DE1512342A1

DE1512342A1 - Mischschaltung

Info

Publication number: DE1512342A1
Application number: DE19691512342
Authority: DE
Inventors: Gerrit Klein
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-02-09
Filing date: 1969-05-21
Publication date: 1969-05-22
Also published as: FR1510687A; DE1512342C3; BE693813A; GB1134989A; NL6601606A; CH452939A; US3458729A; DE1512342B2

Description

Dr, Herbert Seholi PHH 1133

M«»t«w«lt Kte/HT

ΑμμΜιγ: N. V. Philips' Gloeilampenfabriekeo 1 C 1 9 O

₃₃
3.Februar 1967

"Mischschaltung."

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer ersten periodischen Spannung, die mindeetens zwei Veretärkerelemente enthält, hei denen ein erstes Paar gleichnamige Hauptelektroden miteinander verbunden sind und über eine Stromquellenechaltung an einer Klemme einer Speisequelle liegen, wobei den Steuerelektroden eine zweite bzw. eine dritte Spannung angeboten wird, von denen mindestens

<P eine periodisch ist, und wobei sich ir. einer mit dem zweiten Hauptelektrodenpaar dieser Verstärkereleinente verbundenen Vorrichtung die er- -^ wünschte erste periodische Spannung ergibt. o Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird z.B. ein·

dreieckförmig verlaufende Spannung erzeugt, wenn den Steuerelektroden sinusförmige Spannungen, die z.B. verschieden· Frequenzen haben, angeboten werden. Entsprechend Kann au« zwei dreieckförmigen Spannungen

eine sinusförmige Spannung erhalten werden. Andere Milchprodukte zweier den Steuerelektroden der Verstärkerelemente angebotenen Spannungen sind gleichfalls denkbar. Wenn z.B. einer Steuerelektrode eine dreieckförmige Spannung und der anderen Steuerelektrode eine geeignete Gleichspannut^j angeboten wird, kann sich am Ausgang eine Hälfte einer sinusförmigen Spannung ergeben. Besonders mit Rücksicht auf die Erzeugung sinusförmiger Spannungen, die_eine konstante Amplitude in einem grossen Frequenzbereich aufweisen müssen, ist die Verwendung einer solchen bekannten Vorrichtung sehr vorteilhaft, weil die erforderlichen Dreieckepannungen mit hoher Genauigkeit und grosser Amplitudenstabilität und über einem grossen Frequenzbereich in einer geeigneten, übrigens bekannten Vorrichtung erzeugt werden können. Ausserdem weist eine in dieser Weise erzeugte Sinusspannung keine bei niedrigen Frequenzen lästigen Einschalterscheinungen auf.

Andere bekannte Vorrichtungen benutzen die Strom-Spannungs-Charakteristik nicht-linearer Elemente, wie eines Feldeffekttransistors. Dabei tritt jedoch eine nicht vernachlässigbare Verzerrung auf.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen zur Erzeugung

P bestimmter Spannungsformen eir. nioht-linearer Widerstand, der mit Hilfe von Widerständen und Dioden erhalten wird, als Schalter Verwendung findet. Dabei ist es jedoch für ein gutes Ergebnis erforderlich, dass die Widerstände genau geeicht, z.B. innerhalb von 1 % genau, sind und dass scharf begrenzte Hilfsspannungen benutzt werden, während die Vorrichtung

doppelt ausgebildet sein muss, nämlich für die positiven und für die (O

negativen Perioden.

H Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zur

^ Erzeugung einer periodischen Spannung zu schaffen, bei der sehr kleine ° Verzerrungen (z.B. 1 %o) auftreten und lediglich Widerstände mit ge-'.normten Werten und weiten Toleranzgrenzen (z.B. bis zu 10 ^) Verwendung finden können, wobei die Hilfespannungen nur massige Anforderungen au

erfüllen brauchen und keine doppelte Ausbildung zur Erhaltung einer positiven und einer negativen HSlfte einer ganzen Periode einer perio- . dischen Spannung erforderlich ist. Die Erfindung besteht darin, dass der Leitwert im Kre.is dea ersten Paares gleichnamiger Hauptelektroden in Abhängigkeit von der Spannung an diesen Elektroden eine bestimmte Punktion durchlauft, zu welchem Zwec« mit dem ersten Paar gleichnamiger Hauptelektroden eine Impedanz verbunden ist, die aus mehreren parallelgeschalteten Dioden-Widerstands-Zweigen aufgebaut ist, und dass zwischen den Zweigen an der vorn ersten Hauptelektrodenpsar abgekehrten Seite Widerstände angebracht sind, die in Reihe aus einer Spannungsquelle gespeist werden.

Ausfuhrungebeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Figur 2 die unterschiedlichen Spannungsfcrmen, die in einem bestimmten Fall auftreten, und

Fi_r;ur > eine Weiterbildung des Ausführungsbeispieles nach Figur 1. ■ ·

In Figur 1 sind zwei Transistoren T₁ und T_? als Verstörkerelemente in Emitterschaltung wirksam. Die Emitter sind über eine Stromquellenschaltung S mit einer Klemme A einer Speisequelle verbunden. Der Innenwideretand der Stromquellenschaltung S'ist gross gegenüber dem Emittereingangswiderstand der Transistoren T₁ und T„ und ebenfalls gross

gegenüber einer Impedanz* Z, die gleichfalls reit den Emittern verbunden OO

° ist. Diese Impedanz Z besteht aus mehreren parallelgeschalteten Dioden-OO

^₀ Widerstands-Zweigen 1, 2, n, wobei zwischen je zwei benachbarten

-^ Zweigen auf der von den Emittern abgewehrten Seite ein Widerstand T₁, r_?, bzw. r Geschaltet ist. Diese zwischengeüchalteten Widerstände

r , r_o, γ bilden an sich zusammen :nit einem Widerstand r einen

¹ c , η ο

Heiher.ri.reiB, Jer »uf i«=>r Seite dea Widerstandes r mit einer Klemme

einer durch einen Transistor T. dargestellten Spannungsquelle verbunden ist und auf der anderen Seite an einem Punkt konstanten Potentiale liegt. Der Innenwiderstand der Spannungequelle ist klein gegenüber dem durch die Impedanz Z bedingten Widerstand. Die Widerstände der

unterschiedlichen Zweige 1, 2, η sind mit R,, R-, bzw. R

bezeichnet, während die Dioden mit D., D-, ..... bzw. D bezeichnet sind. Die Kollektoren der Transistoren T. und T_ sind über gleiche Widerstände W. bzw. W mit einer Klemme B einer Speisequelle verbunden, mit der auch der Kollektor des Traneistors T, verbunden ist. Den Steuerelektroden der Transistoren T. und Τ~ werden aus einer Quelle K Spannungen, von denen mindestens eine periodisch ist, angeboten, während sich an den Kollektoren dieser Transistoren die erwünschte periodisch· Spannung ergibt, die einer Vorrichtung C zugeführt wird. Die Steuerelektrode des Transistors T-, ist mit einem Arm eines Potentiometers P verbunden, das einerseits an der Klemme B einer Speisequelle und andererseits an einem Punkt konstanten Potentials liegt. Di· Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand eines Beispieles erläutert, bei dem, ausgehend von zwei dreieokfSrmigen Spannungen, eine einusförmige Spannung erzeugt wird, aber die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Andere Spannungen, z.B. sinusförmige, gegebenenfalls mit verschiedenen Frequenzen, und dergleichen können ebenfalls als Ausgangspunkt zur Erhaltung bestimmter Spannungsformen gewählt werden·

In Figur 2 sind die verschiedenen Spanrungeformen dargestellt, die an bestimmten Punkten der Schaltung nach Figur 1 bei diesem epesiel-

° len Beispiel auftreten. Den Steuerelektroden der Transietoren T₄ und T„

J₀ werden mit entgegengesetzter Phase dreieckförmige Spannungen V mit eine« ^. Scheitelwert V , siehe Figur 2, I bzw. II, von der Quelle K zugeführt* ° Die unterschiedlichen Zweige der Impedanz Z sind für diesen Fall so zusammengesetzt, dass sich der Leitwert Q im Emitterkreis der Transie-

toren Ί. und T„ proportional cos χ ändert, wobei χ ■ tr- ist, siehe

Figur 2 III. Infolgedessen ist der Strom durch einen leitenden Transistor T₁ oder T„, welche Transistoren wechselweise während einer Halbperiode leitend oder gesperrt sind, proportional sin x, siehe Figur 2 IV bzw. V. Auf diese Weise ergibt sich an jedem der Kollektoren abwechselnd eine Periodenhälfte, deren Spannung proportional sin ι ist. In einer Vorrichtung C können diese Eälften au einer normalen Sinusspannung zusammengefügt werden, siehe Figur 2 VI. Wenn infolge einer angebotenen Dreieckspannung einer der Transistoren T. und T_? zu leiten beginnt, wird anfangs, weil sämtliche Dioden infolge des vorhandenen Spannungszustandes leitend sind, der Wert der Impedanz Z nur durch den Widerstand R bestimmt. Wenn die Spannung am Emitterkreis ansteigt,

werden nacheinander die Dioden D, D ,., D. nicht-leitend, wenn

die Spannung an der vom gemeinsamen ¹SaIitterkreis abgekehrten Seite einen niedrigeren oder wenigstens gleichen Wert hat. Der von der durch den Transistor T, dargestellten Spannungsquelle gelieferte Strom erzeugt über den Reihenwideretändeη r , r,, ....... r eine Reihe abnehmender

ο' τ η

Spannungen, derart, dass die Dioden D , D _1f ...... bzw. D₁ zu den

Ta Ti"· I I

richtigen Zeitpunkten sperren. Hierdurch ändert sich- somit die erwähnte Impedanz Z in Abhängigkeit von den Widerstandswerten der WiderstSnde

R , R ,, , H,. die viel grosser als die Widerstände r , r .,..

η n-1 T η n-i

... r sind, in Verbindung mit den Spannungszuständen beiderseits der unterschiedlichen Zweigen 1, 2, 3, n.

Um den erwähnten cosinusförmigen Verlauf der Impedanz Z zu

erhalten, müssen die Widerstände R., R-, R und r , r., r„,...

^₀ ⁷ 1⁷ 2 η ο 1 ^

^* ... r eigens zu diesem Zweck bemessen sein. <D η .

J₁₀ Nachstehend werden die unterschiedlichen Werte aufgeführt, die für *>». das erwähnte Beispiel in der gegebenen Schaltungeanordnung ein gutes ° !Ergebnis liefern und deren Genauigkeit lediglioh besser als etwa 10$

sein muss, ■

	56	kQ	Sinusspannüngen	Die	- 6 -	- 11	1512342 pm 1383	Amplitude	•
	39	kQ	die in einem	r O	« 11	Q	grosser. Frequenzbereich kleiner als 1
R₁ -	30	kß	erzeugbar.	^r1	- 22	Q
^E2 -	24	kß		^r2	• 22	β		in der geschilder-
^R3 *	20	kQ	ι	^r3	33	Q		und Verzerrungen,
	20	kß		33	β		%o sind, einfach
	15	kQ		33	β	in Figur 1 angegebene Stromquelle S,
	12	kß		56	Q		die gegebenenfalls
	12	kQ		56	Q
	13	kß		56	Q
	15	kß		56	Ω
	15	kß		56	Ω
	16	kC		56	β
	18	kQ		56	Q
	20	kß		56	Q
	22	kQ		56	Q
	27	kß		56	β
	33	kfi		56	Q
	43	kß		56	Q
	47	kß		56	β
Vi -		Mittels der beschriebenen	^rn-1 '	- 112	Q
E_n -		ten Weise		Q
		Schaltungsanordnung sind
	mit konstanter

CD O CO

einstellbar sein kann, gleicht einen immer in der Schaltung vorhandener \ Ruhestrom aus, so dass dieser keine Verzerrungen herbeiführt, o In Figur 1 ist mit der Steuerelektrode des Transistors T.

°? ein Potentiometer P verbunden, um eine richtige Spannungsverteilung

BAD OBIQiNAL

auf die Reihenwideretände r , r,, r einstellen zu können.

Diese Einstellung kann z.B. auf bekannte Weise von einer Steuerepannung an einer Steuerelektrode eines der Transistoren T. und T» abgeleitet werden, siehe in Figur 1 die gestrichelt angegebene Verbindung L. Be. sei bemerkt, dass Siliziumdioden in den Zweigen 1, 2, ...... η in der Praxis gute Resultate liefern, weii bei ihnen die Sperrströ.ue sehr gering sind. Bei der Bemessung des Spannungsteilers mit den Widerständet r , r., ...... r raues in dieeemFalle die etwa 0,5 Volt grosse Spannung berücksichtigt werden, bei der eine Si-Diode schaltet. Das Bestreben muss dahingehen, dass das Ubernahmegebiet der Ströme in den Transistorer T₁ und T_ möglichst beschränkt wird. Die Verwendung von Gerraaniumtransistoren gibt dafür ausreichende Gewähr. Hierbei sei noch bemerkt, daee durch eine Schaltungsanordnung nach Figur 3 diese Übernahme weiter verbeesert wird. Die Schaltungsanordnung der Figur 3 ist eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Figur 1, indem zwei Differenzverstürker IJ₁ und IJp in der Schaltung aufgenommen sind. Von den beiden Eingängen jedes dieser Differenzverstärker ist je einer mit einem Ausgang der Steueraignalcjuelle K und der andere mit dem gemeinsamen Punkt der Emitter des Trahsietorpaars T₁ und T₂ verbunden. Der Ausgang jedes der Differenzverstärker IJ₁ bzw. IJ₂ ist mit der Steuerelektrode des Transie tors T₁ bzw. des Transistors Tp verbunden.

Auf diese Weise wird erreicht, dass die Spannung an den Emittern der beiden Transistoren T₁ und T_? den Steuerspannungen, die von der Steuersigna!quelle K angeboten werden,sehr genau folgt. Dadurch

O sind die Ubernahmeschwierigkeiten, die bei der periodischen Umschaltung to

*** der Transistoren T₁ und T- auftreten können, beseitigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE»

ί1 Λ Vorrichtung zur Erzeugung einer ersten periodischen Spannung,

die mindestens zwei Verstnrkereleraente enthält, bei denen ein erstes Pnar gleichnamiger Hauptelektroden miteinander verbunden sind und über' eine Stromquellenschaltunt; on einer Klemme einer Speieequelle liegen, wobei den unterschiedlichen Steuerelektroden eine zweite bzw. eine dritte Spannung angeboten wird, von denen mindestens eine periodisch ist_r und wobei sich in einer mit dem zweiten Hauptelektro'denpaar dieser Verstärkerelemente verbundenen Vorrichtung die erwünschte erste periodische ^ Spannung ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitwert im Kreis des

ersten Paares gleichnamiger Hauptelektroden in Abhängigkeit von der Spannung an diesen Elektroden eine vorgeschriebene Funktion durchläuft, zu welchem Zweck mit dem ersten Paar gleichnamiger Hauptelektroden eine Impedanz (Z) verbunden ist, die aus mehreren parafialgeschalteten·Dioden-Widers tands-gweigen (1, 2, ...... n) aufgebaut ist, und dass zwischen der Zweigen an den vom ersten Hauptelektrodenpaar abgekehrten Seiten Widerstände (r., r_o, r ) angebracht sind, die in Reihe aus einer

Spannungsquelle (T,) gespeist werden.

2, Vorrichtung zur Erzeugung einer sinusförmigen Spannung nach

" Anspruch 1, bei der den Steuerelektroden der Verstärkereleraente (T> und

Tp) gegenphasig dreieckfSrmige Spannungen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine geeignete Wahl des Dioden-Widerstands-Netzwerkes (Z) der Leitwert im Kreis des ersten Paaree gleichnamiger Hauptelektroden in Abhängigkeit von der Spannung an diesen Hauptelektröden einen cosinusförmigen Verlauf hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelie, aus der das Dioden-Widerstande-Netzwerk (Z) gespeist wird, mit Hilfe eines Potentiometers (P) einstellbar ist.

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- 9 - PHN 1383

4. Vorrichtung mch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung dee Potentiometers (P) durch eine Spannung an einer Steuerelektrode eines des Transistoren (T.oder Tp) bestimmt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Differenzverstärker (U.., IJg) in der Schaltung aufgenoranen sind, wobei einem Eingang jedes der Differenzverstärker die zweite bzw. dritte Spannung +ngeboten wird und der andere Eingang jedes der Differenzverstärker (U.,IJ₂) mit dem ersten Paar gleichnamigen Hauptelektroden der zwei Verst&rkerelemente (T., T₂) verbunden ist, wShrend der Ausgang der Differenaverstärker (U., IJ₂) mit der entsprechenden Steuerelektrode eines der Verstärkerelemente (T., T₂) verbunden ist.

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