DE2038294C2 - Anordnung zur pegelsteuerung ferngespeister leitungsverstaer ker in traegerfrequenzsystemen mit hilfe des fernspeise stromes - Google Patents

Description

• Es ist bei einer derartigen Anordnung zur Pegelsteuerung bekannt (deutsche Patentschrift 1168 546), eine Kaskadenschaltung zweier Heißleiter vorzu-
• sehen, bei der dem eigentlichen Stellheißleiter ein Hilfsheißleiter so vorgeschaltet ist, daß der Heizer des Stellheißleiters und der Pillenwiderstand des Hilfsheißleiters parallel geschaltet und von einem eingeprägten Hilfsstrom durchflossen sind, während durch den Heizer des Hilfsheißleiters ein als Stellstrom wirkender Teil des Fernspeisestromes fließt.
• Dabei wird der Hilfsstrom der Kaskadenschaltung durch eine für jeden Leitungsverstärker zur Stabilisierung seiner Speisespannung vorgesehene Zenerdiode mitstabilisiert.
• Ebenso ist es bei einer derartigen Pegelsteuerungsanordnung bekannt (deutsche Patentschrift 1 261 891), den Hilfsstromkreis der Kaskadenschaltung parallel zum Heizer des Hilfsheißleiters zu schalten und einen Teil des Fernspeisestromes direkt als Hilfsstrom zu verwenden.
• Die bekannten Anordnungen mit Heißleiter-Kaskadenschaltungen haben die Eigenschaft, daß nur in einem relativ kleinen Temperaturbereich eine Kompensation des Einflusses der Umgebungstemperatur auf den Stellwiderstand auftritt: In größeren Temperaturbereichen von z. B. 500 C ist die Temperaturkompensation nicht ausreichend, und es können relativ große Fehler der Pegelsteuerung entstehen.
• Es ist bereits eine Anordnung zur Temperaturkompensation eines indirekt geheizten Heißleiters vorgeschlagen (deutsche Patentanmeldung P 19 39 971.4), bei der der Stellheißleiter von einem Verstärker mit Heizstrom versorgt wird, der eine temperaturabhängige Gegenkopplung besitzt, derart, daß mit wachsender Umgebungstemperatur der Gegenkopplungsgrad zunimmt und der Temperaturkoeffizient der Gegenkopplung mit wachsendem Heizstrom abnimmt, wobei die temperaturabhängige Gegenkopplung durch einen vom gleichen Heizstrom aufgeheizten, indirekt geheizten Hilfsheißleiter bestimmt wird.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Nachteile der bekannten Anordnungen zur Pegelsteuerung ferngespeister Leitungsverstärker mit Hilfe des Fernspeisestromes vermieden werden können, wenn man sinngemäß als Stellgliedanordnung die bereits vorgeschlagene Anordnung zur Temperaturkompensation eines indirekt geheizten Heißleiters verwendet.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Stellgliedanordnung einen indirekt geheizten, von einem Gleichstromverstärker (Heizstromv erstärker) mit Heizstrom versorgten Stellheißleiter enthält, wobei der Heizstromverstärker eine temperaturabhängige Gegenkopplung besitzt, die durch einen vom gleichen Heizstrom aufgeheizten Hilfsheißleiter bewirkt wird, und wobei der Heizstromverstärker von einer an einem vom Fernspeisestrom durchflossenen Meßwiderstand abfallenden Steuerspannung derart gesteuert wird, daß die temperaturabhängigen Änderungen des Fernspeisestromes gewünschte Anderungen des Stellwiderstandes verursachen.
• Zweckmäßigerweise wird der Heizstromverstärker von der gleichen Betriebsspannung gespeist wie der Trägerfrequenzverstärker, wobei diese Betriebsspannung durch eine Zenerdiode stabilisiert ist. Der Meßwiderstand muß in Reihe zu der Parallelschaltung der Verstärker angeordnet werden, damit er den gesamten Fernspeisestrom erfaßt, wobei er sowohl in der positiven als auch in der negativen Zuleitung zu den Verstärkern liegen kann und der Steuereingang des Heizstromverstärkers mit dem dem Heizstromverstärker abgekehrten Anschluß des Meßwiderstandes verbunden wird.
• Üblicherweise wird das Stellglied im Gegenkopplungsweg des Verstärkers derart angeordnet, daß die Verstärkung bei Abnahme des Stellwiderstandes zunimmt und umgekehrt. Die Steuerspannung muß also so in den Heizstromverstärker eingreifen, daß ihre Anderungen invertiert werden. Das heißt, daß bei zunehmender Temperatur und Dämpfung und somit abnehmendem Fernspeisestrom und abnehmender Steuerspannung der Ausgangsstrom des Heizstromverstärkers zunimmt und der Steliwiderstand abnimmt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung zeigt die Figur. Als Heizstromverstärker dient ein DifferenzverstärkerDV mit dem invertierenden Eingang Ei und dem nicht invertierenden EingangEni. Die Widerstände R 1 und R2 bilden einen Spannungsteiler zum Einstellen des Arbeitspunktes. RK ist ein Gegenkopplungswiderstand zum Einstellen der mittleren Verstärkung. UB ist die Betriebsspannung des Heizstromverstärkers DV und des Leitungsverstärkers LV, die durch die Zenerdiode Z aus dem - Fernspeisesstrom If stabilisiert wird. Der Heißleiter mit dem Pillenwiderstand RH 1 und dem Heizer Rh 1 ist der Stellheißleiter. Der Heißleiter mit dem Pillenwiderstand RH2 und dem Heizer Rh2 ist der Hilfsheißleiter, der die temperatur- und heizstromabhängige Gegenkopplung bewirkt R 3 und R 4 sind feste Spannungsteilerwiderstände, und R 5 ist ein direkt geheizter Heißleiter, der die Temperaturkompensation unterstützt.
• Die am nicht invertierenden Eingangen angreifende resultierende Steuerspannung des Heizstromverstärkers setzt sich zusammen aus dem durch den Spannungsteiler R 3/(R 4+ R 5+ RH2) aus der Betriebsspannung UB gewonnenen Anteil und aus dem am Meßwiderstand Rm abfallenden Spannungsanteil.
• Der Meßwiderstand Rm ist in der negativen Zuleitung zum Heizstromverstärker angeordnet und der ganze Fernspeisestrom If fließt über Rm. Resultierend wirkt die Differenz des aus der Betriebsspannung gewonnenen Anteils und des am Meßwiderstand abfallenden Spannungsanteils. Dadurch ist die invertierende Wirkung der Anderungen der Steuerspannung gegeben. Der Grund für die Zusammensetzung der Gesamtsteuerspannung aus den zwei Anteilen ist der, daß das Potential an den Eingängen des Differenzverstärkers innerhalb der Betriebsspannung UB liegen muß, während die Spannung am Meßwiderstand außerhalb der Betriebsspannung liegt.
• Wenn die Kabeltemperatur und damit die Kabeldämpfung zunehmen, nehmen der Fernspeisestrom und der am Meßwiderstand abfallende Spannungsanteil ab, und die Gesamtsteuerspannung nimmt zu. Damit wird aber der Heizstrom größer, der Stellwiderstand kleiner und die Verstärkung des Leitungsverstärkers größer.
• Bei der ebenfalls möglichen Anordnung des Meßwiderstandes Rm in der positiven Zuleitung des Heizstromverstärkers muß die Gesamtsteuerspannung, die sich ebenfalls aus zwei Anteilen zusammensetzen muß, am invertierenden Eingang Ei angreifen, weil beide Anteile sich in ihrer Wirkung addieren.
• Nun soll die Wirkungsweise der Temperaturkompensation erläutert werden: Die Heizer Rh 1 und Roh 2 sowohl des zu kompensierenden Stellheißleiters als auch des Hilfsheißleiters sind in Reihe geschaltet und werden also in gleichem Maße aufgeheizt. Beide indirekt geheizte Heißleiter sind vom gleichen Typ und ihre Widerstände daher praktisch gleich.
• Die temperatur- und heizstromabhängige Gegenkopplung wird dadurch bewirkt, daß der Hilfsheißleiter den Eingangsspannungsteiler R 3, R 4, R 5, RH2, über den die Steuerspannung dem Eingang Eni des Differenzverstärkers zugeführt wird, im gewünschten Sinne verändert. Mit wachsender Temperatur werden nämlich die Widerstände R 5 und ROH 2 niederohmig und, da sie im Ausgangszweig des Eingangsspannungsteilers liegen, sinkt auch die Eingangsspannung des Differenzverstärkers mit wachsender Umgebungstemperatur.
• Durch passende Wahl des direkt geheizten Heißleiters R 5 und der anderen Widerstände des als Teil des Heizstromverstärkers zu betrachtenden Eingangsspannungsteilers kann die gewünschte Abhängigkeit des Gegenkopplungsgrades von der Umgebungstemperatur und vom Heizstrom erhalten werden.
• Es gibt aber noch eine Schwierigkeit, die beseitigt werden muß. Es besteht nämlich die Forderung, daß auch beim Einschalten der Betriebsspannung am Ausgang des Leitungsverstärkers keine großen Überpegel entstehen dürfen. Bei der oben beschriebenen Anordnung wird aber kurz nach dem Einschalten der Betriebsspannung ein zu großer Heizstrom fließen, weil der Hilfsheißleiter infolge der thermischen Trägheit eine gewisse Zeit braucht, um aufgeheizt und genügend niederohmig zu werden. Innerhalb dieser Zeit fällt an RH2 zuviel Spannung ab, am nicht invertierenden EingangEni liegt eine zu positive Spannung, der Heizstrom des Stellheißleiters ist zu groß, und dieser kann zu niederohmig werden und einen vorübergehenden Überpegel verursachen.
• Um dies zu verhindern, wird über eine Verzögerungsschaltung für eine kurze Zeit nach dem Einschalten der Betriebsspannung die Eingangsspannung des invertierenden Eingangs Ei angehoben, so daß kein Anwachsen des Heizstromes eintritt.
• Die Verzögerungsschaltung besteht aus dem Kondensator C, einem Transistor Ts und zwei Widerstän- denRe und RE. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ts in Reihe mit dem in der Emitter-Zuleitung angeordneten Emitter-Widerstand RE ist zwischen dem Pluspol der Betriebsspannung UB und dem invertierenden Eingang Ei des Heizstromverstärkers DV geschaltet. Der Kondensator C liegt zwischen dem Pluspol der Betriebsspannung und der Basis des Transistors Ts. Der Entladewiderstand Re des Kondensators ist zwischen die Basis des Transistors Ts und den Minuspol der Betriebsspannung geschaltet.
• Die Wirkungsweise der Verzögerungsschaltung ist folgende: Nach dem Einschalten der Betriebsspannung UB ist die Basis des Transistors Ts über den leeren Kondensator C mit + UB verbunden, und der Transistor ist leitend. Über seine Kollektor-Emitter-Strecke legt sich der Widerstand RE parallel zum WiderstandX1, und am invertierenden Eingang Ei liegt eine positivere Spannung. Der Kondensator lädt sich langsam auf, und in gleichem Maße wird der Transistor hochohmiger, bis er ganz gesperrt ist und der Einschaltvorgang beendet ist. Der Widerstand Re dient zum Entladen des Kondensators bei Betriebsspannungsausfall, damit er nach dem Einschalten der Spannung leer ist und seine Funktion erfüllen kann.
• Wenn die Betriebsspannung UB nicht konstant ist, kann der aus ihr gewonnene Anteil der Gesamtsteuerspannung zu Fehlern führen. In diesem Falle ist es angebracht, den Eingangsspannungsteiler an eine der Betriebsspannung durch eine in der Figur nicht dargestellte, gesonderte Zenerdiode abgeleitete, stabilisierte Spannung zu schalten. Wenn man diese Zenerdiode mit einem passenden negativen Temperaturkoeffizienten versieht, kann man eventuell den direkt geheizten Heißleiter R 5 sparen.
• Statt mit Hilfe der Verzögerungsschaltung die Eingangsspannung des invertierenden Eingangs Ei nach dem Einschalten der Betriebsspannung kurzzeitig anzuheben, kann man auch den gesamten Fernspeisestrom nach dem Einschalten kurzzeitig anheben. Die Wirkung ist die gleiche, aber der Aufwand ist kleiner, weil mit einer Verzögerungsschaltung im Fernspeisegerät die Steuerschaltungen aller in der Fernspeiseschleife angeordneten Verstärker bedient werden können.

Claims (12)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Pegelsteuerung ferngespeister Leitungsverstärker in Trägerfrequenzsystemen mit Hilfe des Fernspeisestromes, bei der viele Leitungsverstärker über die Innenleiter von Koaxialkabeln von einer Speisestelle aus mit Gleichstrom ferngespeist werden und bei der die durch Temperaturänderungen verursachten Kabeldämpfungsänderungen dadurch ausgeglichen werden, daß die Innenleiter der Kabel selbst als Temperaturfühler benutzt und die bei konstanter Speisespannung infolge von Temperaturänderungen entstehenden Speisestromänderungen über eine Stellgliedanordnung mit indirekt geheizten Heißleitern zur Verstärkungssteuerung der Leitungsverstärker ausgenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgliedanordnung einen indirekt geheizten, von einem Gleichstromverstärker (Heizstromverstärker) mit Heizstrom versorgten Stellheißleiter enthält, wobei der Heizstromverstärker eine temperaturabhängige Gegenkopplung besitzt, die durch einen vom gleichen Heizstrom aufgeheizten Hilfsheißleiter bewirkt wird, und wobei der Heizstromverstärker von einer an einem vom Fernspeisestrom durchflossenen Meßwiderstand abfallenden Steuerspannung derart gesteuert wird, daß die temperaturabhängigen Anderungen des Fernspeisestromes gewünschte Änderungen des Stellwiderstandes verursachen.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Stellglied im Gegenkopplungsweg des Leitungsverstärkers derart angeordnet ist, daß die Verstärkung bei Abnahme des Stellwiderstandes zunimmt und umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung so in den Heizstromverstärker eingreift, daß ihre Änderungen invertiert werden, d. h., daß bei zunehmender Temperatur und Dämpfung und somit abnehmendem Fernspeisestrom und abnehmender Steuerspannung der Ausgangsstrom des Heizstromverstärker zunimmt und der Stellwiderstand abnimmt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstromverstärker (DV) von der gleichen Betriebsspannung (UB) gespeist ist wie der Trägerfrequenz-Leitungsverstärker (LV), wobei diese Betriebsspannung durch eine Zenerdiode (Z) aus dem Fernspeisesstrom (If) stabilisiert ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (Rm) in Reihe zu der Parallelschaltung der Verstärker geschaltet ist und in der positiven oder negativen Zuleitung zu den Verstärkern liegt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizstromverstärker ein D:fferenzverstärker (DV), insbesondere in integrierter Bauweise, mit einem invertierenden Eingang (Ei) und einem nicht invertierenden Eingang (Eni) dient.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtsteuerspannung am Steuereingang des Differenzverstärkers sich aus zwei Anteilen zusammensetzt, von denen der eine über einen Spannungsteiler (R3/[R4 tRS-tRHal) aus der Betriebsspannung (UB) gewonnen wird und der andere durch den Spannungsabfall am Meßwiderstand (Rm) gegeben ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einfügen des Meßwiderstandes (Rm) in die positive Zuleitung der Verstärker der invertierende Eingang (Ei) als Steuereingang und beim Einfügen des Meßwiderstandes (Rm) in die negative Zuleitung der Verstärker der nicht invertierende Eingang als Steuereingang dient.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltung, die für eine kurze Zeit nach dem Einschalten der Betriebsspannung die Eingangsspannung des invertierenden Eingangs (Ei) anhebt.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung aus einem Kondensator(C), einem Transistor (Ts) und zwei Widerständen (Re, RE) besteht, wobei die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (Ts) in Reihe mit dem in der Emitter-Zuleitung angeordneten Emitter-Widerstand (RE) zwischen dem Pluspol der Betriebsspannung (UB) und der invertierenden Eingang (Ei) des Heizstromverstärkers (DV) geschaltet ist, der Kondensator (C) zwischen den Pluspol der Betriebsspannung und die Basis des Transistors und der Entladewiderstand (Re) zwischen die Basis des Transistors und den Minuspol der Betriebsspannung geschaltet ist.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsspannungsteiler an eine von der Betriebsspannung durch eine gesonderte Zenerdiode abgeleitete, stabilisierte Spannung geschaltet ist.
11. lt Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Zenerdiode einen passenden negativen Temperaturkoeffizienten besitzt und der direkt geheizte Heißleiter (R 5) entfällt.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Verzögerungsschaltung in der Pegelsteueranordnung eine solche im Fernspeisegerät vorgesehen ist, die dafür sorgt, daß der Fernspeisestrom nach dem Einschalten kurzzeitig angehoben wird.

    Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Pegelsteuerung ferngespeister Leitungsverstärker in Trägerfrequenzsystemen mit Hilfe des Fernspeisestromes, bei der viele Leitungsverstärker über die Innenleiter von Koaxialkabeln von einer Speisestelle aus mit Gleichstrom ferngespeist werden und bei der die durch Temperaturänderungen verursachten Kabeldämpfungsänderungen dadurch ausgeglichen werden, daß die Innenleiter der Kabel selbst als Temperaturfühler benutzt und die bei konstanter Speisespannung infolge von Temperaturänderungen enstehenden Speisestromänderungen über eine Stellgliedanordnung mit indirekt geheizten Heißleitern zur Verstärkungssteuerung der Leitungsverstärker ausgenutzt werden.