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"Schaltung zur Erzeugung künstlicher Echoe" Die Erfindung betrifft
eine Schaltung zur Erzeugung künstlicher Echos auf einer Leitung durch eine variable
lei.-tungsabschlußimpedanz.
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Es ist für viele Anwendungsfälle zweckmäßig, das Echoverhalten von
Zeitungen variabel gestalten zu können. Es läßt sich hierbei an MeB- und Ichgeräte
denken oder an die Erzeugung genau definierter Kompensationsechos, die Störeclios
auf Übertragungsleitungen eliminieren sollen.
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Die Realisierung einer Zeitung mit künstlichen, gegebenenfalls variablem
Echo ist auf verschiedene Arten möglich. Denkbar ist z. B. ein Leitungeabschluß
nach Figur 1. Eine koaxiale Leiturig 1, deren Außenleiter geerdet ist, ist
an
eine variable Abschlußimpedanz 2 kapazitiv angekoppelt.
Die Abschlußimpedanz 2 enthält zwei-zueinander parallele Serien-. .@schaltungen
aus Dioden D, wobei in jedem der parallelen Zweige die gleiche Anzahl von dioden
vorgesehen ist und wo-
bei die Dioden innerhalb der Zweige gleiche Polung
aufwei#-sen, die Zweige insgesamt gesehen jedoch gegenüber der Echo. leitung unterschiedliche
Polung aufweisen. An die Dioden angeschlossen sind zwei Spannungsquellen Uv und
Us. Die Vorspannung Uv läBt sich als stabilisierte Gleichspannung an. nehmen, die
den Arbeitspunkt der Dioden festlegt. Dieser Arbeitspunkt definiert eine bestimmte
differentielle AbschluBimpedanz für die Zeitung. Durch die Steuerspannung UB lassen
sich Verschiebungen der &bschlußimpedanz gegenüber dem durch die Spannung Ti
v festgelegten Arbeitspunkt bewirken, die sich je nach dem vorgesehenen Zweck langsamer
oder auch schneller vornehmen lassen. Die Schaltung nach Figur 1 weist jedoch zwei
wesentliche .Mängel auf: zum einen machen sich Schwankungen der Vorspannung Uv störend
durch eine entsprechende Verschiebung der Abschlußimpedanz bemerkbar, zum änderen
ergeben sich Störungen aus der Temperaturabhängigkeit der Diodenschleusenspannung,
die ebenfalls über eine Veränderung des Stromspannungsverhältnissee die Abschlußimpedanz
der Leitung in ungewünschter Weise verändert.
Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Leitungsabschlußimpedanz als
Brücke ausgebildet ist, bei der zwei einander gegenüberliegende Zweige der Brücke
als Reihenschaltung von sowohl innerhalb jedes einzelnen Zweiges als auch im Verfolg
aneinanderstoßender Zweige in einheitlicher Richtung gepolten Dioden ausgebildet
sind, wobei der eine Zweig eine gerade 'Anzahl (m) von Dioden aufweist, während
die Anzahl k der Dioden des anderen Zweiges kleiner oder gleich m ist, und bei der
die übrigen beiden Zweige der Brücke als auf den negativen Eingang rückgekoppelte
Differenzverstärker mit geerdetem positiven Eingang ausgebildet sind, wobei jeweils
der Ausgang der Verstärker mit der Diodenreihenschaltung.des einen anstoßenden Zweiges
der Brücke kathoden- " oder anodenseitig verbunden ist, und wobei jeweils der negative
Eingang der Verstärker über einen Serienwiderstand mit der .. Diodenreihenschaltüng
des anderen anstoßenden Zweiges der Brücke anoden- oder kathodenseitig verbunden
ist, daß die Zeitung an den Mittelpunkt des Zweiges geradzahliger Dioden angekoppelt
ist, und daß der Brücke wenigstens eine Vorspannung und ein Vorstrom zugeführt werden.-
Im
folgenden wird anhand der Figur 2 die Erfindung näher erläutert. Wie in Figur-1
ist die Leitung 1 kapazitiv an eine Parallelschaltung von Dioden D angekoppelt.
Die Zahl der Dioden sei m. Hierbei ist wieder die Zahl der Dioden in beiden Zweigen
gleich; innerhalb jedes Zweiges sind die Dioden in Reihe geschaltet und gleich gepolt.
In dem einen Zweig sind die Anoden dem Ankopplungspunkt zugewandt (D'), in dem anderen
die Kathoden (D " ). Es sind nun zwei Differenzverstärker V,1 und V2 vorgesehen,
die über Widerstände rückgekoppelt sind. Der positive Eingang liegt bei beiden an
Masse, die Rückkopplung erfolgt über Widerstände R1 bzw. R2, die jeweils den Ausgang
des Verstärkers mit seinem negativen Eingang verbinden, Der Ausgang des Verstärkers
V, ist mit der Kathode derjenigen Dioden D aus der Serienschaltung D' verbunden,
die der Leitung 1 abgewandt ist. Der negative Eingang des Verstärkers V2 ist über
einen Widerstand W2 mit der Anode derjenigen Diode D aus der Serienschaltung D"
verbunden, die ebenfalls der Zeitung 1 abgewandt ist. Der Ausgang des Verstärkers
V2 ist. mit der Serienschaltung aus gleichgepolten Dioden K verbunden, deren Kathoden
dem Verstärker V2 jeweils zugewandt sind und deren Anzahl k sei. Das dem Verstärker
V2 abgewandte Ende der Serienschaltung von K ist über einen Widerstand W,, zeit
dem negativen Eingang des Verstärkers VI ver-
banden.
Zwischen
D" und W 2 wird die Vorspannung UV zugeführt, Über einen Widerstand W s wird dem
negativen Eingang des Verstärkers V, die Steuerspannung U, zugeführt, deren Funktion
ebenfalls im Zusammenhang mit Figur 1 angegeben worden ist, Der Widerstand Ws ist
zweckmäßig so zu bemessen, daß U, am Ausgang des Verstärkers mit'dem Verstärkungsfaktor
(-1) erscheint; dies ist erreicht bei Ws = Rs. Zwischen dem Widerstand W, und den
Dioden K wird über einen hochohmigen Widerstand Wv ein Vorstrom IV eingespeist.
Dieser Vorstrom Iv kann beispielsweise der Quelle der Bannung Uv entnommen oder
auch von einer zusätzlichen Quelle geliefert werden. Er bestimmt nun an Stelle der
Vorspannung Uv den Arbeitepunkt der Dioden D und betreibt die Dioden K in Durchlaßrichtung.
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Da nämlich, wie ausgeführt werden wird, durch die erfindungsgemäße
Schaltung Schwankungen der Vorspannung UV kompensiert werden, vermag die Spannung
UV äuf den Arbeitspunkt der Dioden keinen Einfluß mehr auszuüben. Der Sinn der Vorspannung
UV bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist der, die Steuerspannung Us an die Schaltung
"anzupassen", Unter "anpassen" ist
hierbei beispielsweise zu verstehen,
daß eine sehr kleine Steuerspannung Us bei einer Schaltung mit sehr vielen Dioden
durch die Vorspannung Uv auf den notwendigen e annungs-.. wert angehoben wird.
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Zur Vereinfachung der Funktionsangaben seien noch folgende Bezeichnungen
eingeführt: Punkt A liegt zwischen K und Wl; Punkt B liegt zwischen V, und D'. Treten
Schwankungen der Vorspannung Uv auf, so ist die . kompensierende Wirkung der erfindungs;emäßen
Schaltung die folgende: Wenn Uv um aUv wächst, vermindert sich die Spannung am Punkte
A infolge der Wirkung des Verstärkers Y2; hingegen wächst die
Spannung
am Punkte B infolge der Wirkung des Verstärkers Vi. HLärbei ist noch wichtig, daß
durch eine Bemessung der lUderstände N1 und W2 sowie der Rückkopplungswiderstände
R1 und R2 derart, daß die Widerstände R1 und W2 die normierte Größe 1, die Widerstände
W1 und R2 die normierte Größe
aufweisen, im Punkte A die Spannungsschwankung
auf.. tritt, was im Punkte B auf dem Weg über den Verstärker V1 die Spannungsschwankung
hervorruft. Mithin bleibt die Spannungsdifferenz an den Dioden D, die für
die Lage des Arbeitspunktes der Dioden D bestimmend ist, gleich. Das Entsprechende
gilt bei abnehmender Vorspanaung Uv(AUv wäre dann. negativ). Die reale technische
Diode läßt sich im Ersatzschaltbild als die Serienschaltung einer idealen Diode
und einer Schleusenspannungsquelle darstellen. Die TemperaJjurabhängigkeit der Diode
drückt sich in diesem Ersatzschaltbild als eine Temperaturabhängigkeit der Schleuäenspannung
aus. `Nenn man die Veränderung der Schleusenspannung einer einzelnen Diode infolge
Temperaturschwankungen als 4UT bezeichnet, so ergeben sich bei der erfindungsgemäßen
Schaltung folgende Verhältnisse.
An den Dioden K ruft die Temperaturänderung
eine Veränderung der Schleusenspannung im Punkte A von der Größe k . AUT hervor.
Diese Spannungsveränderung erscheint am Ausgang des Verstärkers Vif
also im
Punkte B, als
Eine entsprechende Wirkung hat die Temperaturänderung auf die Dioden D. Die Veränderung
der Schleusenspannung der Dioden D erscheint am Punkte B als m , AU T* Es
wird also deutlich, daß sich die Änderungen der Spannung am Punkte B, @I..ie von
den Dioden K ausgehen, gegenüber den Änderungen, die von den Dioden D ausgehen,
genau aufheben. Somit bleibt der Arbeitspunkt der Dioden D erhalten. Auch hier wiederum
ist die Bemessung des Widerstandes W, und des Rückkopplungswiderstandes R, wichtig,
denn wie sich aus der obigen Rechnung ergibt, ist nur bei geeigneter Abmessung des
Verhältnisses dieser Widerstände
eine Kompensation der Temperatureinflüsse der Dioden D mit Hilfe von Dioden K möglich,
deren Anzahl k kleiner ist als m.
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Die erfindungsgemässe Schaltung kann auch in der Weise ausgebildet
werden, daB sämtliche Dioden gegenüber der beschriebenen Polungsrichtung umgedreht
werden.