DE2340589C3 - Vierpol-Netzwerkschaltung zur Kompensation von Störkapazitäten - Google Patents

Description

Dabei ergibt sich die Gesamtkapazität Cges aus der Summe der beiden schädlichen Kapazitäten, d. h.

C^m = Cs + Co. Die volle Ausgangsspannung ist nach einer Zeit f « 4 Cges ■ Zo erreicht.

Es sind bereits in diesem Zusammenhang Kompensationsschaltungen bekannt, mit denen sich die zu übertragende Sprungcharakteristik verbessern läßt,

z. B. Kerkhof/Werner: »Fernsehen«, 1954, Philips' Technische Bibliothek. S. 252 bis 255. Die bekannten Schaltungen sind in den Fig.2 bis 4 im einzelnen dargestellt, ßei der Anordnung nach F i g. 2 wird eine Parallelkompensation angewandt, d. h. paral-IeI zu den ebenfalls parallel liegenden, zu kompensierenden Kapazitäten Cs und Cc liegt eine Reihenschaltung aus dem Abschlußwiderstand Zo und einer Induktivität L', die zweckmäßig den Wert Zo² ■ Cs für den Fall Cs = Cg aufweist. F i g. 3 zeigt eine Serienkompensation mit einer Längsinduktivität L und parallel dazu einen Längswiderstand R. Der Abschlußwiderstand Zo liegt parallel zu einer der als Querglieder wirksamen Kapazitäten Cs und Cc. Die zweckmäßige Bemessung der Längsinduktivität U für den Fall Cs = Cc stimmt mit derjenigen für die Induktivität L' der Anordnung nach Fig.2 überein. Fig.4 zeigt schließlich zur Verbesserung der zu übertragenden Sprungcharakteristik eine Kombination zweier Parallelkombinalionen mit einer Serienkompensation. Die Serienkompensation besteht aus einer Längsinduktivität L" und einem parallel dazu liegenden Längswiderstand /?'. Die Parallelkompensation besteht jeweils aus einer Induktivität Lj und einem in Serie dazu liegenden Abschlußwiderstand 2 · Zb als Querglied parallel zur Kapazität Cs bzw. Cc. Dabei ist für den Fall Cs = Cc die Induktivität L· zweckmäßig zu Zo² ■ Cs bemessen. Mit den bekannten Kompensationsschaltungen nach den Fig. 2 bis 4 erhält man überschwingfrei die volle Ausgangsspannung jedoch erst nach einer Zeit t von eiwa2,5bis3 Cges · Zb.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kompensationsschaltung zu schaffen, mit der sich eine wesentlich bessere Übertragung der Sprungcharakteristik, d. h. überschwingfrei eine erheblich kürzere Steig- und Fallzeit bei der Übertragung von Rechteckimpulsen erreichen läßt. Gemäß der Erfindung, die sich auf eine Schaltung der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf beiden Anschluß-

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seilen des Vierpols eine überbrückte T-Schaltung vorgesehen ist, deren Längsghcd durch eine aus zwei in Serie liegenden, gekoppelten Spulenhülsen bestehende Induktivität dargestellt wird, deren an der Vorbindungsstelle der beiden Spulenhälfien angeschlossenes Querglied jeweils eine der beiden /u kompensierenden Kapazitäten und deren Überbrückt'ngsglied ein Kondensator bildet, daß der Wert der Induktivität gleich dem Produkt des Quadrats des Abfichlußwiderstandes und der jeweils zu kompensierenden Kapazität is... daß ία die Verbindung der beiden überbrückten T-Schaltungen durch Seriensehaltung der beiden Induktivitäten und damit auch der da/u jeweils parallel geschalteten Kondensatoren vorgenommen ist und dali der Abschlußwidersland als Querglied an demjenigen linde i<; einer der beiden Induktivitäten angeschlossen ist. das der Verbindungsstelle dieser beiden Induktivitäten abgekehrt ist. Es ist hierbei gleichgültig, auf welcher Seite der zusümmcngcschiiltcien z.we> Filter der AbschJuütwJdersiand angeschlossen ist. Eine noch etwas einfacher ausführbare Schaltung /ur Losung der Aufgabe, insbesondere was die Toleranzbemessung der cm/einen Soh;ilttin!".Hem<*n|n betrifft, besteht darin, dall aul einer Anschlußseite des vii-pols eine überbrückte T-Schallung vorgesehen ist. de. :n Längsglied durch eine aus zwei in Serie legenden, gekoppelten Spulenhälfien bestehende InJuktivitäi dargestellt wird, deren an der Verbindungsteile der beiden Spulenhälfien angeschlossenes Quer; licd eine der beiden zu kompensierenden Kapazitäten und <'cren Überbrückungsglied ein Kondensator bildet, daß der Wert der Induktivität gleich dem Produkt des Quadrats des Abschlußwiderstandes und der zu kompensierenden Kapazität ist, daß die Verbindung zur anderen Anschlußseite des Vierpols über eine einfache iinüberbrückte Induktivität vorgenommen ist und daß der Abschlußwidcrsiand als Querglied an demjenigen Ende der überbrückten Induktivität angeschlossen ist. das der Verbindungsstelle zu unüberbrückien Induktiv tat abgekehrt ist.

Zur Erzielung eines frequenzunabhängigen Wellenwiderstandes des Netzwerkes von der Größe des Abschlußwiderstandes weist der LJbcrbrückungskondensator zweckmäßig eine Kapazität von etwa einem Zwölftel einer der zu kompensierenden beiden Kapaz.itäten auf.

Eine praktisch übcrschwingfreie Sprungcharakleristikübertragung wird erreicht, wenn der Kopplungsfaktor zwischen den beiden Spulenhälften der überbrückten Induktivität etwa 0,5 beträgt.

Weitere Einzelheiten und eine Einsalzmöglichkeit der Erfindung werden an Hand von in vier Figuren dargestellten Schaltungsbeispielen näher crli.utert. Es zeigt

Fig. 5 eine Kompensationsschaltung nach der Erfindung mit zwei überbrückten T-Gliedf rn,

Fig.6 und 7 jeweils eine Kompensationsschaltung nach der Erfindung mit einem überbrückten T-Glied, und

Fig. 8 einen als Modulator geschalteten Leistungsverstärkerzug unter Zwischenschaltung eines Kompensationsnetzwerkes nach der Erfindung.

In F i g. 5 ist ein Kompensationsneizwcrk nach der Erfindung unter Einbeziehung einerseits der Ausgangskapazität Cs eines zwischen dem Anschluß 1 u id Masse mit seinen Ausgangsklemmen liegenden Breitbandverstärkers und andererseits der Eingangskapazität CY; eines zwischen dem Abschluß 2 und Masse liegenden

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Verbrauchers dargestellt. Dem EingangsanschliAi 1 wird ein Strom J(i) in Form einer Sprjngcharakterisiik eingegeben, während /wischen dem Ausgangsanschluß 2 und Masse die durch das Kompensationsnetzwerk verarbeitete Sprungcharakteristik U(t) ansteht. Außerdem sollen die beiden zu kompensierenden Kapazitäten Cs und Ci. etwa gleich sein. Diese Voraussetzungen gelten auch für die Ausführungsbeispiele nach Fig. b und 7 und werden bei dcsLcn späterer Beschreibung zugrundegelegt. Die Schaltung nach F i g. 5 besteht aus zwei gleichen, zusammengeschalteten und überbrückten T-Gliedern. Das Längsglied wird durch eine aus zwei gekoppelten, in Serie geschalteten Spulenhälften L besiehende Induktivität L\ gebildet, während das Überbrückungsschaltelement ein Kondensator Cl ist. OiT Lingangsanschluß I einerseits und der Ausgangsanschluli 2 andererseits liegt an der Verbindungsstelle der beiden Spulenhälften L Das Qiierglied des einen T-Gliedes wird durch die Kapazität Cs und das Querglied des anderen T-Gliedes durch die Kapazität (Y; gebildet. Der hochohmige Abschlußwidersland Zu liegt als Qiierglied an demjenigen Ende der rechten Induktivität /.1. das der Verbindungsstelle zur linken Induktivität l.\ abgekehrt ist. Mil gleich gutem LrIOIp kann der Abschlußwidersland Za auch an tier enis.pre chenden Stelle der linken Induktivität liegen, /ur Liieichung eines überschwinguiigsfreien Anstiegs der Sprungcharakleristik besteht zwischen den beiden Spulenhälfien L der beiden Induktivitäten /. der Kopplungsfaktor A = 0,5. Außerdem beträgt die Über brückungskapazitäl Ci etwa ein Zwölftel der Kapazitäten Cs bzw. (Y,, so daß cm Irequen/.unabhaiiL'iL'er Wellenwiderstand mit der Größe des Abschlußwider Standes Zu erzielt wird. Die beiden gleich großen Kapazitäten ( 's und (Y, sind Bestandteile der zwei Filter. Beim Anlegen eines Stromes /(1) für / < 0 und /<> liir 1 > 0 wird die volle Ausgangsspannung nach einer Zeil / von etwa 1,7 ■ Q_n ■ Za erreicht, wobei O<-t = 2 · Cv = 2 ■ CY; beträgt. Der Überschwinger ist vernachlässigbar klein. Der Wert der Induktivität /. ist etwa gleich dem Produkt des Quadrats des Abschlullwidcrstandes Za und der Hälfte der Gesamtkupa/itäi

Ia = Za"- ■ Cs= Zo² · CY; = '/2

Eine etwas großzügigere Auslegung hinsichtlich der Tolcranzbemessungcn der einzelnen Schaltungselemente ist durch die Kompensationsschallungen nach F i g. b und 7 gegeben. Diese beiden Schaltungen weisen nur ein überbrücktes T-Glied auf, dessen Ausbildung und Bemessung denjenigen nach F i g. 5 entspricht. In der Anordnung nach Fig. b liegt das T-Glied mit dem Abschlußwiderstand Zo am AusgangsanschluH 2, während zum Eingangsanschluß 1 hin eine einstellbare, nicht überbrückte Längsinduktivität I.2 vorgesehen ist. In der Anordnung nach F i g. 7 liegt das T-Glied mit dem Abschlußwiderstand Zo am Eingangsanschluß I, während zum Ausgangsanschluß 2 hin eine einstellbare, nicht überbrückte Längsinduktivität Li vorgesehen ist. In der Anordnung nach F ig. 6 wird die Kapazität Cs rnd in der Anordnung nach F i g. 7 die Kapazität (Y, durch die Induktivität L: kompensiert. Bei richtiger Abstimmung der einstellbaren Induktivität L: haben die Schaltungen nach F i g. 6 und 7 praktisch dieselben Eigenschaften wie die Schaltung nach F i g. 5 mit den zwei T-Gliedern. Die volle Ausgangsspannung isl überschwingirei ebenfalls nach einer Zeit t von etw;> 1,7 · Qn · Zm erreicht, wobei C?<·* = Cc;+ Cs ist. Weie'it

bei Ca= CfK-Jl die Kapazität fs um beispielsweise zehn Prozent von der Kapazität Cqn/? ab. so kann in der Schaltung nach I'ig. ti durch eine andere Einstellung der Induktivität /..· die vorher angegebene Anstiegs/eil überschwingfrei erreicht werden. Weicht die Kapazität (V. um beispielsweise 10 Prozent von der Kapazität CfK-Jl bei C N=(V*/2 ab. so ist zweckmäßig die Schaltung nach (^; i g. 7 zu verwenden und dort die einstellbare Induktivität /.? nachzustimmen. Die beiden Anordnungen nach Fig.b und 7 weisen gleiche Übertragungseigenschaften auf.

I" ig. 8 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die Koni pensationsschaltungen nach den Fig. 5 bis 7 bei einem Modulator. }^:.'m mit einer Wanderfeldröhre 3 ausgerüsteter Leistungsverstärker soll an seiner Modulationsanode Ct mit Rechleckimpulsen getastet werden, deren Steig- und Fallzcilen möglichst kur/. und deren Böden übcrschwing- und dachschrägenfrei sein sollen. Hierzu werden einer Breitbandverstärkerröhre 4 über einen kapazitätsarmen Differenzicrungstransformator 5 und einen folgenden bistabilen Multivibrator 6 Rechtcckimpulse 7 zugefünrt. Am Ausgang des Dilieienzierungs Iranslormators 5 stehen Nadelimpulse 8 an. aus denen der Multivibrator f> KechteckimpuKe mit sehr kurzen Sieig- und l-'allzeiten erzeugt. In der Röhre 4 werden

s diese Impulse stark verstärkt und über ein Kompensationsiiel/werk 9 an die Modulationsanode Ci- der Wanderfeldröhre 3 gelegt. Das zwischen den Anschlüssen 1 und 2 anschaltbare Kompensationsnetzwerk ^l). für das die Schaltungen nach Cig. 5. b oder 7 verwendet

ίο werden können, kompensiert die schädliche Kapazität C \ am Ausgang des Breitbandverstärkers mit der Röhre 4 und die schädliche Kapazität Ct: am V.ingang ties Verbrauchers. Die Heizung. Steuergiiler- und Schirmgitterspannung der Röhre 4 werden zur Erzielung eines niedrigen Kapazitätswertes (\ zweckmäßig über einen kapaziiäisarmen Transformator erzeugt, so daß die Bedingung Cs -- ('(.zumindest angenähert eingehalten werden kann. Um die im Kompensalionsnelzw erk 9 abgenommene Leistung gering zu hallen, ist dieses mit einem relativ hochohmigen Abschlußwiderstand Zv abgeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mit einem hochohmigen Abschlußwiderstand versehene, bilateral einsetzbare Vierpol-Netzwerkschaltung zur Kompensation der Ausgangskapazität einer Breitbandverstärkerstufe und der etwa gleich großen Eingangskapazität eines nachgeschalteten Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Anschlußseiten (1 und 2) des Vierpols eine überbrückte T-Schaltung vorgesehen ist, deren Längsglied durch eine aus zwei in Serie liegenden, gekoppelten Spulenhälften (L) bestehende Induktivität (Li) dargestellt wird, deren an der Verbindungsstelle der beiden Spulenhälften (L) angeschlossenes Querglied jeweils eine der beiden zu kompensierenden Kapazitäten (Cs, Cc) und deren Überbrückungsglied ein Kondensator (C 1) bildet, daß der Wert der lnduktivitätr (Lt) etwa gleich dem Produkt des Quadrats des Abschlußwiderstandes (Zo) und der jeweils zu kompensierenden Kapazität (Cs, Cg) ist, daß die Verbindung der beiden überbrückten T-Schaltungen durch Serienschaltung der beiden Induktivitäten (Li) und damit auch der dazu jeweils parallel geschalteten Kondensatoren (Cl) vorgenommen ist und daß der Abschlußwiderstand (Zo) als Querglied an demjenigen Ende einer der beiden Induktivitäten (L\) angeschlossen ist, das der Verbindungsstelle dieser beiden Induktivitäten (Li^ abgekehrt ist

2. Mit einem hochohmigen Abschlußwiderstand versehene, bilateral einsetzbare Vierpol-Netzwerkschattung zur Kompensation der Ausgangskapazität einer Breitbandverstärkerütufe und der etwa gleich großen Eingangskapazität eines nachgeschalteten Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Anschlußseite (1 oder 2) des Vierpo's eine überbrückte T-Schaltung vorgesehen ist, deren Längsglied durch eine aus zwei in Serie liegenden, gekoppelten Spulenhälften (L) bestehende Induktivität (Lx)dargestellt wird, deren an der Verbindungsstelle der beiden Spulenhälften (L) angeschlossenes Querglied eine der beiden zu kompensierenden Kapazitäten (Cs, Cc)und deren Überbrückungsglied ein Kondensator (C\) bildet, daß der Wert der Induktivität (L\) etwa gleich dem Produkt des Quadrats des Abschlußwiderstandes (Zo) und der zu kompensierenden Kapazität (Cs, Cc) ist, daß die Verbindung zur anderen Anschlußseite (2 bzw. 1) des Vierpols über eine einfache unüberbrückte Induktivität (L 2) vorgenommen ist und daß der Abschlußwiderstand (Zo) als Querglied an demjenigen Ende der überbrückten Induktivität (Li) angeschlossen ist, das der Verbindungsstelle zur unüberbrückten Induktivität fL2Jabgekehrt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unüberbrückte Induktivität (Li) einstellbar ist.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungskondensator (Cl) eine Kapazität von etwa einem Zwölftel einer der zu kompensierenden beiden Kapazitäten (Cs, Co)aufweist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsfaktor (Ar) zwischen den beiden Spulenhälften (L) der überbrückten Induktivität (Li^ etwa 0,5 beträgt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem hochohmigen Abschlußwiderstand versehene, bilateral einsetzbare Vierpol-Netzwerkschaltung zur Kompensation der Ausgangskapazität einer Breitband-Verstärkerstufe und der etwa gleich großen Eingangskapazität eines nachgeschalteten Verbrauchers.

Die Ausgangskapazität des Breitbandverstärkers und die Eingangskapazität des Verbrauchers beeinflussen die Steig- und Fallzeit von zu übertragenden Rechteckimpulsen Werden keine Kompensationsschaltungen für diese schädlichen Kapazitäten verwendet, so ergibt sich für das in F i g. 1 dargestellte Ersatzschaltbild, in dem die Ausgangskapazität Cs des Breitbandverstärkers, die Eingangskapazität Cc des Verbrauchers und ein Abschluß widerstand Zo zueinander parallel liegen, ein zeitlicher Verlauf der Ausgangsspannung U(t) bezogen auf den Eingangsstrom j(t) = 0 für t < 0 und )(t)=fi für />0 wie folgt: