DE2202501B2

DE2202501B2 - Aus negativen Widerstanden bestehen der Vierpol zur reflexionsarmen Dampfungs verminderung einer Zweidrahtleitung

Info

Publication number: DE2202501B2
Application number: DE19722202501
Authority: DE
Inventors: Elmar 8911 Windach Kanne
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1972-01-19
Publication date: 1973-10-25
Also published as: NL7300702A; DE2240730C2; CH553517A; DE2202501C3; DE2240730B1; DE2261853A1; DE2261853B2; IT983852B; JPS5716526B2; DE2261853C3; JPS4883750A; ATA39573A; AT325680B; DE2202501A1

Description

Z= |/Z1 Z 2,

und das Übertragungsmaß g betrag'

d. h.. daß auch hei

T\ Leerlauf
der

d. h.. daß auch hei Leerlau £^1^

Übertraauncsnchtungen der Uoppenehu b Selbsterrenuna eintritt, da in diesem Fa 1 die gegen

Zl

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es bekannt, die Widerstände Zl und Zl mit Hilfe aktiver Elemente als nesiative Widerstände derart auszubilden, daß ein svmmetrischer Vierpol mit dem gleichen Wellenwiderstand Z. jedoch einem negativen Übertragungsmaß entzieht, wodurch eine entsprechende reflexionsfreie Verstärkung in beiden Übertraglingsrichtungen bedingi ist.

F i sz. 2 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungs-Ixisricl bei dem zum Zweck der gleichmäßigen Ver-Ij''¹HTsZ des negativen Längswiderstandes auf die beiden Adern der Übertrager 15 vorgesehen ist, dessen miiiekingezapfte Primärwicklung 151-152 längs in die eine Ader 1-3 und dessen weitere mitte'angezapfle Primärwicklung 153-154 längs in die andere Ader 2-4 der zu entdämpfenden Zweidrahtlcitung eingeschaltet ist. An der Sekundärwicklung 155 liegt sodann der durch das aktive Element mit dem Operationsverstärker 10 realisierte negative Längswider-

lunesimpedanz 12 übersteigt. (Minus 1

B- l_m operationsverstärker 20 ,st d,: (Minus )

Eingangsklemme 201 über J= ^^r^_rbJ_nd_c'_n. Die mit dem Bezugs- bzw. Nullpc,ntial^° _rs,_ür_

(Plus-!Eingangsklemme 20- ^ ^P-' , _ß kers 20 west -chselstromrnaß^nüber dun Bc zugs- bzw. NuI potential den g,vunM±t η ^

Querwiderstand auf. Du. Klemme " ,_ς2

das -^Wicklungsende^. ^-^ ^_f

Derne₂ative Querwiderstand wird durch das akthe Element mit dem Operationsverstärker 20 realisiert. welches an der Sekundärwicklung 252 des wei_t,ren Übertragers 25 anliegt, dessen Primärwicklung 251 in Reihe mit dem Trennkondensator 24 quer zur übertraaunasrichtung liest und die Mittelanzapfung der Wicklung 151-152 und die Mittelanzapfung der -_teren Wicklung 153-154 des Übertragers 15 ver-

"Sr der beiden Operationsverstärker 10 und 20 cnthält zwei Ein₂angsklemmen 101 und 102 bzw. 201 und 203, die je über eine Rückkopplungsimpedanz 11. 12 bzw. 21, 22 mit der Ausgangsklemme 103 bzw. 203 des zugehörigen Operationsverstärkers 1«, bzw. 20 verbunden ist. Dabei wirken die Rückkopplunesimpedanzen 11 und 21 jeweils im gegenkoppelnden Sinn, da jede von ihnen an eine (Minus-) Ein»anosklcmme 101 bzw. 201 angeschlossen ist, zu

-^Wicg^ ^

der Zenerdiode 26 mit dem >iullpotentml ver

ist. Die Zenerdiode 26 erzeugt zusammen m dem Vorwiderstand 27. welcher an die negau χ Ba ter* spannung -UB angeschlossen ist, die ao Klemme 202 des Operat,onsv-stark,rs -0 noL«e.. dige Gleichvorspannung . . _dnung mit

Die vorgeschriebene |^!^U".fg°enscha1t. daß

dem Operationsverstärker 20 hat die E. ensci ar

der erzeugte negative Q»«^«^ ^ "odcVbet a₅ Hl i.,t. d. h.. daß auch bei Kur/schluL· «o

grje^^ertra^s^htungen de^ Doppel. ^ ^

gegenkoppelnde>irkung der ^°^^

danz 21 die positiv ruckkoppel

Rückkopplungsimpedanz■-- ^uberstg£_rationsverstär-Die weitere Impedanz 23 des «P^era7j

kers 20 besteht aus ^^

sehen Widerstandes 231 ^

Induktivität 233, mii welcher
Γ

kende) Rück
schaltung

p^danz M aus einer^ Senen-W,derstanden £

schaltung ^
Kapazität 222. Die beide,
bewirken jeweils erne G
aber zudem die E.genschaf»·

quenzgang d" ^Ruc^°PP^luI
weiteren Impedanz 23^ de. art b

daß der ^^^
zeugten negativen

^{u n},_iaben _r Fre-

ΕπΞ werden kann. nHubt weja

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liee Auseangssignal zu dem Eingangsignal der (Plus-) 50 tere 9?f

13 aus

Einianesklemme 102 über die weitere Impedanz 13 mit Wechselslromnullpotential und einem bestimmten Gleichpotential verbunden, welches durch die einscitig geerdete Z-Diode 16 und den mit der negativcn Batteriespannung -UB verbundenen Vorw.derstand 17 erzeugt ist. Die andere, nämlich die (Mmus-) Eingangsklemme 101 des Operationsverstärkers 10 weist wechselstrommäßig gegenüber dem Bezugs- bzw. Nullpotential den gewünschten negativen Langswiderstand auf. Die Klemme 101 ist daher an das dne Wicklungsende der Sekundärwicklung 155 ange-

^ü^s^ ^mittds;^s ges

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einer
121 und

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122 beP _dj

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wirkt eine Gleichstromjennung Kapazitater 122 und 132; ^ewei^iw _k\ _{]u sim}. mit ihnen fr Quenzgang der Ku pp g ^ pedanz 12 bzw. der weiteren lmpead' .

einflußt werden j™ ^aB der r^u^^

ientdämpfenden Pre-

erzeugte negative Längswiderstand leerlaufstabil ist, quenzbere.ch ist

Schließlich sind Mittel zur gleichzeitigen Einstellirkeit je einer Rückkopplungsimpedanz der Operajnsverstärker vorgesehen. Vorteilhafterweise sind e beiden je eine negative Rückkopplung bewirken- :n Rückkopplungsimpedanzen 11 und 21, welche im vorliegenden Fall jeweils durch rein ohmsche Widerstände realisiert sind, durch eine gemeinsame Einstelleinrichtung zur Einstellung der frequenzabhängigen Entdämpfung der Übertragungsleitung veränderbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus negativen Widerständen bestehender Vierpol mit mindestens einem einen oder mehrere negative Längswiderstände erzeugenden ersten aktiven Element und mindestens einem einen oder mehrere negative Querwiderstände erzeugenden zweiten aktiven Element zur rellexionsarmen Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung, dadurch gekennzeichnet, daß jedes aktive Element einen Operationsverstärker (10. 20) mit zwei Eingangsklemmen enthält, die je über eine Rückkopplungsimpcdanz (11. 12; 21. 22) mit der Ausgangsklemme (103; 203) des Operationsverstärkers verbunden ist, von denen die eine Eingangsklemme (102; 201) über eine weitere Impedanz (13: 23) mit dem Bezugspotential des Operationsverstärkers verbunden ist, wahrend die andere Einr ^agsklemme (1Oi; 202) gegenüber dem Bezugspotential des Operationsverstärker= den jeweiligen negativen Widerstand aufweist, und daß Mittel zur gleichzeitigen Einstellbarkeit je einer Rückkopplungsimpedanz der Operationsverstärker vorgesehen sind.

2. Vierpol nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (155) eines Übertragers (15) mit einer mittelangezapften Primärwicklung (151, 152) längs eingeschaltet in die eine Ader der Zweidrahtleitung und vorzugsweise mit einvf weiteren mittelangezapften Primärwicklung (153, 154) längs .ingeschaltet in die andere Ader der Zweidrrhtleitung an ein einziges erstes aktives Element angesch· >ssen ist und ein einziges zweites aktives Element quer zur Zweidrahtleitung an die Mittelanzapfung der Primärwicklung bzw. zwischen die Mittelanzapfungen der Primärwicklungen des Übertragers angeschlossen ist.

3. Vierpol nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite aktive Element an die Sekundärwicklung (252) eines weiteren Übertragers (25) angeschlossen ist, dessen Primärwicklung (251) über einen Kondensator (24) quer zur Zweidrahtleitung geschaltet ist.

4. Vierpol nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Impedanz (13) und die eine positive Rückkopplung bewirkende Rückkopplungsimpedanz (12) des Operationsverstärkers (10) des ersten aktiven Elements bzw. der ersten aktiven Elemente jeweils derart zusammengesetzt und bemesssen ist, daß ihr frequenzabhängiger Impedanzverlauf annähernd proportional zu dem frequenzabhängigen Impedanzverlauf des Längsvviderstandes der Zweidrahtleitung in dem zu entdämpfenden Frequenzbereich ist und daß die weitere Impedanz (23) und die eine positive Rückkopplung bewirkende Riickkopplungsimpedanz (22) des Operationsverstärkers (20) des zweiten bzw. der zweiten aktiven Elemente jeweils derart zusammensetzt und bemessen ist, daß ihr frequenzabhängiger Impedanzverlauf annähernd proportional zu dem frequenzabhängigen Impedanzverlauf des Querwiderstandes der Zweidrahtleitung in dem zu entdämpfenden Frequenzbereich ist.

Die Erfindung betrifft einen aus negativen Widerständen bestehenden Vierpol mit mindesten? einem einen oder mehrere negative Längswiderstände erzeugenden ersten aktiven Element und mindestens einem einen oder mehrere negative Querwiderstände erzeugenden zweiten aktiven Element zur refiektionsarmen Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung.

Ein Verstärker der vorstehend beschriebenen Art

ίο wird in der Literatur auch NLT-Verstärker genannt und ist z. B. aus den Unterrichtsblättern der deutschen Bundespost 1957 Nr. 11 und 12. S. 149 bis 154, bekannt.

Weiterhin ist es aus dem Buch von Tietze und Schenk: Halbleiterschaltungstechnik, erschienen 1969 im Springer-Verlag, insbesondere aus dem Abschnitt »Der NIC (Negative Impedanz Converter)« S. 169 bis 174, bekannt, zur Herstellung eines negativen Widerstandes einen positiv und negativ rückgekoppelten Operationsverstärker zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus negativen Widerständen bestehenden Vierpol (NLT-Verstärker) der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich für die verschiedenen Einsatzfälle bei der reflexionsfreien Dämpfungsverminderung von Zweidrahtleitungen besonders gut eignet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes aktive Element einen Operationsverstärker mit zwei Eingangsklemmen enthält, die je über eine Rückkopplungsimpedanz mit der Ausgangsk'.emme des Operationsverstärkers verbunden ist, von denen die eine Eingangsklemme über eine weitere Impedanz mit dem Bezugspotential des Operationsverstärkers verbunden ist, während die andere Eingangsklemme gegenüber dem Bezugspotential des Operationsverstärkers den jeweiligen negativen Widerstand aufweist, und daß Mittel zur gleichzeitigen Einstellbarkeit je einer Rückkopplungsimpeaanz der Operationsverstärker vorgesehen sind.

Durch diese Maßnahmen wird der Vorteil erreicht, daß die Verstärkung des Vierpols bei unveränderlich bleibenden Wellenwiderständen an den beiden Seiten dieses Vierpols und unter Wahrung einer hohen Stabilität zur Entdämpfung verschiedener Leitungslängen mit einfachen Mitteln sicher eingestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend an Hand der bekannten Prin- ^ipdarstellung nach F i g. 1 und an Hand des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Zur Realisierung eines aus negativen Widerständen bestehenden Vierpols zur rcflexionsfrcien Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung kann man grundsätzlich von den verschiedensten symmetrischen Dämpf ungsgliedcrn ausgehen, deren leistungsverzehrende Widerstände sodann durch leistungserzeugende negative Widerstände des gleichen absoluten Betrages ersetzt werden müssen. Sehr geeignet hierfür ist z. B. die nachstehend erläuterte Brücken-T-Schaltung.

F i g. 1 zeigt die bekannte Brücken-T-Schaltung mit einem Längswiderstand Zl, einem Querwiderstand Zl und einer Symmetriedrossel. Der beiderseitige Wellenwiderstand Z ergibt sich hierbei zu