DE2156894B2 - Spulenloser Übertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen spulenlosen Übertrager, bestehend aus zwei in Kette geschalteten erdunsymmetrischen GyraEoren.

Durch die Literaturstelle S. S. H ay k i η , »Synthesis of RC Active Filter Networks«, McGraw Hill Book Company, 1965, S. 118, und die Literaturstclle »Nachrichtentechnik«, 17 (1967), Heft 3, S. 113 bis 115, sind Kettenschaltungen zweier Gyratoren bekannt. Mit Hilfe solcher Gyratorpaare lassen sich neben spulenlosen Übertragern Phasenumkehr-Vierpole elektronische Differentialbrücken und anderes mehr realisieren. Wie die Praxis zeigt, treten bei reaktivem Abschluß eines aus zwei in Kette geschalteten Gyratoren aufgebauten spulenlosen Übertragers in der Regel erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Erfüllung der Stabilitätsbedingungen auf. Auch zeigt es sich, daß diese Schwierigkeiten unabhängig vom verwendeten Typ der Gyratoren auftreten.

Im wesentlichen unterscheidet die Literatur zwei Gyratorgrundtypen, nämlich den Z-Matrix-Gyrator und den Y-Matrix-Gyrator. Der Z-Matrix-Gyrator ist beispielsweise in der Zeitschrift »IEEE Journal of Solid States Circuits«, Februar 1969, Vol. SC-4. Nr. 1, S. 53 und 54, beschrieben. Er besteht aus eine: in beiden Übertragungsrichtungen wirksamen stror.igesteuerten Spannungsquelle, die in der einen Übertragungsrichtung keine und in der anderen Übertragungsrichtung eine Phasenumkehr aufweist.

Gyratoren vom Y-Matrix-Typ sind beispielsweise durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 933 120 bekannt. Sie können durch die Antiparallelschaltung zweier spannungsgesteuerter Stromquellen realisiert werden, von denen die eine mit und die andere ohne Phasenumkehr zwischen Eingang und Ausgang gestaltet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen spulenlosen Übertrager der einleitend beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, die die Schwierigkeiten hinsichtlich der Erfüllung der Stabilitätsbedin gung bei reaktivem Abschluß eines solchen Übertragers überwindet.

Ausgehend von einem spulenlosen Übertrager, bestehend aus zwei in Kette geschalteten erdunsymmetrischen Gyratoren, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der eine Gy/ator ein Z-Mairix-Gyrator ist, der in an sich bekannter Weise aus einer in beiden Übertragungsrichtungen wirksamen stromgesteuerten Spannungsquelle besteht, die In der einen Übertragungsrichtung keine und in der anderen Übertragungsrichtung eine Phasenumkehr aufweist, und der andere Gyrator als Y-Matrix-Gyrator ausgebildet ist, der in an sich bekannter Weise als Antiparallelschaltung zweier spannungsgesteuerten Stromquellen realisiert ist. von denen die eine mit und die andere ohne Phasenumkehr zwischen Eingang und Ausgang gestaltet ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Z-Gyratoren primär dazu geeignet sind, bei induktivem"Abschluß kapazitive Reaktanzen zu simulieren, während Y-Gyratoren primär dazu geeignet sind, bei kapazitivem Abschluß induktive Reaktanzen zu simulieren. Dies beueutet mit anderen Worten, daß Z-Matrix-Gyratoren bei beiderseitig induktivem Abschluß und Y-Matrix-Gyratoren bei beiderseitig kapazitivem Abschluß stabil sind. Durch die Realisierung eines spulenlosen Übertragers aus der Kettenschaltung eines Z-Matrix-Gyrators mit einem Y-Matrix-Gyrator ist somit die Möglichkeit gegeben, je nach Art der reaktiven Belastung dasjenige Anschlußtor dieser Kettenschaltung für die Last vorzusehen, bei dem die Stabilität der Gesamtanordnung gewährleistet ist.

Bei einer bevorzugten Ausfüllung ist die für die Gyratorfunktion notwendige Phasenumkehr beim Z-Mairix-Gyrator nicht im Vierpol selbst, sondern an der mit dem einen Anschlußpaar verbundenen Admittanz dadurch vorgenommen, daß die beiden Anschlüsse dieses Anschlußpaares in einen Ausgungsanschhiß und einen auf virtuellem Bezugspotential liegenden Eingangsanschluß getrennt sind.

An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargesiellt ist. soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 das Schaltsv/nbol eines Übertragers,

F i g. 2 das Ersatzschaltbild des Übertragers nach Fig. i in spulenloser Ausführung.

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Übertragers nach der Erfindung.

Bei aus Induktivitäten und Kapazitäten bestellenden Filterschaltungen tritt in manchen Fällen ein hoher Impedan. unterschied zwischen Ein- und Ausgang auf. Solche Impedanzunterschiede schlagen sich in einem großen Wertebereich der zur Anwendung gelangenden Kapazitäten und Induktivitäten nieder. Solche Unterschiede werden zweckmäßig durch zvvischengeschaltcte Übertrager, von denen ein Ausführungsbeispie! schematisch in F i g. 1 dargestellt ist, verringert. Der Übertrager Ü nach F i g. 1 mit seinem Eingangsanschlußpaat 1, V und seinem Ausgangsanschlußpaar 2, 2' transformiert die an seinem Eingang angeschaltete Impedanz im Verhältnis ü : 1 an sein Ausgangsanschlußpaar 2, 2'. Da sich bei Filterschal-

tungen in integrierter Technik Spulen schlecht reali- «ieren lassen, ist es sinnvoll auch die benötigten übertrager spulenlos auszuführen. Eine solche spu-IeEe Ausführung ist schemaüscb in Fig.2 dargeitellt. Der Übertrager Ü' besteht aus zwei in Kette 5 geschalteten Gyratoren Gl und G 2 mit den Gyra-Seitwerten gl und ,2, von denen der Gyrator Gl mit seinem AnschlußpaarI₁ 1' die Priraärserte und der Gyrator G2 mit seinem Anschlußpaar2, 2' die Sekundärseite des spulealosen Übertragers Ü' ab- ro

T 3 ^^
unmittelbar

verbunden,

store ² «f f

torsemg auf ^df

st m.Utero

einerseits der Transistor j» _{ßasis des Transi}.

£> S Transistor T3 koilek_des Transistors Tl. Der Anoes _{Transistors Tli} der

Tit Γ 2

Anschluß
und der

_{nsistr i} ^ Transistors Γ 2

21jrt dem _wtuellen Erdbe-

zi, _{Emitter des Transis}t_ors

^ _des Transistors T 3 hegt

ⁿ _s Übertragungsverhältnis ü für den spulenlosen übertrager nach F ig. 2 ergibt sich m einfacher Weise durch Gleichsetzen der Kettenmatnzen des Übertragers ü mit dem übertrager ü>

i' des Gyrators G1 den Übery _{def Traasistor} J_{1 m}

praktisch vemachrass_?barem

eines

Gemäß der Erfindung wird ein spulenloser übertrager nach Fig.2 durch die Kettenschaltung e.nes I-Matrix-Gyrators mit einem Y-Matrix-Gyrator ver-,virklicht, weil sich hierdurch die bei solchen Scha tungen auftretenden Stabilitätsprobleme in außerordenüich einfacher Weise lösen lassen Z-Matnx Gy-

*₅ en,=r am^chluBpaa ,^ _kehrten

nung m F°™ «J^ _χ !'wirksam, mes am AnschluBpaar _; . _Stabilität -_{Kt es}

Im Hirib .ck auf d« ^ _p. _{§ 3 der}.

beunEinsatz es β _{bd se}._{ner Venvs}

hch,^daß ^nseh u^p induktiv und

S"^cS_JPaar 2, 2' p*-* kapazitiv abgesch.es-

^f ^stellte Ausf^ngsbeisgel zeigt einen vorgeschlagenen Z-Matnx-Gyrator Gl mit dem Eingangsanschlußpaar 1 1' und dem Ausgangsanschlußpaar 21, 2Ί, der über die Koppelkapafiöfc mit dem lediglich schematisch dargestelUen Y-Matrix-Gyrator G 2 in Kette geschaltet ,st Der Gyrator G 2 weist das Eingangsanschlußpaar 12 1 2 und das Ausgangsanschlußpaar 2, 2' auf. Er besteht aus zwei antiparallelgeschalteten spannungsgesteucr-

und

Eungsrichtung keine und die spagg Stromquelle Q 2 in Übertragungsrichtung eine Phasenurnkchr aufweist. .

Der Gyrator Gl weist die Transistoren Tl, i 2 der

Α^ΐοΑ £ _{auch für die} Simulierung hoher Jf^ Hilfe eine, zwe.fachen Dual-

^ _beTondere Bedeutung «1. Zu diesem eine be*mde ^ ^

ität cTanzuschalten, die am Anschluß 12. 1 azität C la _Anschluß 21, 2'1 des Gyrator* dam.t aucn _{küvität erscheint}. Durch er-

^ ^_{dlng mit} Hilfe des Gyrators G1 wird Ä... Λ* -Ρ- - -»„en. „e Beziehung

₌ S±_ el

^se;

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Spulenloser Übertrager, bestehend aus zwei

   in Kette geschalteten erdunsymmetrischen Gyratoren, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Gyrator (Gl) ein Z-Matrix-Gyrator ist, der in an sich bekannter Weise aus einer in beiden Übertragungsrichtungen wirksamen stromgesteuerten Spannungsquelle besteht, die in der einen Übertragungsrichtung keine und in der anderen Übertragungsrichtung eine Phasenumkehr aufweist, und der andere Gyrator (G 2) als Y-Matrix-Gyrator ausgebildet ist, der in an sich bekannter Weise als Antiparallelschaltung zweier spannungsgesteuerter Stromquellen realisiert ist, von denen die eine mit und die andere ohne Phasenumkehr zwischen Eingang und Ausgang geschaltet ist.
2. 2. Spulender Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Gyratorfunktion notwendige Phasenumkehr beim Z-Matrix-Gyrator nicht im Vierpol selbst, sondern an der mit dem einen Anschlußpaar (2, 2') verbundenen Admittanz dadurch vorgenommen ist, daß die beiden Anschlüsse dieses Anschlußpaares in einen Ausgangsanschluß (2) und einen auf virtuellem Bezugspotential liegenden Eingangsanschluß (2') getrennt wird.

   30