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Die Erfindung betrifft eine Dioden-Modulatorbrücke für Verstärker.
Derartige Verstärker bestehen im allgemeinen aus einem Modulator, einem Wechselspannungsverstärker,
einem phasenabhängigen Gleichrichter und einem Generator zur Erzeugung der Modulatorspannung,
die die Modulatorbrücke und den Gleichrichter betreibt.
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Die Modulatorbrücke hat den Zweck, Gleichspannungssignale in analoge
Wechselspannungssignale umzuformen, die dann in einem von der Drift unabhängigen
Wechselspannungsverstärker verstärkt werden.
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Es sind Dioden-Modulatorbrücken bekannt, deren Wirkungsweise auf der
Eigenschaft von bestimmten
Halbleiterdioden beruht, eine spannungsabhängige
Kapazität zu bilden. - Mindestens zwei Brückenzweige eines derartigen Dioden-Modulators
bestehen aus je einer Kapazitätsdiode mit einem in Serie geschalteten niederohmigen
Korrekturwiderstand. In den weiteren zwei Brückenzweigen ist mindestens
je
ein Abgleichwiderstand angeordnet. An einer Brükkendiagonalen liegt die
Modulatorspannung an, deren Amplitude nur so groß ist, daß die Änderungen der Diodenkapazitäten
linear sind. Eine Gleichrichterwirkung tritt in diesem Arbeitsbereich nicht auf.
Mit den Widerständen in den Widerstandszweigen wird die Brücke so abgeglichen, daß
in der anderen Brükkendiagonalen B bei Fehlen eines Eingangssignals keine Wechselspannung
erscheint. - Legt man an die Brückendiagonale B über einen Entkopplungswiderstand
ein Gleichspannungssignal, so ändern die Dioden ihre Kapazität gegensinnig: die
Brücke wird verstimmt. An der Brückendiagonalen B erscheint eine. Wechselspannung
mit der Modulatorfrequenz und einer Amplitude, die in gewissen Grenzen der angelegten
Gleichspannung proportional ist. Die Phase der amplitudenmodulierten Wechselspannung
ist gegen die Modulatorspannung, abhängig von der Polarität der angelegten Gleichspannung,
um 901 gedreht.
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Es ist auch bekannt, an Stelle der Abgleichwiderstände variable Induktivitäten
zu benutzen; die Phase der modulierten Wechselspannung wird dann um 1800
gedreht.
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Bei der bekannten Brückenanordnung ist nachteilig, daß durchein zu
großes Eingangssignal eine der Kapazitätsdioden leitend wird. Dadurch ändert sich
die Phasenlage der modulierten Wechselspannung, und der Verstärker kann ein relaisartiges
Verhalten zeigen. Ein Rückführungsnetzwerk des Verstärkers bewirkt nämlich infolge
der Phasenänderung statt einer gewollten Gegenkopplung eine ungewollte Mitkopplung.
Der Verstärker bleibt dann im übersteuerten Zustand. - Dieses unerwünschte
Verhalten läßt sich durch einen entsprechend großen Entkopplungswiderstand am Eingang
der Modulatorbrücke nicht vermeiden, da dann durch Spannungsteilung das an der Brücke
wirksame. Eingangssignal herabgesetzt wird.
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Es ist ferner bekannt, Verstärkeranordnungen gegen übersteuerung dadurch
zu schützen, daß man am Verstärkereingang Netzwerke, z. B. mit Dioden, zur Signalbegrenzung
einbaut. Diese übersteuerungssicherung kann jedoch bei Modulatorverstärkem nicht
angewendet werden, da durch sie der Eingangswiderstand wesentlich beeinflußt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein an die Modulatorbrücke
gelegtes zu großes Eingangssignal so zu beeinflussen, daß keine durch Drehung der
Phase bedingte Änderung des Ausgangssignals auftreten kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an mindestens
einer Klemme einer Diode ein RC-Glied mit einer derartigen Bemessung der
Bauelemente, angeschlossen ist, daß der ohmsche Widerstand klein gegenüber dem ohmschen
Widerstand der Diode im normalen Betriebszustand, der kapazitive Widerstand klein
gegenüber dem kapazitiven Widerstand der Diode im normalen Betriebszustand und bezogen
auf die Modulatorfrequenz der kapazitive Widerstand des RC-Gliedes klein gegenüber
seinem ohmschen Widerstand sind.
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Das RC-Glied sorgt dafür, daß auch bei zu großen Eingangssignalen
die Phasenbedingungen an der Brücke erfüllt bleiben. Dadurch wird ein relaisartiges
Verhalten des Verstärkers bei übersteuerung verhindert.
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Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß sie sich
mit einfachen und billigen Schaltelementen verwirklichen läßt. In einer vorteilhaften
Ausführungsform besteht das vorzusehende RC-Glied sogar nur aus einem Widerstand
und einem Kondensator.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand der in F i g. 1 und
2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, aus denen sich weitere
Einzelheiten sowie auch weitere Vorteile ergeben.
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F i g. 1 zeigt eine Modulatorbrücke 1-2-3-4 mit Eingangsklemmen
5, 6 und den Ausgangsklemmen 7, 8. Die Brücke 1-2-3-4 ist durch einen
ohmscheu Widerstand 9 vom Eingang und durch eine Kapazität 10 vom
Ausgang entkoppelt. An die Klemmen 7, 8 wird ein nicht gezeichneter Wechselspannungsverstärker
mit einem phasenabhängigen Gleichrichter angeschlossen. An der Diagonalen 3-4 liegt
die Modulatorspannung mit vorgegebener Frequenz und Amplitude U an. Die Brückenzweige
1-3-2 und 1-4-2 bestehen aus je einer Kapazitätsdiode 11 bzw.
12, niederohmigen Korrekturwiderständen 19, 20 sowie aus je einem
Widerstandsteil des Abgleichwiderstandes 17. Weiter ist erlmdungsgemäß in
Reihe zu jeder Diode 11 bzw. 12 eine ParalleIschaltung aus einer Kapazität
14 bzw. 16 und einem ohnischen Widerstand 13 bzw. 15 vorgesehen.
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Die RC-Glieder 13, 14 bzw. 15, 16 sind bezogen auf den
normalen Betriebszustand, wie nachstehend angegeben, bemessen: Der kapazitive Widerstand
des Kondensators 14 bzw. 16 ist klein gegen den kapazitiven Widerstand der
Diodell bzw. 12. Die Modulatorspannu U fällt dann wesentlich an den
Dioden ab.
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Ebenso ist der ohmsche Widerstand 13 bz w. 15
der RC-Glieder
klein gegen den ohmschen Widerstand der Dioden. Die steuernde Gleichspannung wird
damit vor allem an den Dioden wirksam.
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Außerdem hat das RC-Glied 13, 14 bzw. 15, 16
bezogen
auf die Modulatorfrequenz einen kleinen kapazitiven Widerstand gegenüber seinem
ohmschen Widerstand. Dadurch bewirkt das RC-Glied auch im normalen Betriebszustand
keine Phasendrehung im ohmschen Sinne.
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Versuche haben gezeigt, daß besonders günstige Bedingungen vorliegen,
wenn sich im normalen Betriebszustand die Kapazität 14 bzw. 16 zur Kapazität
der
Diode 11 bzw. 12 wie etwa 10: 1 und der Widerstand 13 bzw.
15 zum Widerstand der Diode 11 bzw. 12 wie etwa 1: 100 verhalten.
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Die Modulatorbrücke nach F i g. 1 arbeitet im normalen Betriebszustand
wie bekannte Dioden-Modulatorbrücken, d. h., die Dioden 11, 12 wirken
als spannungsabhängige Kapazität. Ein an die Eingangsklemmen 5, 6 angelegtes
Gleichspannungssignal ändert die Kapazität der Dioden 11, 12 gegensinnig.
Die abgeglichene Brücke 1-2-3-4 wird verstimmt. Die in die Brückendiagonale 3-4
eingespeiste Modulatorspannung U erscheint um 90' phasenverschoben
und moduliert an der Brückendiagonalen 1-2. Sie wird über einen Kondensator
10 ausgekoppelt, in einem an den Klemmen 7 und 8 angeschlossenen
Wechselspannungsverstärker verstärkt und phasenrichtig gleichgerichtet.
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Wird jedoch eine Diode 11 bzw. 12 durch ein zu großes Eingangssignat
an den Klemmen 5, 6 leitend, stellt sie nur noch einen kleinen ohmschen Widerstand
dar. In bekannten Modulatorbrücken tritt dann die nachteilige ohmsche Phasenverschiebung
auf. Bei der erfindungsgemäßen Brücke wird in diesem Falle die Phase durch das hinzugefügte
RC-Glied 13, 14 bzw. 15, 16 bestimmt, die wegen des vorwiegend kapazitiven
Widerstandes des RC-Gliedes ebenfalls nahezu 900 beträgt. Damit wird das
bei bekannten Modulatorverstärkern auftretende relaisartige Verhalten vermieden.
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F i g. 2 zeigt eine weitere Modulatorbrücke 1-,'.7w-3-4 mit
Dioden 11 bzw. 12, Korrekturwiderständen 19,
20, einem Abgleichwiderstand
17 und den Entkopplungselementen 9 und 10. Die Modulatorspannung
liegt an der Diagonalen 3-4. Die erfmdungsgemäß vorgesehenen RC-Glieder bestehen
aus den Kondensatoren 21, 22 und den Widerständen 23, 24. Je ein Kondensator
21, 22 liegt in Reihe mit einem Widerstand 19, 20 und einer Diode
11, 12. Die Widerstände 23, 24 sind in Reihe geschaltet und an dem
Verbindungspunkt des Widerstandes 19 bzw. 20 mit dem Kondensator 21 bzw.
22 angeschlossen. Der Verbindungspunkt 25 der Widerstände 23, 24 besitzt
gleiches Potential wie der Brückenpunkt 2.
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Das elektrische Verhalten der Brücke nach F i Z-D. 2 entspricht demjenigen
nach F i 1; auf eine Beschreibung der Wirkungsweise kann daher verzichtet
werden.
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Wird die Brücke nach F i g. 1 oder F i g. 2 unsymmetrisch
angesteuert, d. h., ist eine bestimmte Polarität des Eingangssignals vorgegeben,
dann braucht nur in einem Diodeazweig ein RC-Glied eingebaut zu werden. Die mit
der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die RC-Glieder
bei normalen Betriebsbedingungen keinen Einfluß auf die 901-Phasenlage zwischen
Modulatorspannung U und modulierter Ausgangswechselspannung ausüben. Bei
übersteuerung durch zu große Eingangssignale verhindern jedoch die RC-Glieder eine
sonst auftretende Änderung der Phasenlage. Es wird dadurch eine bleibende übersteuerung
des Verstärkers vermieden.
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Die Erfindung zeichnet sich durch besonders einfachen und billigen
Aufbau aus.