DE2512459A1

DE2512459A1 - Schaltungsanordnung fuer einen einstellbaren entzerrer

Info

Publication number: DE2512459A1
Application number: DE19752512459
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Schmidt
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1975-03-21
Filing date: 1975-03-21
Publication date: 1976-09-30
Also published as: CH611754A5; FR2305059A1; ATA201176A; AT345900B; SE409070B; GB1508275A; DE2512459B2; JPS51132736A; JPS5721128B2; BE839645A; CA1037135A; FR2305059B1; CA1056469A; IT1058602B; AU1223676A; US4057771A; BR7601690A; SE7602050L

Description

TE KA DE D«i 19.3.1975

FELTEN & GUILLEAUME P75256 - Dr.Schr/Ra.

FERNMELDEANLAGEN GMBH

Schaltungsanordnung für einen einstellbaren Entzerrer

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen einstellbaren Entzerrer.

Zur Entzerrung von Frequenzgangkurven sind Entzerrerschaltungen bekannt, die Anhebungen oder Absenkungen der Amplitudenkurve an beliebigen Stellen des Frequenzbandes ermöglichen; die Entzerreranordnungen enthalten zu diesem Zweck Bedienungselemente, mit denen die Amplitude, die Bandbreite und die Mittenfrequenz einstellbar sind. Bei den zahlreichen bekannten Anordnungen muß mindestens ein Teil der drei Einstellfunktionen mit Stufenschaltern oder Potentiometern vorgenommen werden, weil es die Struktur der Anordnungen nicht anders zuläßt (deutsche Patentschriften 828 258 und 828 717 sowie deutsche Auslegeschriften 1 261 553 und 1 267 261). Die Verwendung von Schaltern und Potentiometern ist aber oft unerwünscht, weil Kontakte zu Betriebsstörungen Veranlassung geben können.

Aus der deutschen Patentschrift 1 805 461 ist eine Schaltungsanordnung für einen einstellbaren Entzerrer bekannt, bei der diese Nachteile bereits vermieden werden. Für Entzerrer, die eine größere Anzahl von resonanzartigen Absenkungen oder Anhebungen haben sollen, ergibt diese Schaltung jedoch eine ziemlich große Grunddämpfung. Ferner muß die speisende Quelle einen kleinen Innenwiderstand haben, damit die Belastung mit den dort verwendeten Differentialkondensatoren keinen unerwünschten Frequenzgang erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entzerrerschaltung anzugeben, in der zur Einstellung der Höhen und Frequenzlagen der Absenkungen bzw. der Anhebungen kontaktfreie Einstellelemente verwendet werden können, eine geringe Grunddämpfung ohne aktive Zwischenstufen erzielbar ist und bei der die Speisequelle nicht unbedingt einen sehr kleinen Innenwiderstand haben muß.

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Die Lösung dieser Aufgabe und ihre zweckmäßige WeiterbÜ7 dung sind in den Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung und ihre Wirkungsweise werden anhand der Figuren im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel in der einfachsten Form.

Fig.2 zeigt eine Abwandlung, bei der die Übertragung des frequenzunabhängigen Anteils des Eingangssignals zum Ausgang mittels einer Gabelschaltung erfolgt.

Fig.3 zeigt eine. Abwandlung der Fig. 2, bei der der Eingangswiderstand der Schaltung reell wird.

Fig.4 zeigt eine Anordnung, bei der unter Verwendung von zusätzlichen Abgriffen am Eingangsübertrager und eines zusätzlichen Übertragers im Brückenzweig der Gabelschaltung eine vorteilhafte Anpassung der Schaltung an gegebene Kapazitätswerte der verwendeten Differentialkondensatoren möglich ist.

Fig. 5 stellt eine Variante dar, bei der die einstellbaren Glieder durch Gabelschaltungen besonders gut voneinander entkoppelt sind.

In Fig.1 wird das Eingangssignal Ue der Primärwicklung 1, 1· eines symmetrischen Übertragers Ü zugeführt. An der Sekundärwicklung 2, 2^f dieses Übertragers ist entsprechend der Zahl der gewünschten einstellbaren Absenkungen oder Anhebungen eine Anzahl η Differentialkondensatoren angeschlossen. Die Rotoren dieser Differentialkondensatoren sind jeweils über eine Reihenschaltung aus einer Spule Lx und einem Widerstand Rx mit einem Sammelpunkt 3 der Schaltung verbunden, der über den Widerstand R mit dem Mittelabgriff 3' der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden ist (Die Beizahl χ bezeichnet die fortlaufende Numerierung der einstellbaren Glieder, deren letztes mit der Beizahl η versehen ist.). In Mittelstellung der Differentialkondensatoren hat die Spannung zwischen den Punkten 3 und 3' den

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Wert Null. Um auch in Mittelstellung eine Ausgangsspannung Ua zu erhalten, wird über den Widerstand Ro ein von der Eingangsspannung abgeleiteter Strom über den Wideretand R geleitet. Wenn der Rotor eines der Differentialkondensatoren Cx in eine von der Mittelstellung abweichende Lage gebracht wird, fließt über den Widerstand R ein zusätzlicher Strom, der bei der

Resonanzfrequenz' wo = ■, < sein Maximum hat. Die an R

NLx-Cx ^;

abgreifbare Ausgangsspannung Ua hat deshalb in diesem Frequenzgebiet eine resonanzartige Frequenzganganhebung oder bei gegenteiliger Lage des Rotors eine entsprechende Absenkung. Wenn der Widerstand R klein gegen die Widerstände Ro sowie Rx gemacht wird, lassen sich η verschiedene Anhebungen bzw. Absenkungen, voneinander entkoppelt, realisieren? die maximale Anhebung bzw. Absenkung bei voller Auslenkung der Differentialkondensatoren ergibt sich aus dem frei wählbaren Verhältnis Ro/Rx. Die Höhe der Anhebungen bzw. Absenkungen wird also mit den Differentialkondensatoren eingestellt; ihre Frequenzlagen sind durch die gewählten Kapazitäten Cx und die Spulen Lx gegeben und ihre Breiten sind durch die Größen der Widerstände Rx bestimmt. Breite und Frequenzlage einer Anhebung bzw. Absenkung bleiben erhalten, wenn der Differentialkondensator verstellt wird. Eine Änderung der Frequenzlage kann gegebenenfalls durch einstellbare Spulen Lx erreicht werden. In vielen Anwendungsfällen wird die durch den Entzerrer bedingte Grunddämpfung anschließend durch einen Verstärker \ wieder aufgehoben. Es liegt deshalb nahe, diesen Verstärker mit einem möglichst kleinen Eingangswiderstand zu versehen, der entweder durch einen dazugeschalteten kleinen Widerstand R oder in bekannter Weise durch Parallelgegenkopplung realisiert werden kann. Die Entkopplung der Einstellglieder wird dann besonders gut.

Fig.2 stellt eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltung nach Fig. 1 dar. Durch Anwendung eines Sparübertragers am Eingang wird zunächst eine Schaltungsvereinfachung erreicht. Ferner braucht die einschränkende Bedingung, daß der Wider stand R klein gegen Ho und Rx sein soll, nicht mehr beachtet zu werden« wenn die Widerstände Ro und R bo mit einer Anzapfung

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des Eingangsübertragers verbunden werden, daß eine Gabelschaltung entsteht; an deren Brückenzweig 3» 3¹ tritt in Mittelstellung der Differentialkondeneatoren keine Spannung auf, obwohl am Widerstand R eine frequenzunabhängige Ausgangsspannung entnommen werden kann. Damit ist erreicht, daß in Mittelstellung vom Punkt 3 ausgehend kein Strom in die Einstellglieder fließt und damit unerwünschte kleine Welligkeiten des Frequenzgangs der Ausgangsspannung vermieden werden. Die Eingangsquelle könnte im Prinzip an beliebige Stellen des Sparübertragers angeschlossen werden, jedoch ist es vorteilhaft, den einen Anschluß der Quelle mit dem Abgriff 4 zu verbinden, weil dann die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung ein gemeinsames Fußpotential haben. Der Abgriff 4 ist entsprechend der bekannten Dimensionierung von Gab el schaltungen so zu legen, daß die Bedingung wi/w2=sRo/R eingehalten wird; w1 und w2 sind dabei die Windungszahlen des Sparübertragers zwischen den Punkten 2 und 3' bzw. 3' und 4 gemäß Fig.2.

In manchen Anwendungsfällen ist die Kapazität Gxzu groß, weil z.B. ein Differentialkondensator mit der gewünschten kleinen Kapazität nicht handelsüblich ist. Dann kann in Reihe mit der Spule Lx und dem Widerstand Rx ein Verkürzungskondensator Csx in Serie geschaltet werden, um die gewünschte Resonanzfrequenz oder Breite der Anhebung bzw. Absenkung einzustellen. Die Anwendung des Kondensators Csx ist auch \ sinnvoll, wenn für Lx eine nicht einstellbare Induktivität verwendet werden soll. Dann kann die Einstellbarkeit der Resonanzfrequenz durch den einstellbaren Kondensator Csx erfolgen. Ebenso kann es vorkommen, daß die Schwingkreiskapazität mit handelsüblichen Differentialkondensatoren nicht erreicht werden kann. Innerhalb gewisser Grenzen kann dann die Kapazität durch Anwendung von zusätzlichen Parallelkondensatoren Cpx realisiert werden. Die dann verkleinerte Höhe der Absenkung bzw. Anhebung kann durch entsprechendes Verändern des Serienwiderstandes Rx ausgeglichen werden.

In Fig.3 sind in die Statoranschlußleitungsn $® swei gleiche

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Widerstände Rx¹ eingefügt. Da in Mittelstellung des Differentialkondensators kein Strom aus dem Rotoransohluß herausfließt, stellt dieser Teil der Schaltung eine Belastung dar, die ersatzweise aus der Serienschaltung eines Widerstandes 2Rx¹ und der Kapazität Cx/4 besteht. Hierbei ist vorausgesetzt, daß für den Differentialkondensator die bekannte Beziehung Ox = Cx1 + 0x2 gilt, wobei 0x1 und 0x2 die beiden Teilkapazitäten des Differentialkondensators Cx sind. In Mittelstellung ist 0x1 = 0x2 = Cx/2 und die Reihenschaltung dieser beiden Teilkapazitäten Cx/4. Dieses RC-Glied kann in bekannter Weise durch die Parallelschaltung einer Serienschaltung aus einem Widerstand 2Rx¹ und einer Spule Lx* dual ergänzt werden, so daß die gesamte Belastung den reellen Wert 2Rx¹ hat. Wenn diese Maßnahme bei allen Gliedern durchgeführt wird, ist die Gesamtbelastung aller η einstellbaren Glieder in Mittelstellung der Differentialkondensatoren reell und hat den Wert 2Rx'/ⁿ» falls alle Widerstände Rx* gleich groß sind. Wenn dies nicht der Fall ist, ergibt sich die Gesamtbelastung aus der bekannten Beziehung für parallelgeschaltete Widerstände. Durch entsprechende Dimensionierung der Widerstände Rx:¹ kann unschwer ein gewünschter Eingangswiderstand des Entzerrers eingestellt werden, wobei natürlich die zusätzliche Belastung durch die Widerstände Ro und R mitberücksichtigt werden muß. Da im praktischen Gebrauch die Einstellglieder nach unterschiedlicher Richtung und Höhe verändert werden und die üblichen \ Maximalhöhen selten 30$ der Eingangsspannung überschreiten, ist der Eingangswiderstand auch bei Abweichungen der Mittelstellung der einzelnen Kondensatoren noch nahezu reell und dem Betrag nach nur wenig verschieden von dem in Mittelstellung berechneten Wert.

In dieser Ausgestaltung ist die Entzerrerschaltung besonders vorteilhaft, weil die speisende Quelle Ue keinen besonders kleinen Innenwiderstand Ri haben muß und der Eingangswiderstand so dimensioniert werden kann, daß eine Anpassung an den Innenwiderstand der speisenden Quelle erreicht wird und bei Bedarf eine längere Ansohlußleitung zwischen Quelle

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und Entzerrer geschaltet werden kann. Die Anwendung der Widerstände Rx¹ ist nicht trivial. Es ergibt sich nämlich Überraschenderweise, daß diese Widerstände die für den Resonanzkreis wirksame Kapazität näherungsweise nicht beeinflussen, auch wenn die Einstellung der Differentialkondensatoren beliebig verändert wird, so daß die ursprüngliche Absicht, mit dem Differentialkondensator nur die Höhe der Absenkung oder Anhebung bei gleichbleibender Breite und Frequenzlage zu ändern, erhalten bleibt. Nur bei sehr breitbandigen Anhebungen oder Absenkungen verändern sich Frequenzlage und Breite der Absenkungen bzw. Anhebungen. Solche breiten Formen kommen aber in praktisch brauchbaren Schaltungen nicht vor. Bei der praktischen Auslegung eines solchen Entzerrers ergibt sich meistens, daß einige Differentialkondensatoren sehr kleine Kapazität haben müssen, so daß die eben beschriebene duale Ergänzung nicht für alle Einstellglieder durchgeführt werden muß, weil die geringfügige kapazitive Belastung durch die nicht dual ergänzten Differentialkondensatoren vernachlässigt werden kann· Ferner lassen sich in vielen Fällen die Kapazitätswerte der Differentialkondensatoren Cx und die Werte der Widerstände Rx¹ so dimensionieren, daß zumindestens jeweils einige der RC-Glieder gleiche Zeitkonstante haben. In solchen Fällen kann die duale Ergänzung mit nur einem RL-Glied für die ganze gleichartige Gruppe von Einstellgliedern durchgeführt werden.

Bei der praktischen Auslegung von solchen Entzerrerschaltungen werden ferner gelegentlich Kapazitätswerte notwendig, die nicht mit handelsüblichen Differentialkondensatoren realisierbar sind. In diesen Fällen kann durch Benutzung weiterer symmetrischer Abgriffe des Eingangsübertragers eine Anpassung an die gewünschten Kapazitätswerte durch entsprechende Überoder Untersetzung gemäß Fig.4 erreicht werden. Es ist dann im Brückenzweig der Eingangsgabel ein zusätzlicher Transformator BÜ vorzusehen, dessen Anzapfungen die von den Rotoren kommenden Ströme zugeführt werden und dessen Anzapfungen dasselbe Windungszahlverhältnis haben müssen, wie die Anzapfungen des Eingangsübertragers, d.h. z.B* wi/w3 *» w4/w5.

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Bei den bisher beschriebenen Schaltungen sind die Ströme aus den verschiedenen Rotoren der Einstellglieder nur dann voneinander gut entkoppelt, wenn der zwischen den Punkten und 3' wirksame Widerstand, der den der Parallelschaltung von R und Ro entsprechenden Wert hat, klein gegen Rx ist. In den meisten Anwendungsfällen, vor allem, wenn die Entzerrerschaltung viele Einstellglieder enthält, läßt sich diese Bedingung leicht erfüllen. Nicht ausreichende Entkopplung zwischen den Einstellgliedern macht sich durch zusätzliche Welligkeiten des Frequenzgangs der Ausgangsspannung bemerkbar. Bei besonders hohen Ansprüchen an die Kleinheit der unerwünschten Wellen läßt sich die Erfindung durch Anwendung von Gabelschaltungen gemäß Fig.5 weiter verbessern. Hier werden die von den Rötoranschlüssen kommenden Ströme über Widerstandsgabeln addiert. Sie sind damit theoretisch einwandfrei entkoppelt. Allerdings lassen sich auf diese Weise nur Je zwei Einstellglieder voneinander entkoppeln, so daß weitere Gabeln "zum Zusammenfügen der Paare und zum Hinzufügen des frequenzunabhängigen Anteils des Eingangssignales notwendig ist. In Fig.5 ist eine Entzerrerschaltung dargestellt, die zwei solcher Paare enthält. Nach dem gleichen Prinzip können auch mehr Paare zusammengefaßt werden. Die in Fig.5 eingezeichneten Übertrager Ü1 bis Ü4 sind notwendig, um den bei Widerstandsgabeln auftretenden Potentialunterschied zwischen den beiden Eingängen der Gabel wirkungslos zu machen.

Anstelle der in Fig.5 gezeigten Widerstandsgabeln können selbstverständlich auch Übertragergabeln angewendet werden. In diesem Fall ist die Grunddämpfung kleiner, aber die Zahl der benötigten Übertrager größer.

Wenn eine Entzerrerschaltung nach der Erfindung in einem halbautomatischen oder automatischen Entzerrungssystem verwendet werden soll, können die Einsteilelemente elektronisch steuerbar realisiert werden. Dies kann in vielfältiger Weise erreicht werden; z.B. können die Induktivitäten der Spulen Lx durch einen steuernden Hilfsgleiohstrom, der die Magnetisierung des Spiilsnkems tseinflußt, verändert werden? die ver- '

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änderbaren Kapazitäten Csx lassen sich durch Kapazitätsdioden verwirklichen. Durch entsprechende Bemessung der Steuerspannungen kann man mit Kapazitätsdioden die Punktion eines Differentialkondensators nachbilden.

Die Schaltung nach der Erfindung bietet auch ohne kontaktfreie Einstellelemente noch eine vorteilhafte Verwendung, da sie kleine Grunddämpfung aufweist. Sie ist deshalb auch für Entzerrerschaltungen vorteilhaft, die programmierbar sein sollen und deshalb Stufenschalter für die Einstellung der Abstimmelemente enthalten. In solohen Fällen wird man die veränderbaren Elemente Cx, Lx und Csx in bekannter Weise als umschaltbare Festkondensatoren oder Induktivitäten realisieren.

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Claims

TB KA DE Den 19.3.1975

PELTEN & GUILLEAUME ?7?256 - Dr.Schr/Ra.

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Patentansprüche

Schaltungsanordnung für einen einstellbaren Entzerrer zur Erzeugung mehrerer resonanzartiger Absenkungen oder Anhebungen des Amplitudenfrequenzganges in einem vorgegebenen Frequenzband, gekennzeichnet durch eine Anzahl einstellbarer Glieder, jeweils bestehend aus einem Differentialkondensator (Cx), dessen Statoren mit den Anschlüssen (2, 2') der Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers verbunden sind und dessen Rotoren über eine Reihenschaltung aus einer Spule (Lx) und einem Widerstand (Rx) mit dem Ende (3) eines Widerstandes (R) verbunden sind, wobei das andere Ende des Widerstandes (R) mit dem Mittelabgriff (3¹) der Sekundärwicklung verbunden ist und wobei ferner von dem einen Ende der Sekundärwicklung ein Widerstand (Ro) an das vom Übertrager abgewendete Ende des Widerstandes (R) angeschlossen ist und die Eingangsspannungsquelle an die Primärwicklung des Übertragers angeschlossen ist und die Ausgangsspannung am Widerstand (R) abgreifbar ist (Fig.1).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (Lx) in ihrer Induktivität einstell- \ bar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R) der Eingangswiderstand eines Verstärkers ist.

4# Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeiohnet. daß der Übertrager (Ü) als Spartransformator ausgebildet ist, wobei der eine Pol der Eingangsspannungsquelle mit dem einen Anschluß (2) des Spartransformators verbunden ist und der andere Pol sowie

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das transformatornahe Ende des Widerstandes (R) mit einer Anzapfung (4) des Spartransformators verbunden sind, die so gewählt ist, daß das Windungszahlverhältnis (wi/w2) der Teilwicklungen des Transformators gleich dem Verhältnis (Ro/R) der Widerstände ist (Fig.2).

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einigen oder allen einstellbaren Gliedern in den Verbindungsleitungen der Statoren zu den Übertrageranschlüssen (2, 2') gleiche Widerstände (Rx¹) eingefügt sind und daß ferner zwischen den Übertrageranschlüssen (2, 2¹) als duale Ergänzung für diese geänderten Glieder je eine Serienschaltung aus einem Widerstand (2Rx¹) und eine Induktivität

ο
(Lx¹ = Rx' · Cx) angeschlossen ist (Fig.3).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere einstellbare Glieder, die etwa gleiche Zeitkonstanten (Rx . Cx) haben, jeweils nur eine gemeinsame duale Ergänzung vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einige der einstellbaren Glieder an symmetrisch zum Mittelabgriff des Eingangsübertragers liegende Abgriffe (5, 5*) angeschlossen sind und daß

dieser Glieder

die an die Rotoren/angeschlossenen Reihenschaltungen (Rx, \ Lx) an eine Anzapfung (3") eines im Brückenzweig (3, 3') liegenden Übertragers (BÜ) angeschlossen sind, wobei das Windungszahlverhältnis (wi/w3) des Eingangsübertragers (Ü) gleich dem Windungszahlverhältnis (w4/w5) des Brückenübertragers (BÜ) ist (Fig.4).

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei einstellbare Glieder über eine Gabelschaltung zusammengeführt sind und daß je zwei Paare wiederum über eine Gabelschaltung zusammenge führt sind und daß der letzten Gabel ein Teil des Eingangs-

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signals zugeführt wird und das Ausgangssignal an der letzten Gabel abnehmbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einigen einstellbaren Gliedern die von den Rotoren abgehende Reihenschaltung aus Induktivität (Lx) und Widerstand (Rx) durch einen zusätzlich in Reihe liegenden gegebenenfalls veränderbaren Kondensator (Csx) ergänzt ist (Fig.2).

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einigen einstellbaren Gliedern parallel zu den Statoren je zwei gleich große Kondensatoren (Cpx) geschaltet sind (Fig.2).

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbaren Bauelemente (Csx, Lx) elektronisch einstellbar sind und daß die Differentialkondensatoren je aus zwei Kapazitätsdioden aufgebaut sind.

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