DE1762493A1 - Gesteuerte Widerstandsanordnung - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den Berlin und München Witteisbacherplatz 2

Neue AnmeTdeunterlagen

(treten an die Stelle der bisherigen Anmeldeunterlagen)

gesteuerte Widerstandsanordnung;

Die Erfindung betrifft eine gesteuerte Widerstandsanordnung mit einer Reiheneohaltung einer ersten Primärwicklung eines Übertragers, einer Elektrodenstreoke eines ersten Transistors und einer ersten Sekundärwloklung des Übertragers, die in Reihe zum Kollektor dieses Transistors liegt, an

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dessen Steuerelektrode der eine Pol der Steuerspannungsquelle geführt ist, deren anderer Pol mit dem Ende der Primärwicklung des ersten Übertragers verbunden ist.

In der deutschen Patentschrift (Aktz.: P 14 87 463.6)

wurde bereits eine gesteuerte V/id er Standsanordnung mit großer linearität für hochwertige Regelschaltungen vorgeschlagen. Diese Regelschaltungen eignen sich vornehmlich für den Einsatz in Kompanderschaltungen. Durch die starke Gleichstromgegenkopplung v/ird ein exakter Gegentaktbetrieb erzvmngen und damit Klirrfaktor geradzahliger Ordnung im Stromkreis des gesteuerten Widerstandes vermieden. Zwischen Ausgangsleitv/crt und St euer spannung besteht dabei ein nahezu proportionaler Zusammenhang, v/as bei Kompander systemen meistens wünschenswert ist.

Sollen jedoch in Regelsystemen mit äußerst großer Regelsteilheit derartig gesteuerte V/iderstände verwendet v/erden, so muß zum Zwecke der Erzielung steiler Regelfunktionen bei den gesteuerten Widerstandsanordnungen ohne Gleichstromgegenkopplung gearbeitet v/erden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gesteuerte Widerstandsanordnung zu schaffen, die zum Einsatz in den vorstehend genannten Regelsystemen besonders geeignet ist.

Die gesteuerte Widerstandsanordnung wird zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß der ersten Sekundärwicklung des Übertragers ein erster ohmscher Widerstand vorgeschaltet ist, zwischen dessen freien Ende und dem Ende der ersten Primärwicklung des Übertragers eine

weitere Reihenschaltung liegt, die aus einer Parallelschaltung eines zweiten ohmsehen Widerstandes mit einem Konden-

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sator einer zweiten Primärwicklung eines Übertragers einer Elektrodenstrecke eines zweiten zum ersten Transistor komplementären Transistors und einer zv/eiten Sekundärwicklung des Übertragers besteht, daß die Steuerelektrode des zv/eiten Transistors an den Verbindungspunkt der ersten Sekundärwicklung des Übertragers und des ersten ohmschen Widerstandes angekoppelt ist, daß zwischen der ersten Primärwicklung des Übertragers und der jeweiligen Elektrode des ersten Transistors eine Diode in Sperrichtung eingeschaltot ist, daß der Arbeitspunkt dieser Diode über einen Vorwiderstand einstellbar ist und daß der Übertrager mit einer Tertiärv/icklung versehen ist, deren beiden Enden die Klemmen des gesteuerten V/iderstandes bilden.

In Weiterbildung der Erfindung kann der ersten Sekundärwicklung des Übertragers ein erster ohmscher Widerstand vorgeschaltet sein.

Zur Kompensation der Schleusenspannung des zweiten Transistors ist es auch vorteilhaft, dem ersten ohmschen Widerstand eine Diode in Reihe zu schalten.

Der Reihenschaltung aus erstem ohmschen Widerstand und Diode läßt sich zum Zwecke der Siebung auch ein Kondensator parallel schalten. Die Klirrfreiheit der gesteuerten Widerstandsanordnung läßt sich dadurch erhöhen, daß der erste und zweite ohmsche Widerstand so bemessen sind, daß beide Transistoren den gleichen Strom führen.

Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 2 wird die Erfindung näher erläutert.

Zum einfacheren Verständnis der lunktion der Schaltungsanordnung wird zunächst yon einer Eintaktschaltungsanordnung

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nach Figur 1 ausgegangen. Es wird dabei der durch die Spannung Ug. steuerbare Widerstand R| ohne Berücksichtigung der Eingangskennlinie betrachtet. Dieser Widerstand, der durch die Temperaturspannung (U_*\i26mV) und den Transistorstrom i_n1 bestimmt wird, kann durch den Übertrager mit den Wicklungen W₁, W₂ und xu (11, 12, 13) in seiner Größe und Aussteuerfähigkeit in begrenztem Umfang beeinflußt v/erden wie folgende Formel (1) zeigt.

R₁' ^v

W₁ . (W₁ +W₂) . i_T1 . e

Durch die Funktion e^x v/ird das Klirrverhalten der Schaltung zum Ausdruck gebracht. Der Exponent χ kann durch Gleichung (2) beschrieben werden.

W₁ (W₁ + v/₉) U„
«J„ 1 ~2_ . S (2)

W₅^ ^U0

Die Größe U_Q ist eine Transistorkonstante und U„ die Signalspannung, welche an die Wicklung w~ angelegt wird.

Je kleiner der Exponent χ ist, desto geringer ist der Klirrfaktor des Widerstandes R₁ ^f. Wie ein Vergleich der beiden Gleichungen zeigt, kann man durch Verkleinern der Wicklung W₁ der ersten Primärwicklung L1 des Übertragers und Vergrößern der Wicklung v/g den Exponenten χ bei konstantem Widerstand R^ ' vormindern. Der Klirrfaktor v/ird also kleiner. Diesem Verfahren sind aber Grenzen gesetzt, da man Übertrager mit größerer Bandbreite bei den erforderlichen sehr großen Übersetzungsverhältnissen nur schwer realisieren kann.

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Abhilfe läßt sich jedoch durch eine Schaltung nach Figur 2 schaffen. In diesel¹ Anordnung wird nämlich im Komplementärtransistor T₂ ^eiⁿ Strom i„,₂ erzwungen, der dem Strom i_r„.. des Eingangstransiötors T₁ proportional ist. Dabei wird die Schleuscnspannung des Transistors T₂ durch die Diode D kompensiert. Bei ausreichend großer Stromverstärkung dieses Transistors sind dann die Gleichspannungen an den Widerständen Rp und R~ gleich. Bei gleichen Widerständen bedeutet dies gleiche Ströme in beiden Transistoren. Wegen der Entkopplung durch die Kondensatoren C, und G. gilt diese Aussage nur für den Grundgleichstrom, denn wechselstrommäßig werden die Transistoren gegenphasig ausgesteuert, was durch die angegebene Anordnung der Wicklungen W₁ und W₂ des Übertragers erreicht wird. An der Ausgangswicklung w~ ist die Antiparallelschaltung der beiden Transistorinnenwiderstände meßbar, was in der Formel (3) für den gesteuerten Widerstand R.' zum Ausdruck kommt.

\iJ- . IL₁
V* ² '- — (3)

¹ W₁ . (W₁ + W₂) . (i_T1 . e^x + i_T2 . e""^x)

Jetzt kennzeichnet die Hyperbelfunktion das Klirrverhalten dieser Schaltung (Gegentakt). Dadurch, daß der Strom i_T2 eine lineare Funktion des Stromes L, ist, ist es möglich, diesen Zustand unabhängig von der Eingangskennlinie der Anordnung zu halten. Der Übertrager kann trotz der vielen Wicklungen leicht gebaut werden, da man wegen der Potentialverteilung die beiden Wicklungen W₂ als Paralleldrahtwicklung ausführen kann. Das gleiche gilt für die Wicklungen W₁. Natürlich kann man durch Variation der Widerstandsverhältnissc Rp, R₅ auch größere Transistorunterschiede ausgleichen.

2 Figuren

5 Patentansprüche - 6 -

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Claims (5)

1 762A93 PA 9/430/3151 - 6 - ■ ■■.;■-.,;.. ■: ^ Pat entansprüche

1. Gesteuerte Widerstandsanordnung mit einer Reihenschaltung einer ersten Primärwicklung eines Übertragers, einer Elektrodenstrecke eines ersten Transistors und einer ersten Sekundärv/icklung des Übertragers, die in Reihe zum Kollektor dieses Transistors liegt, an dessen Steuerelektrode der eine Pol der Steuerspannungsquelle ist, deren anderer Pol mit dem Ende der Primärwicklung des ersten Übertragers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Sekundärv/icklung des Übertragers ein erster ohmscher Widerstand vorgeschaltet ist, zv/ischen dessen freien Ende und dem Ende der ersten Primärwicklung des Übertragers eine weitere Reihenschaltung liegt, die aus einer Parallelschaltung eines zweiten ohmschen Widerstandes mit einem Kondensator einer zweit en Primärwicklung eines Übertragers einer Elektrodenstrecke eines zweiten zum ersten Transistor komplementären Transistors und einer zweiten Sekundärv/icklung des Übertragers besteht, daß die Steuerelektrode des zweiten Transistors an den Verbindungspunkt der ersten Sekundärv/icklung des Übertragers und des ersten ohmschen Widerstandes angekoppelt ist, daß zv/ischen der ersten Primärwicklung des Übertragers und der jeweiligen Elektrode des ersten Transistors eine Diode in Sperrrichtung eingeschaltet ist, daß der Arbeitspuijkt dieser Diode über einen Vorwiderstand einstellbar ist und daß der Übertrager mit einer Tertiärwicklung versehen ist, deren beiden Enden die Klemmen des gesteuerten Widerstands bilden.

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2. Gesteuerte Widerstandsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zum ersten ohmschen Widerstand eine Diode liegt.

3. Gesteuerte Widerstandsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung von Mode und erstem ohmschen Widerstand mit einer Kapazität überbrückt ist.

4. Gesteuerte Widerstandsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode in Reihe zur einen Elektrode des ersten !Transistors eine Zenerdiode ist, der ein Kondensator parallel liegt.

5. Gesteuerte Widerstandsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Widerstand so bemessen sind, daß in beiden Transistoren gleich große Ströme fließen.

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