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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstschwingenden Transistor-Zerhacker-Verstärker
mit einer Eingangs-Zerhackerstufe und einem der Zerhackerstufe nachgeschaltetem
Wechselstromverstärker.
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Aus den AEG-Mitteilungen 1.960, Heft 8/9, S. 352 bis 358 (insbesondere
Bild 3), ist ein Gleichstrom-Zerhacker-Verstärker bekannt, der einen Eingangszerhacker,
einen darauffolgenden Wechselspannungsverstärker, einen Ausgangszerhacker und einen
die notwendigen steuernden Wechselspannungen erzeugenden Steuergenerator aufweist.
Es ist außerdem aus der amerikanischen Patentschrift 2 956 234 bekannt, einen vorzugsweise
für Regelzwecke zu verwendenden, modulierenden Gleichstromverstärker selbstschwingend
auszulegen. Dieser Verstärker (F i g. 4 der Patentschrift) weist eine unter Verwendung
von Kapazitäts-Variationsdioden aufgebaute Brücke im Eingang auf, der das Gleichstrom-Eingangssignal
zugeführt wird und die durch dieses verstimmt wird. Gespeist ist die Brücke vom
Ausgang des Wechselstromverstärkers, so daß dieser bei Vorliegen eines Eingangssignals
oder auch durch entsprechende Abstimmung ins Schwingen gerät und einen Oszillator
bildet. Dieser Oszillator ist durch einen nachfolgenden Transistor nichtlinear belastet,
so daß die Schwingungsamplitude ein Maß für die Eingangsgleichspannung bildet. Der
Vorteil eines solchen selbstschwingend ausgelegten Gleichstromverstärkers liegt
darin, daß dieser keinen externen Steuergenerator mehr benötigt, der Eingangsmodulator
und phasenrichtigen Gleichrichter am Ausgang versorgt.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1206 022 ist weiterhin ein elektronischer
Gleichstromverstärker bekanntgeworden, der neben der über die Eingangsmodulatorbrücke
führenden positiven Rückführung zusätzlich über eine interne, nur einen Teil der
Verstärkerstufen des Wechselstromverstärkers umfassende positive Rückführung verfügt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Schaltung derartiger bekannter
Verstärker zu vereinfachen und somit ihre Zuverlässigkeit zu erhöhen. Insbesondere
wird durch die Erfindung eine konstante Frequenz des ständig schwingenden Wechselstromverstärkers
erreicht, so daß Phasenfehler vermieden werden.
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Die Erfindung geht aus von einem selbstschwingenden Transistor-Zerhacker-Verstärker
mit einer Eingangs-Zerhackerstufe und einem der Zerhackerstufe nachgeschalteten
Wechselstromverstärker und besteht darin, daß eine über den gesamten Wechselstrontverstärker
führende, jedoch nicht den Eingangs-Zerhackerumfassende frequenzabhängige, konstante,
mitkoppelnde Rückführung vorgesehen ist und daß die Eingangs-Zerhackerstufe aus
einem Transistor besteht, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang des Wechselstromverstärkers
verbunden ist und dessen beiden anderen Elektroden die zu zerhackende Gleichspannung
zugeführt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgang
des Wechselstromverstärkers durch die Parallelschaltung einerDiodemit derReihenschaltung
einer Diode und eines Kondensators abgeschlossen, so daß amAusgang eine Gleichspannung
entsteht, diemitHilfe eines an eine Gegenspannung geführten Spannungsteilers so
eingestellt werden kann, daß diese bei Eingangssignal Null zu Null kompensiert ist.
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An Hand der Zeichnungen wird nunmehr im folgenden ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, während - - - - - -F i g. 2 eine ausführliche Darstellung des erfindungsgemäßen
Zerhaeker-Verstärkers gibt.
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F i g. 1 kann der einfache und störungssichere Aufbau des erfindungsgemäßen
Zerhacker-Verstärkers entnommen werden. Dieser besteht aus einem Wechselstrom-Verstärker
V, dem über einen Kondensator C1 ein aus dem Transistor T, bestehender Transistor-Zerhacker
vorgeschaltet ist. Der Ausgang des Wechselstrom-Verstärkers ist über ein frequenzabhängiges
mitkoppelndes Rückführungsnetzwerk RN mit dem Eingang verbunden, so daß der Wechselstrom-Verstärker
ständig mit konstanter Frequenz schwingt. Damit auch die Amplitude am Ausgang des
Wechselstrom-Verstärkers konstant ist, wird diese durch die aus den Kondensatoren
C2 und C, und den beiden Dioden D1 und D2 bestehende nichtlineare Belastung begrenzt
und gleichzeitig in Verdopplerschaltung gleichgerichtet. Der Kondensator C3 dient
dabei als Ladekondensator.
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Tritt eine Eingangsspannung auf, so gelangt diese über den Widerstand
R1 auf Enlitter und Kollektor des als Parallel-Zerhacker geschalteten Transistors
T1, dessen der Basis zugeführte Steuerspannung über den Widerstand R2 vom Ausgang
des ständig schwingenden Wechselstrom-Verstärkers V abgenommen ist. Die Arbeitsweise
von in Parallelschaltung arbeitenden Transistor-Zerhackern ist bekannt; je nach
dem an der Basis des Zerhackers anliegenden Steuersignals weist die Kollektor-Emitterstrecke
des Zerhacker-Transistors entweder nur einen Widerstand von wenigen Ohm oder von
einigen Kiloohm auf, so daß das Eingangssignal entweder kurzgeschlossen wird oder
aber im wesentlichen unverändert bleibt. Die Phasenlage des am Zerhacker entstehenden
Signals hängt dabei nur von der Polarität der Eingangs-Gleichspannung ab, so daß
durch einen entweder in Phase oder in Gegenphase mit der Schwingspannung des Wechselstrom-Verstärkers
liegende Eingangsspannung die Schwingspannung selbst in ihrer Größe beeinflußt und
verändert werden kann. Damit ändert sich dann ebenfalls gleichzeitig die Ausgangs-Gleichspannung
am Ladekondensator C., da diese proportional der jeweils vorhandenen Wechselspannungsamplitude
des selbstschwingenden Verstärkers ist. Der Zerhackerbetrieb wird durch die relativ
nur geringen Amplitudenschwankungen an der Basis des Transistors T1, der direkt
mit dem Ausgang des Wechselstrom-Verstärkers verbunden ist, nicht gestört.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Polarität der Ausgangsspannung hinter
der Diode D2 so gewählt, daß diese entgegengesetzt der Speisespannung ist. Es ist
dann möglich, den- Ausgang A des gesamten Gleichstrom-Zerhacker-Verstärkers mit
Hilfe eines mit der Speisespannung verbundenen, aus den Widerständen R3 und R4 bestehenden
Spannungsteilers für eine beliebige Schwingungsamplitude des Wechselstrom-Verstärkers
auf Null-Potential zu legen. Zweckmäßigerweise wird der Gleichstrom-Verstärker durch
entsprechende Wahl der beiden Widerstände R3 und R4 so abgestimmt, daß das Ausgangspotential
Null dann vorliegt, wenn auch der Eingang Null-Potential aufweist, so daß eine vorzeichenrichtige
Verstärkung des Eingangs-Signals erreicht wird. Der Abgleich erfolgt zweckmäßigerweise
so, daß gleichzeitig eine eventuell am Zerhacker-Transistor auftretende Restspannung
mitkompensiert wird.
Dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 können
weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Zerhacker-Verstärkers entnommen werden.
Die mitkoppelnde Rückführung besteht aus Kondensatoren und Widerständen und ist
als Doppel-T-Filter aufgebaut; an dem Widerstand RR 4 kann die Oszillatorfrequenz
des Wechselstrom-Verstärkers eingestellt werden. Der Wechselstrom-Verstärker ist
dreistufig aufgebaut und besteht aus den Transistoren T2, T3 und T4, die in Kaskade
geschaltet sind. Der Kollektor-Basis-Strecke des im inversen Betrieb arbeitenden
Zerhacker-Transistors T1 ist eine Diode D parallel geschaltet, die die Sperrphase
der steuernden Spannung kurzschließt.
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Im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist die Ausgangsspannung nicht
über eine Spannungsteilerkombination mit der Speisespannung verbunden, sondern direkt
der Steuerelektrode eines weiteren Transistors T5 zugeführt, die jedoch über eine
Zenerdiode Z so vorgespannt ist, daß auch hier für die Eingangsspannung Null der
Ausgang des Transistors T5 Null-Potential aufweist. In dieser Anordnung ist der
Gleichstrom-Verstärker zur Verstärkung von Eingangssignalen gleichbleibender Polarität
gedacht und kann mit Vorteil zur Verstärkung von Thermospannungen verwendet werden.
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Es ist selbstverständlich möglich, am Ausgang der Schaltung nach F
i g. 1 ein polarisiertes Relais bzw. etwa in Reihe mit Dioden zwei verschiedene
Relais anzuschließen, so daß der Verstärker beispielsweise als Regelverstärker für
Dreipunktregler verwendet werden kann. Ebenso ist es möglich, das bipolare Ausgangssignal
des erfindungsgemäßen Verstärkers auf bekannte Weise mit Hilfe einer Schaltung komplementärer
Transistoren weiter zu verstärken und den Verstärker in kontinuierlich arbeitenden
Regelanlagen einzusetzen.