DE1921371A1

DE1921371A1 - Coil or choke

Info

Publication number: DE1921371A1
Application number: DE19691921371
Authority: DE
Inventors: Klein Dipl-Ing Helmuth; Theodor Willers
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-04-26
Filing date: 1969-04-26
Publication date: 1970-11-12

Description

Spule oder Drossei Die Erfindung betrifft eine Spule oder Drossel, die bei niedrigen Frequenzen eine geringe und bei. hohen Frequenzen eine große Güte aufweist. Coil or choke The invention relates to a coil or choke, which at low frequencies a low and at. high frequencies a great quality having.

Es ist bekannt, daß in. Transistorschaltungen allerlei Frequenzinstabilitäten vorhanden sind, d.h. Schwingungen auftreten, die vorwiegend unterhalb der Betriebsfrequenz liegen, wobei sich diese Schwingungen mit der BetriebsErequenz mischen, bzw. diese modulieren. Derartige Instabilitäten werden durch die Ein- und Ausgangsblindwiderstände des Transistors zusammen mit angeschalteten Spulen oder Drosseln hervorgerufen. Bei Verstärkern für kleine Signale z.B. in Empfängern und Sendevorstufen kann man durch Bedampfung oder Entkopplung mit Widerständen diese Instabilitäten unterdrücken. Bei Betstungsstufen dagegen ist allgemein die Anwendung von Däinpfungsdrosseln oder Gegenkopplungen üblich, wobei die Anwendung derartiger Scbaltungsmaßaahmen einen schlechten Wirkungsgrad bzw. eine Begrenzung der maximal erreichbaren Leistung mit sich bringen. Beispeilsweise für einen derartigen Anwendungszweck wäre eine Spule oder Drossel mit geringer Güte, bei niedrigen Frequenzen jedoch einer hohen Güte bei der Betriebsfrequenz brauchbar, Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, eine Spule oder Drossel zu schaffen, die die oben erwahnte Frequenzabhängigkeit der Güte aufweist.It is known that all kinds of frequency instabilities in transistor circuits are present, i.e. vibrations occur that are predominantly below the operating frequency These vibrations mix with the operating frequency or this modulate. Such instabilities are caused by the input and output reactive resistances of the transistor together with connected coils or chokes. In the case of amplifiers for small signals, e.g. in receivers and transmitter preamplifiers, you can suppress these instabilities by vapor deposition or decoupling with resistors. at In contrast, the use of damping throttles is generally used Negative couplings are common, with the use of such switching measures poor efficiency or a limitation of the maximum achievable performance with bring yourself. An example for such an application would be a coil or a choke with a low quality, but a high quality at low frequencies useful at the operating frequency, the object of the invention is So in creating a coil or choke that has the frequency dependence mentioned above of goodness.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die einzelnen Windungen durch einen Scbichtenleiter zu bilden, der in an sich bekannter Weise aus einem Kernleiter aus ferromagnetischen z.B. Eisendraht und einer hierauf aufgebrachten dünnen Metallschicht hoher Leitfähigkeit besteht. (Zur Zeit leicht herstellbar') Gemäß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung bestehen die einzelnen Windungen aus einem an sich bekannten rohrförmigen Leiter mit einer dünnen Wandung gut leitfähigen Materials.To solve this problem it is proposed according to the invention that to form individual turns by a layer conductor, which is known per se Way from a core conductor made of ferromagnetic e.g. iron wire and one on top applied thin metal layer of high conductivity. (Easily at the moment manufacturable ') According to a further embodiment of the invention, the individual Windings from a known tubular conductor with a thin wall good conductive material.

Sowohl Leiter mit einem ferromagnetischen Kernleiter mit außen aufgebrachter Leitschicht als auch rohrförmige Leiter aind als Hochfrequenzleiter bekannt. Dagegen ist es nicht bekannt, mit derartigen Leitern eine Spule oder Drossel zu erzeugen, die eine frequenzabhängige Güte aufweist.Both conductors with a ferromagnetic core conductor with an externally applied Conductive layer and tubular conductor are also known as high-frequency conductors. Against it it is not known to create a coil or choke with such conductors, which has a frequency-dependent quality.

Bei den bisher üblichen Spulen oder Drosseln fließt wegen des Skinneffektes bei hohen Frequenzen der Hochfrequenz strom im wesentlichen nur in der äußeren Schicht des für die Herstellung der Drossel benutzten Drahtes (Kupfer).In the case of the coils or chokes that have been customary up to now, there is a flow due to the skin effect At high frequencies the high frequency current is essentially only in the outer layer of the wire (copper) used to make the choke.

Aus diesem Grunde ist der Widerstand solcher Drosseln bei hohen Frequenzen sehr viel höher als bei tiefen Frequenzen.Because of this, the resistance of such chokes is at high frequencies much higher than at low frequencies.

Die Güte der Drosseln Ist aber bei tiefen Frequenzen größer als bei hohen Frequenzen. Die Verwendung derartiger Drosseln ergibt leicht eine Schwingneigung auf der Eigenresonanz der Drossel. Dem-gegenüber ist wegen der sehr gut leitenden Schicht auf der erfindungsgemäßen Drossel bzw. Spule derTUiderstand bei hohen Frequenzen nicht sehr groß. Demzufolge ist die Güte der Drossel bzw. Spule bei diesen hohen Frequenzen sehr gut. Bei teiferen Frequenzen verhindert die Tatsache, daß der Kernleiter aus ferromagnetischem Material besteht, eine wesentliche Vergrößerung der Eindringtiefe) d.h. der wirksame Wirkwiderstand bei diesen Frequenzen bleibt etwa gleich dem Wirkwiderstand der bei hohen Frequenzen vorhanden ist, Damit wird die Güte Q wie sich aus der Formel Q = irL ergibt ( L = Inr duktivität der Spule r = ihr Wirkwiderstand) mit fallender Frequenz kleiner, In dem oben erwähnten Anwendungsbeispiel, bei dem Schwingungen, wie sie durch das Zusammenwirken der Ausgangsblindwiderstände einer Transistorschaltung mit den außen angeschalteten Drosseln oder Spulen zustande kommen können, unterdrückt werden sollen bewirkt die geringe Güte der erfindungsgemäßen Spulen bzw. Drosseln die Unterdrückung dieser Schwingungen. Der gleiche Effekt tritt auch bei der anderen Ausführungsform der Erfindung auf, bei der nur ein rohrförmiger Leiter mit einer dünnen Windung gut leitfähigen Materials vorgesehen ist. Die einzelnen Windungen können hier im Prinzip durch ein Hohlrohr gebildet werden Jedoch wird man in der Praxis einen Kern aus nicht leitendem Material verwenden, der die gut leitfähige Schicht trägt a,Bt Topfkreise. Bei dieser Ausführungsform kann ebenfalls der Strom der hohen Betriebsfrequenz nach wie vor in der Schicht gut leitfähigen Materials fließen, jedoch können auch Ströme tieferer Frequenzen nur in dieser Schicht zum ließen kommen. In diesem Falle bleibt also der Wirkwiderstand bei tiefen Frequenzen genau so groß wie er bei hohen Frequenzen ist, d.h. auch hier erniedrigt sich der Wirkwiderstand r nicht, die Güte sinkt also bei fallender Fre quenz;, Günstigerweise verwendet man als gut leitfähiges Material eine Silberschicht. Eine weitere Verbesserung der ertinduagsgemäßen Spule oder Drossel wird dadurch erreicht, daß man auch noch den der Drossel oder Spule zugeordneten Spulenkörper aus ferromagnetischem Material, (Kurzschlußkern, wenn ein solcher vorhanden ist) macht und mit einer Silberschicht versieht, Hierdurch wird bei tiefen Frequenzen hier auch eine weitere Verringerung der Eindringtiefe und damit eine Verschlechterung der Güte bei tiefen Frequenzen erzielt.The quality of the chokes is greater at low frequencies than at high frequencies. The use of such throttles easily results in a tendency to oscillate on the natural resonance of the throttle. On the other hand it is because of the very well conductive Layer on the choke or coil according to the invention of the resistance at high frequencies not very large. As a result, the quality of the choke or coil is high in these Frequencies very good. At higher frequencies, the fact that the core conductor prevents consists of ferromagnetic material, a significant increase in the penetration depth) i.e. the effective resistance at these frequencies remains around equal to the effective resistance that is present at high frequencies, so that the Quality Q as can be seen from the formula Q = irL (L = inductivity of the coil r = their effective resistance) decreases with decreasing frequency, In the application example mentioned above, in the case of the oscillations, as they are caused by the interaction of the output reactive resistances a transistor circuit with the externally connected chokes or coils can come, should be suppressed causes the low quality of the invention Coils or chokes suppress these vibrations. The same effect occurs also in the other embodiment of the invention, in which only a tubular Head with a thin turn of highly conductive material is provided. The single ones In principle, windings can be formed here by a hollow tube in practice you can use a core made of non-conductive material that works well conductive layer has a, Bt cup circles. In this embodiment can also the current of the high operating frequency remains in the layer well conductive Materials flow, but currents of lower frequencies can only flow in this layer to let come. In this case, the effective resistance remains at low frequencies exactly as large as it is at high frequencies, i.e. here, too, the Effective resistance r not, so the quality decreases with falling frequency ;, A silver layer is favorably used as a highly conductive material. One further improvement of the original coil or choke is achieved by that one also still has the coil body associated with the choke or coil made of ferromagnetic Material, (short-circuit core, if there is one) and with a silver layer provides, this also results in a further reduction at low frequencies the penetration depth and thus a deterioration in the quality at low frequencies achieved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Verbesserung der gewünschten Frequenzabhängigkeit der Güte bei einer Drossel zu dieser eine zweite Drossel in Reihe geschaltet, die in bekannter Weise als Dämpfungsperle ausgebildet ist. Dieser zweiten Drossel schaltet man ein Bauteil oder einen Schaltkreis zu, der bei hohen Frequenzen die Wirkung dieser Drossel aufhebt. An sich würde eine Dämpfungsperle auch bei hohen Frequenzen große Der luste hervorrufen. Durch das zusätzliche Bauteil, beispeilsweise ein die Drossel überbrückender Kondensator bzwv ein auf die Betriebsfrequenz abgestimmter Saugkreis, macht Jedoch die zweite Drossel bei hohen Frequenzen unwirksam, so daß diese lediglich bei tiefen Frequenzen Einfluß nehmen kann und die Schwingneigung der Schaltung mit unterdrückt, Eine Dämpfungsperle ist bekanntlich ein, auf eine Hochfreqeunz führende Leitung aufgeschobenes Teil aus Ferritmaterial, das eine große Permeabiltät aufweist.According to a development of the invention is to improve the desired frequency dependence of the quality in one choke to this a second Choke connected in series, which is designed in a known manner as a damping bead is. A component or circuit is connected to this second choke, which cancels the effect of this choke at high frequencies. In itself would be a Damping pearls cause large losses even at high frequencies. By the additional component, for example a capacitor bridging the throttle or a Suction circuit adjusted to the operating frequency, however the second choke ineffective at high frequencies, so that this only occurs at low frequencies Can influence frequencies and suppress the tendency of the circuit to oscillate, As is well known, a damping bead is a line leading to a high frequency Slid-on part made of ferrite material, which has a high permeability.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist eine selektive Verstärkerschaltung dargestellt, die aus einem Transistor Tr und einer Reihe weiterer Schaltelemente besteht. Gemäß der Erfindung sind die Spulen L bzw. die Drosseln Dr dieser Schaltung erfindungsgemäß ausgeführt. Hierdurch werden die erwähnten Schwingungen der Schaltung vermieden, ohne daß eine starke LeistUngsbegrensung der Schaltung notwendig wird. Die Spulen oder Drosseln könnaiauf Isolier-oder Ferribkörper aufgebrachte Eisendrähte sein, die an ihrer Oberfläche eine Silberschicht tragen, und zwar in der Dicke z.B. von einem oder einigenumm.In Fig. 1 of the drawings is a selective amplifier circuit shown consisting of a transistor Tr and a number of other switching elements consists. According to the invention, the coils L and the chokes Dr are of this circuit carried out according to the invention. This causes the mentioned oscillations of the circuit avoided without a strong power limitation of the circuit is necessary. The coils or chokes can be iron wires attached to insulating bodies or ferrules which have a layer of silver on their surface, namely in the thickness e.g. by one or a few

Die Schaltung der Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltung der Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Drossel Dr 1 am Ausgang des Tranisistors Tr eine Drossel Dr 2 in Form einer Ferritperle in Reihe geschaltet ist, die in der Fig.2 die Bezeichnung Dr 2 trägt. Der Kondensator ¢ 1 ist so bemessen, (z.B. 180 pF) daß die Drossel Dr 2 bei hohen Frequenzen abgeblockt ist und keine Verluste bringt. Bei tiefen Frequenzen hat der Kondensator C 1 keine Wirkung, d.h. die Drossel Dr 2 hat bei tiefen Frequenzen ihre volle Wirkung. Wie bereits erwähnt, kann der Kondensator C 1 auch durch einen auf die Betriebsfrequenz abgestimmten Serienresonanzkreis ersetzt werden. Auch in Röhrenschaltungen ist die Drossel verwendbar.The circuit of FIG. 2 differs from the circuit of FIG Fig. 1 only in that the throttle Dr 1 at the output of the transistor Tr a Throttle Dr 2 is connected in series in the form of a ferrite bead, which is shown in FIG bears the designation Dr 2. The capacitor ¢ 1 is dimensioned so (e.g. 180 pF) that the throttle Dr 2 is blocked at high frequencies and no losses brings. At low frequencies the capacitor C 1 has no effect, i.e. the choke Dr 2 has its full effect at low frequencies. As already mentioned, the Capacitor C 1 also through a series resonant circuit tuned to the operating frequency be replaced. The choke can also be used in tube circuits.

Claims

Coil or choke that is low and at low frequencies has a high quality at high frequencies, characterized in that the individual Windings consist of a Schiohtenleiter, which is made in a known manner a core conductor made of ferromagnetic material and one applied to it thin metal layer of high conductivity.

Coil or choke which is low at low frequencies and low at high frequencies has a great quality, characterized in that the individual Windings from a known tubular conductor with a thin wall good conductive material.

3) coil or choke according to claim 1 or 2, characterized in that that silver is used as a highly conductive material.

4) coil or choke according to one of claims 1 - 3 with a coil core made of ferromagnetic material, thereby marked that too the surface of the coil core picks up a layer of high conductivity.

5) throttle according to one of claims 1 - 4), characterized in that that in series with the throttle a second throttle in the form of a damping bead is connected and that this second choke has the effect at high frequencies this throttle-canceling component or circuit is connected, 6) throttle according to one of claims 1 - 5, characterized by its application in Transistor circuits, especially high performance transistor circuits for the purpose the avoidance of oscillations in the circuit at low frequencies Blank page