DE2206350C3 - Dämpfungsanordnung - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungsanordnung, gebildet aus einem ersten, zwischen einem Eingang und einem Ausgang verteilten Widerstand und einem zweiten, zwischen Ausgang und Erde liegenden Widerstand und aus dem verteilten Widerstand bo benachbart angeordneten Leiterebenen zur Bildung von Kompensationskapazitäten.

Dämpfungsanordnungen der vorgenannten Art sind aus der US-PS 34 49 697 bekannt. Derartige Dämpfungsanordnungen bestehen aus Pl-Gliedern mit einem verteilten Widerstand zwischen Eingang und Ausgang im Längszweig sowie Widerständen in den Längszweigen auf der Eingangs- und der Ausgangsseite des verteilten Widerstandes. Eine dem verteilten Widerstand benachbarte Leiterebene bildet eine Nebenschlußkapazität, so daß die Dämpfung bei tiefen Frequenzen durch die Widerstände und bei hohen Frequenzen durch die einen Zweig kleiner Impedanz gegen Masse bildende Nebenschlußkapazität zustande kommt Die Nebenschlußkapazität kompensiert die die Dämpfung aufhebende Wirkung einer durch Schalterkontakte bedingten Reihenkapazität zwischen Eingang und Ausgang. Bei einer derartigen Ausbildung einer Dämpfungsanordnung ist aber der Nachteil gegeben, daß die Dämpfungswirkung der Widerstände mit zunehmend größer werdender Frequenz in den Hintergrund tritt, weil wenigstens ein Teil der Widerstände im PI-Glied bei hohen Frequenzen durch die Nebenschlußkapazität praktisch kurzgeschlossen wird. Ein solches PI-Glied hat im nutzbaren Frequenzbereich unterschiedliches Dämpfungsverhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfungsanordnung der in Rede stehenden Art mit in einem weiten Frequenzbereich gleichförmigen Dämpfungsverhalten anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Dämpfungsanordnung der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

eine erste Leiterebene, welche im Abstand von einem Eingangsteil des ersten Widerstandes verläuft und eine Vielzahl von ersten verteilten Kapazitäten zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Eingangsteils des ersten Widerstandes bildet, eine zweite Leiterebene, welche im Abstand von einem Ausgangsteil des ersten Widerstandes verläuft und eine Vielzahl von zweiten verteilten Kapazitäten zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Ausgangsteils des ersten Widerstandes bildet, und eine Kapazität zwischen sich und der ersten Leiterebene bildet,

eine dritte geerdete Leiterebene, welche auf der von der ersten und zweiten Leiterebene abgewandten Seite im Abstand sowohl vom Eingangsteil als auch vom Ausgangsteil des ersten Widerstandes verläuft und eine Vielzahl von dritten verteilten Kapazitäten zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Eingans- und Ausgangsteils des ersten Widerstandes bildet,

und eine Bemessung des Abstandes der Leiterebenen von dem verteilten Widerstand derart, daß der über benachbarte verteilte Widerstandsabschnitte des ersten Widerstandes fließende Serienstrom groß gegen den Nebenschlußstrom ist, der über zwei verteilte Kapazitäten fließt, die am Verbindungspunkt der benachbarten Widerstandsabschnitte liegen und eine der dritten Kapazitäten sowie eine der ersten oder zweiten Kapazitäten umfassen.

Die erfindungsgemäße Dämpfungsanordnung eignet sich insbesondere zur Änderung der Verstärkung eines Vertikalverstärkers einer Kathodenstrahlröhre, da sie eine extrem breitbandige Frequenzcharakteristik im Bereich von der Frequenz Null bis 1000 Megahertz und eine große Dämpfung von größer 1000 zu 1 besitzt

Die verteilten Kapazitäten zwischen dem verteilten Widerstand und den Leiterebenen besitzen kleine Werte, so daß der über zwei benachbarte Serienwiderstände fließende Serienstrom groß gegen den Nebenschlußstrom ist, welcher über die beiden, an den Verbindungspunkt dieser benachbarten Widerstände angeschalteten verteilten Kapazitäten fließt Wenn der genannte Nebenschlußstrom beispielsweise kleiner als

5% des Serienstroms ist, so besitzt die Gesamtanordnung eine Frequenzcharakteristik, welche von Null bis etwa 1000 MHz reicht

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß den F i g. 1 s and IA näher erläutert

Die Fig. 1 und IA zeigen tin Schaltbild der Ausführungsform der Dämpfungsanordnung.

Die Dämpfungsanordnung gemäß Fig. 1 und IA besitzt einen Serienwiderstand 120, dessen Widerstand gleichförmig Ober seine Länge verteilt ist Daraus ergibt sich eine Vielzahl von verteilten Widerständen 120, welche zwischen einen Eingang 122 und einen Ausgang 124 geschaltet sind Für eine Dämpfung von 10:1 besitzen die neun in Serie geschalteten verteilten is Widerstände 120 einen Widerstandswert von 100 kOhm, was zu einem Gesamtserien widerstand von 900 kOhm führt Ein aus drei verteilten Widerständen gebildeter Nebenschlußwiderstand 126 is* zwischen den Ausgang des Serienwiderstandes und Erde geschaltet Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Gesamt-NebenschluBwiderstand einen Widerstandswert von 111,1 kOhm, so daß jeder verteilte Widerstand 126 einen Wert von 37,033 kOhm besitzt Es ist zu bemerken, daß der verteilte Serienwiderstand 120 und der verteilte Nebenschlußwiderstand 126 durch Widerstandsschichten auf einem isolierenden Substrat, beispielsweise einer Keramikplatte, gebildet werden. Eine variable Normierkapazität 128 mit Kapazitätswerten von 2ß bis 7,7 pF ist zwischen den Eingang des Serienwiderstandes und Erde geschaltet, wobei ciurch die Leitung zwischen dieser Kapazität und Erde eine verteilte Induktivität 130 mit einem Induktivitätswert von HnH gebildet wird. Ebenso besitzt die die Eingangsklemme 122 und den Eingang des Serienwider-Standes verbindende Leitung eine verteilte Induktivität 132 mit einem Induktivitätswert von 15 nH. Zwischen den Eingang und den Ausgang des Serienwiderstandes 120 ist eine variable Koppelkapazität 134 mit einem Kapazitätswert von 1,7 bis 4,0 pF geschaltet wobei in Reihe zu dieser Kapazität eine Leitungsinduktivität 136 mit einem Induktivitätswert von 12 nH liegt Zwischen das Ausgangsende des Serienwiderstandes 120 und eine Erdklemme 114 ist eine feste Kapazität 138 mit einem Kapazitätswert von 16,7 pF geschaltet Auch in diesem Zweig liegt eine Leitungsinduktivität 142 mit einem Induktivitätswert von 12 nH. Zwischen dem Verbindungspunkt d::s Serienwiderstandes 120 und des Nebenschlußwiderstandes 126 ist über eine Leitungsinduktivität 146 mit einem Induktivitätswert von 12 nH ein Dämpfungswiderstand 144 geschaltet Parallel zu diesem Dämpfungswiderstand 144 liegt eine Verteilerkapazität 148 mit einem Kapazitätswert von 0,045 pF. Parallel zum dritten Verteilungsnebenschlußwiderstand 126 liegt eine verteilte Kapazität 150 mit einem Kapazitätswert von 0,042 pF, während parallel zum zweiten und dritten verteilten Widerstand 126 eine verteilte Kapazität 152 mit einem Kapazitätswert von 0,042 pF liegt

Längs des Serienwiderstandes 120 werden benach- mi bart zum Eingangsteil und zum Ausgangsteil dieses Serienwiderstandes eine erste Leiterebene 154 und eine zweite Leiterebene 156 gebildet Diese Leiterebenen 154 und 156 können durch die Platten der Koppelkapazität 134 gebildet werden. Somit ist die Leiterebene 154 t>i mit der Eingangsklemme 122 und die Leiterebene 156 mit der Ausgangsklemme 124 verbunden, deren Spannungen die Potentiale auf diesen Leiterebenen einstellen. Die erste Leiterebene 154 bildet eine Vielzahl von verteilten Nebenschlußkapazitäten 158 mit einem Kapazitätswert von 0,022 pF zwischen ihr und den verteilten Serienwiderständen des Eingangsteils des Serienwiderstandes. Die zweite Leiterebene 156 bildet eins Vielzahl von zweiten verteilten Nebenschlußkapazitäten 160 mit einem Kapazitätswert von 0,027 pF zwischen ihr und dem verteilten Widerstand des AusgangsteiL des Serienwiderstandes. Im Ausführungsbeispiel mit neun verteilten Serienwiderständen 120 sind vier erste verteilte Kapazitäten 158 jeweils au den Verbindungspunkt des ersten und zweiten Widerstandes, des zweiten und dritten Widerstandes, des dritten und vierten Widerstandes und des vierten und fünften Widerstandes angeschaltet Weiterhin sind vier zweite verteilte Kapazitäten 160 vorhanden, weiche zwischen den Verbindungspunkt des fünften und sechsten Widerstandes, des sechsten und siebten Widerstandes, des siebten und achten Widerstandes und des achten und neunten Widerstandes geschaltet sind. In bezug auf die erste und zweite Leiterebene 154 und 156 befindet sich auf der anderen Seite des Serienwiderstandes 120 eine dritte Leiterebene 162, welche zur Verbindung mit einer Erdebene an eine Erdklemme 163 angeschaltet ist Diese dritte Leiterebene erstreckt sich über die gesamte Länge des Serienwiderstandes. Daher ergeben sich vier verteilte NebenschluBkapazitäten 164 mit einem Kapazitätswert von 0,017 pF zwischen der dritten Leiterebene und den verteilten Widerständen des Eingangsteils des Serienwiderstandes 120 sowie vier weitere verteilte Kapazitäten 166 mit einem Kapazitätswert von 0,015 pF zwischen den verteilten Widerständen des Ausgangsteils des Serienwiderstandes und dieser Leiterebene. Die verschiedenen Werte der Kapazitäten 164 und 166 werden dadurch erreicht, daß der Abstand der Erdebene 162 und des Serienwiderstandes 120 geändert wird.

Aufgrund der extrem kleinen Werte der verteilten Nebenschlußkapazitäten 158,160,164 und 166 sind die über verteilte Kapazitäten 158Λ und 164Λ fließenden Nebenschlußströme /3 und /« sehr viel kleiner — in der Größenordnung von 5% oder weniger — als die Serienströme I\ und k, welche über zwei benachbarte verteilte Widerstände 120Λ und 120ß fließen. Ein Verbindungspunkt 168 dieser Widerstände liegt dabei an den genannten verteilten Kapazitäten. In dem Betriebsfrequenzbereich von der Frequenz Null bis zu 1000 MHz ist daher der über den ersten verteilten Widerstand 120/4 fließende Strom /1 gleich dem über den zweiten verteilten Widerstand 120ß fließenden Strom I₂. Die verteilten Kapazitäten besitzen daher keinen ins Gewicht fallenden Effekt hinsichtlich einer Begrenzung der Hochfrequenzcharakteristik unterhalb 1000 MHz. Dieser Zusammenhang des über die verteilten Kapazitäten fließenden Nebenschlußstroms, der 5% oder weniger des über die Serienwiderstände Hießenden Serienstroms ist, bleibt längs des gesamten Serienwiderstandes erhalten. Auch wenn die Nebenschlußströme nicht abgeglichen sind, d.h. wenn der Strom /3 nicht gleich dem Strom /4 ist, ergibt sich kein merklicher Fehlabgleich zwischen den Serienströmen, d. h. der Strom h bleibt etwa gleich dem Strom h- Im Idealfall soll der Strom /1 genau gleich dem Strom I₂ sein. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der Kapazitätssfom /3 genau gleich dem Kapazitätsstrom /4 ist Dieser Fall ist jedoch aufgrund von Größeneinschränkungen, Herstellungstoleranzen usw. nicht erreichbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel betragen die Nebenschlußströme /3 und /4 etwa 5% der Serienströme /1 und I₂.

Wie oben angegeben, werden die Serienwiderstände 120 und die Nebenschlußwiderstände 122 längs den Leiterebenen 154, 156 und 162 als Schichten aus Widerstandsmaterial und leitendem Material auf einem keramischen Substrat gebildet. Zusätzlich zu diesen verteilter. Komponenten werden die realen Kapazitäten 128, 134 und 138 mit Ausnahme der Regler für die variablen Kapazitäten 128 und 134 ebenfalls durch eine leitende Schicht auf dem keramischen Substrat gebil Insgesamt ergibt sich damit eine Hybrid-Dämpfung: Ordnung aus verteilten und realen Komponen welche einen extrem kompakten Aufbau besitzt durch Einstecken montiert werden kann. Damit wird leichter Ersatz für eine Erneuerung oder Änderung Dämpfungswertes möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Dämpfungsanordnung, gebildet aus einem ersten, zwischen einem Eingang und einem Ausgang verteilten Widerstand und einem zweiten, zwischen s Ausgang und Erde liegenden Widerstand und aus dem verteilten Widerstand benachbart angeordneten Leiterebenen zur Bildung von Kompensationskapazitäten, gekennzeichnet durch

eine erste Leiterebene (154), welche im Abstand von einem Eingangsteil des ersten Widerstandes (120) verläuft und eine Vielzahl von ersten verteilten Kapazitäten (158) zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Eingangsteils des ersten Widerstandes bildet, eine zweite Leiterebene (156), welche im Abstand von einem Ausgangsteil des ersten Widerstandes (*.2O) verläuft und eine Vielzahl von zweiten verteilten Kapazitäten (160) zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Ausgangsteils des ersten Widerstandes bildet, und eine Kapazität (134) zwischen sich und der ersten Leiterebene (154) bildet,

eine dritte geerdete Leiterebene (162), welche auf der von der ersten und zweiten Leiterebene (154, 156) abgewandten Seite im Abstand sowohl vom Eingangsteil als auch vom Ausgangsteil des ersten Widerstandes (120) verläuft und eine Vielzahl von dritten verteilten Kapazitäten (164, 166) zwischen sich und den verteilten Widerstandsabschnitten des Eingangs- und Ausgangsteils des ersten Widerstandes (120) bildet,

und eine Bemessung des Abstandes der Leiterebenen von dem verteilten Widerstand (120) derart, daß der über benachbarte verteilte Widerstandsabschnitte (12OA 12O0Jdes ersten Widerstandes (120) fließende Serienstrom groß gegen den Nebenschlußstrom ist, der über zwei verteilte Kapazitäten (158A 164A) fließt, die am Verbindungspunkt der benachbarten Widerstandsabschnitte (120A HOB) liegen und eine der dritten Kapazitäten (164, 166) sowie eine der ersten oder zweiten Kapazitäten (158 oder 160) umfassen.

2. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußstrom im Arbeitsfrequenzbereich kleiner als 5% des Serienstromes ist.

3. Dämpfungsanordnung nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leiterebene (156) über eine zweite Koppelkapazität (138) an Erde gekoppelt ist.