DE1563649B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT TO INFLUENCE THE TRANSMISSION CHARACTERISTIC IN THE FORWARD OR RETURN CIRCUIT OF CONTROL DEVICES WITH CARRIER FREQUENCY - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT TO INFLUENCE THE TRANSMISSION CHARACTERISTIC IN THE FORWARD OR RETURN CIRCUIT OF CONTROL DEVICES WITH CARRIER FREQUENCY

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DE1563649B2 DE19661563649 DE1563649A DE1563649B2 DE 1563649 B2 DE1563649 B2 DE 1563649B2 DE 19661563649 DE19661563649 DE 19661563649 DE 1563649 A DE1563649 A DE 1563649A DE 1563649 B2 DE1563649 B2 DE 1563649B2
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Pierre Ormesson sur Marne Faye (Frankreich) G05d 1 10
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Thomson Informatique et Visualisa tion (T I V), Paris
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    • G05D3/1418Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with ac amplifier chain

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der Ubertragungskennlinie im Vorwärts- oder Rückführkreis von Regeleinrichtungen mit Trägerfrequenz, bei denen das Signal in Form einer Amplitudenmodulation einer Trägerfrequenz übertragen wird, mit einem Vierpol mit ohmschen Widerständen und Kondensatoren, die in wenigstens einem Querimpedanzzweig angeordnet und so bemessen sind, daß der Hüllkurve des Trägerfrequenzsignals ein vorbestimmter Amplituden- und/ oder Phasenfrequenzgang erteilt wird und bei der im Vierpol vom Bezugssignal gesteuerte nichtlineare Schaltglieder in Brückenschaltung enthalten sind.The invention relates to a circuit arrangement for influencing the transmission characteristic in the forward or feedback loop of control devices with carrier frequency, where the signal is transmitted in the form of an amplitude modulation of a carrier frequency, with a quadrupole with Ohmic resistors and capacitors, which are arranged in at least one shunt impedance branch and are dimensioned so that the envelope of the carrier frequency signal has a predetermined amplitude and / or phase frequency response and in the case of the quadrupole controlled by the reference signal, non-linear Switching elements are included in the bridge circuit.

Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die USA.-Patentschrift 3 025 418 bereits bekannt. Sie ermöglicht es, unter Vermeidung umständlicher Demodulation und Modulation den Frequenzgang des auf das Trägerfrequenzsignal aufmodulierten Regelabweichungssignals in einer den Gleichstromreglern entsprechenden Weise zu beeinflussen. Die bekannte Schaltungsanordnung hat jedoch einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, da sie steuerbare nichtlineare Schaltglieder in Form von Transistoren, Vierschichtdioden oder Thyristoren enthält, an deren Steuerelektroden das Bezugssignal mit entsprechender Phasenlage jeweils gesondert angelegt werden muß; dennoch ergibt sie nur eine übertragungsfunktionSuch a circuit arrangement is already known from US Pat. No. 3,025,418. she enables the frequency response of the control deviation signal modulated onto the carrier frequency signal to influence in a manner corresponding to the DC regulators. The well-known However, the circuit arrangement has a relatively complicated structure, since it contains controllable non-linear switching elements in the form of transistors, Contains four-layer diodes or thyristors, at whose control electrodes the reference signal with the corresponding Phasing must be created separately in each case; however, it only provides a transfer function

der Form , die für viele Regeleinrichtungenthe form that is common to many control systems

1 + ]<»P 1 +] <»P & && &

unzureichend ist.is insufficient.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einerThe object of the invention is to provide a

Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art, die bei einfachem Aufbau eine für Regeleinrichtungen wesentlich günstigere übertragungsfunktion der Form ergibt, worin τ und τ' Zeitkonstanten sind,Circuit arrangement of the type specified at the outset which, with a simple structure, has a transfer function of the form that is significantly more favorable for control devices yields, where τ and τ 'are time constants,

die das Frequenzintervall bestimmen, in dem die Beeinflussung erfolgt.which determine the frequency interval in which the influence takes place.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Brückenschaltung in jedem Zweig ein Gieichrichterelement in Serie mit einem Widerstand enthält und daß ihre eine Diagonale von einer Bezugsspannung gespeist ist und die andere Diagonale von einem im Querimpedanzkreis angeordneten übertrager gespeist ist, an dessen Mittenanzapfung ein an Masse liegender Kondensator angeschlossen ist.According to the invention, this is achieved in that the bridge circuit has a rectifier element in each branch in series with a resistor and that its one diagonal is fed by a reference voltage and the other diagonal from a transformer arranged in the shunt impedance circuit is fed, at its center tap a on Ground capacitor is connected.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung enthält in der Brückenschaltung nur einfache Gleichrichterelemente und Widerstände, und das Bezugssignal wird nur einmal an eine Brückendiagonale angelegt; der Aufbau ist daher sehr einfach. Die in der übertragungsfunktion enthaltene Zeitkonstante τ' wird durch den in jedem Brückenzweig enthaltenen Widerstand zusammen mit dem an die Mittenanzapfung des Übertragers angeschlossenen Kondensator bestimmt; diese Zeitkonstante kann zur Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen leicht geändert werden.The circuit arrangement according to the invention contains only simple rectifier elements and resistors in the bridge circuit, and the reference signal is applied only once to a bridge diagonal; the structure is therefore very simple. The time constant τ ' contained in the transfer function is determined by the resistance contained in each bridge branch together with the capacitor connected to the center tap of the transformer; this time constant can easily be changed to adapt to different operating conditions.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind:Further advantages of the circuit arrangement according to the invention are:

vollkommenes Fehlen von Schwellenwerten und Nichtlinearitäten in Abhängigkeit von der Amplitude des Eingangssignals,complete lack of thresholds and non-linearities as a function of amplitude of the input signal,

Fortfall von Einstellungen, Abgleichpotentiometern usw.,Elimination of settings, adjustment potentiometers, etc.,

große Betriebssicherheit, da das verwendete Material durch passive Schaltungselemente und Transistoren in Kollektorschaltung gebildet ist,Great operational reliability, as the material used is made up of passive circuit elements and transistors is formed in a collector circuit,

verhältnismäßig niedrige Impedanz der Schaltung und dementsprechend Unempfindlichkeit gegen elektrische Störfelder,
Die gleiche Schaltung kann bei entsprechender Anpassung für Regeleinrichtungen mit verschiedenen Trägerfrequenzen, beispielsweise 50, 60, 800 oder 2000 Hz verwendet werden,
die Zeitkonstanten der übertragungsfunktion der Schaltung können beliebig geändert werden,
Relatively low impedance of the circuit and accordingly insensitivity to electrical interference fields,
The same circuit can be used with appropriate adaptation for control devices with different carrier frequencies, for example 50, 60, 800 or 2000 Hz,
the time constants of the transfer function of the circuit can be changed as required,

die Dämpfung der Schaltung Tür die Modulationsfrequenz Null kann durch entsprechende Bemessung des Widerstands R 1 nach Belieben festgelegt werden.the attenuation of the door circuit, the modulation frequency zero, can be set at will by appropriately dimensioning the resistor R 1.

563 649563 649

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigtThe invention is described below by way of example with reference to the drawing. In it shows

F i g. 1 ein Ubersichtsschaltbild zur Erläuterung der Anordnung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung bei einer Regeleinrichtung,F i g. 1 is an overview circuit diagram to explain the arrangement of the circuit arrangement according to FIG Invention in a control device,

F i g. 2 a eine Schaltungsanordnung bekannter Art für eine nicht mit Trägerfrequenz arbeitende Regeleinrichtung, F i g. 2a shows a circuit arrangement of a known type for a control device that does not operate at a carrier frequency,

F i g. 2b die Kennlinie der Schaltungsanordnung von F i g. 2 a,F i g. 2b shows the characteristic curve of the circuit arrangement from FIG. 2 a,

F i g. 3 ein detailliertes Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung,F i g. 3 shows a detailed exemplary embodiment for a circuit arrangement according to the invention,

F i g. 4 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der Schaltungsanordnung von F i g. 3 undF i g. 4 shows a simplified equivalent circuit diagram of the circuit arrangement from F i g. 3 and

F i g. 5 die Anordnung der Schaltungsanordnung in einer Folgeregeleinrichtung.F i g. 5 shows the arrangement of the circuit arrangement in a sequence control device.

F i g. 1 zeigt einen Vierpol 1, der in den Vorwärtskreis einer Regeleinrichtung eingefügt ist, um die Ubertragungskennlinie so zu beeinflussen, daß die Genauigkeitsbedingungen und die Stabilitätsbedingungen gleichzeitig erfüllt werden. Der Vierpol 1 empfängt das die Regelabweichung ausdrückende und gegebenenfalls verstärkte Signal e, und seine übertragungsfunktion ist so bestimmt, daß die gewünschte Beeinflussung erhalten wird. Dem Vierpol 1 ist eine Verstärkerschaltung 2 mit kleiner Ausgangsimpedanz vorgeschaltet, damit jede Störung des Betriebs der vorgeschalteten Schaltungen vermieden wird. In entsprechender Weise ist ein Verstärker 3 mit großer Eingangsimpedanz an den Ausgang des Vierpols 1 angeschlossen, um eine Rückwirkung der nachgeschalteten Schaltung auf den Vierpol 1 zu verhindern.F i g. 1 shows a quadrupole 1 which is inserted in the forward circuit of a control device in order to influence the transmission characteristic in such a way that the accuracy conditions and the stability conditions are met at the same time. The quadrupole 1 receives the signal e expressing the control deviation and possibly amplified, and its transfer function is determined in such a way that the desired influence is obtained. The quadrupole 1 is preceded by an amplifier circuit 2 with a low output impedance so that any disruption in the operation of the upstream circuits is avoided. In a corresponding manner, an amplifier 3 with a high input impedance is connected to the output of the quadrupole 1 in order to prevent the downstream circuit from affecting the quadrupole 1.

Es wird hier der Fall unterstellt, daß die Korrektur durch Phasenverzögerung erfolgt. Die herkömmliche Phasenverzögerungs-Korrekturschaltung zur Verwendung bei Regeleinrichtungen, deren Regelabweichungssignale nicht durch eine Trägerfrequenz zerhackt sind, ist durch den Vierpol von F i g. 2a dargestellt. In symbolischer Schreibweise kann die Spannungsübertragungsfunktion dieses Vierpols folgendermaßen geschrieben werden:It is assumed here that the correction takes place by means of a phase delay. The conventional one Phase delay correction circuit for use in control systems whose control deviation signals are not chopped by a carrier frequency is by the quadrupole of F i g. 2a shown. In symbolic notation, the voltage transfer function of this quadrupole can be as follows to be written:

■ = ™ = fl + 7TT27■ = ™ = fl + 7TT27

- 1 + τίΡ - 1 + τί Ρ

~ 1 + τ2ρ ~ 1 + τ2ρ

mit ρ =jw, wobei ω die Kreisfrequenz jeder Oberwelle der Regelabweichungsspannung ε ist. Ferner giltwith ρ = jw, where ω is the angular frequency of each harmonic of the system deviation voltage ε . Furthermore applies

= rly rl = rly rl

a - rl + rl a - rl + rl

b=\ - a.b = \ - a.

Die durch diese übertragungsfunktion gegebene Dämpfung g(p) ist als Funktion von P, d. h. der Frequenz der betreffenden Oberwelle durch die asymptotische Kurve von F i g. 2b dargestellt. Zwischen den Kreisfrequenzen 1/rl und 1/τ2 ist die zur Dämpfung g(p) asymptotische Kurve eine Gerade mit einer Neigung von — 6db pro Oktave im logarithmischen Maßstab. Die Wirksamkeit der Schaltung ist gegeben durch das Verhältnis zwischen der Dämpfung bei niedrigen Frequenzen und der Dämpfung bei hohen Frequenzen, also t2/V1. The attenuation g (p) given by this transfer function is a function of P, ie the frequency of the relevant harmonic, through the asymptotic curve of F i g. 2b shown. Between the circular frequencies 1 / rl and 1 / τ2, the curve asymptotic for damping g (p) is a straight line with a slope of -6db per octave on a logarithmic scale. The effectiveness of the circuit is given by the ratio between the damping at low frequencies and the damping at high frequencies, i.e. t2 / V1.

Das Ziel ist die Schaffung eines Vierpols 1, der direkt auf ein durch die Regelabweichungsspannung f amplitudenmoduliertes Signal e mit der hohen Trägerfrequenz /0 derart einwirkt, daß er ein Signal der Trägerfrequenz /0 abgibt, das durch ein Signal f" amplitudenmoduliert ist, das aus ε durch eine solche Beziehung abgeleitet ist, daß gilt:The aim is to create a quadrupole 1 which acts directly on a signal e with the high carrier frequency / 0, which is amplitude-modulated by the control error voltage f, in such a way that it emits a signal at the carrier frequency / 0 which is amplitude-modulated by a signal f "which is derived from ε is derived by such a relation that:

worin die übertragungsfunktion F(ρ) der übertragungsfunktion f(p) der herkömmlichen Schaltung vergleichbar ist, d. h. die folgende Form hat:where the transfer function F (ρ) is comparable to the transfer function f (p) of the conventional circuit, ie it has the following form:

F(p) = a + F (p) = a +

1 +τρ 1 + τρ

Ein in dieser Weise ausgeführter Vierpol 1 ist in F i g. 3 dargestellt. Das Signal e wird zwischen der Klemme 10 und Masse zugeführt. Das Ausgangssignal S wird an der Klemme 11 abgenommen. Der Vierpol 1 enthält einen Widerstand Rl, der im Längsimpedanzzweig zwischen den Klemmen 10 und 11 angeschlossen ist, und im Querimpedanzzweig hinter dem Widerstand R1 einen Kondensator Γ großer Kapazität, der zur Gleichstromentkopplung dient, in Serie mit der Primärwicklung eines Übertragers Tl. Es wird angenommen, daß der übertrager Tl ein idealer übertrager ist. Seine Wicklungen weisen eine sehr große Induktivität und einen sehr kleinen Gleichstromwiderstand in bezug auf die Schaltungswiderstände auf. Die Sekundärwicklung des Übertragers T1 hat eine Mittenanzapfung 12, die über eine Kapazität C an Masse gelegt ist. Die Enden dieser Sekundärwicklung sind mit den entgegengesetzten Eckpunkten 13 und 15 einer Brückenschaltung verbunden, die in jedem ihrer vier Zweige 13-14,14-15,15-16 und 16-13 einen Widerstand Rl und ein Gleichrichterelement enthält, das durch die Diode Dl, Dl, D3 bzw. DA dargestellt ist. Die Eckpunkte 14 und 16 der Brückenschaltung sind mit den beiden Enden der Sekundärwicklung eines Übertragers T 2 verbunden. Die Mittenanzapfung 17 dieser Wicklung ist an Masse gelegt. Die Primärwicklung des Übertragers Tl wird zwisehen den Klemmen 18 und 19 mit einer Bezugsspannung υ gespeist. Diese Spannung ν ist eine reine Sinusspannung der Frequenz /0, die gleichphasig oder gegenphasig zu der Trägerfrequenz des Signals e ist.A quadrupole 1 implemented in this way is shown in FIG. 3 shown. The signal e is fed between the terminal 10 and ground. The output signal S is taken from terminal 11. The quadrupole 1 contains a resistor Rl, which is connected in the series impedance branch between the terminals 10 and 11, and in the transverse impedance branch behind the resistor R 1, a capacitor Γ large capacitance, which is used for direct current decoupling, in series with the primary winding of a transformer Tl it is assumed that the transformer T1 is an ideal transformer. Its windings have a very high inductance and a very small DC resistance with respect to the circuit resistances. The secondary winding of the transformer T 1 has a center tap 12 which is connected to ground via a capacitor C. The ends of this secondary winding are connected to the opposite corner points 13 and 15 of a bridge circuit, which in each of its four branches 13-14,14-15,15-16 and 16-13 contains a resistor Rl and a rectifier element, which through the diode Dl , Dl, D3 and DA is shown. The corner points 14 and 16 of the bridge circuit are connected to the two ends of the secondary winding of a transformer T 2. The center tap 17 of this winding is connected to ground. The primary winding of the transformer Tl is fed between the terminals 18 and 19 with a reference voltage υ . This voltage ν is a pure sinusoidal voltage of frequency / 0 , which is in phase or out of phase with the carrier frequency of the signal e .

Zur Untersuchung der Wirkungsweise dieser Anordnung wird zunächst angenommen, daß das Signal e mit einem Gleichstromsignal moduliert ist; seine Amplitude ist dann konstant. Bei jeder Halbwelle der Bezugsspannung υ sind entweder die Dioden Dl, To examine the mode of operation of this arrangement, it is initially assumed that the signal e is modulated with a direct current signal; its amplitude is then constant. For each half cycle of the reference voltage υ , either the diodes Dl,

D 4 oder die Dioden Dl, D 3 stromführend, während die beiden anderen Dioden gleichzeitig gesperrt sind. Beispielsweise führen die Dioden Dl und DA Strom, wenn die Klemme 16 in bezug auf Masse auf einem positiven Potential liegt, wobei dann die Klemme 14 auf dem entgegengesetzten negativen Potential liegt. Dabei wird angenommen, daß die den Klemmen 13 und 15 vom Transformator Tl zugeführten Spannungen klein gegen die Amplitude der Spannung υ sind, d. h., daß die Amplitude des Signals e selbst klein gegen die Amplitude der Spannung 1; ist, was leicht erreicht werden kann. Die Sekundärwicklung des Übertragers Tl verhält sich daher bei jeder Halbwelle wie eine einzige ihrer D 4 or the diodes Dl, D 3 are live, while the other two diodes are blocked at the same time. For example, the diodes Dl and DA carry current when the terminal 16 is at a positive potential with respect to ground, the terminal 14 then being at the opposite negative potential. It is assumed that the voltages fed to terminals 13 and 15 by the transformer T1 are small compared to the amplitude of the voltage υ , that is to say that the amplitude of the signal e itself is small compared to the amplitude of the voltage 1; is what can be easily achieved. The secondary winding of the transformer Tl therefore behaves like a single one of them for each half-wave

Wicklungshälften 12-13 bzw. 12-15, wobei die Klemmen 15 und 13 abwechselnd unwirksam werden. Auf Grund der dadurch erzeugten Umschaltung, die gleichphasig mit dem von der Primärwicklung des Übertragers Tl induzierten Signal ist, ist die Spannung zwischen der Klemme 13 und dem Punkt 12 bei einer gegebenen Halb welle gleich und von gleichem Vorzeichen wie die Spannung zwischen der Klemme 15 und dem Punkt 12 bei der nächsten Halb welle. Daraus folgt, daß im Kondensator C der Strom stets in der gleichen Richtung fließt, unabhängig von der betreffenden Halbwelle. Der Kondensator C lädt sich daher auf eine mittlere Gleichspannung auf.Winding halves 12-13 or 12-15, with the terminals 15 and 13 alternately become ineffective. Due to the resulting switchover, which is in phase with the signal induced by the primary winding of the transformer T1 is the Voltage between terminal 13 and point 12 for a given half-wave is the same and of the same Sign like the voltage between terminal 15 and point 12 at the next half-wave. It follows that the current in capacitor C always flows in the same direction, regardless of the direction relevant half-wave. The capacitor C is therefore charged to an average DC voltage.

Aus Vereinfachungsgründen wird der Fall angenommen, daß das übersetzungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und einer Sekundärwicklungshälfte des Übertragers Π den Wert 1 hat. F i g. 4 zeigt den Ladestromkreis des Kondensators C, wobei die Quelle durch | e | dargestellt ist, d. h. durch das gleichgerichtete Signal e, wobei die Gleichrichtung je nach der Phase ν positiv oder negativ ist. Die an den Klemmen des Kondensators C erscheinende Gleichspannung U0 ist, bis auf das durch die Phase der Spannung υ festgelegte Vorzeichen, dem Mittelwert der Spannung | e | gleich, d. h. gleich dem 2/^fachen der Amplitude des Signals e. Demzufolge gibt die an den Klemmen des Kondensators C erzeugte Gleichspannung bis auf den Proportionalitätsfaktor 2/.-i die Modulationsgleichspannung des Signals e in dem angenommenen Fall wieder. Die Spannungs CZ0 tritt am Punkt 12 auf, und sie wird auf die Primärwicklung des Übertragers Γ1, d.h. zwischen die Klemmeil und Masse einmal von der Sekundärwicklungshälfte 12-13 und zum anderen Mal von der Sekundärwicklungshälfte 12-15 übertragen, wobei diese beiden Wicklungshälften bei jeder Halbwelle abwechselnd arbeiten und auf Grund ihrer gegensinnigen Anordnung Spannungen mit entgegengesetzten Vorzeichen in der Primärwicklung des Übertragers Tl erzeugen.For reasons of simplification, the case is assumed that the transmission ratio between the primary winding and a secondary winding half of the transformer Π has the value 1. F i g. 4 shows the charging circuit of the capacitor C, where the source is represented by | e | is represented, ie by the rectified signal e, the rectification being positive or negative depending on the phase ν. The direct voltage U 0 appearing at the terminals of the capacitor C is, apart from the sign determined by the phase of the voltage υ , the mean value of the voltage | e | equal, ie equal to 2 / ^ times the amplitude of the signal e. Accordingly, the DC voltage generated at the terminals of the capacitor C reflects the modulation DC voltage of the signal e in the assumed case, except for the proportionality factor 2 /.- i. The voltage CZ 0 occurs at point 12, and it is transferred to the primary winding of the transformer Γ1, ie between the clamping part and ground, once from the secondary winding half 12-13 and the other time from the secondary winding half 12-15, these two winding halves at work alternately on each half-wave and, due to their opposing arrangement, generate voltages with opposite signs in the primary winding of the transformer Tl.

Die resultierende Spannung am Punkt 11 ist daher der entnommenen und erneut mit der Frequenz /0 zerhackten Modulationsspannung U0 äquivalent. Diese am Punkt 11 erhaltene Rechteckspannung ist die von der Sekundärwicklung des Übertragers Tl zurückgelieferte Spannung. Am Punkt 11 erscheint außerdem eine Wechselspannung der Frequenz /0, die direkt von dem aus dem Widerstand R1 und der Primärwicklung des Übertragers T1 gelieferten Spannungsteiler stammt. Sobald sich die Ladung des Kondensators C ausgebildet hat, verhält sich dieser für den Strom der Frequenz /0 wie ein Kurzschluß. Demzufolge hat die auf die Primärwicklung des Übertragers Tl übertragene Belastung den Wert R 2, da die Durchlaßwiderstände der Dioden sehr klein gegen R 2 sind. Der vom Widerstand Rl und der Primärwicklung des Übertragers Tl gebildete Spannungsteiler ergibt also am Punkt 11 eine Spannung R2 The resulting voltage at point 11 is therefore equivalent to the modulation voltage U 0 taken and again chopped with the frequency / 0. This square wave voltage obtained at point 11 is the voltage returned by the secondary winding of the transformer T1. An alternating voltage of frequency / 0 also appears at point 11, which comes directly from the voltage divider supplied by resistor R1 and the primary winding of transformer T1. As soon as the charge on capacitor C has developed, it behaves like a short circuit for the current of frequency / 0. As a result, the load transferred to the primary winding of the transformer T1 has the value R 2, since the forward resistances of the diodes are very small compared to R 2. The voltage divider formed by the resistor R1 and the primary winding of the transformer T1 thus results in a voltage R2 at point 11

des Wertesof value

e. Schließlich wird die an der e. Finally, the

Klemme 11 erhaltene Ausgangsgleichspannung durch die überlagerung der Rechteckspannung mit der Amplitude 2 U0 von Spitze zu Spitze und der Sinus-Terminal 11 output DC voltage obtained by superimposing the square wave voltage with the amplitude 2 U 0 from peak to peak and the sinusoidal

D 2D 2

spannung · e gebildet. fi tension · E formed. fi

Im allgemeinen Fall ist die Modulationsspannung des Signals e, welche das eigentliche Regelabweichungssignal ε ausdrückt, eine beliebige Niederfrequenzspannung. Man kann sie stets einer Summe von Sinusspannungen gleichsetzen, deren Frequenzen die Spektralfrequenzen des Regelabweichungssignals r sind. Um die Kennlinie der Schaltung für eine solche Modulationsspannung ε festzustellen, genügt es, ihr Verhalten bei einer Modulationsspannung der Form E sin Cf)11 zu untersuchen, wobei O1 die Kreisfrequenz einer beliebigen Oberwelle darstellt. Die Spannung e läßt sich folgendermaßen schreiben:In the general case, the modulation voltage of the signal e, which expresses the actual system deviation signal ε , is any low-frequency voltage. They can always be equated to a sum of sinusoidal voltages, the frequencies of which are the spectral frequencies of the system deviation signal r . In order to determine the characteristic of the circuit for such a modulation voltage ε , it is sufficient to examine its behavior with a modulation voltage of the form E sin Cf) 1 1 , where O 1 represents the angular frequency of any harmonic. The voltage e can be written as follows:

e = £ sin W1Jsinojjji = y4(t)sinc-Joi e = £ sin W 1 Jsinojjji = y4 (t) sinc-Joi

A (t) = E sin W1 f. A (t) = E sin W 1 f.

In diesem Fall ist die Amplitude des Signals e nicht konstant, sondern sie ändert sich zeitlich mit der Nieder|j In this case the amplitude of the signal e is not constant, but changes over time with the lower | j

frequenzfrequency

wie die Funktion elike the function e

sin o>i rj. KonDemzufolge gibt die an den Klemmen des
densators C erscheinende Spannung U die sinusförmigen Schwankungen dieser Amplitude wieder, jedoch mit einer bestimmten Phasenverschiebung infolge der Zeitkonstante τ = C(Rl + R 2) des in F i g. 4 dargestellten Ladekreises. Infolge der Zeitkonstante τ ist die an den Klemmen des Kondensators C abgenommene Modulationsspannung der Modulationsspannung des Signals e nicht direkt proportional. Die an den Klemmen des Kondensators C erzeugte Niedörfrequenzspannung U kann, bis auf das Vorzeichen, folgendermaßen geschrieben werden:
sin o> i rj. As a result, the outputs on the terminals of the
capacitor C appearing voltage U the sinusoidal fluctuations of this amplitude again, but with a certain phase shift due to the time constant τ = C (Rl + R 2) of the in FIG. 4 shown loading circuit. As a result of the time constant τ , the modulation voltage taken from the terminals of the capacitor C is not directly proportional to the modulation voltage of the signal e. The low-frequency voltage U generated at the terminals of capacitor C can be written as follows, except for the sign:

wobei die Funktion A'(i) aus der Funktion A (i) nach der folgenden symbolisch geschriebenen Gleichung abgeleitet werden kann:where the function A ' (i) can be derived from the function A (i) according to the following symbolically written equation:

1 + τρ "1 + τρ "

mit P = with P =

Die Spannung U, welche die mit dem Glied The voltage U, which is associated with the limb

korrigierte Amplitude der Modulationsspannung ε darstellt, erscheint an der Mittenanzapfung 12 und wird infolge der abwechselnden Wirkung der beiden Sekundärwicklungshälften des Übertragers Tl erneut mit der Frequenz /0 zerhackt, so daß am Punkt 11 eine im wesentlichen rechteckige Wechselspannung der Frequenz /0 erzeugt wird, die eine Spitzen-Spitzen-Amplitude 2 U hat, die also zeitlich mit der Frequenz /i veränderlich ist. Diese Rechteckspannung kann im übrigen auf Grund der folgenden Überlegung einer amplitudenmodulierten Sinusspannung näherungsweise gleichgesetzt werden, denn die später erwähnten Phasenschieberzellen suchen sie sinusförmig zu gestalten. Wenn diese Vereinfachung vorausgesetzt wird, ist offensichtlich die endgültig an der Klemme 11 für die betreffende Eingangsspannung e erhaltene Ausgangsspannung durch die überlagerung von zwei amplitudenmodulierten Sinusspannungen der Frequenz /0 gegeben. Die erste dieser Spannungen hat die durch den Spannungsteiler aus dem Wider-represents the corrected amplitude of the modulation voltage ε , appears at the center tap 12 and is again chopped up with the frequency / 0 due to the alternating action of the two secondary winding halves of the transformer Tl, so that at point 11 an essentially rectangular alternating voltage of the frequency / 0 is generated, which has a peak-to-peak amplitude 2 U , which is thus variable over time with the frequency / i. This square-wave voltage can also be approximately equated to an amplitude-modulated sinusoidal voltage on the basis of the following consideration, because the phase shifter cells mentioned later seek to make them sinusoidal. If this simplification is assumed, the output voltage finally obtained at terminal 11 for the relevant input voltage e is obviously given by the superposition of two amplitude-modulated sinusoidal voltages of frequency / 0 . The first of these voltages has the value determined by the voltage divider from the resistor

stand R1 und der Primärwicklung des Übertragers T1 gegebene Amplitudestood R 1 and the primary winding of the transformer T 1 given amplitude

oder auchor

RlRl

Rl + RlRl + Rl

und die zweite Spannung hat die von der Sekundärwicklung des Übertragers Tl übertragene Augenblicksamplitude and the second voltage has the instantaneous amplitude transmitted by the secondary winding of the transformer Tl

il·'«·il · '«·

Die resultierende Augenblicksamplitude kann also folgendermaßen geschrieben werden:The resulting instantaneous amplitude can thus be written as follows:

Diese Gleichung kann in symbolischer Schreibweise folgendermaßen geschrieben werden:This equation can be written in symbolic notation as follows:

K2 - 2 , 1
Rl + Rl π Ι +τρ
K2 - 2, 1
Rl + Rl π Ι + τρ

Demzufolge hat die übertragungsfunktion der Schaltung in bezug auf die die Regelabweichung der RegeleinrichtungausdrückendeModulationsspannung die FormAccordingly, the transfer function of the circuit in relation to the control deviation of the Modulation voltage expressing the form

F(p) = a +F (p) = a +

1 + τρ'1 + τρ '

worin die Konstanten α, β und τ durch folgende Beziehungen gegeben sind:where the constants α, β and τ are given by the following relationships:

Rl „2 Rl "2

F(p) kann auch in die folgende Form gebracht werden: F (p) can also be put in the following form:

F{p) =F {p) =

1 + τ'ρ 1 + τ'ρ

1 + τρ
K = α + β
1 + τρ
K = α + β

α + βα + β

Die hierin erscheinenden Zeitkonstanten τ und τ' bestimmen das Frequenzintervall, in welchem die von der Schaltung verursachte Korrektur wirksam wird. Das Verhältnis zwischen der Dämpfung der Schaltung bei niedrigen Frequenzen und der Dämpfung der Schaltung bei hohen Frequenzen, das die Wirksamkeit der Korrektur ausdrückt, ist gegeben durchThe time constants τ and τ 'appearing here determine the frequency interval in which the correction caused by the circuit takes effect. The relationship between the attenuation of the Circuit at low frequencies and the attenuation of the circuit at high frequencies that the Effectiveness of the correction is given by

τ' _ α + β τ ατ '_ α + β τ α

1 +1 +

2(Rl + Rl)2 (Rl + Rl)

Die verschiedenen zuvor angeführten Ausdrücke zeigen, daß die Konstanten α und τ der Schaltung beliebig durch die Wahl der Werte der Widerstände Rl, Rl und des Kondensators C festgelegt werden können. Andererseits hängt das Verhältnis zwischen der Dämpfung bei niedrigen Frequenzen und derThe various expressions mentioned above show that the constants α and τ of the circuit can be determined as desired by the choice of the values of the resistors Rl, Rl and the capacitor C. On the other hand, the relationship between the attenuation at low frequencies and the

ίο Dämpfung bei hohen Frequenzen nur von dem Verhältnis R l/R 2 ab. Es kann daher unabhängig von den für die Zeitkonstanten τ und τ' gewählten Werten bemessen werden.ίο Attenuation at high frequencies only depends on the ratio R l / R 2. It can therefore be measured independently of the values chosen for the time constants τ and τ '.

Schließlich ist zu erkennen, daß die soeben beschriebene Schaltung für die Modulationsspannung eines Trägerfrequenzsignals e die gleiche Rolle spielt wie eine herkömmliche Gleichstromschaltung, wobei die Schaltungsparameter ebenso leicht wie bei einer herkömmlichen Schaltung geändert werden können.Finally, it can be seen that the circuit just described for the modulation voltage of a carrier frequency signal e plays the same role as a conventional direct current circuit, the circuit parameters being able to be changed just as easily as in a conventional circuit.

Ein Beispiel für die Anordnung der Schaltung von F i g. 3 im Vorwärtskreis einer Folgeregeleinrichtung ist in F i g. 5 dargestellt. Die in F i g. 1 dargestellten Schaltungen 2 und 3 werden hier jeweils durch einen Transistorverstärker in Kollektorschaltung gebildet.An example of the arrangement of the circuit of FIG. 3 in the forward circuit of a slave control device is in Fig. 5 shown. The in F i g. 1 illustrated circuits 2 and 3 are here each by a Transistor amplifier formed in a collector circuit.

Diese Schaltung ergibt den Vorteil einer großen zeitlichen Stabilität und Temperaturstabilität. Das von dem Nachbildungsorgan 4 der Folgeregeleinrichtung abgegebenej mit dem Regelabweichungssignal modulierte Trägerfrequenzsignal wird nach Verstärkung in einem Verstärker 5 an die Basis des Transistors 20 angelegt. Der Verstärker 5 hat den Zweck, dem Trägerfrequenzsignal einen ausreichend hohen Pegel zu erteilen, damit die durch die möglichen Unregelmäßigkeiten des Vierpols 1 hervorgerufenen Störspannungen vernachlässigbar klein gegen dieses Trägerfrequenzsignal sind. Insbesondere werden die Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich der Werte und der Gleichheit der Widerstände R1 verringert, wenn ein ausreichend großer Verstärkungsfaktor für den Verstärker 5 vorgesehen wird. Der Transistor 20 wird von einer Gleichspannungsquelle 21 gespeist, und er ist mit einem Widerstand 22 belastet, dessen Wert zur richtigen Anpassung der Eingangsimpedanz des Verstärkers 2 bemessen ist. Im allgemeinen hat der Widerstand 22 einen sehr viel kleineren Wert als der Widerstand R1, so daß der Vierpol 1 keinen Einfluß auf die Wirkung der Stufe 2 hat. Zwischen den Klemmen 10 und 11 ist der zuvor beschriebene Vierpol 1 angeschlossen. Das Ausgangssignal dieses Vierpols wird der Basis des Transistors 30 zugeführt, der durch die Gleichspannungsquelle 31 gespeist wird und mit dem Widerstand 32 belastet ist. Der Wert dieses Widerstands 32 ist so bemessen, daß die Eingangsimpedanz der Stufe 3 so groß ist, daß diese Stufe den Betrieb des Vierpols 1 nicht stört. Schließlich wird das Ausgangssignal der Stufe 3 zu den nachfolgenden Schaltungen des Vorwärtskreises der Folgeregeleinrichtung über eine Phasenschieberzelle 6 übertragen. Diese Zelle wird verwendet, wenn das Trägerfrequenzsignal einen Zweiphasenmotor steuern soll. Sie bewirkt eine Phasenverschiebung des Trägerfrequenzsignals um π/2, damit die Steuerspannung des . Motors gegen die Bezugsspannung mit der Frequenz /o um 90° phasenverschoben ist. Diese Phasenschieberzelle hat außerdem die Eigenschaft, daß sie die im wesentlichen rechteckigen Signale, die von der Klemme 11 geliefert werden, in im wesentlichen sinusförmige Signale umformt.This circuit has the advantage of great stability over time and temperature. The carrier frequency signal modulated with the system deviation signal and emitted by the simulation element 4 of the follow-up control device is applied to the base of the transistor 20 after amplification in an amplifier 5. The purpose of the amplifier 5 is to give the carrier frequency signal a sufficiently high level so that the interference voltages caused by the possible irregularities of the quadrupole 1 are negligibly small compared to this carrier frequency signal. In particular, the accuracy requirements with regard to the values and the equality of the resistors R1 are reduced if a sufficiently large gain factor is provided for the amplifier 5. The transistor 20 is fed by a direct voltage source 21, and it is loaded with a resistor 22, the value of which is dimensioned for the correct adaptation of the input impedance of the amplifier 2. In general, the resistor 22 has a very much smaller value than the resistor R 1, so that the quadrupole 1 has no influence on the effect of the stage 2. The four-pole terminal 1 described above is connected between terminals 10 and 11. The output signal of this quadrupole is fed to the base of the transistor 30, which is fed by the direct voltage source 31 and is loaded with the resistor 32. The value of this resistor 32 is dimensioned such that the input impedance of stage 3 is so great that this stage does not interfere with the operation of quadrupole 1. Finally, the output signal of stage 3 is transmitted to the subsequent circuits of the forward circuit of the slave control device via a phase shifter cell 6. This cell is used when the carrier frequency signal is to control a two-phase motor. It causes a phase shift of the carrier frequency signal by π / 2, so that the control voltage of the. The motor is phase-shifted by 90 ° with respect to the reference voltage with the frequency / o. This phase shifter cell also has the property that it converts the substantially rectangular signals supplied by the terminal 11 into substantially sinusoidal signals.

309 533/174309 533/174

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

563 649 Patentansprüche:563,649 claims: 1. Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der Ubertragungskennlinie im Vorwärts- oder Rückführkreis von Regeleinrichtungen mit Trägerfrequenz, bei denen das Signal in Form einer Amplitudenmodulation einer Trägerfrequenz übertragen wird, mit einem Vierpol mit ohmschen Widerständen und Kondensatoren, die in wenigstens einem Querimpedanzzweig angeordnet und so bemessen sind, daß der Hüllkurve des Trägerfrequenzsignals ein vorbestimmter Amplituden- und/oder Phasenfrequenzgang erteilt wird und bei der im Vierpol vom Bezugssignal gesteuerte nichtlineare Schaltglieder in Brückenschaltung enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung in jedem Zweig ein Gleichrichterelement (Dl bis D 4) in Serie mit einem Widerstand (Rl) enthält und daß ihre eine Diagonale von einer Bezugsspannung gespeist ist und die andere Diagonale von einem im Querimpedanzkreis angeordneten übertrager (Tl) gespeist ist, an dessen Mittenanzapfung (12) ein an Masse liegender Kondensator (C) angeschlossen ist.1.Circuit arrangement for influencing the transmission characteristic in the forward or feedback loop of control devices with a carrier frequency, in which the signal is transmitted in the form of an amplitude modulation of a carrier frequency, with a quadrupole with ohmic resistors and capacitors, which are arranged in at least one shunt impedance branch and are dimensioned so, that the envelope of the carrier frequency signal is given a predetermined amplitude and / or phase frequency response and in the four-pole controlled by the reference signal non-linear switching elements are included in the bridge circuit, characterized in that the bridge circuit in each branch a rectifier element (Dl to D 4) in series with contains a resistor (Rl) and that its one diagonal is fed by a reference voltage and the other diagonal is fed by a transformer (Tl) arranged in the shunt impedance circuit, to whose center tap (12) a grounded capacitor (C) is connected . 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vierpol (1) im Längszweig einen ohmschen Widerstand (Rl) enthält, welcher mit der Primärwicklung des Übertragers (Tl) einen Spannungsteiler bildet und daß der übertrager (Γ1) so ausgelegt ist, daß der in der Primärwicklung resultierende Widerstand gleich dem Widerstand (R2) eines Zweigs der Brückenschaltung ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the quadrupole (1) in the series branch contains an ohmic resistor (Rl) which forms a voltage divider with the primary winding of the transformer (Tl) and that the transformer (Γ1) is designed so that the resistance resulting in the primary winding is equal to the resistance (R2) of one branch of the bridge circuit. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R2) in jedem Zweig der Brückenschaltung groß gegen den Gleichstromwiderstand der Wicklungen des Übertragers (Tl) ist.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the resistor (R2) in each branch of the bridge circuit is large compared to the direct current resistance of the windings of the transformer (Tl). 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vierpol (1) Trennstufen (2, 3) mit großer zeitlicher Stabilität und Temperaturstabilität vor- und nachgeschaltet sind.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Four-pole (1) isolators (2, 3) with great temporal stability and temperature stability upstream and downstream are. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede dem Vierpol (1) vor- und nachgeschaltete Trennstufe (2, 3) durch einen Transistor-Gleichstromverstärker in Kollektorschaltung gebildet ist.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that each of the four-pole (1) Upstream and downstream isolating stage (2, 3) through a transistor direct current amplifier in a collector circuit is formed.
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