DE2535445B2 - Schaltungsanordnung zur pilotgesteuerten Regelung von Verstärkern in Nachrichtenübertragungsstrecken - Google Patents

Description

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem im Alarmfall auf Mittenverstärkung umgeschaltet wird, näher besehrieben und erläutert werden.

Der Wechselstromverstärker Vl ist der geregelte "> Zwischenverstärker, seine Verstärkung wird durch das Stellglied St gesteuert. Das Stellglied St ist beim Ausführungsbeispiel durch einen HeiBleiterwidcrstand realisiert. Der Widerstand R 1 stellt den Gegenkoi-plungswidersisnd im Längszweig des Wechselstromver- n'> stärkers Vl dar. Die gleichstrommäßige Trennung zwischen dem Stellglied St und dem Wechselstromverstärker Vl wird durch den Kondensator Ci bewirkt, der zwischen dem Ausgang des Stellgliedes und dem Gegenkopplungskreis des Wechselstromverstärkers >'> liegt.

Eine dem Piloten proportionale Gleichspannung wird duith einen selektiven Pilotverstärker V3 erzeugt, der am Ausgang des Wechselstromverstärke» s Vl angeordnet ist. Der Ausgang des selektiven Pilotverstär- ->o kers hat einen niedrigen Innenwiderstand (Ri~0 Ω).

Die im Ausführungsbeispiei angewandte vorteilhafte und überraschend einfache Anordnung zur Erzeugung einer der Verstärkung des Wechselstromverstärkers Vl proportionalen Spannung wird im wesentlichen -"> durch den Gleichstromverstärker V2 gebildet. Dieser Gleichstromverstärker V2 ist im Ausführungsheispiel mit einem Operationsverstärker realisiert. Sein Arbeitspunkt ist mit der am nicht invertierenden Eingang angeschlossenen Gleichspannung Ui eingestellt. Der w investierende Eingang ist über einen Widerstand R 2 mit seinem Ausgang sowie über eine Drossel Dr mit dem Stellglied 5/ verbunden und wird daher in gleicher Weise wie der Wechse'stromverstärker Vl vom Stellglied beeinflußt. Die Drossel Drhat den Zweck, den r> Gleichstromverstärker V2 vom Gegenkopplungskreis des Wechselstromverstärkers V1 zu trennen.

Die beiuen Widerstände R 1 und R 2 im Längszweig des Wechselstromverstärkers Vl bzw. zwischen dem invertierenden Eingang des Gleichstromverstärkers V2 *<i und seinem Ausgang sind einander gleich. Durch diese Dimensionierung wird ein exakt proportionaler Zusammenhang zwischen der Verstärkung des Wechselstromverstärkers Vl und der Ausgangsspannung L/2 des Gleichstromverstärkers V2 geschaffen. Die Spannung '> U2 ist also ein Maß für die Verstärkung des Wechselstromverstärkers Vl. Der Wechselstromverstärker Vl ist mit dem Gleichstromverstärker V2 gleichstrommäßig nachgebildet.

Die Schaltung ist in diesem Ausführuiigsbeispiel so "> <· bemessen, daß die Spannung t/2 bei mittlerer Verstärkung des Wechselstromverstärkers Vl gleich der Ausgangsspannung L/3 des selektiven Pilotverstärkers Viist.

Die erste Überwachungseinrichtung V4 und die ί^Γ> zweite Überwachungseinrichtung V'5 sind ebenfalls durch Operationsverstärker realisiert. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V4 ist mit dem Ausgang des selektiven Pilotverstärkers V3 verbunden. Sein nicht invertierender Eingang ist über einen ^b(1 Spannungsteiler aus den beiden Widerständen 7? 4 und R 5 an den Ausgang des Gleichstromverstärkers V2 angeschlossen. Durch diesen Spannungsteiler wird bewirkt, daß dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V4 ilur eine Teilspannung U2' »>^Γ> der Spannung U2 zugeführt wird. Durch das Verhältnis der Teilspannung L/2' zur Spannung U2 wird die Alarmschwelle der durch den Operationsverstärker gebildeten ersten Überwachungseinrichtung bestimmt

Der durch den Operationsverstärker V5 gebildeten zweiten Überwachungseinrichtung wird im Gegensatz dazu die Ausgangsspannung i/2 /ies Gleichstromverstärkers V2 über d?n invertierenden Eingang ungeteilt zugeführt, während der nicht invertierende Eingang über einen Spannungsteiler aus den beiden Widerständen R6 und Rl mit dem Ausgang lies selektiven Hilotverstärkers V3 verbunden ist Der Operationsverstärker V5 erhält dadurch nur eine Teilspannung L/3' der Ausgangsspannung U 3 des selektiven Pilotverstärkers V3 zugeführt, wodurch in diesem Fall die Alarmschwelle des Operationsverstärkers V5 festgelegt ist. Sind die Widerstände der beiden Spannungsteiler RA, R5; R6, Λ7 jeweils einander gleich, so haben die beiden Alarmschwellen den gleichen Abstand von der Mitte, d. h. von dem Wert der Verstärkung, der sich einstellt, wenn die beiden Spannungen L/2 und L/3 einander gleich sind.

Eine andere im Ausführungsbeispiel jedoch nicht weiter dargestellte Möglichkeit der gegensinnigen Anschaltung der beiden Spai.nungen besteht darin, daß die durch den Spannungsteiler R 4 und R 5 festgelegte Teilspannung U 2' auch dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V5 zugeführt wird. In diesem Fall ist der Spannungsteiler aus den Widerständen R 6 und R 7 anders zu bemessen.

Die zur Erzeugung der Hysterese für die Alarmschwellen erforderlichen Schaltmittel sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet und zum Verständnis der Erfindung nicht nötig.

Der Operationsverstärker V6 hat die Funktion eines Integralreglers. Über einen Schalter / sowie über einen Widerstand RS wird an seinen invertierenden Eingang die Ausgangsspannung des selektiven Pilotverstärkers V3 geführt. Der Schalter Tist in diesem Ausführungsbeispiel durch den Drain-Source-Kanal eines Feldeffekttransistors gebildet, der im durchgeschalteten Zustand sehr niederohmig ist. Als Referenzspannung ist eine Spannungsquelle mit der Spannung t/5 an den nicht invertierenden Eingang gelegt. Zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers V5 und seinem Ausgang liegt ein Kondensator C2. Mit diesem Kondensator C2 und dem Widerstand RS :Ard ein Zeitglied gebildet. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers V6 ist außerdem über einen Widerstand R 3, der als Entkopplungswiderstand dient, an dem Ausgang des Gleichstromverstärkers V2 angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers V6 ist mit dem Stellglied Si verbunden, er liefert den Heizstrom des Heißleiterwiderstandes.

Solange der Drain-Source-Kanal des Feldeffekttransistors /niederohmig ist, wird der Integralregler V6von der Spannung L/3 gesteuert, die über den Widerstand RS an seinem Eingang liegt. Die Spannung U2 ist bei diesem Betriebszustand am Eingang des Integralreglers V6 nicht wirksam, weil der Entkopplungswiderstand R 3 wesentlich hochohmiger ist als der Durchlaßwiderstand des Drain-Source-Kanals des Feldeffekttransistors. Wird der Drain-Source-kanal hochohmig und wird damit sein Widerstand wesentlich größer als der Widerstand /?3, so steuert die Spannung L/2 den Integralregler V6. Der Regelvorgang wird beendet, sobald die Spannung U 2 gleich dem Wert der Referenzspannung L/5 des Integralreglers V6ist.

Die beiden Überwachungseinrichtungen für Unter-Lind Überpegel besitzen zwei prinzipiell voneinander unabhängige Ausgänge. Es ist daher möglich, ihre

Ausgangsspannungen unabhängig voneinander auszuwerten oder aber beliebige Verknüpfungen vorzunehmen. So ist es möglich, sowohl bei Unterpegel als auch bei Überpegel zu alarmieren, aber nur bei Unterpegel eine Umschaltung der Regelung vorzunehmen. Es können aber auch bei Unter- und Überpegel die gleichen Schaltmaßnahmen, jedoch jeweils gelrennte Alarmierung ausgelöst werden. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Ausgänge A und ßder Überwachungseinrichtungen V 4 und V 5 über die beiden Dioden D1 und Dl, welche als Entkopplungsdioden dienen, gemeinsam an den Gate-Anschluß des als Feldeffekttransistor ausgebildeten Schalters Γ gelegt. In diesem Fall wird der Feldeffekttransistor von beiden Überwachungseinrichtungen angesteuert. Die Steuersignale für den Alarm bei Unter- bzw. bei Überpegel können an den Ausgängen A bzw. ßder beiden Überwachungseinrichtungen getrennt voneinander abgenommen und entsprechenden nicht dargestellten Alarmeinrichtungen zugeführt werden.

Es sollen nun verschiedene Betriebszustände erläutert werden:

1.) Hat der Pilot am Eingang des Wechselstromverstärkers Vl seinen Nennpegel, dann ist die Spannung L/3 am Ausgang des selektiven Pilotverstärkers V3 entsprechend der vorgenommenen Dimensionierung gleich der Spannung t/2 am Ausgang des Gleichstromverstärkers V2 und gleich der Vergleichsspannung U5 am nicht invertierenden Eingang des Integralreglers V 6. Die Spannung t/3 wird dem invertierenden Eingang der ersten Überwachungseinrichtung V 4 in voller Höhe zugeführt, dem nicht invertierenden Eingang der Überwachungseinrichtung V5 jedoch nur mit dem Teilbetrag L/3'. Dagegen erhält die zweite Überwachungseinrichtung V5 die volle Spannung U2 zugeführt und die erste Überwachungseinrichtung V 4 nur den Teilbetrag t/2', so daß jeweils die Spannungen an den invertierenden Eingängen größer sind als die Spannungen an den nicht invertierenden Eingängen. In diesem Fall liefern die Ausgänge beider Überwachungseinrichtungen eine Spannung von ~0V.

Hierdurch ist der Drain-Source-Kanal des Feldeffekttransistors T niederohmig gesteuert und der Iniegralregler V6 steuert mit seiner Leerlaufverstärkung das Stellglied S/ derart, daß der Wechselstromverstärker V1 mittlere Verstärkung hat.

2.) Ein Ansteigen des Pilotpegels am Eingang des Wechselstromverstärkers Vl verursacht über die Regelung zunächst eine Verminderung des Heizstromes für den Heißleiterwiderstand des Stellgliedes St Wird durch das Ansteigen des Pilotpegels die durch die Widerstände R 6 und R 7 festgelegte Alarmschwelle überschritten, so überschreitet die Spannung L/3' den Wert der Spannung U2, die zweite Überwachungseinrichtung V5 spricht an und ändert ihren Ausgangszustand schlagartig derart, daß durch ihre Ausgangsspannung der Feldeffekttransistor so gesteuert wird, daß der Widerstand seines Drain-Source-Kanals hochohmig und damit wesentlich größer wird als der Widerstand R 3. Dann steuert die Spannung L/2 den Integralregler V 6. Dieser Regelvorgang endet, sobald die Spannung U 2 den Wert der Referenzspannung t/5 des Integralreglers erreicht hat.
Wie bereits ausgeführt, ist die Schaltung so dimensioniert, daß bei mittlerer Verstärkung des Wechselstromverstärkers VI die Ausgangsspannung t/3 des Pilotverstärkers V3 gleich der Ausgangsspannung t/2 des Gleichstromverstärkers V2 ist. Dadurch wird im vorliegenden Fall erreicht, daß sich nach Beendigung des Regelvorgangs der Wechselstromverstärker Vl auf mittlere Verstärkung einstellt.

3.) Sinkt der Pilotpegel und erreicht die durch die Widerstände R 4 und R 5 festgelegte Alarmschwelle, so wird der Wechselstromverstärker Vl auf maximale Verstärkung geregelt und die Spannung U 2 erreicht ebenfalls den maximal möglichen Wert. Fällt der Pilotpegel weiter ab, so sinkt die Spannung t/3 unter den Wert der Spannung U2' und die erste Überwachungseinrichtung V4 spricht an. Ihr Ausgangszustand ändert sich dabei schlagartig derart, daß der Feldeffekttransistor so gesteuert wird, daß der Widerstand seines Drain-Source-Kanals hochohmig und wesentlich größer wird als der Widerstand R 3, so daß der gleiche Regelvorgang unter den gleichen Bedingungen abläuft, wie vorstehend unter 2. erläutert.

Bei den unter 2. und 3. zuletzt beschriebenen Betriebszuständen ist davon ausgegangen, daß sich der Pilotpegel so langsam ändert, daß die Regeleinrichtung jeweils noch nachregeln kann und die jeweilige Überwachungseinrichtung erst in dem Augenblick anspricht, in dem die Alarmschwelle tatsächlich über- bzw. unterschritten wird. Jedoch arbeitet die Schaltung gleich vorteilhaft, wenn sich der Pilotpegel sprunghaft ändert. Steigt er beispielsweise sprunghaft über die durch die Widerstände /?6 und /?7 festgelegte Alarmschwelle an, so 'vird die Teilspannung L/3' am Eingang der zweiten Überwachungseinrichtung V5 sofort größer als die Spannung U 2 und die zweite Überwachungseinrichtung spricht sofort an. Dies gilt analog für den Fall, daß der Pilotpegel sprunghaft unter die durch die Widerstände R 4 und R 5 festgelegte Alarmschwelle abfällt.

Das Ausführungsbeispiel macht deutlich, daß durch die Erfindung auch die Überwachung eines zulässigen Höchstpegels des Piloten mit überraschend einfachen Mitteln zuverlässig möglich ist. Gegenüber einer Schaltungsanordnung, die nur bei Unterschreiten des Mindestpegels des Piloten ein Signal abgibt, ist die im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erläuterte erfindungsgemäße Schaltungsanordnung lediglich um eine zweite Überwachungseinrichtung sowie um einen zusätzlichen Spannungsteiler erweitert. Dabei werden zwei voneinander völlig unabhängige Signalspannungen gewonnen, deren Auswertung nach Belieben unterschiedlich erfolgen kann. Die beiden Operationsverstärker besitzen gleiche Kennwerte, so daß für jeden Operationsverstärker die gleiche Type eingesetzt werden kann. Es ist auch möglich, integrierte Bauteile zu verwenden, die zwei gleiche Operationsverstärker enthalten, so daß der räumliche Aufwand minimal ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur pilotgesteuerten Regelung von Wechselstromverstärkern in Nachrichtenübertragungsstrecken, insbesondere Zwischenverstärkern der Trägerfrequenztechnik, mit einer ersten Überwachungseinrichtung zum Abschalten der pilotgesteuerten Regelung bei Unterschreiten eines Mindestpegels des Piloten und zur Alarmierung, wobei an den Eingängen der ersten Überwachungseinrichtung eine dem Pi lot pegel am Ausgang des Wechselstromverstärkers proportionale Spannung und als Vergleichsspannung eine dem Verstärkungsgrad des Verstärkers proportionale Spannung anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Überwachungseinrichtung fV'5) vorgesehen ist, an deren Eingängen eine dem Pilotpegel am Ausgang des Verstärkers proportionale Spannung (U3^r) und als Vergleichsspannung eine dem Verstärkungsgrad des Wechselstromverstärkers proportionale Spannung (U 2) in bezug auf die erste Überwachungseinrichtung (V4) gegensinnig anliegen und an deren Ausgang (B) beim Überschreiten eines bestimmten Pilotpegels ein Signal zur Abschaltung der pilotgesteuerten Regelung und zur Alarmierung abnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Ausgängen (A, B) der beiden Überwachungseinrichtungen (V4, VS) abnehmbaren Spannungen gemeinsam oder jede für sich zur Umschaltung und/oder Alarmierung verwendbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (A, B) der beiden Überwachungseinrichtungen (V4, V5) über gegensinnig gepolte Dioden (D 1, D 2) verbunden sind, wobei am Verbindungspunkt der Dioden das Signal zum Abschalten der pilotgesteuerten Regelung und an den jeweiligen Ausgangen (A, B) die Signale zur getrennten Alarnierung abnehmbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Überwachungseinrichtungen (V4, V5) Operationsverstärker sind und daß die der Verstärkung des Wechselstromverstärkers (Vi) proportionale Spannung (U 2) an den invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers (VS) und ein Teilbetrag (U 2') dieser Spannung (U 2) an den nicht invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (V4) gelegt ibt und daß die dem Pilotpegel am Ausgang des Wechselstromverstärkers proportionale Spannung (U3) dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (V4) und ein Teilbetrag (U3') dieser Spannung (U3) an den n'cht invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers (V5) angelegt ist, wobei durch die Teilbeträge (U2¹, Ui') die Alarmschwellen der beiden Überwachungseinrichtungen für Unter- und Überpegel bestimmt sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsverstärker in ihren Kennwerten übereinstimmen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur pilotgesteuerten Regelung von Wechselstromverstärkern in Nachrichtenübertragungsstrecken, insbesondere von Zwischenverstärkern der Trägerfrequenztechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits vorgeschlagen worden (DE-Patent 24 52 993). Allgemein wird bei Zwischenverstärkern der Trägerfrequenztechnik über die Übertragungsstrecke eine Pilotfrequenz mitübertragen, die am Ausgang des geregelten Zwischenverstärkers ausgekoppelt imd einem selektiven Pilotverstärker zugeführt wird, an dessen Ausgang eine dem Pilotpegel proportionale Gleichspannung zur Verfügung steht. Diese Gleichspannung wird mittels eines Vergleichers mit einer Sollspannung verglichen. Eine Differenz zwischen diesen beiden Spannungen wird verstärkt und dient als Stellgröße zur Steuerung des Stellgliedes, das die Verstärkung des Wechselstromverstärkers beeinflußt Dies geschieht in der Weise, daß der Ausgangspegel annähernd konstant bleibt, wenn sich der Eingangspegel innerhalb gewisser Grenzen ändert. Als Stellglied eignet sich ein veränderbarer Widerstand im Gegenkopplungsnetzwerk des Wechselstromverstärkers. Hierfür kann beispielsweise ein temperaturgesteuerter Widerstand oder ein Feldeffekttransistor verwendet werden.

Es ist bei derartigen Einrichtungen ferner eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die anspricht, sobald uer Ausgangspegel des Wechselstromverstärkers einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. In solchen Fällen wird eine Umschaltung derart bewirkt, daß die pilotgesteuerte Regelung unterbrochen und der Wechselstromverstärker entweder auf eine bestimmte Verstärkung eingesteuert oder der vor der Umschaltung zuletzt bestehende Verstärkungszustand beibehalten (gespeichert) wird. Oberirdische Zwischenverstärkerstellen sind zusätzlich mit einer Einrichtung zur Alarmierung ausgerüstet, die ebenfalls von der vorerwähnten Überwachungseinrichtung angesteuert wird. Eine Alarmierung erfolgt, sobald der Ausgangspegel des Wechselstrom Verstärkers den bestimmten Schwellwert unterschreitet und die Umschaltung ausgelöst wird. Dieser Schwellwert wird im folgenden als Alarmschwelle bezeichnet.

Besonders vorteilhaft is; es, wenn die Lage der Alarmschwelle der Überwachungseinrichtung von der Regelreserve abhängig gemacht wird, indem als Vergleichsspannung eine dem Verstärkungsgrad des Wechselstromverstärkers proportionale Spannung verwendet wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Umschaltung auf Speicherung oder Mittenverstärkung bzw. Alarmierung unabhängig vom jeweiligen Verstärkungszustand des Wechselstromverstärkers stets beim gleichen Pilotpegel am Eingang des Wechselstromverstärkers erfolgt.

Die Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung dieser Schaltungsanordnung derart, da3 unter Beibehaltung ihrer Vorteile mit möglichst einfachen Mitteln und mit geringem Aufwand eine Umschaltung bzw. Alarmierung sowohl bei Unter- als auch bei Überpegel des Pilotsignals am Eingang des Wechselstromverstärkers möglich ist. Zu den Vorteilen gehört besonders, daß die Alarmschwellen sowohl für Unter- als auch für Überpegel unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit des Pilotsignals sind, d. h. daß Umschaltung bzw. Alarmierung immer beim gleichen Eingangspegel des Pilotsignals erfolgen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.