DE1949396C3 - Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Regeln der Amplitude von Wechselspannungen - Google Patents

Description

Übergang von Null auf seinen oberen Wert geändert. Der Übergang ist theoretisch so steil, daß er sich nur im Zusammenwirken mit nicht idealen Knickkennlinien der Amplitudenbegrenzer bzw. Am jlitudcnschwellen /u praktisch brauchbaren Regcls.vilheiten kombinieren läßt. Bs ist möglich, die Schaltung in integrierter Schaltungstechnik aufzubauen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist jls Stellglied ein Spannungsteiler vorgesehen, in dessen Längszweig zur Temperaturkompensation ein nur von der Umgebungstemperatur beeinflußter Heißleiter mit hohem Wärmeleitwert und in dessen Querzweig ein fremdgeheiztcr Heißleiter angeordnet ist. Die Heizwicklung des fremdgeheizten Heißleiters liegt im Ladestromkreis des Kondensators. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß der bei Verwendung von Heißleitern störende Einfluß der Umgebungstemperatur, der den Regelbereich einengt und verschiebt, kompensiert wird. Beide Heißleiter haben den gleichen Temporaturkoeffizienten. Der Anfangsbereich der Regelung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird dadurch temperalurunabhängig. Der Nachteil einer jeden Heißlciterregelung, nämlich der stark temperaturabhängige Anfangswert, wird dadurch beseitigt. Die Schaltung des Stellgliedes ist so ausgelegt, daß an den Heißleitern hauptsachlich die geregelte Spannung wirksam wird; dadurch werden die Heißleiter auch bei großen Eingangsspannungen nicht durch die Seilspannung seihst aufgeheizt und damit auch in ihrer Reg -.Ifähigkeit nicht beeinflußt.

Es ist vorteilhaft, den auf das Stellglied folgenden Verstarker über einen Spannungsteiler gegen/.ukop pein, in dessen Querzweig zur Temperaturkompensation cm nur von der Umgebungstemperatur beeinflußter Heißleiter mit hohem Wärmeleilwert und in dessen l.iingszweig ein fremdgeheizier Heißleiter angeordnet ist. Die Heizwicklung des fremdgeheizten Heißleiters liegt im l.adestromkreis des Kondensators. Mit dieser Schaltung laßt sich eine Vergrößerung, beispielsweise eine Verdopplung des Regelbereichs, erreichen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwi sehen dem Kollektor des als eleklionischer Schalter arbeitenden Transistors und dem Kondensator ein Kon takt angeordnet, der durch eine Pegelüberwaehungs einrichtung beim plötzlichen Pegelausfall geöffnet wird. Parallel zum Kondensator ist die Steuersirecke eines Feldeffekttransistors geschaltet, der durch die Lade spannung des Kondensators steuerbar ist und in dessen Arbeitsstromkreis das Stellglied angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ist besonders bei plötzlichem Pcgelausfall vorteilhaft, weil die Einstellung des Stellgliedes für eine bestimmte Zeit nahezu unverändert bleibt und Rcgelvorgänge vermieden werden können, wenn die Verbindung zwischen dem Kollektor des Transistors und dem Kondensator durch einen Kontakt aufgetrennt wird und der Pegel innerhalb der Verzögerungszeil wieder in voller Höhe erscheint. Die Zeit, in der der Pegel den Sollwert untersehreiiet, wird dadurch verkürzi.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in dt Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

E i g. la das Prinzip und

E i g. Ib ein Ausiührungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung zur Steuerung der Stellglieder,

E i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der gesamten Regel einrichtung nach der Erfindung,

I'i it.'} ein Ausführungsbeispiel, bei dem bei Ausfall

des Pegels die Einstellung des Stellgliedes für längere Zeil festgehalten wird.

In der Regeleinrichtung nach der Erfindung wird zur Steuerung der Stellglieder in der Regelstrecke dir Ladestrom eines Kondensators benutzt, dessen Ladespannung von einem Sehalttransistor eingestellt wird. Dieses Prinzip wird im folgenden näher beschrieben und in F i g. 1 dargestellt, wobei F i g. la das Prinzip darstellt und in F i g. Ib ein Ausführungsbeispiel aufgezeigt ist.

Gemäß F i g. la liegt ein Kondensator C\ über einen Widerstand Wi an einer Versorgungsspannung Uu. Parallel zum Kondensator liegt in Reihe mit einem Schalter Si ein Widerstand W.'. Ist nun der Wert des Widerstandes Wi groß gegenüber dem des Widerstandes Wj, so kann durch Schließen des Schalters der Kondensator Ci schnell entladen werden, während dieser nach dem öffnen des Schalters Si über den Widerstand R\ nur langsam wieder aufgeladen werden kann. Wird der Schalter Si periodisch für kurze Zeit geschlossen, so stellt sich am Kondensator Ci — abhängig von der Schlicßzeit /i und der Öffnungszeit fo — eine Spannung f/cin. Entsprechend der Differenz zwischen den Spannungen lh und U fließt ein Strom 1 durch Wi, der zur Steuerung der Stellglieder benutzt werden kann. Werden, wie in F ι g. Ib ausgeführt, der Widerstand W.' und der Schalter .S'i durch einen Schalttransisior Ti ersetzt und wird dieser in einem Zweig eines Amplitudenbegrenzers A mitverwendet, so wird dieser Schalttransistor Ti betätigt, sobald die an dem Amplitudenbegrenzer A angelegte Signalspannung den Schwellwert überschreitet. 1 "τ Schalttransistor wird also durch die Spitze einer Halbwelle der Signalspannung durchlässig gesteuert. Durch die hohe Steilheit der Stromanderung wird es möglieh, daß diese, mit tier weniger steilen Übergangskennlinie eines in der Praxis realisierbaren Amplitudenbegrenzers kombiniert, eine für den gesamten Regelbereich brauchbare Steilheit ergibt. Der kleine l.inearitätsbercieh der Regeleinrichtung bewirkt, daß bei Unterschreiten des Schwellwertes tier Strom sofort zu Null wird und bei Überschreiten ties Wertes sogleich der maximale Regelslroin fließt. Damit wird ein instabiles Verhalten des Regelkreises bei größeren Pegclsprüngcn verhindert. In der praktischen Ausführung nach I·' i g. Ib kann durch WC-dlieder Wi, Ci zwischen Kollektor und Basis des Schalttransistors 7i das Einschwingverhalten noch verbessert werden.

F' i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verstärkeranordnung mit selbsttätiger Regelung nach tier Erfindung. Am Eingang Αι, Αί der Regelstrecke liegt ein Spannungsteiler /Vi-1, HIa, der durch den Heißleiter HLi im Querzweig einstellbar ist. Die Einstellung des Heißleiters HLi erfolgt durch einen Heizdraht //ι, der durch den Ladestrom eines Kondensators Ci geheizt wirtl. An der unteren Regelgrcnzc ist der Heißleiter IUa kalt, so tlaß eine vollkommene Temperaturkompensation mit dem Heißleiter IUa im Längszweig, der einen gleich großen Tempcraturkoeffizienlen besitzt, möglich ist. Durch große Eingangspegel wird der Regelbereich nicht eingeengt, weil sich der Heißleiter HIa im Längszweig wegen seines großen Wärmeleilwertes durch das Signal kaum aufheizt. Der Regelbereich läßt sieh mit einem zweiten Spannungsteiler ///./>, Hl* im (iegenkopplungszwcig des Verstärkers Vetwa auf tlas Doppelte vet größern. Wirtl /.. B., wie in F i g. 2 dargestellt, eine spannungsgcsteuerte Spannun^sgcgenkopplung verwendet, die eine Vergrößerung des Eingangswiderstandes und eine Verkleinerung des Ausgangswiikrstandes des Verstärkers V zur Folge hat, so bleibt

wegen des großen Eingangswiderstandes der vorangestellte Spannungsteiler HLi. HIa unbeeinflußt. Die Gegenkopplung und damit die Verstärkung ist durch dun Heißleiter Hl,', im Längszweig steuerbar, dessen Heizdraht lh ebenfalls vom Ladestrom des Kondensators Ci durchflossen ist. Am Anfang des Regelbereiches ist auch hierbei der Heißleiter HL· kalt, so daß die Korn pensation des Einflüsse;, der Umgebungstemperatur durch den Heißleiter HL· mit gleich großen Tempera-Uirkocffizienten im Querzweig vollkommen ist. Eine zusätzliche Aufheizung des Heißleiters HL-, bei großen Eingangssignal findet nicht statt, da er hier nur vom bereits geregelten Signal ausgesteuert wird. Die abgeleitete Ausgangsgröße der Wechselspannung liegt am Eingang eines zweiten Verstärkers Vi, dem ein Amplitudenbegrenzer nachgcschaltet ist. Dieser Amplitudenbegrenzer besteht aus einer Zencrdiode Di, die mit Hilfe einer Diode Lh nur in einer bestimmten Richtung durchlässig werden kann. Parallel dazu liegen eine Diode /Λ und ein Transistor 71, die nur in der entgegengesetzten Richtung durchlässig gesteuert werden können. Dieser an sich unsymmetrische Amplitudenbegrenzer wird durch einen Kondensator C«, an dem eine Gleichspannung entsteht, für die Wechselspannung symmetrisch. Sobald nun die Eingangsspannung die dem Amplitudenbegrenzer eigene Schwellspanniing überschreitet, bewirkt die positive Halbwolle im Transistor 71

s kurzzeitig einen Basisstrom, der ihn durchlässig steuert. Damit wird der Kondensator Ci kurzzeitig schnell entladen. Es stellt sich ein vom Stromflußwinkcl stark abhängiger Ladegleichstrom ein, mit dem die Heizdrähtc lh, /72 der indirekt geheizten Heißleiter HLi, HLi gespeist werden.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem bei Ausfall des Pegels die Einstellung des Stellgliedes für längere Zeit festgehalten wird. Der Kollektor-Emitter-Kreis, in dem der Kondensator Ci

is liegt, kann bei plötzlichem Pegelausfall mittels eines Schalters .S¹I unterbrochen werden. Die am Kondensator Ci liegende Spannung bestimmt den Durchlaßwiderstand eines Feldeffekttransistors M, so daß durch die Heizleiter H\ und Hi der für den letzten Regclzustand nötige Strom ausreichend lange fließt, bis sich der Kondensator Ci über den hohen Eingangswiderstand des Feldeffekttransistors Mentladen hat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. ausfall geöffnet wird, daß parallel zum Kondensator

   Patentansprüche: (Ci) die Steuerstrecke eines Feldeffekttransistors

   (M) geschaltet ist, der durch die Ladespannung des

   !.Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Regeln Kondensators (Ci) steuerbar ist und in dessen Arder Amplitude von Wechselspannungen, insbeson- 5 beitsstromkreis das Stellglied angeordnet ist. dere für Trägerfrequenzsysteme, bei der die zu regelnde Spannung über ein Stellglied einem in die

   Leitung eingeschalteten Verstärker zugeführt ist
   und von der Ausgangsspannung dieses Verstärkers

   eine Regelgröße abgeleitet ist, mit der das Stellglied _i0 Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordim Sinne einer Annäherung des Istwertes an den nung zum selbsttätigen Regeln der Amplitude von Sollwert der Amplitude verstellbar ist, dadurch Wechselspannungen, insbesondere für Trägerfrequenzgekennzeichnet, daß die zu regelnde Aus- systeme, bei der die zu regelnde Spannung über ein gangswechselspannung des Verstärkers (V) einem Stellglied einem in die Leitung eingeschalteten Verstär Amplitudenbegrenzer mit getrennten Stromzwei- 15 ker zugeführt ist und von der Ausgangsspannung dieses gen für beide Halbwellen zugefünrt ist, daß in einem Verstärkers eine Regelgröße abgeleitet ist, mit der das der Stromzweige die Steuerstrecke eines elektroni- Stellglied im Sinne einer Annäherung des Istwertes an sehen Schalters (Transistor Ti) angeordnet ist, der den Sollwert der Amplitude verstellbar ist. bei die Schwellspannung des Amplitudenbegrenzers Bei Nachrichtenübertragungsanlagen werden zum übersteigenden Spannungswerten einer Halbwelle 20 Ausgleich von Dämpfungsschwankungen vielfach autoin den leitenden Zustand steuerbar ist, daß die matische Verstärkungsregelungen eingesetzt. Zur Än-Schwellspannung des Amplitudenbegrenzers durch derung der Verstärkung in der Regelstrecke ist es beden Sollwert der Amplitude festgelegt ist. daß par- kannt, steuerbare nichtlinearc Widerstände wie Rohallel zur Schaltstrecke des elektronischer. Schalters ren, Transistoren, Gleichrichter oder thermisch abhän (Transistor Ti) ein Kondensator (Ci) angeordnet ist, 25 gigc Widerstände zu verwenden (DT-PS 10 67 848. der über den elektronischen Schalter (Transistor Ti) DTPS 9 70 134, österreichische Patentanmeldung schnell entladbar und von einer Stromquelle lang· A 7833/60, ausgelegt am 15. 9. 61). In der DTPS sam aufladbar ist, und daß der Ladestrom oder die 7 09 138 ist eine Anordnung beschrieben, die ebenfalls Ladespannung des Kondensators (C) als Regclgrö- zum selbsttätigen Regeln der Amplitude von Wechsel-Be zur Verstellung des Stellgliedes ausnutzbar ist. 30 spannungen dient, bei der die zu regelnde Spannung
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- über ein Stellglied einem in die Leitung eingeschalteten durch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung Verstärker zugeführt wird. Sie verwendet indirekt gedcs Verstärkers (V)dem Amplitudenbegrenzer über heizte Heißleiter. Solche thermisch abhängigen Widereinen zusätzlichen Verstärker ( K3) zugeführt ist, daß stände können thermisch meist so träge ausgeführt in einem der beiden Stromzweige des Amplituden- 35 werden, daß der sie durchfließende Wechselstrom nicht begrenzers in Reihe eine Z-.-ncrdiode (Di) und eine verzerrt wird. Das ist für Regelstrecken wichtig, an die Diode (D2) derart angeordnet sind, daß die Zener- hohe Linearitätsanforderpngcn gestellt werden. Die diode (Di) nur in Durchbruchsrichtung leitet und Heißleiter haben aber eine merkliche Zeitkonstante, daß in dem anderen der beiden Stromzweige in Rei- die für die Stabilität des Regelkreises berücksichtigt he die Basis-Emittcr-Strecke eines Transistors (TI) 40 werden muß, und außerdem sind sie auch von der Um- und eine Diode (Dj) angeordnet sind. gebungstempcratur beeinflußbar, die als Störgröße auf
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- die Regelung einwirkt.

   durch gekennzeichnet, daß als Stellglied ein Span- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

   nungsteiler vorgesehen ist, in dessen Längszweig Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Regeln der

   /ur Temperaturkompensation ein nur von der Um- 45 Amplitude von Wcchselspannungen anzugeben, die

   gebungstemperatur beeinflußter Heißleiter (HIX) eine hohe Regelgenauigkeit mit verbesserten Stabili-

   mit hohem Wärmelcitwert und in dessen Querzweig tätseigcnschaften und verbessertem Einschwingverhal-

   ein fremdgeheizter Heißleiter (HL·) angeordnet ist, ten verbindet.

   und daß die Heizwicklung (A/1) des fremdgeheizten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

   Heißleiters (HL·) im Ladestromkreis des Kondcn- 50 kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs ge-

   sators (Ci) liegt. löst.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, da- Das wesentliche der Erfindung wird darin gesehen, durch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung des daß der Vergleich zwischen dem Sollwert und dem Ist-Regelbereichs der auf das Stellglied folgende Ver- wert der Amplitude ohne vorherige Gleichrichtung gestärker (V) über einen Spannungsteiler gcgcnge- 55 schieht. Eine Siebung ist deshalb nicht erforderlich, und koppelt ist, in dessen Querzweig zur Temperatur- die Regelgröße wird ohne wesentliche Verzögerung kompensation ein nur von der Umgebungstcmpera- auf einen dem Istwert der Amplitude entsprechenden tür beeinflußter Heißleiter (HL·) mit hohem War- Wert eingestellt. Der Regelkreis bleibt deshalb auch bei meleitwert und in dessen Längszweig ein fremdge- hoher Regelgcnauigkeit bzw. Rcgelverstärkiing stabil, heizter Heißleiter (HL·) angeordnet ist, und daß die fto Das Einschwingverhalten bei Pegelsprüngen wird Heizwicklung (A/2) des fremdgeheizten Heißleiters durch Wegfallen der Regelverzögerung günstig beein- (HL·) im l.adestromkreis des Kondensators (Ci) flußt. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung liegt. wird keine stabilisierte Bezugsspannung für den Ver-
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- gleich zwischen dem Istwert und dem Sollwert und durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor fts kein Übertrager benötigt. Die Verlustleistung des elekdes Transistors (TI) und dem Kondensator (CI) ironischen Schalters ¹St geringer als die eines Glcichein Kontakt (Si) angeordnet ist, der durch eine Pe- Stromverstärkers. Der Ladestrom des Kondensators gelüberwachungseinrichtung bei plötzlichem Pegel- wird mit sehr kleinen Schaltzeilen in einem steilen