DE2211174A1 - Phasenschieber - Google Patents

Description

• Phasenschieber Die Erfindung betrifft einen Phasenschieber zur Erzielung einer symmetrischen Spannung.
• Es sind R-C- bzw. R-L-Phasenbrücken bekannt, die das Problem der Phasenverschiebung bei konstanter Amplitude, zumindest bei hinreichend kleiner Last, zufriedenstellend lösen. Die Phasenbrücken jedoch, wie auch das einfache R-C- oder R-L-Glied, bei dem die Mitte der Speisespannung als Bezugspunkt verwendet wird, gestatten nur Phasenverschiebungen von theoretisch 1800 elektrisch, von denen praktisch kaum 1500 ausnutzbar sind.
• Es ist ebenfalls bekannt, mehrere solcher Anordnungen hintereinander zu schalten, wenn größere Bereiche, z. B. 3600, gewünscht werden. Die bei diesen Anordnungen auftretenden Potentialschwierigkeiten werden dadurch beseitigt, daß man die einzelnen Stufen, z. B. durch flbertrager, galvanisch trennt. Dabei können die übertrager so gestaltet sein, daß' sie die beim einfachen R-C-Glied mit der Mitte der Speisespannung als Bezugspunkt auftretende Spannungshalbierung durch ein entsprechendes Ubersetzungsverhältnis wieder ausgleichen.
• Ferner könnte man die einzelnen Stufen galvanisch trEShen '' v indem man sie kapazitiv koppelt. Soll eine derartige Anordnung jedoch für einen großen Frequenzbereich verwendet werden, so werden die Ubertrager, wenn sie nicht das Frequenzverhalten beeinträchtigen sollen, recht groß. Die kapazitive Kopplung jedoch schränkt den Verstellbereich der Phasenverschiebung ein und führt durch Spannungsteilung in Abhängigkeit von dem gerade eingestellten Widerstandswert der R-C-Eombination zu einer wechselnden Amplitude der Ausgangsspannung. Diese Abhängigkeit wird untragbar, wenn für große Frequenzbereiche die Phasenschieberkondensatoren umgeschaltet werden müssen und dabei ein ungünstiges Verhältnis zu den Koppelkondensatoren auftritt.
• Die Aufgabe besteht daher darin, einen Phasenschieber zur Erzielung einer symmetrischen Spannung zu schaffen, mit dem eine Phasenverschiebung über einen großen Bereich ermöglicht wird, in einem großen Frequenzbereich gearbeitet, bei symmetrischer Eingangsspannung eine ebenfalls symmetrische Ausgangsspannung geliefert, und über den ganzen Verstellbereich eine Ausgangsamplitude erhalten werden kann, die nur von der Eingangsamplitude abhängig ist. Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die zur Phasenverschiebung notwendigen Elemente direkt galvanisch gekoppelt am Ausgang eines symmetrischen Verstärkers liegen, wobei die Verbindung zwischen Phasenstufe und Symmetrierverstärker durch eine Impedanzstufe hergestellt ist.
• Die Erfindung ist im folgenden am Ausführungsbeispiel eines R-C-Phasenschiebers anhand einer Zeichnung dargestellt, läßt sich jedoch entsprechend auch mit einem R-L-Phasenschieber ausführen.
• Die in der Phase zu drehende symmetrische Spannung ist an die Basen von Transistoren 4 und 7 angeschlossen. Die Transistoren 4 und 7 bilden mit Widerständen 1, 2, ?cce; 3, 1 I 6, 8, 9 einen gegengekoppelten symmetrischen Verstärker.
• Die Ausgangsspannung dieses Verstärkers liegt an einer Reihenschaltung, die aus einem Kondensator 10 und einem Widerstand 11 besteht. Der Kondensator 10 ist für die Anpassung an verschiedene Frequenzbereiche in Stufen umschaltbar ausgeführt. Der Widerstand 11 ist veränderlich.
• Seine Größe im Verhältnis zum Kondensator 10 bestimmt für die Jeweilige Frequenz die Größe des Phasenwinkels.
• Der praktisch verwendbare Bereich, der durch änderung des Widerstandes 11 von 0 bis auf sei m Endwert zu erreichen ist, beträgt ca 1500 elektrisch.
• Zwischen dem Kondensator 10 und dem Widerstand 11 ist das Gate eines Feldeffekttransistors 12 angeschlossenO Der Feldeffekttransistor 12 arbeitet als Impedanzstufe auf einen Arbeitswiderstand 13. Der Feldeffekttransistor 12 stellt aufgrund seines hohen Eingangswiderstandes keine Belastung für den Phasenschieber dar. Durch die galvanische Kopplung über den Widerstand 11 liegt das Gate des Feldeffekttransistors 12 auf dem Gleichspannungspotential des Verstärkerausganges. Die phasenverschobene Spannung kann nun am Widerstand 13 niederohmig abgenommen werden. Sie liegt etwa auf dem Gleichspannungspotential des Verstärkerausganges und ist unsymmetrisch. Zur Symmetrierung folgt ein Symmetrierverstärker, bestehend aus Transistoren 18, 19 und Wider ständen 15, 16, 17, 20, 21. Die Ankopplung erfolgt über einen Kondensator 14. Der Symmetrierverstärker ist so ausgelegt, daß seine Ausgangsspannung der Spannung an der Reihenschaltung aus Widerstand 11 und Kondensator 10 in der Amplitude entspricht. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn für größere Phasenwinkel mehrere Stufen hintereinander geschaltet werden sollen.
• Die Ausgangsspannung des Symmetrierverstarkers steuert eine folgende zweite, völlig der ersten entsprechende Phasenschieberstufe mit den Bauelementen 22 ... 33 aus.
• Die Widerstände 11 und 23 sind mechanisch gekoppelt. Damit wird erreicht, daß sich in beiden Stufen jeweils annähern der gleiche Phasenwinkel einstellt. Die Phasenwinkel der einzelnen Stufen addieren sich.
• Bei zweistufiger Anordnung sind ca 3000 verwertbarer Verstellbereich zu erreichen. Wird ein größerer Bereich gewünscht, so ist eine entsprechende Anzahl von Stufen hintereinander zu schalten. Da die Phasenschieberglieder nicht belastet werden, bleibt die Ausgangsspannung über den ganzen Verstellbereich amplitudenkonstant.
• Der Phasenschieber ist also galvanisch mit dem Gate eines Feldeffekttransistors verbunden, wodurch keine Beeinflussungen des Phasenschiebers durch Basisströme, Vorspannungen oder dergleichen auftreten können. Der Feld effekttransistor arbeitet als Impedanzstufe, wodurch am Arbeitswiderstand die phasenverschobene Spannung, nunmehr unsymmetrisch, abgenommen werden kann. Sie liegt auf dem Ausgangspotential des Verstärkers. An dieser Stelle kann nun, ohne die eingangs erwähnten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, direkt oder kapazitiv auf einen Symmetrierverstärker gekoppelt werden. Dieser ist in seiner Verstärkung so bemessen, daß an seinem Ausgang die gleiche Amplitude vorhanden ist, wie am Eingang des Phasenschiebers. Es kann eine beliebige Anzahl dieser Stufen hintereinander geschaltet werden.
• 4 Seiten Beschreibung 7 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Fig.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Phasenschieber zur Erzielung einer symmetrischen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Phasenverschiebung notwendigen Elemente direkt galvanisch gekoppelt am Ausgang eines symmetrischen Verstärkers liegen, wobei die Verbindung zwischen Phasenstufe und Symmetrierverstärker durch eine Impedanzstufe hergestellt ist.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der Phasenstufe anstehende unsymmetrische phasenverschobene Spannung zur Symmetrierung einem Symmetrierverstärker zugeführt ist, wobei der Spannungsverlust ausgeglichen wird.

3. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Impedanzstufe ein Feldeffekttranistor verwendet ist.

4. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gate des Feldeffekttransistors auf dem Gleichspannungspotential des vorhergehenden Verstärkerausganges liegt.

5. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren umschaltbar sind.

6. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beliebig viele Stufen nach Anspruch 1 hintereinander schaltbar sind.

7. Phasenschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Widerstände der einzelnen Stufen mechanisch miteinander gekoppelt sind.