicklung H₁ gegenphasig dazu der Strom b ■ i_z. Damit wird der Tranistoreingangsstrom i, durch Gleichung (15) bestimmt.

»1 + »2 »3

Jh.

«3

,la--^l (15)

Der Zusatzstrom i_z entspricht dem Transistorausgangsstrom α · i, mit einer Dämpfung von e~", die durch das Regelnetzwerk hervorgerufen wird. Unter Berücksichtigung von Gleichung (15) kann man für diesen Zusatzstrom Gleichung (16) schreiben.

35 + H₂

X₇ la

(16)

■ — · e

(Hiermit kann die Beziehung (17) zwischen Ausgangsstrom i_a und Eingangsstrom i„ aufgestellt werden.

»3

1 -e

_„ a ■ n₂ - b

«3

(17)

■ a

El-Jk.

U_e R,

(14)

55

Sowohl aus Gleichung (13) wie Gleichung (14) kann man erkennen, daß die reziproke Schaltung durch Vertauschen der Widerstände R₁ und R₂ herstellbar ist. Dazu trennt man bei der Schaltung nach F i g. 8 die Brücken A"-B" und C-D" auf und verbindet A" mit D" sowie B" mit C".

Auch in diesem Fall betrifft die Umpolung in der Schaltung nicht nur den Signalweg, sondern auch die Steuerspannung, wenn diese wie zuvor von der Kathodenspannung der Röhre Röl abgeleitet wird. Man kann damit also die gemischte Regelung, halb Vorwärts-, halb Rückwärtsregelung, in einfacher Weise realisieren. Diese hat verschiedene Vorteile. So werden Mittels dieser Grundformel kann man alle Ubertragungszustände, die vorstehend unter Bezug auf das Spannungsübertragungsmaß behandelt wurden, unter Benutzung des Stromübertragungsmaßes berechnen und die Schaltungen entsprechend bemessen. Soll der Ubertragungsfaktor wie in Gleichung (12) aussehen, so muß die Wicklung /I₁ gleich n₃ sein und die Wicklung H₂ muß nach Gleichung (18) berechnet werden.

Yl₂ = Yl₁-

1-6 ^-

(18)

Bei einer symmetrischen Aufteilung der Ströme a · i_z und b ■ i_z ist die Außenwiderstandsseite gleich der Nachbildungsseite der Gabel und die Wicklung W₁ des Übertragers U₁ gleich der Wicklung W₂. Es wird dann α gleich b gleich 0,5. Also muß /J₂ gleich 3 · W₁ werden. Für den inneren Ubertragungsfaktor erhält man unter diesen Umständen die Gleichung (19)'

bei Berücksichtigung des Eingangswiderstandes R, des Transistors Tr.

2R₁,

+ 8 R,-

R₂(l

(19)

Hieraus ergibt sich, daß es wünschenswert ist, den transformierten Außenwiderstand so klein wie möglich zu halten, um einen recht großen Regelbereich ausnutzen zu können. Die halbe Zusatzstromleistung wird in diesem Fall in der Nachbildung verbraucht. Man kann jedoch durch Vergrößerung der Nachbildung und Verkleinerung des transformierten Außenwiderstandes eine günstigere Aufteilung des Zusatzstromes i, erreichen. Im Endzustand fließt der gesamte Zusatzstrom in die Ausgangsseite. Die Wicklung W₁ des Übertragers U₁ sowie b werden zu Null und α wird gleich 1. In diesem Betriebszustand erhält man einen sehr großen Regelbereich, wenn man den Ausgangsstrom i_a mittels eines Transistors in Basisschaltung auskoppelt. Man erhält dabei für den inneren Ubertragungsfaktor Gleichung (20).

4R₁ +R₁(I-O.) + R₂ (1 + α)
4R,+ A₁(I + a) + K₂(I -α)

(20)

Ein Vergleich mit der der Gleichung (13) entsprechenden Schaltung nach F i g. 8 zeigt die Gleichwertigkeit der Schaltungsanordnungen nach F i g. 8 und 9. Diese Aussage gilt auch für die Umschaltung von Pressung auf reziproke Dehnung. Der bei Silbenkompandern notwendige Steuer- bzw. Regelkreis wird zweckmäßigerweise an den Ausgangskreis des Transistors angeschlossen, der den Regelvierpol speist.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Regelung der Dynamik elektrischer Signale, insbesondere eines Nachrichtenfrequenzbandes, mit Hilfe einer Brükkenschaltung, vorzugsweise Presser- bzw. Dehnerschaltung für Kompandersysteme, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Diagonale einer abgeglichenen Brückenschaltung mit linearen Schaltelementen, an deren andere Diagonale das in der Dynamik zu verändernde Eingangssignal angelegt ist und bei der an einem Brückenzweig das in der Dynamik veränderte Ausgangssignal abnehmbar ist, ein von dem Eingangs- und/oder Ausgangssignal rückwirkungsfrei abgeleitetes, durch ein mindestens ein nichtlineares Schaltelement enthaltendes Netzwerk in der Dynamik verändertes Signal eingefügt ist.

ίο

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsbrückenzweige als Differentialübertrager (t/1) ausgebildet sind (F i g. 6 und 9).

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Brückenzweiges für die Abnahme des Ausgangssignals und der Widerstand des entsprechenden, zwischen einer Ausgangsund einer Eingangsklemme liegenden Brückenzweiges unendlich sind (Fig. 7 und 8).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Brückenzweig für die Abnahme des Ausgangssignals diagonal gegenüberliegende Widerstand Null ist (F i g. 7 und 8).

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückenzweig für die Abnahme des Ausgangssignals durch den Eingang einer Kathodenverstärkerstufe {Rö2) gebildet ist (F i g. 7 und 8).

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwirkungsfreie Ableitung des durch ein ein nichtlineares Element enthaltendes Netzwerk in der Dynamik veränderten Signals von dem Eingangs- und/oder Ausgangssignal durch eine Kathodenverstärkerstufe (Rö 1) erfolgt (F i g. 7 und 8).

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Kathodenverstärkerstufe eine äquivalente Transistorschaltung verwendet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens ein nichtlineares Schaltelement (R₁ oder R₂) enthaltende Netzwerk als Brückenschaltung, insbesondere mit Differentialübertrager, ausgebildet ist (Fig. 6 bis 9).

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineare Schaltelemente durch eine von außen zugeführte Steuerspannung, insbesondere durch ein rückwirkungsfrei abgeleitetes Signal, steuerbare Schaltelemente (R₁, R₂) verwendet sind (F i g. 6 bis 9).

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung von dem Ausgang desjenigen Kathodenverstärkers (Rö 1) abgenommen ist, der für die rückwirkungsfreie Ableitung des dem nichtlinearen Netzwerk zugeführten Signals vorgesehen ist (F i g. 7 und 8).

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 182 100.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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