DE2734353C3 - Als elektrischer Vierpol ausgebildeter einstellbarer Dämpfungsentzerrer - Google Patents
Als elektrischer Vierpol ausgebildeter einstellbarer DämpfungsentzerrerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen als elektrischer Vierpol ausgebildeten, einstellbaren Dämpfungsentzerrer, bei
dem eine aus Bezugspotential liegende Leitung unmittelbar von einer Eingangsklemme zu einer
Ausgangsklemme durchgeschaltet ist, bestehend aus einem Differentialflbertrager, aus wenigstens einem
Differentialkondensator, dessen Statoren den Eingangsanschlüssen parallel geschaltet sind und dessen Rotor
eine Spule und ein Widerstand nachgeschaltet sind. _ Dämpfungsentzerrer der vorgenannten Art lassen
sich kontaktfrei und stufenlos einstellen und können beispielsweise in Trägerfrequenzsystemen zum Einsatz
kommen. Es lassen sich mit diesen Entzerrern über einer Gninddämpfung Dämpfungshübe mit positivem oder
negativem Vorzeichen bei einer vorgebbaren Frequenz erreichen, so daß der Dämpfungsverlauf in Abhängigkeit
von der Frequenz im einfachsten Fall einen resonanzartigen Charakter annimmt Solche Dämpfungsentzerrer
sind beispielsweise durch die DE-PS 18 05 461 bekanntgworden und es werden dort ohmsche
Spannungsteiler verwendet, was eine relativ hohe Gninddämpfung und keine Obersetzungsmöglichkeit
für die amplitudenformende Impedanz zur Folge hat In weiteren bekannten Schaltungen, wie beispielsweise
Schaltungen nach der DE-OS 25 12 459, DE-OS 25 12 805 und DE-OS 25 35 553, werden Übertrager
verwendet, die der Spannungsquelle parallelgeschaltet
sind. In der Praxis ist^s erforderlich, solche Schaltungen
zwischen endlichen Betriebswiderständen zu betreiben und es wird dabei durch die Eingangsquerübertrager die
Übertragungsmöglichkeit zum Beispiel nach tiefen Frequenzen — bedingt durch die endliche Querinduktivität
— eingeschränkt, da bei /=0 ein Dämpfungspol
auftritt Ferner liegen alle bei Differentialkondensator-Mittelstellung auftretenden kapazitiven Querimpedanzen
und parasitären Elemente, wie z. B. Wickelkapazitäten,
auf der Eingangsseite und lassen sich deshalb nicht so breitbandig kompensieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltungen für kontaktfrei einstellbare D^Dfungsentzerrer
anzugeben, bei denen der Übertragungsfrequenzbereich möglichst geringen Einschränkungen unterworfen
ist und auch die Kompensation parasitärer Elemente möglichst breitbandig erfolgen kann.
Ausgehend von einem einleitend genannten Dämpfungsentzerrer wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Differentialübertrager im Längszweig des Vierpoles liegt, daß der Rotor des
Differentialkondensators über die Spule bzw. den Widerstand oder unmittelbar an eine Anzapfung des
Differentialübertragers geschaltet ist, oder daß im Ausgangsquerzweig die Statoren eines weiteren Differentialkondensators
entweder zusätzlich oder anstelle der im Eingangsquerzweig liegenden Statoren angeschaltet
sind, und daß von einer weiteren Anzapfung des Differentialübertragers ein Widerstand zur durchgehenden
Leitung geschaltet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigen in der Zeichnung
Es zeigen in der Zeichnung
Fig. 1 die Grundschaltung eines Entzerrers und den
zugehörigen Dämpfungsverlauf,
F i g. 2 ein Ersatzschaltbild zu F i g. 1 und den zugehörigen Dämpfungsverlauf für den Einstellparameter
<x-l des Differentialkondensators und ein Windungszahlverhältnis
W)» W2= iv/2 des Differentialübertragers,
F i g. 3 ein Ersatzschaltbild der Schaltung nach F i g. 1
für den Einstellparameter λ-Ό des Differentialdrehkondensators und w\-W2-wl2 als Windungszahlverhlltnis des Differentialübertragers,
Fig.4 eine Entzerrerschaltung, mit der mehrere
Dampfungshübe Ober einer Grunddampfung S0 erzeugt
werden können,
F i g. 5 eine weitere erfindungsgemäße Schaltung und den zugehörigen Dämpfungsverlauf,
Fig.6 eine Ersatzschaltung zur Schaltung nach
F i g. 5 für den Einstellparameter <x«0 des Differentialkondensator^
F i g. 7 eine Ersatzschaltung für den Einstellparameter α-1 des Differentialkondensators.
Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung ist nach Art eines elektrischen Vierpols ausgebildet, bei dem eine Eingangsklemme
und eine Ausgangskiemme unmittelbar Ober die mit 1 bezeichnete Leitung durchverbunden
sind. Diese Leitung kann beispielsweise auf Bezugspotential liegen, wie dies durch das Massepotentialzeichen
in Fig. 1 kenntlich gemacht ist Die nicht auf
Bezugspotentiai liegenden Klemmen sind als Eingsr.gsklemme
E und als Ausgangsklemme A bezeitf raet Im
Längszweig der Schaltung liegt ein Differentialübertrager 2 mit der Gesamtwindungszahl w. Eine erste zur
Impedanztransformation verwendete Teilwicklung hat die Windungszahl w\, eine zweite, zur Einstellung der
Grunddampfung verwendbare Teilwickluhg hat die Windungszahl w2 und die zwischen diesen beiden
Anzapfungen verbleibende dritte Teilwicklungsn hat die Windungszahl w-w\-wt. Im Eingangsquerzweig
liegt ein Differentialdrehkondensator 3, der aus den beiden Statoren 4 und 5 und dem Rotor 6 besteht Der
Stator 4 ist mit der Eingangsklemme E verbunden, der
Stator 5 mit der durchgehenden Leitung 1. Vom Rotor 6 führt eine Impedanzschaltung aus einer Spule La und
einem Widerstand Rd zur ersten Anzapfung W\ des
Differentialübertragers 2. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Induktivität Io und den Widerstand Ro
zu schalten, d. h. sie können auch den Wert 0 annehmen. Wenn die Induktivität L0 den Wert Null hat, entsteht «
eine einstellbare, steigende oder fallende Dämpfungsschräglage über der Grunddampfung. Von der Anzapfung
W2 des Differentialübertragers ist ein Widerstand
R\ zur durchgehenden Leitung 1 geschaltet.
Bei der Schaltung nach F i g. 1 ist zunächst daran gedacht, sie am Eingang Faus einer Spannungsquelle i/o
mit dem Innenwiderstand Re**0 zu speisen, am
Ausgang A auf einen Widerstand Ra arbeiten zu lassen
und die Spannungsdämpfung aty==ln | Uo/Ua\ zu betrachten.
Man könnte sie aber ebensogut bei A aus einer Stromquelle /0 mit dem Innenwiderstand Ra speisen, bei
E kurzschließen und die Stromdämpfung a/·= In | Uh \
betrachten, die nach dem Reziprozitätssatz der Netzwerktheorie gleich der Spannungsdämpfung ay ist
Anders ausgedrückt muß in der Schaltung nach Fig.)
der Differentialdrehkondensator 3 nicht zwingend im Eingangsquerzweig liegen, sondern er kann auch in den
Ausgangsquerzweig geschaltet sein, also zwischen der Klemme A und der Leitung 1 liegen. Andererseits ist es
aber auch möglich, Spannungsquelle (Stromquelle) und eo
Abschlußwiderstand zu vertauschen, was für die Extremalhöhe aus den F i g. 2 und 3 ohne weiteres
erkennbar ist (Symmetrie der Ersatzschaltungen). Außerdem ist es auch von Interesse, die Schaltung
beidseitig mit ohmschen Widerständen gleichen oder
auch unterschiedlichen Wertes abzuschließen und die Betriebsdämpfungsfunktion zu betrachten. Diese unterscheidet
sich von der Spannungs- oder Stromdämpfungsfunktion grundsatzlich durch eine zusätzliche
Nullstelle und einen zusätzlichen Pol auf der negativreellen Achse der p-Ebene, die im wesentlichen eine
kompensierbare Schräglage der Grunddampfung verursachen. Eine Umkehrung des Vierpols ist auch in diesem
Fall bekanntlich ohne Einfluß, so daß diese verschiedenen
Betriebsfalle im folgenden nicht unterschiedeil werden.
In Fig. 1 ist auch der grundsätzliche Verlauf der Dämpfung a in Abhängigkeit von der Frequenz /
gezeichnet, und zwar für die beiden Grenzfälle der Differentialdrehkondensatorstellung mit den Parameterwerten
<x«l und «=0. Die Grunddämpfung ist
mit S0 und der zu erzielende Dämpfungshub mit Δ a+
und Δ a- bezeichnet Am Differentialdrehkondensator 3 sind zugleich die Kapazitätswerte C ■ λ bzw. C(I — tx)
für die Statoren 4 bzw. S eingetragen und es steht somit für einen Parameterwert «=1 der Rotor 6 vollständig
dem Stator 4 gegenüber, während für einen Parameterwert ««0 der Rotor 6 vollständig dem Stator 5
gegenübersteht.
In den Fig.2 und 3 sind zur Erläuterung die
elektrischen Ersatzschaltbilder dargestellt, und zwar für die beiden Grenzstellungen a = l bzw. λ=0. Zur
einfacheren Darstellung ist dabei angenommen, daß in der Schaltung nach F i g. 1 die beiden Anzapfungspunkte
W\ und W2 in der Mitte zusammenfallen, d.h. die
Windungszahlen w\ — w2**w/2 sind. Dieser Spezialfall
läßt sich auch in der Praxis durchaus anwenden und hat den Vorteil, daß nur eine Anzapfung aus dem
Differentialübertrager 2 herausgeführt werden muß. In den Ersatzschaltbildern sind für funktionsgleiche Teile
die gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 verwendet. Fig.2 läßt erkennen, daß die Kapazität C des.
Differentialdrehkondensators mit der Eingangsklemme E verbunden ist, während sie bei Fig.3 mit der
durchgehenden Leitung 1 verbunden ist. Das Ersatzschaltbild nach F i g. 2 liefert ein überbrücktes π-Glied,
dessen Schaltelementewerte unmittelbar in die Zeichnung eingetragen sind. Die Ersatzschaltung nach F i g. 3,
für ό:: die Elementewerte ebenfalls in die Zeichnung
eingetragen sind, liefert eine Vierpolschaltung mit einem Impedanzzweigpol im Längszweig, wobei am
Ausgang dieses Vierpols eine Phasenumkehr auftritt, die
durch eine Leitungskreuzung dargestellt isc.
F i g. 2 zeigt, daß bei der Differentialdrehkondensatorstellung
£x»=l der Schaltung Fig. 1 ein positiver
Dämpfungshub Δ a+ entsteht, der bei der Kreisfrequenz
ü>o-*v/1/IoQ sein Maximum hat. Das Verhältnis des
Widerstandes R\ zum Abschlußwiderstand Ra bestimmt die Grunddämpfung ac das Widerstandsverhältnissen
die Breite des Dämpfungsbuckels. Alle drei Bestimmungs««ü<:ke
sind also in Grenzen frei wählbar. Der Entzerrervierpol ist minimalphasig bzw. allpaßhaltig, je
nach dem Äo> R\ bzw. Ro<
R1 gewählt wird; mit /?0= R\
wird die Amplitude des Dämpfungshubs Δ 3+(ω0) - °°.
Fig.3 zeigt den entsprechenden negativen Dämpfungshub
Δ a- bei der Differentialdrehkondensatorstellung ««0. Auch für ..eine Amplitude und Breite sind die
obengenannten Impedanzverhältnisse bestimmend. Da diese Schaltung aber stets minimalphasig ist, erfolgt
beim Durchdrehen des Differentialdrehkondensators zwischen seinen Endstellungen «-1 und a — 0 der
Übergang vom positiven Dämpfungshub zum negativen Dämpfungshub nur im Falle Ro>
Ri durch monotones Abnehmen. Im Falle Ro<R\ würde die Amplitude des
positiven Dämpfungshubs zunächst noch bis °° wachsen
und dann erst abnehmen; in diesem Fall könnte man auf
ein Oberstreichen des Bereiches großer α-Werte
verzichten, d. h. zwischen Stator 5 und Rotor 6 einen
entsprechenden Festkondensator parallelschalten.
Wenn man, wie in Fig. 1 angedeutet, von den
Obersetzungsmöglichkeiten am Differentialübertrager 2 Gebrauch macht, d. h. w\ + wll und w^+wll wählt, so
hat man weitere wertvolle Bemessungsspielräume gewonnen, durch die man z. B. einheitliche oder
gunstiger beziehbare Differentialdrehkondensatoren verwenden kann. Aus Fig. 1 ist auch die große
Breitbandigkeit dieser Schaltung ersichtlich, da auch bei endlicher Induktivität des Differentialübertragers 2 im
Faile der Durchschaltung eine konstante Dämpfung ag
bis zur Frequenz /— 0 erhalten bleiben kann.
Eine Entzerreranordnung mit der bei mehreren Frequenzen sog. »Dämpfungsbuckel« erzeugt werden
können, zeigt Fig.4. Als Beispiel werden über den
!änoEa£schä!t£t£n Diffcrcntialubcrtrii^r 2 sechs Serienkreise, bestehend aus jeweils einer Induktivität Lc
einem Differentialkondensator G, und bis zu drei ohmschen Widerständen Ab» bzw. A2 bis An angeordnet.
Hieraus läßt sich gut erkennen, daß sich parasitäre Störungen, wie z. B. Erdkapazitäten, und die bei Betrieb
mit endlichen Abschlußwiderständen RE und Ra
unvermeidlichen Impedanzstörungen bei der Mittelstellung der Differentialdrehkondensatoren gleichmäßig
auf Ein- und Ausgang E und A verteilen und ihre störenden Wirkungen somit vermindern lassen.
Die Schaltung nach Fig.4 ist eine unmittelbare Weiterbildung der Schaltung nach F i g. 1 und es sind
auch dort wiederum funktionsgleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so daß die für die
F i g. 1 bis 3 gegebenen Erläuterungen analog Gültigkeit haben.
In F i g. 4 sind lediglich die an den Anzapfungen des Differentialübertragers 2 liegenden Impedanzschaltungen mit einem laufenden Zahlenindex versehen.
Darüber hinaus ist erkennbar, daß zwischen den Statoren und den einzelnen Differentialdrehkondensatoren G bis G und ihren jeweiligen Anschlußpunkten E'
bzw Λ'bzw. 1 zusätzlich Widerstände R'l bis Ä13
geschaltet sein können. Wie vorstehend schon erwähnt, ist in F i g. 4 eine vorteilhafte Ausführungsform deshalb
dargestellt, weil die einzelnen Impedanzzweipole auf der Statorseite der Differentialdrehkondensatoren auf
den Eingang und den Ausgang beliebig verteilt sein können.
Alle bisher bekannt gewordenen Entzerrerschaltungen vergleichbarer Art besitzen ungleiche Bandbreiten
in den beiden Extumalhüben Aa+ und Aa-.
Ein weiterer erheblicher Vorteil der Schaltung nact
F i g. 4 besteht nun darin, daß durch die Obersetzung dei
Impedanzzweipole an den Oberstehenden Anzapfung« E'bzw.A'des Differentialübertragers 2 ein zusätzliche!
Freiheitsgrad gewonnen wird, wodurch die Bandbreiter der beiden Hübe Δ t+ und A s- einander angeglicher
werden können. Diese wichtige Eigenschaft läßt siel
natürlich auch auf die Schaltungen nach F i g. 1 unc F i g. 5 durch eine entsprechende zusätzliche Anzapfung
am Differentialübertrager 2 übertragen.
Gegebenenfalls kann — wie in Fig.4 ebenfalls
dargestellt — zur Widerstandskorrektur im Eingangs und/oder Ausgangsquerzweig eine weitere Impedanz
Zke bzw. Zka geschultet sein. Hierfür kommt ein
ohmscher Widerstand oder auch ein Zweipolnetzwerk aus Spule und Widerstand in Betracht
tungen nach den F i g. 6 und 7 dargestellt Auch in dei
Schaltung nach Fig.5 sind funktionsgleiche Teile mil
den gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 bezeichnet Abweichend von der Schaltung nach F i g. 1 ist jedoch
daß dem Differentialübertrager 2 im Längszweig ein Widerstand R'\ parallelgeschaltet ist Der im Querzweig
liegende Widerstand Ri muß nicht zwingend geschaltet sein, sondern kann durchaus den Wert » annehmen. In
den Er Jitzschaltungen ist tür die Einstellparameter
a-0 (Fig.6) bzw. a-1 (Fig.7) gezeigt daß die
Extremalauslenkungen auch ohne R\ zustande kommen. Analog zu den F i g. 2 und 3 sind auch in den F i g. 6 und 7
die Schaltelementewerte unmittelbar in die elektrischen Ersatzschaltbilder eingezeichnet Für den Parameter
λ-0 ergibt sich ein T-Glied mit untereinander gleichen Widerständen in den Längszweigen und einem Impedanzzweipol im Querzweig. Die Ersatzschaltung nach
F i g. 7 läßt eine Vierpolschaltung erkennen, in deren Längszweig ein Impedanzzweipol liegt Auch der
Verlauf der Dämpfungskurven ist in den F i g. 5 und 7 für die Parameter a »0 und α — 1 schematisch dargestellt
Fig.6 zeigt dabei den Extremaihuh Aa+ der
Schaltung nach Fig.5; wie man sieht, tritt er hier bei
α—0 und nicht wie bei der Schaltung nach Fig. t bei
α -1 auf, da der negative Ersatzwiderstand hier in Reihe
zu Ro liegt Minimalphasigkeit erreicht man, wenn Äo>Ä|74ist
Die entsprechende Umkehrung der Verhältnisse der Schaltung nach Fig. 1 tritt beim Dämpfungshub Aa.
auf, da hier « = 1 und nicht «=0 sein muß, wie dies in
F i g. 7 gezeigt ist
Claims (9)
1. Als elektrischer Vierpol ausgebildeter einstellbarer Dämpfungsentzerrer, bei dem eine auf s
Bezugspotential liegende Leitung unmittelbar von einer Eingangsklemme zu einer Ausgangsklemme
durchgeschaltet ist, bestehend aus einem Differentialübertrager,
aus wenigstens einem Differentialkondensator, dessen Statoren den Eingangsan-Schlüssen
parallel geschaltet sind und dessen Rotor eine Spule und ein Widerstand nachgeschaltet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialübertrager (2) im Längszweig (E, A) des
Vierpols liegt, daß der Rotor (6) des Differentialkondensators
(3) über die Spule (L0) bzw. den Widerstand (Ro) oder unmittelbar an eine Anzapfung
(w\) des Differentialübertragers (2) geschaltet ist, oder daß im Ausgangsquerzweig die Statoren
eines weiteren Differentialkondensators (Cm bis Gx) M
entweder zusätzlich oder anstelle der im Eingangsquerzweig liegenden Statoren (4, 5) angeschaltet
sind, und daß von einer weiteren Anzapfung (W2) des
Differentialübertragers (2) ein Widerstand (Ri) zur durchgehenden Leitung (1) geschaltet ist
2. Entzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Anzapfungen (w\, W1) zusammenfallen.
3. Entzerrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teiiwicklungen (wx, W1) des
Differentialübertragers (2) gleiche Windungszahlen haben.
4. Entzerrer nach eirem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei· ;;net, daß der im
Rotorzweig (6) des Differentialkondensators (3) liegende Widerstand (R0) den Wert Null hat
5. Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel
zum Differentialübertrager (2) ein weiterer Widerstand (Rx') geschaltet ist.
6. Enzerrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Differentialübertrager
(2) und durchgehender Leitung (1) liegenden Widerstand (R}) den Wert Unendlich hat.
7. Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Impedanzschaltungen aus jeweils einem Differentialkondensator, einer Spule (z. B. Lot, C01; L<n, Cw)
und gegebenenfalls drei Widerständen (z. B. /?oi, Ri,
Ri) an verschiedenen Anzapfungen des Differential-Übertragers (2) angeschaltet sind (F i g. 4).
8. Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang
(E) und der Ausgang (A) selbst an einer Anzapfung des Differentialübertragers (2) liegen
(F'g-4).
9. Entzerrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangs-
und/oder im Ausgangsquerzweig weitere Impedanzen (Zke, Zugeschaltet sind, die aus einem eo
ohmschen Widerstand oder einer Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand und einer Spule
bestehen.
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