DE2202501C3 - Aus negativen Widerständen bestehender Vierpol zur reflexionsarmen Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung - Google Patents

Description

3. Vierpol nach Anspruch 2, dadurch gekenn- verstärker vorgesehen sind.

zeichnet, daß das zweite aktive Element an die 40 Durch diese Maßnahmen wird der Vorteil ei.eicht,

Sekundärwicklung (252) eines weiteren Übertra- daß die Verstärkung des Vierpols bei unveränderlich

gers (25) angeschlossen ist. dessen Primärwick- bleibenden Wellenwiderständen an den beiden Seiten

lung (251) über einen Kondensator (24) quer zur dieses Vierpols und unter Wahrung einer hohen Sta-

Zweidrahtleitung geschaltet ist. bilität zur Entdämpfung verschiedener Leitungslän-

4. Vierpol nach einem der vorhergehenden 45 gen mit einfachen Mitteln sicher eingestellt werden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wei- kann.

tere Impedanz (13) und die eine positive Rück- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

kopplung bewirkende Rückkopplungsimpedanz werden nachstehend an Hand der bekannten Prin-

(12) des Operationsverstärkers (10) des ersten zipdarstellung nach Fig. 1 und an Hand des in

aktiven Elements bzw. der ersten aktiven EIe- 5° F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher er-

mente jeweils derart zusammengesetzt und be- läutert.

messsen ist, daß ihr frequenzabhängiger Tmpe- Zur Realisierung eines aus negativen Widerständen

danzverlauf annähernd proportional zu dem fre- bestehenden Vierpols zur reflexionsfreien Dämpfungs-

quenzabhängigen Impedanzverlauf des Längswi- verminderung einer Zweidrahtleitung kann man

derstandes der Zweidrahtleitung in dem zu ent- 55 grundsätzlich von den verschiedensten symmetrischen

dämpfenden Frequenzbereich ist und daß die wei- Dämpfungsgliedem ausgehen, deren leistungsver-

tere Impedanz (23) und die eine positive Rück- zehrende Widerstände sodann durch leistungserzeu-

kopplung bewirkende Rückkopplungsimpedanz gende negative Widerstände des gleichen absoluten

(22) des Operationsverstärkers (20) des zweiten Betrages ersetzt werden müssen. Sehr geeignet hier-

bzw. der zweiten aktiven Elemente jeweils derart 60 für ist /.. B. die nachstehend erläuterte Brücken-T-

zusammensetzt und bemessen ist, daß ihr fre- Schaltung.

quenzabhängiger Impedanzvcrlauf annähernd Fig. 1 zeigt die bekannte Brücken-T-Schaltung

proportional zu dem frequenzabhängigen Impe- mit einem Längswiderstand Zl, einem Querwider-

danzverlauf des Quenviderstandes der Zweidraht- stand Z2 und einer Symmelriedrossel. Der beider-

leitung in dem zu entdämpfenden Frequenzbe- 65 seitige Wellenwiderstand Z ergibt sich hierbei zu
reich ist.

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und das Übertragungsmaß g beträgt d. h., daß auch bei Leerlauf einer oder beider der

I τ Izi Übertragungsrichtungen der Doppelleitung keine

^{1 +} '·> I/^7~) Selbsterregung eintritt, da in diesem Fall die geger-

g = a + jb = In -■ -J koppelnde Wirkung der Rückkopplungsimpedanz 11

1 -i Izi 5 die positiv rückkoppelnde Wirkung der Rückkopp-

1 ~ — I/ —- lungsimpedanz 12 übersteigt.

' Bei dem Operationsverstärker 20 ist die (Minus-)

Wie bereits eingangs erwähnt, ist es bekannt, die Eingangsklfimme 201 über die weitere Impedanz 23

Widerstände Zl und Z 2 mit Hilfe-aktiver Elememe mit dem Bezugs- bzw. Nullpotential verbunden. Die

als negative Widerstände derart auszubilden, daß ein io (Plus-)Eingangsklemme 202 des Operationsverstär-

symmetrischer Vierpol mit dem gleichen Wellenwi- kers 20 weist wechselstrommäßig gegenüber dem Be-

derstand Z, jedoch einem negativen Übertragungsmaß zugs- bzw. Nullpotential den gewünschten negativen

entsteht, wodurch eine entsprechende reflexionsfreie Querwiderstand auf. Die Klemme 202 ist daher an

Verstärkung in beiden Übertragungsrichtungen be- das eine Wicklungsende der Sekundärwicklung 252

dingt ist. 15 angeschlossen, deren anderes Wicklungsende mittels

F i g. 2 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungs- der Zenerdiode 26 mit dem Nullpotential verbunden

beispiel, bei dem zum Zweck der gleichmäßigen Ver- ist. Die Zenerdiode 26 erzeugt zusammen mit dem

teilung des negativen Längswiderstandes auf die bei- Vorwiderstand 27, welcher an die negative Batterie-

den Adern der Übertrager 15 vorgesehen ist, dessen spannung — UB angeschlossen ist, die für die

niittelangezaptte Primärwicklung 151-152 längs in ao Klemme 202 des Operationsverstärkers 20 notwen-

die eine Ader 1-3 und dessen weitere mittelange- dige Gleichvorspannung.

zapfte Primärwicklung 153-154 längs in die andere Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung mit

Ader 2-4 der zu entdämpfenden Zweidrahtleitung dem Operationsverstärker 20 hat die Eigenschaft, daß

eingeschaltet ist. An der Sekundärwicklung 155 liegt der erzeugte negative Querwiderstand kurzschlußsta-

sodann der durch das aktive Element mit dem Ope- 25 bil isi, d. h., daß auch bei Kurzschluß einer oder bei-

rationsverstärker 10 realisierte negative Längswider- der der Übertragungsrichtungen der Doppelleitung

stand an. keine Selbsterregung eintritt, da in diesem Fall die

Der negative Querwiderstand wird durch das ak- gegenkoppelnde Wirkung der Rückkopplungsimpe-

tive Element mit dem Operationsverstärker 20 reali- danz 21 die positiv rückkoppelnde Wirkung der

siert, welches an der Sekundärwicklung 25'i des wei- 30 Rückkopplungsimpedanz 22 übersteigt,

teren Übertragers 25 anliegt, dessen Primärwicklung Die weitere Impedanz 23 des Operationsverstär-

251 in Reihe mit dem Trennkondensator 24 quer zur kcrs 20 besteht aus einer Scrienschaltung des ohm-

Übertragungsrichtung liegt und die Mittelanzapfung sehen Widerstandes 231 der Kapazität 232 und der

der Wicklung 151-152 und die Mittel anzapfung der Induktivität 233, mit welcher die Streuinduktivität

weiteren Wicklung 153-154 des Übertragers 15 ver- 35 des Übertragers 25 kompensiert werden kann. Wei-

bindet. tcrhin besteht die (eine positive Rückkopplung bewir-

Jcder der beiden Operationsverstärker 10 und 20 kende) Rückkopplungsimpedanz 22 aus einer Serier.-

enthält zwei Eingangsklemmen 101 und 102 bzw. schaltung des ohmschen Widerstandes 221 und der

201 und 203, die je über eine Rückkopplungsimpe- Kapazität 222. Die beiden Kapazitäten 222 und 232

danz 11, 12 bzw. 21, 22 mit der Ausgangsklemmc 40 bewirken jeweils eine Gleichstromtrennung, haben

103 bzw. 203 des zugehörigen Operationsverstärkers aber zudem die Eigenschaft, daß mit ihnen der Fre-

10 bzw. 20 verbunden ist. Dabei wirken die Rück- quenzgang der Rückkopplungsimpedan? 22 bzw. der

kopplungsimpedanzen 11 und 21 jeweils im gegen- weiteren Impedanz 23 derart beeinflußt werden kann,

koppelnden Sinn, da jede von ihnen an eine (Minus-) daß der frequenzabhängige Impedanzverlauf des er-

Eingangsklemme 101 bzw. 201 angeschlossen ist, zu 45 zeugten negativen Querwiderstandes annähernd pro-

dessen Ki¹ igangssignal das Ausgangssignal an dem je- portional zu dem frequenzabhängigen Impedanzver-

weiligen Ausgang 103 bzw. 203 in Gegenphase liegt. lauf des Querwiderstandes der Zweidrahtleitung in

Die Rückkopplungsimpedanzen 12 und 22 dagegen dem zu entdämpfenden Frequenzbereich ist.

wirken im positiv rückkoppelnden Sinn, da das jewei- Bei dem Operationsverstärker 10 besteht die wei-

lige Ausgangssignal zu dem Eingangsignal der (Plus-) 50 tere Impedanz 13 aus einer Parallelschaltung des

Eingangsklemme 101 bzw. 202 gleichphasig ist. . ohmschen Widerstandes 131 und der Kapazität 132.

Bei dem Operationsverstärker 10 ist die (Plus-) Dieser Parallelschaltung ist weiterhin eine Induktiyi-Eingangsklemme 102 über die weitere Impedanz 13 tat 133 in Serie geschaltet, mit welcher die Streuinmit WechsclMromnullpotential und einem bestimmten duktivität des Übertragers 15 kompensiert werden Gleichpotential verbunden, welches durch die ein- 55 kann. Weiterhin besteht die (eine positive Rückkoppseitig geerdete Z-Diode 16 und den mit der negati- lung bewirkende) Rückkopplungsimpedanz 12 aus ven Batteriespannung — UB verbundenen Vorwider- einer Serienschaltung des ohmschen Widerstandes stand 17 erzeugt ist. Die andere, nämlich die (Minus-) 121 und der Kapazität 122. Die Kapazität 122 be-Eingangsklemme 101 des Operationsverstärkers 10 wiikt eine Gleichstromtrennung. Zudem haben die weist wechselstrommäßig gegenüber dem Bezugs- 60 Kapazitäten 122 und 132 jeweils die Eigenschaft, daß bzw. Nullpotential den gewünschten negativen Längs- mit ihnen der Frequenzgang der Rückkopplungsimwiderstand auf. Die Klemme 101 ist daher an das pedanz 12 bzw. der weiteren Impedanz 13 derart beeine Wicklungsende der Sekundärwicklung 155 ange- einflußt werden kann, daß der frequenzabhängige schlossen, deren anderes Wicklungsende mittels des Impedanzverlauf des erzeugten negativen Längswi-Kondensators 14 auf Nullpotential liegt. 65 derstandes annähernd proportional zu dem frequenz-

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung mit dem abhängigen Impedanzverlauf des Längswiderstandes

Operationsverstärker 10 hat die Eigenschaft, daß der der Zweidrahtleitung in dem zu entdämpfenden Fre-

erzeugte negative Längs widerstand leerlaufstabil ist, quenzbereich ist.

Schließlich sind Mittel zur gleichzeitigen Einstellbarkeit je einer Rückkopplungsimpedanz der Operationsverstärker vorgesehen. Vorteilhafterweise sind die beiden je eine negative Rückkopplung bewirkenden 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 (2)

Patentansorüche· Die Erfindung betrifft einen aus negativen Wideren pru ständen bestehenden Vierpol mit mindestens einem

1. Aus negativen Widerständen bestehender einen oder mehrere negative Längswiderstände erVierpol mit mindestens einem einen oder mehrere zeugenden ersten aktiven Element und mindestens negative Längswiderstände erzeugenden ersten 5 einem einen oder mehrere negative Querwiderstände aktiven Element und mindestens einem einen erzeugenden zweiten aktiven Element zur reflektions- oder mehrere negative Querwiderstände erzeugen- armen Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtden zweiten aktiven Element zur reflexionsarmen leitung.

Dämpfungsverminderung einer Zweidrahtleitung, Ein Verstärker der vorstehend beschriebenen Art

dadurch gekennzeichnet, daß jedes ak- io wird in der Literatur auch NLT-Verstärker genannt tive Element einen Operationsverstärker (10, 20) und ist z. B. aus den Unterrichtsblättern der deutmit zwei Eingangsklemmen enthält, die je über sehen Bundespost 1957 Nr. 11 und 12, S. 149 bis eine Rückkopplungsimpedanz (11, 12; 21, 22) 154, bekannt

mit der Ausgangsklemme (103; 203) des Opera- Weiterhin ist es aus dem Buch von Tietze und

tkmsverstärkers verbunden ist, von denen die eine 15 Schenk: Halbleiterschaltungstechnik, erschienen Eingangsklemme (102; 2Oi) über eine weitere 1969 im Springer-Verlag, insbesondere aus dem Ab-Lmpedanz (13; 23) mit dem Bezugspotential des schnitt »Der NIC (Negative Impedanz Converter)« Operationsverstärkers verbunden ist, während die S. 169 bis 174, bekannt, zur Herstellung eines negaandere Eingangsklemme (101; 202) gegenüber tiven Widerstandes einen positiv und negativ rückdem Bezugspotential des Operationsverstärkers 20 gekoppelten Operationsverstärker zu verwenden,
den jeweiligen negativen Widerstand aufweist, Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus negativen

und daß Mittel zur gleichzeitigen Einstellbarkeit Widerständen bestehenden Vierpol (NLT-Verstärker) je einer Rückkopplungsimpedanz der Operations- der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich verstärker vorgesehen sind. für die verschiedenen Einsatzfälle bei der reflexions-

2. Vierpol nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 freien Dämpfungsverminderung von Zweidrahtleizeichnet, daß die Sekundärwicklung (15S) eines tungcn besonders gut eignet.

Übertragers (15) mit einer mittelangezapften Pri- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, märwicklung (151,152) längs eingeschaltet in die daß jedes aktive Element einen Operationsverstärker eine Ader der Zweidrahtleitung und Vorzugs- mit zwei Eingangsklemmen enthält, die je über eine weise mit einer weiteren mittelangezapfien Pri- 30 Rückkopplungsimpedanz mit der Ausgangsklemme märwicklung (153, 154) längs eingeschaltet in die des Operationsverstärkers verbunden ist, von denen andere Ader der Zweidrahtleitung an ein einziges die eine Eingangsklemme über eine weitere Impedanz erstes aktives Element angeschlossen ist und ein mit dem Bezugspotential des Operationsverstärkers einziges zweites aktives Element quer zur Zwei- verbunden ist, während die andere Eingangsklemme drahtleitung an die M'üelanzapfung der Primär- 35 gegenüber dem Bezugspotential des Operationsverwicklung bzw. zwischen die Mittelanzapfungen stärkers den jeweiligen negativen Widerstand aufder Primärwicklungen des Übertragers ange- weist, und daß Mittel zur gleichzeitigen Einstellbarschlossen ist. keit je einer Rückkopplungsimpedanz der Operations-